《模拟电子技术（第六版）》全套教学课件

模拟电子技术项目一-半导体器件及应用项目一

半导体器件及其应用项目二

基本放大器与多级放大器的认识与测量项目三

集成运算放大器与负反馈放大器的认识与分析项目四

集成运算放大器的应用项目五

功率放大电路及其应用项目六

信号的产生和波形变换项目七

直流稳压电源的设计与制作项目八

超外差式调幅收音机的装调全套可编辑PPT课件

目录学习重点学习难点核心器件的物理特性与工作原理电路应用与参数计算仪器操作与元器件检测集成电路基础指针式万用表的检测逻辑复杂的参数辨析图形符号与伏安特性曲线的对应目录任务一：用二极管制作桥式整流电路。任务二：用万用表检测三极管任务三：初步认识集成电路及其应用目录知识目标技能目标掌握半导体器件的物理基础与工作原理理解基本电路的工作原理与参数计算了解集成电路的基础知识元器件的识别与检测能力仪器操作规范思政目标培养严谨细致、精益求精的“工匠精神”弘扬爱国主义精神与科技报国情怀任务一-用二极管制作桥式整流电路自然界中的物质按其导电能力不同可分为导体、半导体和绝缘体。金、银、铜、铝等金属材料是导体。塑料、陶瓷、橡胶等材料是绝缘体,这些材料在电力系统中得到了广泛应用。还有一些物质,例如硅、锗等,它们的导电能力介于导体和绝缘体之间,称为半导体。本征半导体纯净的半导体称为本征半导体。本征半导体是制造半导体器件的主要材料,但其制造工艺和技术较复杂,这也是半导体材料没有导体和绝缘体材料应用早的原因。目前用于制造半导体器件的材料主要有硅(Si)、锗(Ge)、砷化镓(GaAs)、碳化硅(SiC)和磷化铟(InP)等,其中以硅和锗最为常用。本征半导体中的两种载流子———电子和空穴自由电子与空穴两者对立统一，互相依存，缺一不可。自由电子带负电荷，其定向移动形成电流;空穴带正电荷，其定向移动也形成电流，并且两者的电流方向一致。本征半导体的热敏特性和光敏特性半导体中的自由电子与空穴在外电场中定向移动形成电流，这是普遍规律;而在同种外电场条件下，若温度升高或光照加强，则自由电子与空穴的定向移动会加剧，从而形成更大的电流，这就是特殊规律。热敏特性和光敏特性体现了半导体载流子运动矛盾的特殊性。任务一-用二极管制作桥式整流电路本征半导体的掺杂特性本征半导体（P型半导体）如果在本征半导体中掺入微量三价元素，如硼(B)、钢(In)等，其内部就产生了大量空穴，这种半导体称为P型半导体。在P型半导体中，空穴是多数载流子，简称多子，电子是少数载流子，简称少子，整个P型半导体呈现电中性。P型半导体在外电场作用下，其空穴电流远大于电子电流，P型半导体是以空穴导电为主的半导体，所以又称为空穴型半导体本征半导体（N型半导体）如果在本征半导体中掺人微量五价元素，如磷(P)、砷(As)等，其内部会产生许多自由电子，这种半导体称为N型半导体。在N型半导体中，电子载流子数量远大于空穴数量，所以电子是N型半导体中的多子，空穴是N型半导体中的少子。整N型半导体也是呈现电中性的。N型半导体在外电场作用下，其电子电流远大于空穴电流。N型半导体是以电子导电为主的半导体，所以又称为电子型半导体，任务一-用二极管制作桥式整流电路二极管在国之重器中的应用高铁动力心脏高铁列车底部的牵引变流器，是列车的“心脏”。如同高速开关的“闸门”，控制着列车的加减速，保障列车平稳运行。01中国高铁名片中车科学家冯江华团队，从“跟跑”到“领跑”，实现了我国轨道交通牵引变流技术的自主可控，让“复兴号”拥有强劲的“中国心”。02电力输送高速路特高压直流输电工程是“电力高铁”，能将西部清洁能源瞬间送至东部。其核心是柔性直流输电技术，这是世界电力电子技术的制高点，由我国企业率先掌握。03新时代工匠精神从陈燕平到无数科研工程师，他们以攻坚克难的决心和精益求精的技艺，将半导体原理应用于国家重大工程，诠释了新时代的工匠精神与科技报国情怀。04任务一-用二极管制作桥式整流电路PN结的形成在一块完整的本征硅(或锗)片上，用不同的掺杂工艺使其一边形成N型半导体，另一边形成P型半导体，在这两种杂质半导体的交界面附近就会形成一个具有特殊性质的薄层，这个薄层就是PN结，如图1-1所示图1-1PN结的形式任务一-用二极管制作桥式整流电路PN结的导电特性(1）PN结加正向电压如图1-2(a)所示.P区接电源正极，N区接电源负极，这种接法称为正向偏置，形成的电流称为正向电流，外加的正向电压稍微增大，正向电流便迅速增大，PN结呈现的电阻很小，表现为导通状态。(2)PN结加反向电压如图1-2(b)所示,P区接电源负极，N区接电源正极，这种接法称为反向偏置，形成的电流称为反向电流。当温度一定时，反向电流几乎不随外加反向电压的变化而变化，所以又称为反向饱和电流，反向饱和电流受温度的影响很大，但由于其本身很小，与正向电流相比，一般可忽略不计,所以PN结反向偏置时,呈现的电阻很大,表现为截止状态。图1-2PN结的单向导电性任务一-用二极管制作桥式整流电路在PN结的两端引出金属电极，外加玻璃、金属或塑料封装，就做成了半导体二极管，常见二极管的外形和图形符号如图所示，二极管有两个电极，由P区引出的电极是正极，由N区引出的电极是负极。二极管图形符号中的三角形箭头方向表示二极管中正向电流的方向，正向电流只能从二极管的正极流人，从负极流出，二极管用VD表示。任务一-用二极管制作桥式整流电路PN结的导电特性二极管的结构按PN结的制造工艺方式不同，可分为点接触型、面接触型和平面型等。点接触型二极管的PN结接触面积小，不能通过很大的正向电流，也不能承受较高的反向电压，但它的高频性能好，适合在高频检波电路和小功率电路中使用;面接触型二极管的PN结接触面积大，可以通过较大电流·能承受较高的反向电压，适合在整流电路中使用:平面型二极管适合作为大功率开关管，在数字电路中有广泛的应用。二极管的结构如图所示。任务一-用二极管制作桥式整流电路PN结的导电特性二极管的主要特点是单向导电性。可以通过实验来认识二极管两端的电压和流过二极管电流的关系,实验数据见表1和表2。任务一-用二极管制作桥式整流电路在二极管的反向特性中，当反向电压小于一定值时，流过其中的电流极小，二极管呈截止状态;当反向电压大于一定值时，流过其中的电流急剧增大，二极管呈导通状态，此时二极管已经丧失了单向导电的特性，其性质发生了改变，二极管的击穿过程就是量变引起质变的过程。任务一-用二极管制作桥式整流电路根据《半导体分立器件型号命名方法》(GB/T249-2017),国产半导体器件的型号由5个部分组成:第一部分:用阿拉伯数字表示器件的电极数量:2代表二极管;3代表三极管。第二部分:用汉语拼音字母表示器件的材料和极性:A、B代表锗材料;C、D代表硅材料;E代表化合物或合金材料。第三部分:用汉语拼音字母表示器件的类别:P代表小信号管;Z代表整流管;K代表开关管;W代表电压调整管和电压基准管等。第四部分:用阿拉伯数字表示登记顺序号。第五部分:用汉语拼音字母表示规格号。国产半导体器件的型号组成部分的符号及其意义见表1-3。任务一-用二极管制作桥式整流电路二极管的主要参数1.最大整流电流IF2.最大反向工作电压URM特殊二极管稳压二极管(简称稳压管)是一种用特殊工艺制造的面结合型硅半导体二极管。它工作在反向击穿区，在规定的电流范围内使用时，不会因击穿而损坏。稳压二极管在反向击穿区内，其电流变化很大而电压基本不变，利用这一特性可实现直流电压的稳定。硅稳压二极管的伏安特性及图形符号如图所示。在使用稳压二极管时，要同时满足两个条件:一是要反向运用，即稳压二极管的负极接高电位，正极接低电位，使其反向偏置，保证其工作在反向击穿状态;二是要与限流电阻配合使用·保证流过稳压二极管的电流在允许范围内。如图1-7所示为稳压二极管常用电路·稳压二极管和负载R，是并联关系，限流电阻R和负载R，是串联关系。稳压二极管的主要参数稳定电压Uz稳定电流Iz163任务一-用二极管制作桥式整流电路任务一-用二极管制作桥式整流电路(3)稳压二极管和限流电阻的选择稳压二极管的选择主要从电路的输出电压和负载电流两方面考虑:限流电阻的选择主要从两方面考虑:一是限流电阻的大小,二是其额定功率。稳压二极管用于稳压时，稳定电压不可调整。现在已研发出的并联型稳压器件TL431,其稳定电压可在2.5~36V连续可调。如图1-8所示为TL431的外形、图形符号及应用电路。选择合适的精密电阻R，和R。则输出电压见下公式，公式中,Uz是TL431的最小稳定电压，为2.5V。任务一-用二极管制作桥式整流电路发光二极管发光二极管(LED)是一种光发射器件，能把电能直接转化成光能。它由镓(Ga)、砷(As)、磷(P)等元素的化合物制成。由这些材料构成的PN结在加上正向电压时，会发光，光的颜色主要取决于制造所用的材料。如砷化镓发出红色光，磷化镓发出绿色光等。图1-9所示为发光二极管的伏安特性曲线和图形符号。发光二极管用途广泛,常用于微型计算机、电视机、音响设备、仪器仪表中的电源和信号的指示器,也可做成数字型,用于显示数字。七段LED数码管用7个发光二极管组成一个发光显示单元,可以显示数字(0~9)。任务一-用二极管制作桥式整流电路光电二极管光电二极管又称光敏二极管,是一种光接收器件,其PN结工作在反偏状态。如图所示为光电二极管的结构及图形符号。光电二极管的管壳上有一个玻璃窗口，以便接受光照。