电子技术基础教程

第一章半导体器件第一节PN结第二节半导体二极管第三节半导体三极管第四节场效应晶体管第一节PN结一、半导体的基本特性物质按导电能力的强弱可分三大类。一是导体，其导电能力特别强，例如铜、铝、银等金属材料;二是绝缘体，其导电能力非常弱，几乎可以看成不导电，例如塑料、橡胶、陶瓷等材料;三是半导体，其导电能力介于导体和绝缘体之间，常用的半导体材料是硅和锗。用半导体材料制作电子元器件，不是因为它的导电能力介于导体和绝缘体之间，而是由于其导电能力会随着温度的变化、光照或掺入杂质的多少发生显著的变化，这就是半导体不同于导体的特殊性质。下一页返回第一节PN结(1)热敏性(2)光敏性(3)杂敏性1.本征半导体纯净晶体结构的半导体我们称之为本征半导体。常用的半导体材料有硅和锗。它们都是四价元素，原子结构的最外层轨道上有四个价电子，当把硅或锗制成晶体时，它们是靠共价键的作用而紧密联系在一起的。上一页下一页返回第一节PN结2.杂质半导体本征半导体的电阻率比较大，载流子浓度又小，且对温度变化敏感，因此它的用途很有限。在本征半导体中，人为地掺入少量其他元素(称杂质)，可以使半导体的导电性能发生显著的变化。利用这一特性，可以制成各种性能不同的半导体器件，这样使得它的用途大大增加。本征半导体掺入杂质后叫做杂质半导体。根据掺入杂质性质的不同，可分为两种:N型半导体和P型半导体上一页下一页返回第一节PN结(1)N型半导体在本征半导体中，掺入5价元素，使晶体中某些原子被杂质原子所代替，因为杂质原子最外层有5个价电子，它与周围原子形成共价键后，还多余一个自由电子，因此使其中的空穴的浓度远小于自由电子的浓度。在N型半导体中自由电子是多数载流子，空穴是少数载流子。(2)P型半导体在本征半导体中，掺入3价元素，晶体中的某些原子被杂质原子代替，但是杂质原子的最外层只有3个价电子，它与周围的原子形成共价键后，还多余一个空穴，因此使其中的空穴浓度远大于自由电子的浓度。在P型半导体中，自由电子是少数载流子，空穴是多数载流子。上一页下一页返回第一节PN结二、PN结如果将一块半导体的一侧掺杂成为P型半导体，而另一侧掺杂成为N型半导体，则在二者的交界处将形成一个PN结。1.PN结的形成在P型和N型半导体的交界面两侧，由于自由电子和空穴的浓度相差悬殊，所以N区中的多数载流子自由电子要向P区扩散，同时P区中的多数载流空穴也要向N区扩散，并且当电子和空穴相遇时，将发生复合而消失。如图1-1所示。上一页下一页返回第一节PN结2.PN结的单向导电性在PN结的两端引出电极，P区的一端称为阳极，N区的一端称为阴极。在PN结的两端外加不同极性的电压时，PN结表现出截然不同的导电性能，称为PN结的单向导电性。(1)在外加正向电压时PN结处于导通状态当外加电压使PN结的阳极电位高于阴极时，称PN结外加正向电压或PN结正向偏置(简称正偏)，如图1-2所示。(2)在外加反向电压时PN结处于截止状态当外加电压使PN结的阳极电位低于阴极时，称PN结外加反向电压或PN结反向偏置(简称反偏)，如图1-3所示。上一页返回第二节半导体二极管一、基本结构和表示符号在一个PN结的两端加上电极引线并用外壳封装起来，就构成了半导体二极管。由P型半导体引出的电极，叫做正极(或阳极);由N型半导体引出的电极，叫做负极(或阴极)。通常用图1-4(c)所示的符号表示。按照结构工艺的不同、二极管有点接触型和面接触型两类。它们的管芯结构和符号如图1-4所示。下一页返回第二节半导体二极管二、二极管的伏安特性二极管既然是一个PN结，它必然具有单向导电性。其伏安特性曲线如图1-5所示。所谓伏安特性，就是指加到二极管两端的电压与流过二极管的电流的关系曲线。二极管的伏安特性曲线可分为正向特性和反向特性两部分。1.正向特性当二极管加上很低的正向电压时，外电场还不能克服PN结内电场对多数载流子扩散运动所形成的阻力，故正向电流很小，二极管呈现很大的电阻。当正向电压超过一定数值即死区电压后，内电场被大大削弱，电流增长很快，二极管电阻变得很小。死区电压又称阀值电压，硅管的约为0.6V~0.7V，锗管的约为0.2V~0.3V。上一页下一页返回第二节半导体二极管2.反向特性二极管加上反向电压时，由于少数载流子的漂移运动，因而形成很小的反向电流。反向电流有两个特性，一是它随温度的上升增长很快;二是在反向电压不超过某一数值时，反向电流不随反向电压改变而改变，故这个电流称为反向饱和电流。三、主要参数1.最大整流电流IF最大整流电流是指二极管长时间使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。当电流超过这个允许值时，二极管会因过热而烧坏，使用时务必注意。

上一页下一页返回第二节半导体二极管2.反向峰值电压URM它是保证二极管不被击穿而得出的反向峰值电压，一般是反向击穿电压的一半或2/33.反向峰值电流IRM它是指在二极管上加反向峰值电压时的反向电流值。反向电流大，说明单向导电性能差，并且受温度的影响大。上一页下一页返回第二节半导体二极管四、二极管基本电路及其应用

