
电子技术基础(模拟部分)康华光版第五版ppt课件.ppt
432页我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物1.1 信号信号1.3 模拟信号和数字信号模拟信号和数字信号1.2 信号的频谱信号的频谱1.4 放大电路模型放大电路模型1.5 放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物1. 信号:信号: 信息的载体信息的载体微音器输出的某一段信号的波形微音器输出的某一段信号的波形 1.1 信号信号我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物2. 电信号源的电路表达形式电信号源的电路表达形式电压源等效电路电压源等效电路电流源等效电路电流源等效电路 1.1 信号信号我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物1. 电信号的时域与频域表示电信号的时域与频域表示A A. 正弦信号正弦信号 1.2 信号的频谱信号的频谱时域时域我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物1. 电信号的时域与频域表示电信号的时域与频域表示B B. 方波信号方波信号 满满足足狄狄利利克克雷雷条条件件,,展展开开成成傅傅里叶级数里叶级数——直流分量直流分量其中其中——基波分量基波分量——三次谐波分量三次谐波分量 1.2 信号的频谱信号的频谱方波的时域表示方波的时域表示 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物2. 信号的频谱信号的频谱B B. 方波信号方波信号频谱:将一个信号分解为正弦信号的集合,得到其正弦信号幅值和相位频谱:将一个信号分解为正弦信号的集合,得到其正弦信号幅值和相位随角频率变化的分布,称为该信号的频谱。
随角频率变化的分布,称为该信号的频谱 1.2 信号的频谱信号的频谱幅度谱幅度谱相位谱相位谱我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 非非周周期期信信号号包包含含了了所所有有可可能能的的频频率成分(率成分(0 ≤≤ ))C C. 非周期信号非周期信号傅里叶变换:傅里叶变换: 通通过过快快速速傅傅里里叶叶变变换换((FFT))可可迅迅速速求求出出非非周周期期信信号号的的频频谱谱函函数离散频率函数离散频率函数周期信号周期信号连续频率函数连续频率函数非周期信号非周期信号气温波形气温波形 气温波形的频谱函数(示意图)气温波形的频谱函数(示意图) 1.2 信号的频谱信号的频谱我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 1.3 模拟信号和数字信号模拟信号和数字信号处理模拟信号的电子电路称为模拟电路处理模拟信号的电子电路称为模拟电路模拟信号:在时间和幅值上都是连续的信号。
模拟信号:在时间和幅值上都是连续的信号数字信号:在时间和幅值上都是离散的信号数字信号:在时间和幅值上都是离散的信号我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 1.4 放大电路模型放大电路模型电压增益(电压放大倍数)电压增益(电压放大倍数)电流增益电流增益互阻增益互阻增益互导增益互导增益1. 放大电路的符号及模拟信号放大放大电路的符号及模拟信号放大我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物————负载开路时的负载开路时的 电压增益电压增益A. 电压放大模型电压放大模型————输入电阻输入电阻————输出电阻输出电阻由输出回路得由输出回路得则电压增益为则电压增益为由此可见由此可见即负载的大小会影响增益的大小即负载的大小会影响增益的大小要想减小负载的影响,则希望要想减小负载的影响,则希望……?? (考虑改变放大电路的参数)(考虑改变放大电路的参数)理想情况理想情况2. 放大电路模型放大电路模型 1.4 放大电路模型放大电路模型我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 另另一一方方面面,,考考虑虑到到输输入入回回路路对对信信号号源源的的衰减衰减理想情况理想情况有有要想减小衰减,则希望要想减小衰减,则希望……?? 1.4 放大电路模型放大电路模型A. 电压放大模型电压放大模型我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物————负载短路时的负载短路时的 电流增益电流增益B. 电流放大模型电流放大模型由输出回路得由输出回路得则电流增益为则电流增益为由此可见由此可见要想减小负载的影响,则希望要想减小负载的影响,则希望……??理想情况理想情况由输入回路得由输入回路得要想减小对信号源的衰减,则希望要想减小对信号源的衰减,则希望……??理想情况理想情况 1.4 放大电路模型放大电路模型我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物C. 