当窗口接受光照时，就形成反电流，通过接在回路中的电阻R，就可获得电压信号，从而实现光电转换。光电二极管作光电器件，广泛应用于光的测量和光电自动控制系统。例如，光纤通信中的光接收机、电机和家庭音响的遥控接收，都离不开光电二极管。大面积的光电二极管可用来作为能源，即光电池，是较有发展前途的绿色能源之一。任务一-用二极管制作桥式整流电路变容二极管变容二极管是利用PN结的电容效应工作的，它工作于反向偏置状态，它的电容与反偏电压大小有关。改变变容二极管的直流反偏电压，就可以改变电容。变容二极管广泛应用于谐振回路。例如，在电视机中，变容二极管作为调谐回路的可变电容器，可实现电视频道的选择。在高频电路中，变容二极管作为变频器的核心元件，是信号发射机中不可缺少的器件任务一-用二极管制作桥式整流电路激光二极管激光(Laser)是由人造的激光器产生的，在自然界中尚未发现。激光器分为固体激光器、气体激光器和半导体激光器。其中，半导体激光器是激光器中效率最高、体积最小的。现在广泛使用的半导体激光器是砷化镓激光器，即激光二极管。激光二极管的应用非常广泛，计算机的光驱、激光唱机(CD唱机)和激光影碟机(如LD、VCD和DVD影碟机)中都少不了它。激光二极管工作时，接正向电压，当PN结中通过一定的正向电流时，PN结发射出激光。常见激光二极管的外形如图所示。任务一-用二极管制作桥式整流电路双向二极管双向二极管是一个二端器件，在满足一定条件时，等效于一个双向开关。双向二极管的正、反向特征完全对称。当加在双向二极管两端的电压小于某一数值时，它呈断路状态;当加在其两端的电压大于该值时，它呈短路状态。这个电压称为正向和反向转折电压，即当加在双向二极管两端的电压小于正向转折电压时，它相当于一个断开的开关，呈断路状态;当加在双向二极管两端的电压大于反向转折电压时，它相当于一个闭合的开关，呈短路状态。双向二极管只有导通和截止两种工作状态。双向二极管的转折电压大致分为3个等级:20~60V、100~150V及200~250V。在实际应用中，应选择转折电压合适、转折电流小、转折电压偏差小的双向二极管。双向二极管主要用在触发电路中。当触发电平大于双向二极管的转折电压时，双向二极管就将该电路导通。双向二极管如图所示。任务一-用二极管制作桥式整流电路半导体二极管的应用1.整流所谓整流，就是将交流电变成脉动直流电。利用二极管的单向导电性可组成单相和三相整流电路，整流电路经过滤波和稳压，就可以得到平稳的直流电。整流的具体应用会在后文中详述。2.钳位利用二极管正向导通时压降很小的特性，可组成钳位电路，如图1-15所示。若A点电位UA为零，则二极管导通，因其压降很小，故F点的电位被限制在A点电位左右，即UF约等于零。3.限幅图二极管的钳位电路利用二极管导通后压降很小且基本不变的特性，可以构成限幅电路，将输出电压幅值限制在某一电压范围内。图所示为双向限幅电路。设输人电压u;=10sin(ωt),Us1=Us2=5V,则输出电压uo。被限制为一5~5V.即将输人电压的幅值削掉了一半。任务一-用二极管制作桥式整流电路半导体二极管的应用4.元件保护在电子电路中，常利用二极管来保护元件免受过高电压的损害，如图所示，L和R分别是线圈的电感和电阻。在开关S接通时，电源E为线圈供电，L中有电流通过;在开关S突然断开时，L中将产生感生电动势eL，感生电动势eL和电源E叠加作用在开关S的端子上，会使端子发生火花放电，影响设备正常工作。接入二极管后，eL通过二极管放电，使端子两端的电压不会很高，从而保护了开关S。任务一-用二极管制作桥式整流电路(一)单相半波整流电路1.单相半波整流电路的组成和工作原理2.负载中直流电压和电流的估算在单相半波整流的情况下,负载两端的直流电压z为负载中的电流为单相半波整流电路的优点是结构简单,元件少。但是它也有明显的缺点:只利用了交流电半个周期,输出直流分量较低,且输出纹波较大,电源变压器的利用率也比较低。任务一-用二极管制作桥式整流电路(二)单相桥式整流电路1.单相桥式整流电路的组成和工作原理2.负载中直流电压和电流的估算单相桥式整流输出的电压波形的面积是单相半波整流时的2倍,所以输出的直流电压Uo也是单相半波整流时的2倍输出的电流Io为单相桥式整流电路输出电压的直流分量大,纹波小,且每个二极管流过的平均电流也小,因此单相桥式整流电路应用最为广泛。任务一-用二极管制作桥式整流电路滤波电路单相半波和桥式整流电路的输出电压中都含有较多的脉动成分，除了在一些特殊场合(如电镀、电解和充电电路)可以直接应用外,大多数场合不能作为电源为电子电路供电，必须采取措施，以减少输出电压中的交流成分，使输出电压接近理想的直流电压，这种措施就是采用滤波电路。构成滤波电路的主要元件是电容和电感。电容和电感对交流电和直流电呈现的电抗不同，如果把它们合理地安排在电路中，就可以达到减少交流成分、保留直流成分的目的，实现滤波作用。构成滤波电路的主要元件是电容和电感。电容和电感对交流电和直流电呈现的电抗不同，如果把它们合理地安排在电路中，就可以达到减少交流成分、保留直流成分的目的，实现滤波作用。任务一-用二极管制作桥式整流电路(一)电容滤波电路下图所示为单相桥式整流电容滤波电路和该电路的电压、电流波形。在半波整流电容滤波时,输出直流电压Uo任务一-用二极管制作桥式整流电路2.滤波电容器的选择滤波电容器型号的选定应查阅有关器件手册,并取电容器的系列标称值。电容滤波电路结构简单,使用方便,但是当负载电流较大时,输出电压会下降,纹波会增加。因此,电容滤波适用于负载电流较小、输出电压较高的电路。在各种家用电器的电源电路中,电容滤波应用广泛。在计算出电容器的电容和耐压后，还要遵从“系列取值、宁高勿低”的选取原则，即在电容器的电容和额定耐压上应选取电容器的系列标称值，而不能按照计算值选取。任务一-用二极管制作桥式整流电路(二)电感滤波电路如图1-27所示为单相桥式整流电感滤波电路，电感L串联在负载RL回路中。因为电感的直流电阻很小，交流阻抗很大，所以直流分量经过电感后基本没有损失，而交流分量大部分降在电感上，因此减少了输出电压中的脉动成分，负载R，上得到了较为平滑的直流电压，其波形如图所示。当忽略滤波电感L上的直流压降时,输出的直流电压Uo,,为Uo=0.9U2电感滤波的优点是输出特性比较平稳，而且电感L越大，负载R，的电阻越小，输出电压的脉动也越小。电感滤波适用于电压低、负载电流较大的场合，如工业电镀等。其缺点是体积大，成本高，有电磁干扰。任务一-用二极管制作桥式整流电路(三)Ⅱ形滤波电路这种滤波电路是在电容滤波的基础上再加一级LC滤波电路构成的,交流电经桥式整流后得到的脉动直流电再经过电容C，滤波以后，剩余的交流成分在电感L中受到感抗的阻碍而衰减，然后再次被电容C+滤波，使负载得到的电压更加平滑。当负载电流较小时，常用小电阻R代替电感L，以减小电路的体积和质量。收音机和录音机中的电源滤波电路就采用了Ⅱ形RC滤波电路。任务一-用二极管制作桥式整流电路判断二极管极性将指针式万用表的挡位选在RX1k挡，使两只表笔分别连接二极管的两个电极。若测出的电阻较小(硅二极管为几百欧至几千欧，锗二极管为1000~1k2),则表示二极管处于正向导通状态，此时黑表笔连接的是二极管的正极，红表笔连接的是负极;若测出的电阻较大(几十千欧至几百千欧)，则表示二极管处于反向截止状态，此时红表笔连接的是二极管的正极，黑表笔连接的是负极。判别二极管的质量可通过测量正、反向电阻来判断二极管的质量。一般小功率硅二极管正向电阻为几百千欧至几千千欧，错二极管正向电阻为1000~1k0。二极管的反向电阻均应为200k0以上，接近无穷大最好。判别二极管的材料二极管的材料一般为单晶硅或者单晶错，用这两种材料制作的二极管的导通压降不同硅材料二极管的导通压降为0.6~0.7V，错材料二极管的导通压降为0.1~0.3V。任务一-用二极管制作桥式整流电路连接与测试单相桥式整流滤波电路按图所示连线,连接变压器时,要分清交流电压的输入端和输出端;连接整流部分时，要注意二极管的正、负极不要接错;滤波电容器可先不连接，等测量完整流后的波形再进行连接。需要注意的是，电解电容器的电极有正负之分，千万不能接错。连线完毕经检查无误后通电，观察3min.在元器件无冒烟、发烫的情况下，用万用表测量u2、uc及u。的电压，用示波器测量输出电压的交流波形。任务二-用万用表检测三极管认识三极管的结构和图形符号三极管分为NPN型和PNP型两种基本结构。NPN型由两层N型半导体夹一层P型半导体构成；PNP型则相反。三极管类型1三极管内部有三个区：发射区、基区和集电区，分别引出三个电极：发射极（E）、基极（B）和集电极（C）。三个电极2三极管内部包含两个PN结：发射结（EB结）和集电结（CB结），这两个结的偏置状态决定了三极管的工作模式。两个PN结3任务二-用万用表检测三极管三极管的各极电流之间有一定的规律,其实验电路如图所示。只有三极管的发射结加正向电压,集电结加反向电压,才能保证三极管工作在放大状态。改变可变电阻RB,则基极电流IB、集电极电流IC和发射极电流IE都发生变化。任务二-用万用表检测三极管(1)每一列的数据都满足基尔霍夫电流定律,即IE=IC+IB(分配关系)每一列中的IC都比IB大得多,且基本上满足一定的比例关系,从第三列和第四列的数据可以得出IC与IB的比值分别为