1.整流应用利用二极管的单向导电性可以把大小和方向都变化的正弦交流电变为单向脉动的直流电，如图1-6所示。这种方法简单、经济，在日常生活及电子电路中经常采用。根据这个原理，还可以构成整流效果更好的单相全波、单相桥式等整流电路。2.钳位应用利用二极管的单向导电性在电路中可以起到钳位的作用。3.限幅应用利用二极管的单向导电性，将输入电压限定在要求的范围之内，叫做限幅。上一页下一页返回第二节半导体二极管4.稳压应用在需要不高的稳定电压输出时，可以利用几个二极管的正向压降串联来实现。还有一种稳压二极管，可以专门用来实现稳定电压输出。稳压二极管有不同的系列用以实现不同的稳定电压输出。5.开关应用在数字电路中经常将半导体二极管作为开关元件来使用，因为二极管只有单向导电性，可以相当于一个受外加偏置电压控制的无触点开关。上一页下一页返回第二节半导体二极管6.二极管的识别与简单测试(1)二极管的极性判别有的二极管从外壳的形状上可以区分电极;有的二极管的极性用二极管符号印在外壳上，箭头指向的一端为负极;还有的二极管用色环或色点来标志(靠近色环的一端是负极，有色点的一端是正极)。若标志脱落，可用万用表测其正反向电阻值来确定二极管的电极。(2)性能测试二极管正、反向电阻的测量值相差越大越好，一般二极管的正向电阻测量值为几百欧姆，反向电阻为几十千欧姆到几百千欧姆。如果测得正、反向电阻均为无穷大，说明内部断路;若测量值均为零，则说明内部短路;若测得正、反向电阻几乎一样大，则说明这样的二极管已经失去单向导电性，没有使用价值了。上一页下一页返回第二节半导体二极管7.特殊二极管(1)稳压管稳压管是一种特殊的硅二极管，由于它在电路中与适当数值的电阻配合后能起稳定电压的作用，故称为稳压管。稳压管的伏安特性曲线与普通二极管的类似，如图1-10(a)所示，其差异是稳压管的反向特性曲线比较陡。如图1-10(b)所示为稳压管的符号。稳压管正常工作于反向击穿区，且在外加反向电压撤除后，稳压管又恢复正常，即它的反向击穿是可逆的。从反向特性曲线上可以看出，当稳压管工作于反向击穿区时，电流虽然在很大范围内变化，但稳压管两端的电压变化很小，即它能起稳压的作用。如果稳压管的反向电流超过允许值，则它将会因过热而损坏。所以，与稳压管配合的电阻要适当，才能起稳压作用。上一页下一页返回第二节半导体二极管(2)光电二极管光电二极管也是一种特殊二极管。它的特点是:在电路中它一般处于反向工作状态，当没有光照射时，其反向电阻很大，PN结流过的反向电流很小;当光线照射在PN结上时就在PN结及其附近产生电子空穴对，电子和空穴在PN结的内电场作用下做定向运动，形成光电流。如果光照度发生改变，电子空穴对的浓度也相应改变，光电流强度也随之改变。可见光电二极管能将光信号转变为电信号输出。光电二极管可用来作为光控元件。当制成大面积的光电二极管时，能将光能直接转换为电能，可作为一种能源，因而称为光电池。目前正大量应用于太阳能热水器中。光电二极管的管壳上有一个玻璃口，以便接收光照。光电二极管的伏安特性曲线及符号如图1-11所示。上一页下一页返回第二节半导体二极管(3)发光二极管发光二极管简写为LED，其工作原理与光电二极管相反。由于它采用砷化镓、磷化镓等半导体材料制成，所以在通过正向电流时，由于电子与空穴的直接复合而发出光来。如图1-12所示为发光二极管的符号及其正向导通发光时的工作电路上一页返回第三节半导体三极管一、三极管的基本结构、符号和分类半导体三极管的种类很多，按照半导体材料的不同可分为硅管、锗管;按功率分有小功率管、中功率管和大功率管;按照频率分有高频管和低频管;按照制造工艺分有合金管和平面管等。通常，按照结构的不同分为两种类型:NPN型管和PNP型管。图1-13给出了NPN和PNP管的结构示意图和电路符号，符号中的箭头方向由P指向N。图1-14所示为几种常见三极管的外形图下一页返回第三节半导体三极管二、三极管的电流放大原理晶体管在电路中工作时，为了正常地发挥其电流放大作用，必须给它的各电极外加大小和极性合适的直流工作电压，即必须给发射结加正向电压(也叫正偏)，给集电结加反向电压(也叫反偏)。通常晶体管在放大电路中的连接方式有三种，如图1-15所示，它们分别称为共基极接法、共发射极接法和共集电极接法。所谓共什么极接法是指电路的输入、输出端是以哪个电极作为其公共端的。无论哪种接法，外加直流工作电压都必须保证使晶体管的发射结正偏、集电结反偏，即Uc>Ub>Ue半导体三极管具有的电流放大功能，完全取决于三极管内部结构的特殊性及其内部载流子的运动规律。先做一个实验，实验电路如图1-16所示。上一页下一页返回第三节半导体三极管外部直流电源EB,EC为三极管的两个PN结提供偏置电压，使集电结反向偏置，发射结正向偏置。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。电流方向如图中所示。测量结果列于表1-1中。从表1-1中看到对一个半导体三极管来说，这个电流放大系数在一定范围内几乎不变。上一页下一页返回第三节半导体三极管三、特性曲线三极管的特性曲线是用来表示该管各极电压和电流之间相互关系的，这里只介绍三极管共发射极的两种特性，即基极特性(或输入特性)和集电极特性(或输出特性)。1.输入特性输入特性是指在三极管集电极与发射极之间的电压UCE为一定值时，基极电流IB同基极与发射极之间的电压UBE的关系，即IB=f(UBE)|UCE=常数，如图1-17所示。上一页下一页返回第三节半导体三极管2.输出特性输出特性是指在基极电流IB为一定值时，三极管集电极电流入:同集电极与发射极之间的电压UCE的关系，即在不同的IB下，可得出不同的曲线。所以三极管的输出特性曲线是一组曲线，如图1-18所示上一页下一页返回第三节半导体三极管四、三极管的主要参数1.电流放大系数2.集一射极反向截止电流ICEO它是指基极开路(IB=0)时，集电结处于反向偏置和发射结处于正向偏置时的集电极电流。又因为它好像是从集电极直接穿透三极管而到达发射极的，所以又称为穿透电流。这个电流应越小越好。上一页下一页返回第三节半导体三极管3.集电极最大允许电流ICM当集电极电流超过一定值时，三极管的β值就要下降，ICM就是表示当β值下降到正常值的2/3时的集电极电流。4.集电极最大允许耗散功率PCM由于集电极电流在流经集电结时将产生热量，使结温升高，从而会引起三极管参数变化。当三极管因受热而引起的参数变化不超过允许值时，集电极所消耗的最大功率就称为集电极最大允许耗散功率PCM。上一页返回第四节场效应晶体管场效应管(FiledEffectTransistor,FET)是一种新型的半导体器件，它是利用电场来控制半导体中的多数载流子运动，又名为单极型晶体管。它除了兼有一般晶体管体积小、寿命长等特点外，还具有输入阻抗高、噪声低、热稳定性好、抗辐射能力强、功耗小、工作电源电压范围宽等优点，在开关、阻抗匹配、微波放大、大规模集成等领域得到广泛的应用，常用作交流放大器、有源滤波器、直流放大器、电压控制器、源极跟随器、斩波器、定时电路等。根据结构不同，场效应管分成两大类:结型场效应管(JFET)和绝缘栅型场效应管(MOSFET)，其中绝缘栅型场效应管由于制造工艺简单，便于实现集成化，因此应用更为广泛。下一页返回第四节场效应晶体管一、基本结构N沟道增强型MOSFET的结构示意图和符号如图1-20所示。二、工作原理1.栅源电压uGS的控制作用如图1-21所示。2.漏源电压uDS对漏极电流iD的控制作用如图1-22所示。3.特性曲线转移特性曲线如图1-23(a)所示，输出特性曲线如图1-23(b)所示，上一页返回表1-1三极管电流测量数据返回图1-1PN结的形成返回图1-2PN结加正向偏置导通时的情况返回图1-3PN结加反向偏置时截止返回图1-4二极管的结构和符号返回图1-5二极管的伏安特性曲线返回图1-6二极管的整流应用返回图1-10稳压管的伏安特性曲线与符号返回图1-11光电二极管的伏安特性曲线及符号返回图1-12发光二极管的符号及其工作电路返回图1-13三极管的结构与电路符号返回图1-14常见三极管的外形返回图1-15品体管在放大电路中的份种接法返回图1一16实验电路返回图1-173DG6的输入特性曲线返回图1-18晶体三极管的输出特性曲线返回图1-20N沟道增强型MOSFET的结构示意图和符号返回图1-21uGS的控制作用返回图1-22漏源电压uDS对漏极电流iD的控制作用返回图1-23N沟通增强型MOSFET转移特性曲线和输出特性曲线返回第二章基本放大电路