互阻放大模型(自学)互阻放大模型(自学)输入输出回路没有公共端输入输出回路没有公共端D. 互导放大模型(自学)互导放大模型(自学)E. 隔离放大电路模型隔离放大电路模型 1.4 放大电路模型放大电路模型我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 1.5 放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标1. 输入电阻输入电阻我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 1.5 放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标2. 输出电阻输出电阻注意:输入、输出电阻为交流电阻注意:输入、输出电阻为交流电阻我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 1.5 放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标3. 增益增益 反反映映放放大大电电路路在在输输入入信信号号控控制制下下,,将将供供电电电电源源能能量量转换为输出信号能量的能力。
转换为输出信号能量的能力其中其中四种增益四种增益常用分贝(常用分贝(dBdB)表示我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 1.5 放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标4. 频率响应频率响应A.A.频率响应及带宽频率响应及带宽 电压增益可表示为电压增益可表示为 在在输输入入正正弦弦信信号号情情况况下下,,输输出出随随输输入入信信号号频频率率连连续续变变化化的的稳稳态态响应,称为放大电路的频率响应响应,称为放大电路的频率响应或写为或写为其中其中我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物该图称为波特图该图称为波特图纵轴:纵轴:dBdB横轴:对数坐标横轴:对数坐标 1.5 放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标4. 频率响应频率响应A.A.频率响应及带宽频率响应及带宽 其中其中普通音响系统放大电路的幅频响应普通音响系统放大电路的幅频响应我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 1.5 放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标4. 频率响应频率响应B.B.频率失真(线性失真)频率失真(线性失真)幅度失真:幅度失真: 对对不不同同频频率率的的信信号号增增益不同产生的失真。
益不同产生的失真我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物4. 频率响应频率响应B.B.频率失真(线性失真)频率失真(线性失真)幅度失真:幅度失真: 对对不不同同频频率率的的信信号号增增益不同产生的失真益不同产生的失真相位失真:相位失真: 对对不不同同频频率率的的信信号号相相移不同产生的失真移不同产生的失真 1.5 放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物5. 非线性失真非线性失真 由由元元器器件件非非线线性性特特性性引起的失真引起的失真非线性失真系数非线性失真系数: :end Vo1是是输输出出电电压压信信号号基基波波分分量量的的有有效效值值,,Vok是是高高次次谐谐波波分分量量的的有有效效值,值,k k为正整数为正整数 1.5 放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物2.1 集成电路运算放大器集成电路运算放大器2.2 理想运算放大器理想运算放大器2.3 基本线性运放电路基本线性运放电路2.4 同相输入和反相输入放大电同相输入和反相输入放大电 路的其他应用路的其他应用我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物Ø在半导体制造工艺的基础上,把整个电路中元器在半导体制造工艺的基础上,把整个电路中元器件制作在一块硅基片上,构成特定功能的电子电路,件制作在一块硅基片上,构成特定功能的电子电路,称为集成电路。
简单来说,称为集成电路简单来说,集成电路是把元器件和集成电路是把元器件和连接导线全部制作在一小块硅片上而连接导线全部制作在一小块硅片上而成成的电路Ø集成电路按其功能来分,有数字集成电路和模拟集成电路按其功能来分,有数字集成电路和模拟集成电路模拟集成电路种类繁多,有运算放大器、集成电路模拟集成电路种类繁多,有运算放大器、宽频带放大器、功率放大器、模拟乘法器、模拟锁宽频带放大器、功率放大器、模拟乘法器、模拟锁相环、模数和数模转换器、稳压电源和音像设备中相环、模数和数模转换器、稳压电源和音像设备中常用的其他模拟集成电路等常用的其他模拟集成电路等§引引 言言我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物l模拟集成电路的特点:模拟集成电路的特点:•电阻值电阻值不能很大,精度较差,阻值一般在几十欧至几不能很大,精度较差,阻值一般在几十欧至几十千欧需要大电阻时,通常用恒流源替代;十千欧需要大电阻时,通常用恒流源替代;• 电容电容利用利用PN结结电容,一般不超过几十结结电容,一般不超过几十pF需要大电容时,通常在集成电路外部连接。