这个关系用式子表示,称为直流电流放大系数。

—

—当IB有一个小的变化(0.020mA)ΔIB时,IC相应有一个大的变化ΔIC(1.010mA),且两者的比值β基本相当,即

任务二-用万用表检测三极管β称为交流电流放大系数。β的大小体现了三极管的电流放大能力,即如果在基极上有一个微小变化的电流信号,则在集电极上就可以得到一个大的且与基极信号成正比的电流信号。因此,三极管被称为电流控制型器件。三极管电流的比例关系和控制关系是在发射结加正向电压、集电结加反向电压的条件下才能满足的。这个条件称为三极管工作在放大区的电压条件。NPN型三极管工作在放大区时，其三个极的电位关系必须满足Ve>Vn>VE;而PNP型三极管工作在放大区时，其三个极的电位关系必须满足VE>V>Vc。这个关系在测量实际电路时，可用于判断三极管的工作状态。任务二-用万用表检测三极管当集电极和发射极之间的电压UCE保持不变,改变基极和发射极之间的电压UBE时,基极中的电流会发生变化。这个关系用曲线表示就是三极管的输入特性曲线(共发射极接法)三极管正常工作在放大区时，发射结的电压变化不大，硅管发射结电压变化约为0.7V.锗管发射结电压变化约为0.3V。任务二-用万用表检测三极管当基极电流In保持不变时，改变集电极和发射极之间的电压Uce，集电极电流Ie将随之变化，两者之间的关系可用曲线表示。取不同的In值，可得到不同的曲线，因此三极管的输出特性曲线是一组曲线，如图所示三极管饱和时，虽然有集电极电流，但集电极和发射极两端的电压很小，硅三极管集电极和发射极两端电压为0.3V，错三极管集电极和发射极两端电压为0.1V;三极管截止时，几乎没有集电极电流。这相当于电路开关的通和断，因此三极管在电路中常作为电子开关，在数字电路里有着广泛的应用。任务二-用万用表检测三极管工程师精神细节决定成败在实际电子装配中，一个元件的极性接反或一个焊点的虚焊，都可能导致整个电路功能失效。检测三极管的过程，正是培养关注细节、一丝不苟工作态度的开始。01责任到人到岗生产线上的工程师，对每一个元器件、每一个焊点都进行严格检测，确保质量，这正是“责任到人”的职业精神的体现。02新时代产业工人我国制造业的转型升级，离不开一代代产业工人和科技工作者。他们以精湛的技艺和严谨的态度，共同铸就了“中国制造”和“中国创造”的辉煌。03任务二-用万用表检测三极管(四)三极管的主要参数当三极管接成共发射极电路时,在没有信号输入的情况下,集电极电流IC

与基极电流IB的比值称为共射直流电流放大系数,即1.电流放大系数β和β—(1)共射直流电流放大系数β—(2)共射交流电流放大系数β当三极管接成共发射极电路时,在有信号输入的情况下,集电极电流变化量ΔIC