第一节基本放大电路的组成和电压放大原理

第二节放大电路分析

第三节放大器静态工作点的稳定

第四节共集电极放大电路

第五节多级放大电路

第六节差分放大电路

第七节功率放大电路第一节基本放大电路的组成和电压放大原理一、放大电路的分类放大器的分类如下:(1)按被放大信号的幅度可分为小信号放大器和大信号放大器。(2)按放大器的用途可分为电流放大器、电压放大器和功率放大器(3)按构成放大器晶体管的工作状态可分为甲类放大器、乙类放大器和甲乙类放大器。(4)按晶体管的连接方式可分为共发射极放大器、共集电极放大器和共基极放大器(5)按被放大信号的频率可分为直流放大器、低频放大器、中频放大器和高频放大器。下一页返回第一节基本放大电路的组成和电压放大原理二、基本放大电路的组成和电压放大原理

图2-1是由NPN型管组成的共射基本放大电路，它是最基本的放大电路us是信号源，Rs是信号源内阻，交流信号ui，从基极回路中输入，输出信号u0取自集电极，三极管的发射极接地，它作为输入、输出的公共端，所以这种电路称为共发射极电路(简称共射电路)下面说明图2-1中各元器件的作用。(1)三极管T。它是放大电路的核心器件，具有放大电流的作用。(2)基极偏流电阻RB。其作用是向三极管的基极提供合适的偏置电流，并使发射结正向偏置。上一页下一页返回第一节基本放大电路的组成和电压放大原理(3)集电极负载电阻RC,RC的作用是把三极管的电流放大转换为电压放大，如果RC=0，则集电极电压等于电源电压，即使由输入信号ui引起集电极电流变化，集电极电压也保持不变，因此负载上将不会有交流电压u0。一般RC的值为几百欧到几千欧。(4)直流电源VCC。VCC的正极经RC接三极管集电极，负极接发射极。VCC有两个作用，一是通过RB和RC使三极管发射结正偏、集电结反偏，使三极管工作在放大区;二是给放大电路提供能源。放大电路放大作用的实质是，用能量较小的输入信号去控制能量较大的输出信号，但三极管自身并不能创造能量，因此输出信号的能量来源于电源VCC。VCC是整个放大电路的能源，VCC的电压一般为几伏到几十伏。上一页下一页返回第一节基本放大电路的组成和电压放大原理(5)电容C1和C2。它们起“隔直通交”的作用，避免放大电路的输入端与信号源之间，输出端与负载之间直流分量的互相影响。一般C1和C2选用电解电容器，取值为几微法到几十微法。用PNP型三极管组成放大电路时，电源的极性和电解电容极性正好与NPN型电路相反。上一页返回第二节放大电路分析一、静态分析放大电路没有信号输入时的工作状态称为静态。静态时，放大电路的电流、电压值(IBQ,ICQ和UCEQ)称为静态工作点，它们在三极管输出曲线上对应一个点，称为Q点。静态时，电源VCC通过RB给三极管T的发射结加上正向偏置，用IBQ表示，产生的基极电流用ICQ表示，集电极电流ICQ表示，此时的集一射电压用UCEQ表示。图2-2为放大电路的直流通路，因为藕合电容C1和C2起隔直流作用，所以，在画放大电路的直流通路时，将C1和C2视为开路。从图中不难求出放大电路的静态值下一页返回第二节放大电路分析因为，所以：上一页下一页返回第二节放大电路分析二、动态分析放大电路有输入信号的工作状态称为动态。动态分析主要是确定放大电路的电压放大倍数Au输入电阻Ri和输出电阻Ro等。(1)三极管简化微变等效电路在讨论放大电路的简化微变等效电路之前，需要介绍三极管的简化微变等效电路。图2-3是三极管的简化微变等效电路。(2)放大电路的简化微变等效电路由于C1,C2和VCC(对于交流信号是相当于短路的，所以图2-1放大电路的交流通路如图2-4(a)所示。放大电路交流通路中的三极管用其简化微变等效电路来代替，便可得到如图2-4(b)所示的放大电路的简化微变等效电路(以后简称微变等效电路)。上一页下一页返回第二节放大电路分析(3)放大电路交流参数的估算①求电压放大倍数Au②求输入电阻Ri上一页下一页返回第二节放大电路分析③求输出电阻R0放大电路对负载而言，相当于一个信号源，其内阻就是放大电路的输出电阻R0,求输出电阻R0、可利用图2-6所示电路，将输入信号源us、短路和输出负载开从输出端外加测试电压uT，产生相应的测试电流iT，则输出电阻为:而故上一页下一页返回第二节放大电路分析三、放大电路的图解分析法简介图解法求Q点的步骤为:(1)通过直流负载方程画出直流负载线(2)由基极回路求出IB(3)找出iB=IB这一条输出特性曲线与直流负载线的交点就是Q点。读Q点的坐标即为所求。上一页下一页返回第二节放大电路分析1.用图解法分析放大电路的静态工作情况如前所述，图2-1共射基本放大电路的直流通路如图2-2所示。利用三极管的输出特性曲线，可以画出放大电路输出回路的图解分析曲线，如图2-7所示。2.用图解法分析放大电路的动态工作情况用图解法能够直观显示出在输入信号作用下，放大电路各点电压和电流波形的幅值大小及相位关系，尤其对判断静态工作点是否合适、输出波形是否会失真等十分方便。图2-8画出了用图解法分析放大电路的动态工作情况。上一页下一页返回第二节放大电路分析3.静态工作点对输出波形失真的影响对一个放大电路来说，要求输出波形的失真尽可能小。但是，当静态工作点设置不当时，输出波形将出现严重的非线性失真。在图2-10中，静态工作点设于Q点，可以得到失真很小的ic和uce波形。但是，当静态工作点设在Q1或Q2点时，会使输出波形产生严重的失真。上一页返回第三节放大器静态工作点的稳定一、静态工作点的稳定1.静态工作点的选择与非线性失真半导体器件对温度十分敏感，温度的变化会使静态工作点产生变化，如静态工作点选择过高会产生饱和失真等。2.静态工作点的稳定我们知道，工作点的变化主要集中在IC的变化，要使工作点稳定，主要是使IC稳定，一般是通过反馈法来稳定工作点。反馈法有三种，最常用的是电流反馈式偏置电路下一页返回第三节放大器静态工作点的稳定二、分压式电流负反馈偏置电路1.分压式电流负反馈偏置电路的组成由于三极管参数的温度稳定性较差，在固定偏置(基本放大电路)放大电路中，当温度变化时，会引起电路静态工作点的变化，严重时会造成输出电压失真。为了稳定放大电路的性能，必须在电路的结构上加以改进，使静态工作点保持稳定。分压式偏置放大电路就是一种静态工作点比较稳定的放大电路，如图2-11所示。上一页下一页返回第三节放大器静态工作点的稳定2.稳定静态工作点的原理下面介绍静态工作点稳定的条件。(1)I1