电容时,通常在集成电路外部连接不能制电感,级不能制电感,级与级之间用直接耦合;与级之间用直接耦合;• 二极管用三极管的发射结代二极管用三极管的发射结代比如比如由由NPN型三极管型三极管短路其中一个短路其中一个PN结构成我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物运算放大器外形图运算放大器外形图我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物2.1 集成电路运算放大器集成电路运算放大器1. 集成电路运算放大器的内部组成单元集成电路运算放大器的内部组成单元图图2.1.1 集成运算放大器的内部结构框图集成运算放大器的内部结构框图 集成运算放大器是一种高电压增益,高输入电阻和集成运算放大器是一种高电压增益,高输入电阻和集成运算放大器是一种高电压增益,高输入电阻和集成运算放大器是一种高电压增益,高输入电阻和低输出电阻的多级直接耦合放大电路低输出电阻的多级直接耦合放大电路低输出电阻的多级直接耦合放大电路。
低输出电阻的多级直接耦合放大电路我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 运算放大器方框图1.输入级输入级:均采用差动放大电路组成,可减小温度漂:均采用差动放大电路组成,可减小温度漂移的影响,提高整个电路共模抑制比移的影响,提高整个电路共模抑制比2. 中间级中间级:多采用有源负载的共射极放大电路,有源:多采用有源负载的共射极放大电路,有源负载及复合管可提高电压增益负载及复合管可提高电压增益3. 输出级输出级:互补对称功放互补对称功放4. 偏置电路偏置电路:用以供给各级直流偏置电流,由各种电:用以供给各级直流偏置电流,由各种电流源电路组成流源电路组成我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物▷▷表示信号从左表示信号从左( (输入端输入端) )向右向右( (输出端输出端) )传输的方向传输的方向vNvPvOvNvPvOl集成运算放大器的符号集成运算放大器的符号vN或或v–::反相输入端反相输入端,,信号从此端输入信号从此端输入(vP=0),输出信,输出信号和输入信号反相。
号和输入信号反相vP或或v+::同相输入端同相输入端,,信号从此端输入信号从此端输入(vN=0) ,输出信,输出信号和输入信号同相号和输入信号同相vO::输出端输出端图图2.1.2 运算放大器的代表符号运算放大器的代表符号((a)国家标准规定的符号)国家标准规定的符号 ((b)国内外常用符号)国内外常用符号我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物2. 运算放大器的电路模型运算放大器的电路模型图图2.1.3 运算放大器的电路模型运算放大器的电路模型通常:通常:§ 开环电压增益开环电压增益 Avo的的 105 (很高)(很高)§ 输入电阻输入电阻 ri 106Ω (很大)(很大)§ 输出电阻输出电阻 ro 100Ω (很小)(很小) vO==Avo(vP--vN) (( V--<< vO <<V++ )) 注意输入输出的相位关系注意输入输出的相位关系我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物2. 运算放大器的电路模型运算放大器的电路模型当当Avo(vP--vN) V++ 时时 vO== V++ 当当Avo(vP--vN) V- -时时 vO== V- -电压传输特性电压传输特性 vO== f (vP--vN)线性范围内线性范围内 vO==Avo(vP--vN)Avo——斜率斜率 电路模型中的输出电压不可能超越正负电源的电压值电路模型中的输出电压不可能超越正负电源的电压值电路模型中的输出电压不可能超越正负电源的电压值电路模型中的输出电压不可能超越正负电源的电压值我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物输输出出电电压压与与其其两两个个输输入入端端的的电电压压之间存性放大关系,即之间存性放大关系,即集成运放的工作区域集成运放的工作区域线性区域:线性区域:Aod为差模开环放大倍数为差模开环放大倍数非线性区域:非线性区域:输出电压只有两种可能的情况:输出电压只有两种可能的情况:+UOM或或-UOMUOM为输出电压的饱和电压。