与基极电流变化量ΔIB

的比值称为共射交流电流放大系数,即任务二-用万用表检测三极管(四)三极管的主要参数当发射极开路时,集电极和基极之间的反向电流称为反向饱和电流,它是由少数载流子形成的。这个参数受温度的影响较大。硅三极管的反向饱和电流要远远小于锗三极管的反向饱和电流,其数量级在微安和毫安之间,这个值越小,三极管性能越好。2.三极管极间反向电流(1)反向饱和电流ICBO(2)穿透电流ICEO当基极开路时,由集电区穿过基区流入发射区的电流称为穿透电流,它也是由少数载流子形成的。在选用三极管时一般情况下要优先选用硅管任务二-用万用表检测三极管(四)三极管的主要参数3.三极管的极限参数(1)集电极最大允许电流ICM(2)集电极和发射极反向击穿电压U(BR)CEO(3)发射极和基极反向击穿电压U(BR)EBO(4)集电极最大允许耗散功率PCM温度的变化最终会导致三极管集电极电流发生变化任务二-用万用表检测三极管(五)三极管在电路中的应用1.三极管的放大应用2.三极管的开关应用在模拟电子电路中,三极管主要工作于放大状态,它把输入基极的电流ΔIB放大β倍后以ΔIC的形式输出,因此三极管的放大应用就是利用三极管的电流控制作用把微弱的电流信号增大到所要求的大小。利用三极管的电流放大作用,可以得到各种形式的电子电路。三极管工作在开关状态时,可以实现信号的导通与截止,相当于开关的断开和闭合,主要应用于数字电路。处于开关状态的三极管工作于截止区或饱和区,而放大区只出现在三极管饱和与截止的转换过程中,是个瞬间的过渡过程。任务二-用万用表检测三极管(六)特殊三极管1.光敏三极管光敏三极管是一种相当于在基极和集电极接入光电二极管的三极管。为了对光有良好的响应，其基区面积比发射区面积大得多，以扩大光照面积。光敏三极管的管脚数量为2或3。在管脚数量为2的光敏三极管中，光窗口即基极。光敏三极管的外形、图形符号和等效电路如图所示。任务二-用万用表检测三极管(六)特殊三极管2.光电耦合器光电耦合器是由发光二极管和光敏三极管组装而成的光-电转换器件，其主要工作原理是以光为媒介，实现电一光一电的传递与转换。在光电隔离电路中，为了切断干扰的传输途径，电路的输入回路和输出回路必须各自独立，不能共地。因为光电耦合器是一种以光为媒体的器件。输出端与输人端实现了电气隔离，其绝缘电阻大于1X1019，耐压可达1kV以上，且为单向传输，所以没有内部反馈，抗干扰能力强，尤其是抗电磁干扰，现已广泛应用于微机检测和控制系统。光电耦合器的外形如图所示。任务二-用万用表检测三极管场效应管(一)绝缘栅型场效应管绝缘栅型场效应管的结构是金属-氧化物-半导体,简称为MOS管。它分为N沟道和P沟道两种,每种又分为增强型和耗尽型。任务二-用万用表检测三极管场效应管N沟道增强型绝缘栅型场效应管的工作原理场效应管利用加在栅极和源极之间的电压来改变半导体内的电场强度,从而控制漏极电流的有无和大小,这正是场效应管名称的由来任务二-用万用表检测三极管场效应管绝缘栅型场效应管的特性曲线输出特性曲线可以分为三个区域:可变电阻区、击穿区、饱和区任务二-用万用表检测三极管场效应管耗尽型绝缘栅型场效应管的工作原理只有当UGS>UGS(th)时,增强型绝缘栅型场效应管才能形成导电沟道。在制造时即具有一个原始导电沟道的场效应管,就称为耗尽型绝缘栅型场效应管任务二-用万用表检测三极管场效应管耗尽型绝缘栅型场效应管的工作原理只有当UGS>UGS(th)时,增强型绝缘栅型场效应管才能形成导电沟道。在制造时即具有一个原始导电沟道的场效应管,就称为耗尽型绝缘栅型场效应管任务二-用万用表检测三极管场效应管耗尽型绝缘栅型场效应管的工作原理不论在栅极和源极之间的电压是多少,它都能控制漏极电流ID,这个特点使它的应用具有较大的灵活性N沟道耗尽型绝缘栅型场效应管的特性曲线任务二-用万用表检测三极管结型场效应管结型场效应管的结构和图形符号任务二-用万用表检测三极管结型场效应管结型场效应管的工作原理从以上分析可知,改变栅源电压UGS的大小,就能改变导电沟道的宽窄,也就能改变沟道电阻的大小任务二-用万用表检测三极管结型场效应管结型场效应管的特性曲线任务二-用万用表检测三极管场效应管与三极管的比较项目场效应管三极管导电结构只用多子既用多子，又用少子导电方式电场漂移载流子浓度扩散及电场漂移控制方式电压控制电流控制类型P沟道、N沟道PNP、NPN放大参数Gm=1～6mSβ=50～100或更大输入电阻1×10^7～1×10^15

Ω1×10^2～1×10^4Ω抗辐射能力在宇宙射线辐照下仍能正常工作差噪声小大热稳定性好差制造工艺简单复杂从管子的使用上,可以把场效应管和三极管的各极加以对应,以便于对电路的理解,即把栅极和基极相对应;把漏极和集电极相对应;把源极和发射极相对应任务二-用万用表检测三极管指针式万用表的使用技巧技巧1:“舍近求远”转动万用表的拨盘时,一定要顺时针旋转,比如原来的挡位是R×100,想要扭转到R×1k挡,就要旋转一大圈才行,这样能有效地保护万用表的多刀多掷开关。技巧2:“偷工减料”测量电路的通断或者测量二极管和三极管的PN结电阻时,不必做欧姆挡的校准工作。技巧3:“避低就高”用万用表测量线路的通断或者检查二极管的正反向电阻时,尽量不使用R×1和R×10低挡位,而使用R×1k挡,以免增加电池电量的消耗。技巧4:“联合作战”用万用表测量发光二极管时,若表内没有9V电池而只能用R×1k挡进行测量时,就不能测量出发光二极管的正反向电阻,也看不出其能否发光。因为此时表内的电池只有1.5V,而发光二极管的PN结导通压降为1.7~2.4V,所以不能将其PN结导通,就显示不出正确的电阻。即使表内有9V电池,可以使用R×10k挡进行测量,也只能使发光二极管微弱发光,看不出它发光亮度的大小。技巧5:“孤身迎敌”在测量交流380V或更高的直流电压时,要用一只手握住一只表笔进行测量,以免造成意外触电事故。可以将一只表笔连接在待测量电压的一端,不要用手固定,再用另一只手握住另一只表笔,对待测量端进行测量。任务二-用万用表检测三极管三极管的识别与测量方法任务三-初步认识集成电路及其应用在技术封锁下自主创新的奋斗史“卡脖子”的挑战集成电路是现代信息社会的基石。然而我国在高端芯片领域曾长期依赖进口，面临被“卡脖子”的现实挑战。01自主创新的典范面对困难，以中芯国际、华为海思为代表的一批本土企业，坚持自主研发，在制造工艺和设计领域取得了显著突破。02从制造到创造国家大力推动半导体产业发展，设立集成电路产业基金，培养专业人才，致力于实现从“中国制造”到“中国创造”的历史性转变。03中国芯的征程任务三-初步认识集成电路及其应用集成电路是近些年来发展起来的高科技产品，其发展速度异常迅猛，从小规模集成电路(含有几十个晶体管)发展到今天的超大规模集成电路(含有几千万个晶体管或近千万个门电路)。集成电路的体积小，耗电低，稳定性好。从某种意义上讲，集成电路是衡量电子产品是否先进的重要标志，常见集成电路的外形和封装形式如图所示任务三-初步认识集成电路及其应用集成电路按功能不同，可分为模拟集成电路和数字集成电路;按制作工艺不同，可分为半导体集成电路、薄膜集成电路、厚膜集成电路和混合集成电路等;按集成度不同，可分为小规模集成电路(SSI)、中规模集成电路(MSI)、大规模集成电路(LSI)和超大规模集成电路(VLSI)。集成电路的封装形式有晶体管式封装、扁平式封装和直插式封装，其外形参见半导体手册。集成电路的管脚排列次序有一定的规律，一般是从外壳顶部向下看，从左下脚按逆时针方向读数，其中第一脚附近一般有参考标志，如凹槽、色点等。集成电路的封装是一种专门技术，最早的封装大都采用双列直插形式，但这种封装方式受工艺的影响，引脚一般都不超过100个。随着CPU内部的高度集成化，DIP封装很快退出了历史舞台。我国集成电路封装企业的技术水平和国外基本同步,BGA封装、WLP封装和SIP系统级封装技术与业内领先的外资企业并列我国封测业第一梯队。任务三-初步认识集成电路及其应用(1)分类、特点和结构(2)片状集成电路模拟集成电路任务三-初步认识集成电路及其应用(1)分类(2)TTL集成电路(3)CMOS集成电路数字集成电路任务三-初步认识集成电路及其应用集成直流稳压器任务三-初步认识集成电路及其应用集成功率放大器集成功率放大器分为小、中、大功率放大器,其输出功率从几百毫瓦到几百瓦不等。常用的小功率集成放大器型号有CD4100、CD4101、CD4102系列,该系列产品的特点是体积大,使用单电源,主要用于收音机、录音机等小功率放大器中。任务三-初步认识集成电路及其应用音乐集成电路音乐集成电路是一种乐曲发生器，它可以向外发送固定存储的乐曲，它具有声音悦耳、外接元件少、价格低、功能全和使用方便等特点，因而音乐集成电路在家用电器、时钟、电子玩具等领域得到了广泛的应用。谢谢观看THANKS主讲人：模拟电子技术项目二-基本放大器与多级放大器的认识与测量目录学习重点学习难点