≈I2>>IB则忽略IB的分流作用分压式偏置放大电路的直流通路如图2-12所示。(2)VB>>UBE发射极电位UEQ等于发射极电阻RE乘以电流IEQ，即三极管发射结的正向偏压上一页下一页返回第三节放大器静态工作点的稳定变化过程可以表示为3.分压式偏置电路的计算(1)静态分析用估算法计算静态工作点当满足I2>>I1时，I1=I2+IB≈I2,由如图2-12所示的直流通路得三极管基极电位的静态值为上一页下一页返回第三节放大器静态工作点的稳定集电极电流的静态值为基极电流的静态值为集电极与发射极之间电压的静态值为上一页下一页返回第三节放大器静态工作点的稳定(2)动态分析如图2-13所示电路为图2-11所示分压式偏置放大电路的交流通路和微变管效电路。因为在交流通路中电阻RB1与RB2并联，可等效为电阻RB，所以固定偏置电路(基本放大电路)的动态分析结果对分压式偏置电路同样适用。电压放大倍数为上一页下一页返回第三节放大器静态工作点的稳定输入电阻为输出电阻为上一页返回第四节共集电极放大电路射极输出器又叫射极跟随器，电路如图2-16(a)所示。一、静态分析射极跟随器的直流通路如图2-16(b)所示。由图可得所以，基极电流的静态值为下一页返回第四节共集电极放大电路集电极电流的静态值为集电极与发射极之间电压的静态值为上一页下一页返回第四节共集电极放大电路二、动态分析1.电压放大倍数如图2-17所示是图2-16(a)所示射极输出器的交流通路和微变等效电路由图2-17(b)所示的微变等效电路可得上一页下一页返回第四节共集电极放大电路式中，电压放大倍数为上一页下一页返回第四节共集电极放大电路2.输入电阻由图2-17(b)可得所以输入电阻为上一页下一页返回第四节共集电极放大电路3.输出电阻由于β一般都较大，因此，射极输出器的输出电阻很低，远远小于共发射极放大电路的输出电阻，所以它具有恒压输出特性。综上所述，射极输出器的主要特点是电压放大倍数接近于1,输入电阻高，输出电阻低。上一页返回第五节多级放大电路一、多级放大电路的藕合方式实际中常用的藕合方式有三种，即阻容藕合、直接藕合和变压器藕合。1.阻容藕合它的连接方法是:通过电容和电阻把前级输出接至下一级输入。它的特点是:各级静态工作点相对独立，便于调整。它的缺点是:不能放大变化缓慢(直流)的信号，不便于集成。如图2-19所示为阻容藕合接法。下一页返回第五节多级放大电路2.直接藕合为了避免电容对缓慢变化信号的影响，我们直接把两级放大电路接在一起，这就是直接藕合法。它的特点是:既能放大交流信号，也能放大直流信号，便于集成，存在零漂现象。(关于它的问题我们将在以后的章节中讨论)3.变压器藕合变压器藕合主要用于功率放大电路，它的优点是可变化电压和实现阻抗变换，工作点相对独立。缺点是体积大，不能实现集成化，频率特性差。上一页下一页返回第五节多级放大电路二、多级放大电路的指标计算1.电压放大倍数Au多级放大电路的倍数等于各级放大电路倍数的乘积，即2.输入电阻和输出电阻对于多级放大电路来说:输入级的输入电阻就是输入电阻;输出级的输出电阻就是输出电阻。我们在设计放大电路的输入级和输出级时主要是考虑输入电阻和输出电阻的要求。上一页返回第六节差分放大电路直接藕合放大电路的前后级之间没有藕合电容，两级之间直接用导线连接。在放大变化很缓慢的信号和直流分量变化的信号时，必须采用直接藕合方式。在集成电路中，为了避免制造大容量电容的困难，也采用直接藕合方式直接藕合放大电路的放大原理及其分析方法与阻容藕合放大电路完全一样。因为没有藕合电容，所以直接藕合放大电路在低频段电压的放大倍数不会因信号频率的下降而降低。在高频段，晶体管的结电容以及电路中的分布电容等对信号电流的分流作用与阻容藕合放大电路一样不能忽略，所以随着信号频率的增高，电压放大倍数也会降低。下一页返回第六节差分放大电路直接藕合似乎很简单，其实它所带来的问题远比阻容藕合严重。其中主要有两个问题需要解决:一个是前、后级的静态工作点互相影响的问题;另一个是所谓零点漂移的问题1.前级与后级静态工作点的相互影响前级的集电极电位恒等于后级的基极电位，而且前级的集电极电阻RC同时又是后级的偏流电阻，前、后级的静态工作点就互相影响，互相牵制。因此，在直接藕合放大电路中必须采取一定的措施，以保证既能有效地传递信号，又能使每一级有合适的静态工作点。常用的办法之一是提高后级的发射极电位。上一页下一页返回第六节差分放大电路2.零点漂移一个理想的直接藕合放大电路，当输入信号为零时，其输出电压应保持不变(不一定是零)抑制零漂的方法有多种，如采用温度补偿电路、稳压电源以及精选电路元件等方法。但有效且广泛采用的方法是输入级采用差分放大电路。基本差分放大电路的结构如图2-20所示。3.信号输入当有信号输入时，对称差分放大电路(图2-20)的工作情况可以分为下列几种输入方式来分析：(1)共模输入(2)差模输入(3)比较输入上一页下一页返回第六节差分放大电路4.共模抑制比上面讨论的是理想情况，在一般情况下，电路不可能绝对对称，Ac

