西南交大电子技术总复习.ppt

1、二极管的单向导电性,1. 二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴极接负 ）时， 二极管处于正向导通状态，二极管正向电阻较小，正向电流较大。,2. 二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴极接正 ）时， 二极管处于反向截止状态，二极管反向电阻较大，反向电流很小。,3. 外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去单向导电性。,4. 二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反向电流愈大。,二极管电路分析举例,定性分析：判断二极管的工作状态,导通截止,分析方法：将二极管断开，分析二极管两端电位 的高低或所加电压UD的正负。,若 V阳 V阴或 UD为正( 正向偏置 )，二极管导通 若 V阳 V阴或 UD

2、为负( 反向偏置 )，二极管截止,若二极管是理想的，正向导通时正向管压降为零，反向截止时二极管相当于断开。,电路如图，求：UAB,V阳 =6 V V阴 =12 V V阳V阴 二极管导通 若忽略管压降，二极管可看作短路，UAB = 6V 否则， UAB低于6V一个管压降，为6.3或6.7V,例1：,取 B 点作参考点，断开二极管，分析二极管阳极和阴极的电位。,在这里，二极管起钳位作用。,两个二极管的阴极接在一起 取 B 点作参考点，断开二极管，分析二极管阳极和阴极的电位。,V1阳 =6 V，V2阳=0 V，V1阴 = V2阴= 12 V UD1 = 6V，UD2 =12V UD2 UD1 D2

3、优先导通， D1截止。 若忽略管压降，二极管可看作短路，UAB = 0 V,例2:,D1承受反向电压为6 V,流过 D2 的电流为,求：UAB,在这里， D2 起钳位作用， D1起隔离作用。,ui 8V，二极管导通，可看作短路 uo = 8V ui 8V，二极管截止，可看作开路 uo = ui,已知： 二极管是理想的，试画出 uo 波形。,8V,例3：,二极管的用途： 整流、检波、 限幅、钳位、开 关、元件保护、 温度补偿等。,参考点,二极管阴极电位为 8 V,动画,(2-6),2.3.3 静态分析,一、估算法,（1）根据直流通道估算IB,RB称为偏置电阻，IB称为偏置电流。,(2-7),（2

4、）根据直流通道估算UCE、IB,IC,UCE,(2-8),2.3.4 动态分析,一、三极管的微变等效电路,1. 输入回路,当信号很小时，将输入特性在小范围内近似线性。,uBE,对输入的小交流信号而言，三极管相当于电阻rbe。,rbe的量级从几百欧到几千欧。,(2-9),2. 输出回路,所以：,(1) 输出端相当于一个受ib 控制的电流源。,(2) 考虑 uCE对 iC的影响，输出端还要并联一个大电阻rce。,rce的含义,(2-10),rce很大， 一般忽略。,3. 三极管的微变等效电路,c,b,e,(2-11),二、放大电路的微变等效电路,将交流通道中的三极管用微变等效电路代替:,(2-12

5、),三、电压放大倍数的计算,特点：负载电阻越小，放大倍数越小。,(2-13),四、输入电阻的计算,对于为放大电路提供信号的信号源来说，放大电路是负载，这个负载的大小可以用输入电阻来表示。,电路的输入电阻越大，从信号源取得的电流越小，因此一般总是希望得到较大的的输入电阻。,(2-14),五、输出电阻的计算,对于负载而言，放大电路相当于信号源，可以将它进行戴维南等效，戴维南等效电路的内阻就是输出电阻。,计算输出电阻的方法：,(1) 所有电源置零，然后计算电阻（对有受控源的电路不适用）。,(2) 所有独立电源置零，保留受控源，加压求流法。,(2-15),所以：,用加压求流法求输出电阻：,(2-16)

6、,分压式偏置电路：,一、静态分析,RE射极直流负反馈电阻,CE 交流旁路电容,(2-17),算法三：,(2-18),可以认为与温度无关。,似乎I2越大越好，但是RB1、RB2太小，将增加损耗，降低输入电阻。因此一般取几十k。,(2-19),二、动态分析,+EC,uo,(2-20),问题1：如果去掉CE，放大倍数怎样？,(2-21),去掉 CE 后的交流通路和微变等效电路：,(2-22),用加压求流法求输出电阻。,可见，去掉CE后，放大倍数减小、输出电阻不变，但输入电阻增大了。,(2-23),问题2：如果电路如下图所示，如何分析？,(2-24),静态分析：,直流通路,(2-25),动态分析：,交