三种基本放大电路组态及其特点静态工作点（Q点）的设置与计算多级放大器的级联分析场效应管（FET）放大器基础静态工作点的稳定性与温度补偿原理微变等效电路的画法与参数物理意义放大器频率响应与通频带的概念多级放大器的输入/输出电阻相互影响目录任务一：安装和测量三极管放大器任务二：制作和测量多级放大器目录知识目标技能目标掌握三极管放大电路的组态与偏置原理掌握放大器的动态分析方法理解多级放大器的原理了解场效应管放大器基础电路安装与调试能力仪器操作与波形观测数据记录与分析思政目标

树立科学的世界观与追根溯源的探究精神

培养责任担当与职业素养任务一-安装和测量三极管放大器三极管只有3个极，要组成有信号输人并有信号输出的四端网络，就必须有1个电极充当公共端，这样就有3种连接方式(3种组态),即共基极、共发射极和共集电极连接方式，如需要注意的是，无论是哪种组态，要使三极管具有放大作用，都必须保证在其发射结上有正偏电压，集电结上有反偏电压，能提供直流偏压的电路称为偏置电路.任务一-安装和测量三极管放大器固定偏置式共发射极放大电路(1)三极管VT(2)偏置电阻RB(3)集电极电阻RC(4)耦合电容C1、C2(5)直流电源VCC任务一-安装和测量三极管放大器符号的规定电流波形符号任务一-安装和测量三极管放大器放大器的作用就是将微小的信号放大到负载所需要的程度。三极管已具备放大的工作条件:发射结上加有正偏电压,集电结上加有反偏电压三极管各极的工作图解如图所示。任务一-安装和测量三极管放大器放大器的分析包括静态分析和动态分析。静态分析是要确定放大器中三极管各极的静态电流和电压(IB、IC、UCE、UBE),并确定三极管处在其伏安特性曲线的合适位置。任务一-安装和测量三极管放大器若静态工作点不合适,则三极管可能不会工作在放大区。即使它的静态工作点在放大区,但若Q点的位置不合适,则在有交流信号输入时,它也可能进入饱和区或截止区。通常对放大电路有一个基本要求:输出信号尽可能不失真。失真是指放大器的输出信号波形与输入信号波形各点不成比例。由于静态工作点的位置偏高，在输入正弦波电压的正半周期，三极管进人饱和区，造成集电极电流ic的正半周期被削平，这种失真称为饱和失真。因此要合理设置静态工作点，使三极管工作在放大区，如图所示。任务一-安装和测量三极管放大器若静态工作点不合适,则三极管可能不会工作在放大区。即使它的静态工作点在放大区,但若Q点的位置不合适,则在有交流信号输入时,它也可能进入饱和区或截止区。通常对放大电路有一个基本要求:输出信号尽可能不失真。失真是指放大器的输出信号波形与输入信号波形各点不成比例。由于静态工作点的位置偏高，在输入正弦波电压的正半周期，三极管进人饱和区，造成集电极电流ic的正半周期被削平，这种失真称为饱和失真。因此要合理设置静态工作点，使三极管工作在放大区，如图所示。任务一-安装和测量三极管放大器三极管的输出伏安特性在放大区的中间,可以看成一组等距离的平行直线,对其中的任意一根直线,即任务一-安装和测量三极管放大器任务一-安装和测量三极管放大器放大器动态参数的估算任务一-安装和测量三极管放大器任务一-安装和测量三极管放大器固定偏置式放大器的电路结构简单，但它的静态工作点不稳定，会引起输出电压波形的失真，因而在实际中很少使用。造成静态工作点不稳定的因素很多，如电源电压波动、电路参数变化、三极管老化等，但最主要的原因是温度的变化。因为三极管各个参数的变化会导致其集电极电流的变化，所以如果能控制集电极电流不变，放大器的静态工作点就稳定了。从这个思路出发，对放大器的电路结构进行改进，就形成了分压偏置式放大器，其电路如图所示。分压偏置式放大器的电路任务一-安装和测量三极管放大器分压偏置式放大器的分析任务一-安装和测量三极管放大器其他组态放大器共集电极放大器———射极跟随器任务一-安装和测量三极管放大器其他组态放大器共基极放大器的电路任务一-安装和测量三极管放大器其他组态放大器和三极管一样，为了不失真地放大信号，场效应管也要有合适的静态工作点。场效应管是电压控制型器件，因此它不需要偏流，关键是要有合适的偏置栅极电压Ugs。常用的偏置电路有两种形式:自偏压电路和分压式自偏压电路。场效应管放大器有共源极放大器、共漏极放大器和共栅极放大器3种组态。场效应管放大器多用于集成电路，这里只简要介绍比较常用的共源极放大器(一)自偏压共源极放大器图所示为由N沟道结型场效应管组成的自偏压共源极放大器电路。当漏极接正电源时，有电流I产生并在源极电阻上产生压降，导致源极电位比栅极电位高，形成结型场效应管所需要的负栅极电压，通常称为自偏压，其大小为任务一-安装和测量三极管放大器(二)分压式自偏压共源极放大器图2-21所示为N沟道增强型绝缘栅场效应管组成的分压式自偏压共源极放大器电路。Rc1、Rc和Rcs将电源电压分压后，为栅极提供一个合适的正偏压，保证栅、源间的电压大于场效应管需要的开启电压。该偏压还与源极电阻R。有关，其计算公式为该电路的电压放大倍数Au为负号表示输出电压与输入电压的相位相反。输入电阻Ri为这是因为RG3通常要远大于RG1和RG2,用以减小RG1和RG2对输入信号的分流作用。输出电阻Ro为任务一-安装和测量三极管放大器(三)VMOS管VMOS管也称为功率场效应管，它是继绝缘栅型场效应管之后发展起来的大功率开关器件，VMOS管的不失真输出功率可达几十千瓦，漏极和源极之间的击穿电压可达1000V;同时，它还具有跨导线性好、开关快(可达3ns)等优点，在大功率领域和电力电子技术中得到广泛的应用。任务一-安装和测量三极管放大器培养学生追根溯源、严谨排查的思维能力案例：三极管“假死”某小组电路始终无法工作。经检查，三极管三个电极电压均接近0V。起初怀疑三极管损坏，但更换新管后依然如故。01根源：发射极焊点虚焊最终，通过逐一检查焊点，发现三极管的发射极（E）引脚焊点存在肉眼难以察觉的虚焊。重新焊接后，电路立即恢复正常。02启示：细节决定成败一个小小的焊点，足以让整个电路功亏一篑。这深刻地教育学生，工程实践中任何一个细微的环节都至关重要，容不得半点马虎。03探寻问题根源任务二-制作和测量多级放大器多级放大器的组成多级放大器的组成如图所示。输入级主要完成与信号源的衔接并对信号进行放大，一般采用输入电阻大的放大器，如射极跟随器;中间级主要用于对信号进行电压放大，将微弱的信号电压放大到设计规定的幅值，一般采用多级共发射极放大器来实现;输出级主要用于对信号进行功率放大，输出负载所需要的功率，并完成与负载的匹配。任务二-制作和测量多级放大器多级放大器的级间耦合方式-阻容耦合任务二-制作和测量多级放大器多级放大器的级间耦合方式-变压器耦合任务二-制作和测量多级放大器多级放大器的级间耦合方式-直接耦合任务二-制作和测量多级放大器多级放大器电路分析-多级放大器电压放大倍数的分析多级放大器的电压放大倍数为在多级放大器中，前级放大器的输出电压可看成是后级放大器的输入电压信号，后级放大器的输入电阻可看成是前级放大器的负载电阻。从图2-24中可以看出，前级的输出电压U。就是后级的输入电压U，所以，多级放大器的电压放大倍数等于各级放大器电压放大倍数的乘积，即在电子电路中,常用增益表示法(分贝表示法)来表示电路的放大能力。其定义为增益的单位是分贝,用dB表示。采用增益表示法可简化多级放大器的计算,并且更直观地表示增益的变化情况。任务二-制作和测量多级放大器放大器的频率响应阻容耦合放大器和变压器耦合放大器的频率特性不够好，但实际上所有放大器都存在不同频率信号条件下放大倍数不稳的问题。这是因为电路中都存在受频率特性影响的器件，如电容、电感、PN结的结电容和电路板的分布电容等。这些器件的电抗随着信号频率的变化而变化，不可避免地会影响放大器的频率特性。任务二-制作和测量多级放大器多级放大器的频率特性多级放大器的频率特性可以在单级放大器频率特性的基础上求得。任务二-制作和测量多级放大器将解决问题过程中的感悟升华为职业素养严谨细致从判断三极管管脚开始，到每一个焊点的成型，都要求眼睛“尖”、心思“细”，不放过任何一个可疑之处。1精益求精面对波形失真，不满足于“能响”，而是通过调整偏置电阻，反复优化静态工作点，力求获得最完美的、不失真的放大波形。2责任担当对自己亲手焊接的每一个元件、每一处连接负责。元件的损坏不仅是财产的损失，更是对前期工作的否定，从而培养学生对工作的责任感。3谢谢观看THANKS主讲人：模拟电子技术项目三-集成运算放大器与负反馈放大器的认识与分析目录学习重点学习难点理想集成运放的“虚短”与“虚断”概念集成运放的两种工作状态及其应用负反馈的四种组态及其判别方法深度负反馈下的近似计算“虚短”与“虚断”的抽象理解与灵活运用负反馈组态的综合判别记忆负反馈如何改变电阻性质容易出错集成运放的非线性应用目录任务一：使用集成运算放大器制作音频信号发生器任务二：分析和判断带有负反馈环节的放大器目录知识目标技能目标掌握集成运算放大器的结构与特性理解集成运放的两种工作状态掌握负反馈放大电路的理论了解集成运放的使用与保护具备集成运放典型应用电路的分析能力具备负反馈电路的工程分析与判别能力思政目标