≠0。为了全面衡量差分放大电路放大差模信号和抑制共模信号的能力，引入共模抑制比，以KCMR。表示。共模抑制比定义为Ad与Ac之比的绝对值，即显然，共模抑制比越大，表示电路放大差模信号和抑制共模信号的能力越强。上一页下一页返回第六节差分放大电路5.差分放大电路的连接方式差分放大电路有两个输入端和两个输出端，除了前面讨论的双端输入双端输出电路以外，还经常采用单端输入方式和单端输出方式。共有4种输入输出方式的差分放大电路:双端输入双端输出、双端输入单端输出、单端输入双端输出、单端输入单端输出。上一页返回第七节功率放大电路一、概述功率放大器与电压放大器相比较，电压放大器主要是放大信号电压，因而主要指标是电压放大倍数及输入输出阻抗、频率特性等。而功率放大器主要是不失真地放大信号的功率，即不但要向负载提供大的信号电压，而且要向负载提供大的电流。因此，功率放大器有如下特点。1.输出功率足够大2.效率要高3.非线性失真要小下一页返回第七节功率放大电路二、功率放大电路的效率问题按照功率放大电路中三极管导通的时间不同，功率放大电路分为甲类功率放大电路、乙类功率放大电路和甲乙类功率放大电路。甲类功率放大电路是指在输入信号的整个周期内，功放管均导通，有电流流过。乙类功率放大电路是指在输入信号的整个周期内，功放管仅在半个周期内导通，有电流流过。甲乙类功率放大电路是指在输入信号的整个周期内，功放管导通时间大于半个周期而小于整个周期，如图2-21所示。由图2-21可知，在甲类功率放大电路中，如阻容藕合放大器，由于输入信号在整个周期内都通过三极管，因而放大器输出的功率和效率也就较乙类及甲乙类功率放大器低。所以，在低频功率放大电路中主要采用乙类或甲乙类功率放大电路。上一页下一页返回第七节功率放大电路三、互补对称功率放大电路互补对称功率放大电路是一种典型的无输出变压器功率放大器，它是利用特性对称的NPN型和PNP型三极管在信号的正、负半周轮流工作，互相补充，以此来完成整个信号的功率放大。互补对称功率放大器一般工作在甲乙类状态。按功率放大电路中电源的情况分为双电源互补对称功率放大电路和单电源互补对称功率放大电路由于在电子电路中，常常使用单电源供电，而双电源互补对称功率放大器需要正、负两个电源，这给电子电路带来很大的不便。因此，下面以单电源供电的互补对称功率放大器为例说明互补对称功率放大电路的工作原理。图2-22就是单电源互补对称功率放大器。上一页下一页返回第七节功率放大电路1.LM386的内部电路及工作原理LM386的内部电路如图2-23所示，它是一种音频集成功放，具有自身功耗低，电压增益可调，电源电压范围大，外接元件少等优点。与通用集成运放相类似，它是由输入级、中间级和输出级组成的三级放大电路。2.LM386的主要性能指标集成功率放大电路的主要性能指标主要有最大输出功率、电源电压范围、电源静态电流、电压增益、频带宽、输入阻抗、输入偏置电流等。LM386的主要性能指标参数见表2-3。3.LM386的应用

图2-25所示扬声器驱动电路是集成功率放大电路LM386的一般用法。上一页返回表2-3LM386的主要性能指标参数返回图2-1共射基本放大电路返回图2-1共射基本放大电路返回图2-1共射基本放大电路返回图2-2共射放大

电路的直流通路返回图2-2共射放大

电路的直流通路返回图2-3三极管的简化微变等效电路返回图2-4共射放大电路的简化微变等效电路返回图2-6共射放大电路的输出电阻返回图2-7输出回路的图解分析曲线返回图2-8用图解法分析放大电路的动态工作情况返回图2-10静态工作点对输出波形失真的影响返回图2-11分压式偏置放大电路返回图2-11分压式偏置放大电路返回图2-12分压式偏置

电路的直流通路返回图2-12分压式偏置

电路的直流通路返回图2-13分压式偏置放大电路的交流通路和微变等效电路返回图2-16射极输出器返回图2-16射极输出器返回图2-17射极输出器的交流通路和微变等效电路返回图2-17射极输出器的交流通路和微变等效电路返回图2-19两级阻容藕合放大电路返回图2-20差分放大电路的典型电路返回图2-21功率放大器工作状态返回图2-22乙类单电源互补对称功率放大器返回图2-23LM386内部电路原理图返回图2-25LM386的一般用法返回第三章集成运算放大电路

第一节集成运算放大电路基础知识

第二节放大电路中的反馈

第三节集成放大器的应用第一节集成运算放大电路基础知识一、集成放大器概述传统的放大电路由分立元件构成，就是由各种单个元件连接起来的电子电路，这种由分立元件构成的电路称为分立电路。集成电路是相对于分立电路而言，就是把整个电路的各个元件以及相互之间的连接同时制造在一块半导体芯片上，组成一个不可分割的整体。

图3-1所示是半导体硅片集成电路放大了的剖面结构示意图。它把小硅片电路及其引线封装在金属或塑料外壳内，只露出外引线。下一页返回第一节集成运算放大电路基础知识1.集成放大器的特点(1)在集成电路工艺中难于制造电感元件(2)运算放大器的输入级都采用差动放大电路，它要求两管的性能应该相同。(3)在集成电路中，比较合适的阻值大致为10Ω~30kΩ。(4)集成电路中的二极管都采用晶体管构成，把发射极、基极、集电极三者适当组配使用。上一页下一页返回第一节集成运算放大电路基础知识2.集成放大器的分类(1)通用型(2)低功耗型(3)高精度型(4)高阻型

图3-2所示为集成电路的几种封装形式。上一页下一页返回第一节集成运算放大电路基础知识二、集成放大器的电路组成、符号及参数1.集成放大器的组成集成运放是一种高电压放大倍数(通常大于104)的多级直接藕合放大器，内部电路通常由输入级、中间级、输出级和偏置电路四个部分组成，如图3-3所示。2.集成运算放大器的电路符号