为输出电压的饱和电压uOuP-uN+UOM-UOM我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物例例2.2.1 电路如图电路如图2.1.3所示,运放的开环电压增益所示,运放的开环电压增益Avo=2×105,输入电阻输入电阻ri=0.6MΩ,电源电压,电源电压V+=+12V,V-=-12V1)试求当试求当vo=±Vom=±12V时输入电压的最小幅值时输入电压的最小幅值vP-vN=?输输入电流入电流ii=?(2)画出传输特性曲线画出传输特性曲线vo=f(vP-vN)说明运放的两个区域说明运放的两个区域 图图2.1.3 运算放大器的电路模型运算放大器的电路模型我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物例例2.2.1 电路如图电路如图2.1.3所示,运放的开环电压增益所示,运放的开环电压增益Avo=2×105,输入电输入电阻阻ri=0.6MΩ,电源电压,电源电压V+=+12V,V-=-12V1)试求当试求当vo=±Vom=±12V时输入电压的最小幅值时输入电压的最小幅值vP-vN=? 输入电流输入电流ii=?图图2.1.3 运算放大器的电路模型运算放大器的电路模型解:由解:由当当vo=±Vom=±12V时时我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物例例2.2.1 电路如图电路如图2.1.3所示,运放的开环电压增益所示,运放的开环电压增益Avo=2×105,输入电输入电阻阻ri=0.6MΩ,电源电压,电源电压V+=+12V,V-=-12V。
(2)画出传输特性曲线画出传输特性曲线vo=f(vP-vN)说明运放的两个区域说明运放的两个区域 解:取解:取a点(点(+60μV,+12V),), b点(点(-60μV,-12V),连接),连接a、、b两点得两点得ab线线段,其斜率段,其斜率Avo=2×105, ∣ ∣vP-vN∣ ∣<60 μV时,电路工作性区;时,电路工作性区; ∣ ∣vP-vN∣ ∣>60 μV,则运放进入非线性区运放的电,则运放进入非线性区运放的电压传输特性如图所示压传输特性如图所示Avo=2×105(+60μV,+12V)(-60μV,-12V)我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物2.2 理想运算放大器理想运算放大器1. vo o的饱和极限值等于运放的饱和极限值等于运放的电源电压的电源电压V++和和V-- 2. 运放的开环电压增益很高运放的开环电压增益很高 若(若(vP--vN)>)>0 则则 vO= +Vom=V++ 若(若(vP--vN)<)<0 则则 vO= –Vom=V-- 3. 若若V--< vO 2.差模输入电阻Rid=,实际上Rid比输入端外电路的 电阻大2~3个量级即可3.输出电阻Ro= 0,实际上Ro比输入端外电路的电阻 小1~2个量级即可 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物(1)(1)虚短虚短((vp≈vn,或,或vid==vp--vn≈0)) 由于运放的电压放大倍数很大,一般都在80 dB以上而运放的输出电压是有限的,一般在10 V~14 V因此运放的差模输入电压不足1 mV,两输入端近似等电位,相当于 “短路”开环电压放大倍数越大,两输入端的电位越接近相等 “虚短”是指在分析运算放大器处于线性状态时,可把两输入端视为等电位,这一特性称为虚假短路,简称虚短显然不能将两输入端真正短路 理想运算放大器的特性我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物(2)(2)虚断虚断((ip==-in == (vp--vn) / ri ≈0)) 由于运放的差模输入电阻很大,一般都在1 M以上。 因此流入运放输入端的电流往往不足1 A,远小于输入端外电路的电流故通常可把运放的两输入端视为开路,且输入电阻越大,两输入端越接近开路 “虚断”是指在分析运放处于线性状态时,可以把两输入端视为等效开路,这一特性称为虚假开路,简称虚断显然不能将两输入端真正断路我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物Ë 理想运放工作在理想运放工作性区线性区线性区线性区的几个重要法则:的几个重要法则:V–V+–+VoIi+Ii--(2) Ii+ = Ii-- =0 虚断虚断(1) V+ = V– 虚短虚短Ii-----++++∞++++V V- -V V+ +Ii+V Vo o∵ ∵集成运放工作性区时有:集成运放工作性区时有:又又∵ ∵即即∴ ∴输入偏流输入偏流虚短和虚断虚短和虚断虚短和虚断虚短和虚断我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物Ë 理想运放工作在理想运放工作在非线性区非线性区非线性区非线性区的特点:的特点:(2) Ii+ = Ii-- =0 虚断仍然成立虚断仍然成立(1) 只要输入电压只要输入电压 V+ 与与 V– 不相等,输出电压就饱和。 