7、流通路,(2-26),交流通路：,微变等效电路：,(2-27),问题：Au 和 Aus 的关系如何？,定义：,(2-28), 2.5 射极输出器,(2-29),一、静态分析,(2-30),二、动态分析,(2-31),(2-32),1. 电压放大倍数,(2-33),1.,所以,但是，输出电流Ie增加了。,2.,输入输出同相，输出电压跟随输入电压，故称电压跟随器。,结论：,(2-34),2. 输入电阻,输入电阻较大，作为前一级的负载，对前一级的放大倍数影响较小且取得的信号大。,(2-35),3. 输出电阻,用加压求流法求输出电阻。,(2-36),一般：,所以：,射极输出器的输出电阻很小，带负载能力

8、强。,所谓带负载能力强，是指当负载变化时，放大倍数基本不变。,(2-37),例：已知射极输出器的参数如下：RB=570k，RE=5.6k，RL=5.6k，=100，EC=12V,求Au 、 ri和ro 。 设：RS=1 k， 求：Aus 、 ri和ro 。 3 . RL=1k时，求Au 。,(2-38),RB=570k，RE=5.6k，RL=5.6k，=100，EC=12V,(2-39),RB=570k，RE=5.6k，RL=5.6k，=100，EC=12V,1. 求Au 、 ri和ro 。,rbe=2.9 k，RS=0,(2-40),2. 设：RS=1 k， 求：Aus 、 ri和ro,RB

9、=570k，RE=5.6k，RL=5.6k，=100，EC=12V,rbe=2.9 k，RS=0,(2-41),RL=1k时,3. RL=1k和时，求Au 。,比较：空载时, Au=0.995 RL=5.6k时, Au=0.990 RL=1k时, Au=0.967,RL=时,可见：射极输出器 带负载能力强。,(2-42), 2.6 场效应管放大电路,(1) 静态：适当的静态工作点，使场效应管工作在恒流区，场效应管的偏置电路相对简单。,(2) 动态：能为交流信号提供通路。,组成原则：,分析方法：,(2-43),2.6.1 场效应管的微变等效电路,跨导,漏极输出电阻,(2-44),场效应管的微变等

10、效电路为：,(2-45),2.6.2 场效应管的共源极放大电路,一、静态分析,求：UDS和 ID。,设：UGUGS,则：UGUS,而：IG=0,所以：,(2-46),二、动态分析,(2-47),ro=RD=10k,(2-48),2.6.3 源极输出器,一、静态分析,USUG,UDS=UDD- US =20-5=15V,(2-49),二、动态分析,(2-50),输入电阻 ri,(2-51),输出电阻 ro,加压求流法,(2-52),耦合方式：直接耦合；阻容耦合；变压器耦合；光电耦合。,2.7 多级阻容耦合放大电路,耦合：即信号的传送。,多级放大电路对耦合电路要求：,1. 静态：保证各级Q点设置,

11、2. 动态: 传送信号。,要求：波形不失真，减少压降损失。,(2-53),设: 1=2=50, rbe1 = 2.9k , rbe2 = 1.7 k,2.7.1 典型电路,(2-54),关键:考虑级间影响。,1. 静态: Q点同单级。,2. 动态性能:,方法:,ri2 = RL1,2.7.2 性能分析,(2-55),考虑级间影响,1,(2-56),微变等效电路:,(2-57),1. ri = R1 / rbe1 +（ +1)RL1,其中: RL1= RE1/ ri2 = RE1/ R2 / R3 / rbe1=RE1/RL1 = RE1/ri2= 27 / 1.7 1.7k, ri =1000

12、/(2.9+511.7) 82k,2. ro = RC2= 10k,(2-58),3. 中频电压放大倍数:,其中：,(2-59),(2-60),多级阻容耦合放大器的特点：,(1) 由于电容的隔直作用，各级放大器的静态工作点相互独立，分别估算。 (2) 前一级的输出电压是后一级的输入电压。 (3) 后一级的输入电阻是前一级的交流负载电阻。 (4) 总电压放大倍数=各级放大倍数的乘积。 (5) 总输入电阻 ri 即为第一级的输入电阻ri1 。 (6) 总输出电阻即为最后一级的输出电阻。,由上述特点可知，射极输出器接在多级放大电路的首级可提高输入电阻；接在末级可减小输出电阻；接在中间级可起匹配作用，