图3-4所示为集成运算放大器的电路符号。上一页下一页返回第一节集成运算放大电路基础知识3.集成放大器的主要参数(1)最大输出电压UOPP能使输出电压和输入电压保持不失真关系的最大输出电压称为运算放大器的最大输出电压。(2)开环电压放大倍数Auo在没有外接反馈电路时所测出的差模电压放大倍数，称为开环电压放大倍数。(3)输入失调电压Uio理想的集成运放，当输入电压ui2=ui1时，输出电压uio=0，但在实际的运放由于制作工艺问题使得在输出uo=0时，其输入端却要加一个补偿电压，称为输入失调电压Uio,Uio一般在几个毫伏级，显然越小越好。上一页下一页返回第一节集成运算放大电路基础知识(4)输入失调电流Iio输入失调电流是指输入信号为零时，两个输入端静态基极电流之差。(5)输入偏置电流IB输入信号为零时，两个输入端静态基极电流的平均值，称为输入偏置电流。(6)最大共模输入电压UICM集成运放对共模信号具有抑制的性能，但这个性能是在规定的共模电压范围内才具备。如果超出这个电压，运算放大器的共模抑制性就大为下降，甚至损坏器件。上一页下一页返回第一节集成运算放大电路基础知识三、理想集成放大器1.集成放大器的理想特性(1)开环差模电压放大倍数趋近于无穷大，即Auo→∞(2)差模输入电阻趋近于无穷大，即rid→∞(3)输出电阻趋近于零，即ro→∞(4)共模抑制比趋近于无穷大，即KCMRR→∞(5)输入失调电压Uio、输入失调电流Iio及它们的漂移均为零上一页下一页返回第一节集成运算放大电路基础知识2.理想集成运放的分析方法理想运放的电路符号如图3-6(a)所示，图中的∞表示开环电压放大倍数为无穷大的理想化条件。图3-6(b)所示为集成运放的电压传输特性，它描述了输出电压与输入电压之间的关系。该传输特性分为线性区和非线性区(饱和区)。当运放工作在线性区时，输出电压和输入电压是一种线性关系，即上一页下一页返回第一节集成运算放大电路基础知识这时集成运放是一个线性放大元件。但由于集成运放的开环电压放大倍数极高，只有输入电压ui=u+-u-极小(近似为零)时，输出电压uo与输入电压ui之间才具有线性关系。当ui稍大一点时，运放便进入非线性区，运放工作在非线性区时，输出电压为正或负饱和电压，与输入电压ui=u+-u-的大小无关，即可近似认为上一页下一页返回第一节集成运算放大电路基础知识为了使运放能在线性区稳定工作，通常把外部元器件如电阻、电容等跨接在运放的输出端与反相输入端之间构成闭环工作状态，即引入深度电压负反馈，以限制其电压放大倍数。工作在线性区的理想运放，利用上述理想参数可以得出以下两条重要结论:(1)因rid有i+≈i-≈0，即理想运放两个输入端的输入电流近似为零由于两个输入端并非开路而电流为零，故称为“虚断”。(2)因Auo→∞，故有u+≈u-，即理想运放两个输入端的电位近似相等由于两个输入端电位相等，但又不是短路，故称为“虚短”。如果信号从反相输入端输入，而同相输入端接地，根据u+≈u-可得出:反相输入端的电位接近于“地”电位，但并不真的接地，即电流不能流入“地”，通常称为“虚地”。上一页返回第二节放大电路中的反馈一、反馈的基本概念1.反馈的概念将放大电路输出信号(电压或电流)的一部分或全部，通过某种电路(称为反馈电路)送回到输入回路，从而影响输入信号的过程称为反馈。反馈到输入回路的信号称为反馈信号。如图3-7所示为负反馈放大电路的原理框图。下一页返回第二节放大电路中的反馈2.反馈的分类及判别方法(1)正反馈与负反馈在反馈放大电路中，由于是将输出量通过反馈网络引回到输入回路来影响输入量，这必然会使电路的放大倍数受到影响。其影响有两种可能:一种是反馈量xf与输入量xi比较的结果，使净输入量xd增大，导致放大倍数提高，此为正反馈;另一种是反馈量xf与输入量xi比较的结果使净输入量xd减少，导致放大倍数降低，此为负反馈。正反馈和负反馈也叫反馈的极性。可见，放大电路中引入不同极性的反馈，对电路的影响截然不同。正反馈能使放大倍数提高，但正反馈过强时，将引起电路产生自激振荡，破坏了放大电路性能，因此，放大电路中很少采用正反馈，一般多用于振荡电路之中。负反馈虽然使放大倍数降低，但却以此为代价换得放大电路性能的改善，因此，被广泛地采用。上一页下一页返回第二节放大电路中的反馈判断放大电路中引入的是正反馈还是负反馈，通常采用的方法是“瞬时极性法”。具体方法如下:①假定放大电路工作在中频信号频率范围，则电路中电抗元件的影响可以忽略②假定放大电路输入的正弦信号处于某一瞬时极性(用

号表示瞬时极性的正、负，或代表该点瞬时信号变化的升高或降低)，然后按照先放大，后反馈的正向传输顺序逐级推出电路中各有关点信号的瞬时极性。③反馈网络一般为线性电阻网络，其输入、输出端信号的瞬时极性相同。④判断反馈到输入回路信号的瞬时极性是增强还是减弱原输入信号(或净输入信号)，增强者为正反馈，减弱者则为负反馈。上一页下一页返回第二节放大电路中的反馈(2)直流反馈与交流反馈反馈信号中只含直流成分的称为直流反馈，只含交流成分的则称为交流反馈，但是，在很多情况下，交、直流反馈是同时存在的。直流反馈仅对放大电路的直流性能(如静态工作点)有影响;交流反馈则只对其交流性能有影响(如放大倍数、输入电阻、输出电阻等);而交、直流反馈则对二者均有影响。判断反馈的交、直流性质，只需判断反馈网络的交、直流通路即可。上一页下一页返回第二节放大电路中的反馈(3)电压反馈与电流反馈反馈信号取自输出电压的称为电压反馈，取自输出电流的则称为电流反馈电压反馈时，反馈网络与基本放大电路在输出端并联连接，反馈信号正比于输出电压;电流反馈时，反馈网络与基本放大电路在输出端串联连接，反馈信号正比于输出电流。一般的，在放大电路中引入电压负反馈，可以稳定输出电压;引入电流负反馈，则可以稳定输出电流。判断电路中引入的是电压反馈还是电流反馈，通常采用“交流短路法”。具体方法是:假定将放大电路的输出端交流短路(即令Vo=0)，如果反馈信号xf消失，则引入的是电压反馈;如果xf依然存在，则为电流反馈。上一页下一页返回第二节放大电路中的反馈(4)串联反馈与并联反馈反馈信号与输入信号在输入回路中串联连接者，称为串联反馈;并联连接者则称为并联反馈。一般的，在放大电路中引入串联负反馈，可以使放大电路的输入电阻增大;引入并联负反馈，则可以使放大电路的输入电阻减小判断电路中引入的是串联反馈还是并联反馈，通常亦采用“交流短路法”。具体方法是:假定将放大电路的输入端交流短路，如果反馈信号xf依然能加到基本放大电路的输入端，则为串联反馈，否则为并联反馈。上一页下一页返回第二节放大电路中的反馈二、负反馈对放大器性能的改善1.降低放大倍数2.提高放大倍数的稳定性3.减小非线性失真4.展宽通频带5.改变输入电阻和输出电阻上一页返回第三节集成放大器的应用一、集成放大器的线性应用1.反相输入比例运算电路如图3-11所示,根据运算放大器工作在线性区时的两条分析,依据:流入放大器的电流趋近于零，反相输入端与同相输入端的电位近似相等，得：所以即

下一页返回第三节集成放大器的应用故闭环电压放大倍数为上式表明输出电压与输入电压是一种比例运算关系，或者说是比例放大的关系，比例系数只取决于RF与R1的比值，而与集成运放本身的参数无关。选用不同的电阻比值，就可得到数值不同的闭环电压放大倍数。由于电阻的精度和稳定性可以做得很高，所以闭环电压放大倍数的精度和稳定性也是很高的。这是运算放大器在深度负反馈条件下工作的一个重要特点。式中的负号表示输出电压与输入电压的相位相反，因此这种运算电路称为反相输入比例放大电路。上一页下一页返回第三节集成放大器的应用