培养科技报国的家国情怀与自主创新意识

培养严谨求实的工匠精神任务一-使用集成运算放大器制作音频信号发生器运算放大器是一种高电压放大倍数、高输入电阻、低输出电阻的直接耦合式多级放大电路，它最初主要用在模拟计算机上进行数学运算，故得其名。集成运算放大器是利用集成电路的制造工艺，将运算放大器的所有元件都制作在同一块硅片上，再封装起来而得到的器件。随着电子技术的飞速发展，集成运放的性能不断提高，其应用领域已大大超出数学运算的范畴，它已成为模拟电子技术领域中的核心器件集成运算放大器的型号一般由字母和阿拉伯数字表示，例如CF741、CF124等，其中C表示符合国家标准，F表示线性放大器，阿拉伯数字表示器件的系列和品种代号任务一-使用集成运算放大器制作音频信号发生器(一)集成运放电路的组成及其基本特性任务一-使用集成运算放大器制作音频信号发生器(二)集成运放的主要参数1.开环差模电压放大倍数Aod2.最大输出电压Uopp3.差模输入电阻rid4.输出电阻ro5.共模抑制比KCMRR6.-3dB带宽fh7.输入失调电压Uio8.静态功耗PD任务一-使用集成运算放大器制作音频信号发生器(三)理想集成运放的两个工作区理想集成运放是将集成运放的各项参数理想化开环差模电压放大倍数差模输入电阻共模抑制比输出电阻-3dB带宽

任务一-使用集成运算放大器制作音频信号发生器理想集成运放工作在线性区-两端输入电位相等理想集成运放有两个工作区:线性区和非线性区,当理想集成运放工作在线性区时，理想集成运放的同向输入端与反向输入端的电位相等，好像这两个输入端短路一样，这种现象称为虚短理想集成运放工作在线性区-输入电流等于零集成运放的同相输入端和反相输入端的输入电流都等于零,好像这两个输入端内部被断开一样,这种现象称为虚断任务一-使用集成运算放大器制作音频信号发生器理想集成运放工作在非线性区(1)输出电压uo具有两值性(2)输入电流等于零任务一-使用集成运算放大器制作音频信号发生器集成运算放大器的发展和应用-集成运放的发展集成运放在近些年的发展十分迅速。第一代集成运放是通用型产品，经历了多年发展，各项技术指标不断提高。第二代集成运放以ϰA741(我国的F007或5G24)为代表，它具有很高的开环增益，其电路中设有短路保护，至今仍在应用。第三代集成运放以AD508(我国的4E325)为代表，其特点是在失调电压、失调电流、开环增益、共模抑制比等参数上都有明显的改善。第四代以HA2900为代表，它的特点是制造工艺达到了大规模集成电路的水平，输入级采用绝缘栅型场效应管，输入电阻在100MQ以上，而且采取了调制和解调措施，成为自稳零(无须外加调整元件就可使静态输出为零)运算放大器，使温漂进一步降低。除通用型集成运放外，还有专门为适应某些特殊需要而设计的专用型集成运放，它们往往在某些单项指标方面达到比较高的水平，以满足特殊条件下的使用需求。任务一-使用集成运算放大器制作音频信号发生器使用集成运放需要注意的问题1.调零（案例见图1）2.消除自激振荡3.外加电源极性保护（案例见图2）图1图2任务一-使用集成运算放大器制作音频信号发生器使用集成运放需要注意的问题4.输入保护任务一-使用集成运算放大器制作音频信号发生器使用集成运放需要注意的问题5.输出保护任务一-使用集成运算放大器制作音频信号发生器(四)集成运放的应用1.在信号运算电路中的应用集成运放工作在线性区时，可实现反相比例运算、同相比例运算、加法运算、减法运算、对数运算、指数运算、积分运算、微分运算、乘法运算、除法运算及它们的复合运算。2.在信号处理电路中的应用在信号处理方面，集成运放可用来构成有源滤波器、采样-保持电路、电压比较器等。3.在波形产生电路中的应用集成运放作为波形发生器中的主要部件，可以用来产生各种波形信号，也可以组成正弦波、矩形波、三角波、锯齿波等波形产生电路。任务一-使用集成运算放大器制作音频信号发生器国之重器，受制于人-从“0”到“1”的攻坚克难举国体制攻坚介绍国家通过“02专项”等重大科技项目，集中力量办大事，系统性推进集成电路产业的技术攻关。在制造、设计、封测等关键环节取得了一系列重大突破。01企业突围之路以华为海思为例，讲述其在手机SoC、基站芯片等领域的崛起之路。面对外部压力，海思从“备胎”转正，实现了产品的快速迭代与商用，成为科技自立自强的标杆。02产学研深度融合强调高校、科研院所与企业在芯片研发中的协同作用。科研机构在前沿基础理论和关键材料上探索，企业则负责产品定义与工程化落地，形成良性互动的创新生态。03任务二-分析和判断带有负反馈环节的放大器(一)反馈放大电路的定义和组成1.反馈放大电路的定义在电子系统中，把放大电路的输出量(输出电压或输出电流)的一部分或全部通过某些元件和网路(称为反馈网络)反送到输入回路，从而构成一个闭环系统，使放大电路的输入量不仅受输入信号的控制，还受输出量的影响，这种连接方式称为反馈。引人了反馈的放大电路称为反馈放大电路，也称为闭环放大电路;未引人反馈的放大电路，则称为开环放大电路。任务二-分析和判断带有负反馈环节的放大器中国运放芯片的国产化之路起步阶段的艰辛新中国成立初期，我国电子工业基础薄弱。第一代国产运放如F001，在性能上与国外同期产品差距巨大，但它的诞生标志着我国在模拟集成电路领域迈出了从“0”到“1”的关键一步。01追赶与突破经过几代人的努力，以圣邦微电子、思瑞浦等为代表的企业，通过引进消化再创新，逐步在通用运放领域实现了对进口产品的替代，部分高端产品性能已达国际先进水平。02启示与思考国产运放的发展史，是一部自主创新的奋斗史。它告诉我们，核心技术买不来、讨不来，只有通过持之以恒的基础研究和不畏艰难的工程攻关，才能掌握发展的主动权。03任务二-分析和判断带有负反馈环节的放大器(二)闭环增益方程1.开环放大倍数放大电路的开环放大倍数A为2.反馈系数放大电路的反馈系数Ḟ为3.闭环放大倍数放大电路的闭环放大倍数Af为4.闭环增益方程因为净输入信号