13、从而改善放大电路的性能。,(2-61),例1：放大电路由下面两个放大电路组成。已知EC=15V ，R1=100k， R2=33k ，RE1=2.5k，RC=5k，1=60，； RB=570k，RE2=5.6k， 2 =100，RS=20k ，RL=5k,(2-62),求直接采用放大电路一的放大倍数Au和Aus。 若信号经放大电路一放大后，再经射极输出器输出，求放大倍数Au、ri和ro 。 若信号经射极输出器后，再经放大后放大电路一输出，求放大倍数Aus 。,(2-63),ri = R1/ R2/ rbe =1.52 k,(1) 由于RS大，而ri小，致使放大倍数降低； (2) 放大倍数与负载的

14、大小有关。例： RL=5k 时, Au= - 93；RL=1k 时, Au= - 31 。,求直接采用放大电路一的放大倍数Au和Aus。,rbe1=1.62 k， rbe2=2.36 k,(2-64),2. 若信号经放大电路一放大后，再经射极输出器输出，求放大倍数Au 、ri和ro 。,(2-65),(2-66),讨论：带负载能力。,2. 输出不接射极输出器时的带负载能力：,RL=5k 时： Au=-93 RL=1k 时： Au=-31,即：当RL由5k变为1k时，放大倍数降低到原来的92.3%。,放大倍数降低到原来的30%,RL=5 k时： Au1=-185，Au2=0.99，ri2=173

15、 k,RL=1 k时： Au1=-174 ，Au2=0.97，ri2=76 k,1. 输出接射极输出器时的带负载能力：,可见输出级接射极输出器后，可稳定放大倍数Au。,(2-67),3. 若信号经射极输出器后，再经放大后放大电路一输出，求放大倍数Aus 。,Au2=-93 ri2=1.52 k,Au1=0.98 ri=101 k,(2-68),输入不接射极输出器时：,可见输入级接射极输出器后，由于从信号源取的信号增加，从而可提高整个放大电路的放大倍数Aus。,(2-69),思考题：若首级接射极输出器、中间级接共射放大电路、末级接射极输出器，射极输出器和共射放大电路的参数同前。求该三级放大电路的

16、放大倍数Au 、 Aus 、 ri和ro 。,1=100， 2=60， 3=100,(2-70),1=100， 2=60， 3=100,rbe1=2.36 k， rbe2=1.62 k， rbe3=2.36 k,(2-71),(2-72),(2-73),RL=5 k时： ri2=173 k ， Au2=-185，Au3=0.99,RL=1 k时： ri2=76 k ， Au2=-174 ，Au3=0.97,(2-74),RL=5 k时： ri2=173 k ， Au2=-185，Au3=0.99,RL=1 k时： ri2=76 k ， Au2=-174 ，Au3=0.97,，RS=20k，,R

17、L=5 k时：,RL=1 k时：,(2-75),例2：设 gm=3mA/V，=50，rbe = 1.7k,求：总电压放大倍数、输入电阻、输出电阻。,(2-76),（1）估算各级静态工作点: （略）,（2）动态分析:,微变等效电路,首先计算第二级的输入电阻： ri2= R3/ R4/ rbe=82/43/1.7=1.7 k,(2-77),第二步：计算各级电压放大倍数,(2-78),第三步：计算输入电阻、输出电阻,ri=R1/R2=3/1=0.75M ,ro=RC=10k ,(2-79),第四步：计算总电压放大倍数,Au=Au1Au2 =(-4.4) (-147) =647,5.1.4 理想运算放

18、大器及其分析依据,1. 理想运算放大器,Auo ， rid ， ro 0 ， KCMR ,2. 电压传输特性 uo= f (ui),线性区： uo = Auo(u+ u),非线性区： u+ u 时， uo = +Uo(sat) u+ u 时， uo = Uo(sat),线性区,理想特性,实际特性,饱和区,O,3. 理想运放工作在线性区的特点,因为 uo = Auo(u+ u ),所以(1) 差模输入电压约等于 0 即 u+= u ,称“虚短”,(2) 输入电流约等于 0 即 i+= i 0 ,称“虚断”,电压传输特性,Auo越大，运放的 线性范围越小，必 须加负反馈才能使 其工作于线性区。,O,4. 理想运放工作在饱和区的特点,(1) 输出只有两种可能, +Uo(sat) 或Uo(sat),(2) i+= i 0,