图3-11中同相输入端的外接电阻R2称为平衡电阻，其作用是使两个输入端的外接电阻相等，以保证输入级差放大电路的偏置电路对称。在图3-11所示的电路中，当RF=

R1时，则有即输出电压uo与输入电压ui的绝对值相等，而两者的相位相反，这时电路相当于作了一次变号运算。这种运算放大电路称为反相器。上一页下一页返回第三节集成放大器的应用2.同相输入比例运算电路如图3-12所示，输入信号ui经外接电阻R2送到同相输入端，而反相输入端通过电阻R1接地。反馈电阻RF跨接在输出端和同相输入端之间，形成电压串联负反馈。根据运算放大器工作在线性区时的两条分析依据得所以上一页下一页返回第三节集成放大器的应用即解得故闭环电压放大倍数为上一页下一页返回第三节集成放大器的应用同反相输入比例运算电路一样，为了提高差动电路的对称性，平衡电阻R2=R1//RF在图3-12所示的同相输入比例运算电路中，如果将反相端的外接电阻R1去掉(即R1=∞)，或者再将反馈电阻RF短接(即RF=0)，如图3-13所示则有输出电压与输入电压大小相等，相位相同，所以这种电路称为电压跟随器它与射极输出器的性能相似，是同相比例放大器的一个特例，通常用作缓冲器。上一页下一页返回第三节集成放大器的应用3.加法运算电路在有些运算电路中，如模拟仪表、电视机、显示器等常需要将一些信号做相加运算，通常有反相加法运算电路和同相加法运算电路。下面以反相加法运算电路为例分析其运算规律。如果在反相比例运算电路的输入端增加若干输入电路，如图3-16所示，则构成反相加法运算电路。4.减法运算电路减法运算电路是指输出电压与多个输入电压和差值呈比例的电路，常用差动输入方式来实现，如图3-18所示。由叠加原理可得输入和输出之间的关系。上一页下一页返回第三节集成放大器的应用5.积分运算电路将反相输入比例运算电路的反馈电阻RF用电容C替换，则成为积分运算电路，如图3-20所示。积分电路应用很广，除了积分运算外，还可用于方波一三角波转换、示波器显示和扫描、模数转换和波形发生等。图3-22所示是将积分电路用于方波一三角波转换时的输入电压ui(方波)和输出电压uo(三角波)的波形。上一页下一页返回第三节集成放大器的应用6.微分运算电路将积分运算电路的R,C位置对调即为微分运算电路，如图3-23所示。二、集成放大器的非线性应用电压比较器的基本功能是对输入端的两个电压进行比较，判断出哪一个电压大，在输出端输出比较结果。输入端的两个电压，一个为参考电压或基准电压UR，另一个为被比较的输入信号电压ui。作为比较结果的输出电压uo，则是两种不同的电平—高电平或低电平，即数字信号1或0。

图3-26(a)所示为一简单的电压比较器，图3-26(b)所示是电压比较器的电压传输特性。上一页下一页返回第三节集成放大器的应用当基准电压UR=0时，称为过零比较器，输入电压ui与零电位比较。电路图和电压传输特性如图3-27所示。为了限制输出电压uo的大小，以便和输出端连接的负载电平相配合，可在输出端用稳压管进行限幅，如图3-28(a)所示。电压传输特性如图3-28(b)所示。

图3-29所示为双向限幅比较器。

上一页返回图3-1集成电路剖面结构不意图返回图3-2半导体集成电路外形图返回图3-3集成运放内部电路返回图3-4集成运算放大器

的电路符号返回图3-6理想运放的电路符号和电压传输特性返回图3-7负反馈放大电路的原理框图返回图3-11反相比例运算电路返回图3-11反相比例运算电路返回图3-12同相比例运算电路返回图3-12同相比例运算电路返回图3-13电压跟随器返回图3-16反相加法运算电路返回图3-18反相差动输入电路返回图3-20积分运算电路返回图3-22积分电路输入输出波形返回图3-23微分运算电路返回图3-26电压比较器及其电压传输特性返回图3-27过零比较器及其电压传输特性返回图3-28单向限幅比较器及其电压传输特性返回图3-29双向横幅比较器返回第四章直流稳压电源

第一节整流电路

第二节滤波电路

第三节直流稳压电路第一节整流电路整流电路是利用二极管的单向导电性，将正负交替的正弦交流电压变换成单方向的脉动电压，因此二极管是构成整流电路的核心元件。在小功率的直流电源中，整流电路的主要形式有单相半波、单相全波和单相桥式整流电路。单相桥式整流电路用得最为普遍。一、单相半波整流电路1.工作原理单相半波整流电路如图4-2所示。电路的工作情况如下:设整流变压器副边电压为下一页返回第一节整流电路当u2为正半周时，其极性为上正下负，即a点电位高于b点电位，二极管D因承受正向电压而导通。此时有电流流过负载，并且和二极管上的电流相等，即i0>iD。忽略二极管的电压降，则负载两端的输出电压等于变压器副边电压，即u0=uD，输出电压u0的波形与变压器副边电压u2相同。当u2为负半周时，其极性为上负下正，即a点电位低于b点电位，二极管D因承受反向电压而截止。此时负载无电流流过，输出电压u0=0，变压器副边电压u2全部加在二极管D上。综上所述，在负载电阻RL得到的是如图4-2所示的单向脉动电压。上一页下一页返回第一节整流电路2.参数计算(1)负载上电压平均值和电流平均值。负载RL上得到的整流电压虽然是单方向的(极性一定)，但其大小是变化的。常用一个周期的平均值来衡量这种单向脉动电压的大小。单相半波整流电压的平均值为流过负载电阻RL的电流平均值为上一页下一页返回第一节整流电路(2)整流二极管的电流平均值和承受的最高反向电压。流经二极管的电流平均值就是流经负载电阻RL的电流平均值，即二极管截止时承受的最高反向电压就是整流变压器副边交流电压u2的最大值，即上一页下一页返回第一节整流电路二、单相桥式整流电路1.工作原理单相桥式整流电路是由四个整流二极管接成电桥的形式构成的，如图4-3(a)所示。图4-3(b)所示为单相桥式整流电路的一种简便画法。单相桥式整流电路的工作情况如下:设整流变压器副边电压为

上一页下一页返回第一节整流电路当u2为正半周时，其极性为上正下负，即a点电位高于b点电位，二极管D1,D3因承受正向电压而导通，D2,D4因承受反向电压而截止。此时电流的路径为a→D1→RL→

D3→b，如图4-4(a)所示。当u2为负半周时，其极性为上负下正，即a点电位低于b点电位，二极管D2,D4因承受正向电压而导通，D1,D3因承受反向电压而截止。此时电流的路径为a→D2→RL→