为推理可得：这是一个十分重要的关系式，称为闭环增益方程，它是分析反馈放大电路的基本关系式。如果放大电路工作在中频范围,并且反馈网络是纯电阻性,公式可表示为任务二-分析和判断带有负反馈环节的放大器正反馈放大电路的类型及其判别方法单级反馈放大电路任务二-分析和判断带有负反馈环节的放大器正反馈放大电路的类型及其判别方法多级反馈放大电路任务二-分析和判断带有负反馈环节的放大器交流负反馈的类型及其判别方法按照反馈网络在输出端的采样不同，反馈可分为电压反馈和电流反馈。如果反馈采样是输出电压，则为电压反馈;如果反馈采样是输出电流，则为电流反馈。区分电压反馈和电流反馈可采用负载短路法。假设把输出负载短路，即u。=0.若反馈信号因此而消失，则为电压反馈;否则为电流反馈。任务二-分析和判断带有负反馈环节的放大器电压反馈和电流反馈实例分析任务二-分析和判断带有负反馈环节的放大器串联反馈和并联反馈实例分析任务二-分析和判断带有负反馈环节的放大器电压串联负反馈

任务二-分析和判断带有负反馈环节的放大器电压并联负反馈电流并联负反馈任务二-分析和判断带有负反馈环节的放大器负反馈对放大电路性能的影响1.交流负反馈可以提高放大器增益的稳定性电压负反馈使电路的输出电压保持稳定电流负反馈使电路的输出电流保持稳定2.交流负反馈可以减小对信号放大的非线性失真3.交流负反馈可以抑制电路内部产生的干扰和噪声4.交流负反馈可以扩展放大器的通频带5.交流负反馈可改变放大电路的输入电阻和输出电阻任务二-分析和判断带有负反馈环节的放大器负反馈对放大电路性能的影响不同组态的负反馈可以改变放大器的输入电阻和输出电阻，以实现电路的阻抗匹配和提高放大器的带负载能力。

1.串联负反馈使输入电阻增大，并联负反馈使输入电阻减小。2.电压负反馈使输出电阻减小，电流负反馈使输出电阻增大。任务二-分析和判断带有负反馈环节的放大器引入交流负反馈的注意事项(1)要稳定直流量(如静态工作点)，应引入直流负反馈。(2)要改善放大电路的动态(交流)性能(如稳定放大倍数、扩展通频带、减小非线性失真等)，应引入交流负反馈。(3)要稳定输出电压、减小输出电阻、提高带负载能力，应引入电压负反馈;要稳定输出电流、增大输出电阻，应引入电流负反馈。(4)要增大输入电阻，应引入串联负反馈;要减小输入电阻，应引入并联负反馈。(5)要得到一个电压控制的电压源并获得良好的电压放大电路，应选用电压串联负反馈。(6)要得到一个电流控制的电流源并获得良好的电流放大电路，应选用电流并联负反馈。(7)要得到一个电流控制的电压源并获得良好的电流-电压转换电路，应选用电压并联负反馈。(8)要得到一个电压控制的电流源并获得良好的电压-电流转换电路，应选用电流串联负反馈任务二-分析和判断带有负反馈环节的放大器深度负反馈放大电路的定义和参数当反馈深度|1+AF|≫1时,负反馈放大电路的放大倍数为一般情况下当|1+AF|≥10时,即可视为深度负反馈，该电路成为深度负反馈放大电路。深度负反馈放大电路参数1.放大倍数Af2.闭环输入电阻和输出电阻任务二-分析和判断带有负反馈环节的放大器深度负反馈放大电路带来的问题负反馈能改善放大电路的性能，且反馈越深，放大电路的性能越好。但是反馈过深可能会造成当输入信号为零时，放大电路仍有一定幅度、一定频率的信号输出现象，这种现象称为自激振荡。自激振荡使放大电路工作不稳定。消除自激振荡的常用方法消除自激振荡的常用方法是在电路中增加适当的阻容元件，改变电路的频率特性，破坏其自激振荡条件，使电路工作在稳定状态。(1)电容补偿法在放大电路中选择时间常数最大的回路，对地并联一个小电容C，就可以破坏其自激振荡条件。这个方法简单易行，如图3-30所示，却使放大器的通频带变窄了。(2)RC补偿法RC补偿法采用电阻和电容串联网络来取代电容补偿法中的电容C，如图所示，其目的是使放大器的通频带宽度较电容补偿法有所改善。任务二-分析和判断带有负反馈环节的放大器电容补偿法RC补偿法谢谢观看THANKS主讲人：模拟电子技术项目四-集成运算放大器的应用目录学习重点学习难点基本数学运算电路的实现比例运算电路的分析与计算电压比较器的工作原理实际工程中的典型应用电路积分与微分电路的动态过程分析迟滞电压比较器（滞回比较器）的阈值计算测量放大器（三运放电路）的增益推导有源滤波器的频率特性理解目录任务一：用集成运算放大器制作过热监测保护电路目录知识目标技能目标掌握理想运放的两个工作区域掌握基本运算电路的原理理解有源滤波器的工作机制电路设计与参数选取能力仿真与调试能力思政目标

树立自主创新与科技报国意识

培养严谨求实的实验态度任务一-用集成运算放大器制作过热监测保护电路运算放大器最早应用于模拟信号的运算，至今信号运算仍是集成运放的一个重要而基本的应用。在各种运算电路中，输出和输人的模拟信号之间要实现一定的数学运算关系。因此，运算电路中的集成运放必须工作在线性区。理想运放工作在线性区时有两个特点，即虚短和虚断，它们是分析运算电路的基本出发点。比例运算电路-反相比例运算电路反相比例运算电路的特性：该电路是一个深度电压并联负反馈电路，反相输入端因“虚地”现象，其共模输入电压极小。电压放大倍数公式与特点：放大倍数