D4→b，如图4-4(b)所示。单相桥式整流电路的波形如图4-5所示。上一页下一页返回第一节整流电路2.参数计算(1)负载上电压平均值和电流平均值。其中:单相全波整流电压的平均值为流过负载电阻RL的电流平均值为上一页下一页返回第一节整流电路(2)整流二极管的电流平均值和承受的最高反向电压。因为桥式整流电路中，每两个二极管串联导通半个周期，所以流经每个二极管的电流平均值为负载电流的一半，即每个二极管在截止时承受的最高反向电压为U2的最大值，即上一页下一页返回第一节整流电路(3)整流变压器副边电压有效值和电流有效值。其中:整流变压器副边电压有效值为整流变压器副边电流有效值为上一页下一页返回第一节整流电路三、可控整流电路晶闸管又称可控硅，是一种大功率半导体可控元件。它主要用于整流、逆变、调压、开关四个方面，应用最多的是晶闸管整流。它具有输出电压可调等特点。晶闸管的种类很多，有普通单向和双向晶闸管、可关断晶闸管、光控晶闸管等。下面主要介绍普通晶闸管的工作原理、特性参数及简单的应用电路。1.晶闸管的基本结构、性能及参数(1)晶闸管的基本结构晶闸管的基本结构是由P1一N1一P2一N2三个PN结四层半导体构成的。其中P1层引出电极A为阳极;N2层引出电极K为阴极;P2层引出电极G为控制极，其外形及符号如图4-7所示。上一页下一页返回第一节整流电路(2)晶闸管的工作原理可以把晶闸管的内部结构看成由PNP和NPN型两个晶体管连接而成，如图4-8所示。晶闸管是一个可控制的单向开关元件，它的导通条件为:①阳极到阴极之间加上阳极比阴极高的正偏电压;②晶闸管控制极要加门极比阴极电位高的触发电压。而关断条件为晶闸管阳极接电源负极，阴极接电源正极，或使晶闸管中电流减小到维持电流以下。上一页下一页返回第一节整流电路(3)晶闸管特性晶闸管的基本特性常用伏安特性表示，如图4-10所示为IG=

0时的伏安特性曲线在伏安特性曲线上，除BA转折段外，很像二极管的伏安特性，因此晶闸管相当于导通时可控的一种二极管。在很大的正向和反向电压作用下，晶闸管都会损坏。通常是在晶闸管接通合适的正向电压下将正向触发电压加在控制极上，使晶闸管导通，其特性曲线如图4-11所示。由图4-11可知，控制极电流IG越大，正向转折电压越低，晶闸管越容易导通。上一页下一页返回第一节整流电路(4)主要参数①正向重复峰值电压UFRM是在控制极断路时，可以重复加在晶闸管两端的正向峰值电压，通常规定该电压比正向转折电压小100V左右②反向重复峰值电压URRM是在控制极开路时，可以重复加在晶闸管元件上的反向重复峰值电压，一般情况下URRM=UFRM

③额定正向平均电流IF是在规定环境温度和标准散热及全导通条件下，晶闸管元件可以连续通过的工频正弦半波电流的平均值。上一页下一页返回第一节整流电路④维持电流IH是在规定环境温度和控制极开路时，维持元件继续导通的最小电流。⑤触发电压UG与触发电流IG是在规定环境温度下加一正向电压，使晶闸管从阻断转变为导通时所需的最小控制极电压和电流。2.可控整流电路(1)单相半波可控整流电路如图4-12所示是由晶闸管组成的半波可控整流电路，其中负载电阻为RL，工作情况如图4-13所示。(2)单相半控桥式整流电路单相半波可控整流电路，虽然具有电路简单，使用元件少等优点，但输出电压脉动性大，电流小。单相半控桥式整流电路如图4-14所示。上一页返回第二节滤波电路一、电容滤波电路最简单的电容滤波电路是在整流电路的直流输出侧与负载电阻RL并联一电容器G，利用电容器的充放电作用，使输出电压趋于平滑。

图4-16所示为单相桥式整流电容滤波电路。此时整流二极管工作在非线性区域，分析时要从二极管单向导电特性出发，特别注意电容两端电压对二极管工作特性的影响。

图4-17所示为桥式整流电容滤波电路工作波形。

图4-18所示为电容滤波电路的外特性。下一页返回第二节滤波电路由上述分析可知，采用电容滤波后:(1)负载直流平均电压升高，脉动程度大大降低(2)负载电压平均值有所提高，工程估算时按下式取值:

通常按下式确定滤波电容:(3)二极管导通时间减小，导通角θ总是小于π(4)外特性变差上一页下一页返回第二节滤波电路二、电感滤波电路电感滤波电路如图4-19所示，即在整流电路与负载电阻RL之间串联一个电感器L。由于在电流变化时电感线圈中将产生自感电动势来阻止电流的变化，使电流脉动趋于平缓，起到滤波作用。三、复式滤波电路复式滤波电路是用电容器、电感器和电阻器组成的滤波器，通常有LC型、LC一π型、RC一π型几种。它的滤波效果比单一使用电容或电感滤波要好得多，其应用较为广泛。

图4-20所示是LC型滤波电路。

图4-21所示是LC一π型滤波电路。

图4-22所示是RC一π型滤波电路。上一页返回第三节直流稳压电路一、串联型稳压电路硅稳压管稳压电路虽然很简单，但受稳压管最大稳定电流的限制，负载电流不能太大。输出电压不可调且稳定性也不够理想。若要获得稳定性高且连续可调的输出直流电压，则可采用由三极管或集成运算放大器所组成的串联型直流稳压电路串联型直流稳压电路的基本原理图如图4-24所示。整个电路由四部分组成。下一页返回第三节直流稳压电路电路的工作原理如下:当输入电压Ui或输出电流Io变化引起输出电压UO增加时，取样电压Uf相应增大，使T2管的基极电流IB2和集电极电流IC2随之增加，T2管的集电极电位级UC2下降，因此T1管的基极电流IB1下降，IC1下降，UCE1增加，UO下降，从而使UO保持基本稳定。二、集成稳压器由分立元件组成的直流稳压电路，需要外接不少元件，因而体积大，使用不便。集成稳压电路是将稳压电路的主要元件甚至全部元件制作在一块硅基片上的集成电路，因而具有体积小、使用方便、工作可靠等特点。

上一页下一页返回第三节直流稳压电路集成稳压器的种类很多，作为小功率的直流稳压电源，应用最为普遍的是三端式串联型集成稳压器。三端式是指稳压器仅有输入端、输出端和公共端三个接线端子。

图4-26所示为其外形图,图4-27所示为它们的电路符号三端集成稳压器的内部原理框图如图4-28所示。可见它也是采用了串联式稳压电源的电路，并增加了启动电路和保护电路，使用时更加可靠。为了使集成稳压器长期正常地工作，应保证其良好的散热条件，金属壳封装的一般输出电流比较大，使用时要加上足够面积的散片。

表4-2列出了CW7800系列三端集成稳压器的部分主要参数上一页下一页返回第三节直流稳压电路三端集成稳压器的应用:1.基本稳压电路三端集成稳压器的基本稳压电路如图4-29所示，使用时根据输出电压和输出电流来选择稳压器的符号。2.可同时输出正负电压的电路用两个三端集成稳压器按图4-30连接电路，若选用输出电压大小相同、极性相反的三端集成稳压器，则可同时输出正负对称的电源。这种对称电源在很多电路中要用到。3.扩大输出电流的电路当负载所需电流大于稳压器的最大输出电流时，可外接功率管来扩展输出电流，如图4-31所示。上一页下一页返回第三节直流稳压电路三、三端可调集成稳压器