，输出与输入反相。该倍数仅取决于电阻

RfRf​

与

R1R1​

的比值，与运放参数无关，因此运算精准且稳定。比例系数的可调性：通过调整

RfRf​

和

R1R1​

的阻值，可实现放大（

∣Auf∣>1∣Auf​∣>1

）或衰减（

∣Auf∣<1∣Auf​∣<1

）。当两者阻值相等时，电路变为反相器（单位增益），用于信号变号。电路的输入输出阻抗：由于引入了电压并联负反馈，该电路的输入电阻不高，输出电阻很低。平衡电阻

R2R2​

的作用与计算：为了使差动放大电路参数对称，消除静态基流引起的误差电压，需在同相输入端接入平衡电阻

R2R2​

，其值应为

R2=R1//RfR2​=R1​//Rf​

。任务一-用集成运算放大器制作过热监测保护电路比例运算电路-同相比例运算电路同相比例运算电路又称为同相放大器，其电路如图所示。在电路中电阻R1与R2引入深度电压串联负反馈，以保证集成运放工作在线性区。R2是平衡电阻，应保证R2=R1//R2。

任务一-用集成运算放大器制作过热监测保护电路比例运算电路-同相比例运算电路同相比例运算电路又称为同相放大器，其电路如图所示。在电路中电阻R1与R2引入深度电压串联负反馈，以保证集成运放工作在线性区。R2是平衡电阻，应保证R2=R1//R2。

同相比例运算电路电压跟随器任务一-用集成运算放大器制作过热监测保护电路奋楫笃行，自主之路-自主技术攻关案例：航晶HJGPA85攻克“不可能”的任务面对国外技术封锁，航晶科研团队迎难而上，成功研制出全国产化的HJGPA85运算放大器，实现了对进口某型高端运放的pin-to-pin替代。01性能达先进水平该芯片具备超高供电电压（±150V）、极高压摆率（100V/μs）和大输出电流能力，综合性能达到当时国际先进水平，填补了国内空白。02赋能关键领域这款芯片的成功应用，使得我国在医疗电子、工业自动化、航空航天测试等高精尖领域，获得了更稳定、更可靠的供应链保障，不再受制于人。03精神内核体现了“特别能吃苦、特别能战斗、特别能攻关、特别能奉献”的航天精神，是科技报国、勇于担当的生动体现。04任务一-用集成运算放大器制作过热监测保护电路加法运算电路如果在集成运放的反相输入端增加若干输入电路，则构成了反相加法运算电路，加法运算电路的结果与集成运放的参数无关，只要各个电阻足够精确，就可以保证加法运算的精确度和稳定性。任务一-用集成运算放大器制作过热监测保护电路减法运算电路在集成运放的同相输入端和反相输入端同时加入两个信号，再使集成运放工作在线性区，就可以实现两个信号的减法运算如图1所示。在实际中常常采用二级反相比例运算电路来实现两个甚至多个量的减法运算,其电路如图2所示。图1图2任务一-用集成运算放大器制作过热监测保护电路积分和微分运算电路-积分运算电路在反相比例运算电路中，用电容Cf代替Rf;作为反馈元件，引人电压并联负反馈，就成为积分运算电路，如图所示。当ui

为阶跃电压时,如图所示,输出电压为图2任务一-用集成运算放大器制作过热监测保护电路积分和微分运算电路-微分运算电路微分是积分的逆运算，微分运算电路的输出电压与输入电压呈微分关系，基本微分运算电路如图所示。反馈电阻Rf引人并联电压负反馈，以保证集成运放工作在线性区。由理想集成运放工作于线性区的虚短和虚断特点，并考虑到集成运放的“一”端虚地，得可见输出电压uo与输入电压ui对时间的微分成正比。任务一-用集成运算放大器制作过热监测保护电路运算电路在实际工程中的应用-测量放大器在自动控制和非电量测量等系统中,常用各种传感器将非电量(如温度、应变、压力等)的变化转变为电压信号,然后再输入系统。电信号的变化量通常很小(一般只有几毫伏至几十毫伏),这就需要将电信号加以放大。最为实用的测量放大器放大倍数放大器的输入电阻为任务一-用集成运算放大器制作过热监测保护电路运算电路在实际工程中的应用-滤波器滤波器的作用是允许信号中某些频率的信号通过,而将其他频率的信号加以衰减,使其不能通过。1.无源滤波器利用电阻、电容等无源器件构成的简单滤波电路称为无源滤波器无源滤波器主要存在以下缺点:(1)电路的增益小，最大仅为1。(2)带负载能力差。如在无源滤波器的输出端接上一个负载电阻RL，如图中的虚线所示，则其截止频率和增益均随RL的变化而变化。为了克服上述缺点，可将RC无源网络接至集成运放的输人端，组成有源滤波器。任务一-用集成运算放大器制作过热监测保护电路运算电路在实际工程中的应用-滤波器滤波器的作用是允许信号中某些频率的信号通过,而将其他频率的信号加以衰减,使其不能通过。2.有源滤波器(1)有源低通滤波器如需改变有源低通滤波器的截止频率,调整R和C的大小即可。任务一-用集成运算放大器制作过热监测保护电路运算电路在实际工程中的应用-滤波器滤波器的作用是允许信号中某些频率的信号通过,而将其他频率的信号加以衰减,使其不能通过。2.有源滤波器(2）有源高通滤波器与有源低通滤波器相似，一阶电路在低频处衰减太慢，为此可再增加一级RC网络，组成二阶有源高通滤波器，使其实际幅频特性更接近于理想幅频特性。任务一-用集成运算放大器制作过热监测保护电路运算电路在实际工程中的应用-滤波器滤波器的作用是允许信号中某些频率的信号通过,而将其他频率的信号加以衰减,使其不能通过。2.有源滤波器(3)有源带通滤波器和有源带阻滤波器将有源低通滤波器和有源高通滤波器进行不同的组合,就可获得有源带通滤波器和有源带阻滤波器。任务一-用集成运算放大器制作过热监测保护电路运算电路在实际工程中的应用-精密整流电路1.精密半波整流电路由于PN结死区电压的存在,当信号比较微弱时,单纯用二极管组成的整流电路无法输出信号。将二极管和集成运放结合起来,组成精密整流电路,以实现对微弱信号的整流。这种整流电路在信号检测和自动化控制系统中有着广泛的应用。任务一-用集成运算放大器制作过热监测保护电路运算电路在实际工程中的应用-精密整流电路2.精密全波整流电路当输人信号是很微弱的且随时间缓慢变化的直流信号时，精密整流电路同样有输出，输出信号是按比例反相放大的直流信号，我们把这种电路称为折点函数发生器。用几个折点函数发生器可以将变化非常缓慢的直流信号变成模拟曲线，以反映信号的变化规律，这是在实际工程和实验分析中常用的方法。任务一-用集成运算放大器制作过热监测保护电路运算电路在实际工程中的应用-电压比较器基本电压比较器让集成运放工作在开环状态，由于其开环增益很大，这时即使在两个输人端输入非常微小的差值信号，也会使输出达到饱和状态，即集成运放已经工作在非线性区。利用集成运放工作在非线性区的特性可制作电压比较器，对模拟信号进行幅值大小的比较，在集成运放的输出端以高电平或低电平来反映比较的结果。任务一-用集成运算放大器制作过热监测保护电路运算电路在实际工程中的应用-电压比较器当比较电压U一0时，即将输入电压与零电平进行比较时，可将电压比较器称为过零电压比较器，其电路和电压传输特性如图4-25所示。当输入信号u1为正弦波电压时，输出信号u。为矩形波电压，如图所示，电路实现了波形变换的功能。有时为了将输出电压限制在某一特定值