即有:不相等,输出电压就饱和即有:对理想运算放大器,对理想运算放大器,V+=V-是正负两种饱和状态的转换点是正负两种饱和状态的转换点V–V+–+VoIi+Ii-我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物Ë 综上所述,在分析具体的集成运放应用电路时,综上所述,在分析具体的集成运放应用电路时,可将集成运放按理想运放对待,根据理想运放分别可将集成运放按理想运放对待,根据理想运放分别工作性区或者非线性区的特点来分析电路的工工作性区或者非线性区的特点来分析电路的工作原理一般来说作原理一般来说集成运放引入集成运放引入深度负反馈深度负反馈时,工作在时,工作性区线性区;;集成运放引入集成运放引入正反馈正反馈或或开环状态开环状态时,工作在时,工作在非线非线性区性区我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物2.3 基本线性运放电路基本线性运放电路2.3.1 同相放大电路同相放大电路2.3.2 反相放大电路反相放大电路我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物2.3.1 同相放大电路同相放大电路((a)电路图)电路图 ((b)小信号电路模型)小信号电路模型图图2.3.1 同相放大电路同相放大电路1. 基本电路基本电路 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物2.3.1 同相放大电路同相放大电路2. 负反馈的基本概念负反馈的基本概念§ 反馈:将放大电路输出量,反馈:将放大电路输出量,通过某种方式送回到输入回路通过某种方式送回到输入回路的过程。 的过程§ 瞬时电位变化极性瞬时电位变化极性——某时刻电位的斜率某时刻电位的斜率电路有电路有 vo == Avo (vp--vn)引入反馈后引入反馈后 vn 0,,vp(vi)不变不变 →→ (vp--vn)↓↓→→ vo o↓ ↓ 使输出减小了,增益使输出减小了,增益Av==vo/ /vi下降了,这时的反馈称为下降了,这时的反馈称为负反馈负反馈我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物4.4.2 射极偏置电路射极偏置电路((1 1)稳定工作点原理)稳定工作点原理 目标:温度变化时,使目标:温度变化时,使IC维持恒定维持恒定 如果温度变化时,如果温度变化时,b点电点电位能基本不变位能基本不变,则可实现静,则可实现静态工作点的稳定态工作点的稳定T 稳定原理:稳定原理: IC IE VE 、、VB不变不变 VBE IB IC (反馈控制)(反馈控制)1. 基极分压式射极偏置电路基极分压式射极偏置电路(a) 原理电路原理电路 (b) 直流通路直流通路我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物2.3.1 同相放大电路同相放大电路3. 虚假短路虚假短路§ 图中输出通过负反馈的作用,图中输出通过负反馈的作用,使使vn n自动地跟踪自动地跟踪vp p,,即即vp p≈≈vn n,,或或vidid==vp p--vn n≈≈0 0。 这种现象称为虚假短路,简称这种现象称为虚假短路,简称虚短虚短 § 由于运放的输入电阻由于运放的输入电阻ri很大,所以,运放两输入端之间的很大,所以,运放两输入端之间的 ip==-in == (vp--vn) / ri ≈0,这种现象称为,这种现象称为虚断 由运放引入负反馈而得到的由运放引入负反馈而得到的虚短虚短和和虚断虚断两个重要概念,是两个重要概念,是分析由运放组成的各种线性应用电路的利器,必须熟练掌握分析由运放组成的各种线性应用电路的利器,必须熟练掌握我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物2.3.1 同相放大电路同相放大电路4. 几项技术指标的近似计算几项技术指标的近似计算((1))电压增益电压增益Av 根据虚短和虚断的概念有根据虚短和虚断的概念有 vp≈≈vn,, ip==-in==0所以所以(可作为公式直接使用)(可作为公式直接使用)我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物2.3.1 同相放大电路同相放大电路4. 几项技术指标的近似计算几项技术指标的近似计算((2)输入电阻)输入电阻Ri 输入电阻定义输入电阻定义 根据虚短和虚断有根据虚短和虚断有 vi==vp,,ii == ip≈≈0所以所以((3)输出电阻)输出电阻Ro Ro→→0特点:• 输入电阻高,输出电阻小,带负载能力强• V-=V+=Vi,所以共模输入等于输入信号,对运放的共模 抑制比要求高我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物2.3.1 同相放大电路同相放大电路5. 电压跟随器电压跟随器根据虚短和虚断有根据虚短和虚断有vo==vn≈ ≈ vp== vi(可作为公式直接使用)(可作为公式直接使用)输入电阻大输出电阻小,能真实地将输入信号传给负载而从信号源取流很小我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物电压跟随器的作用电压跟随器的作用无电压跟随器时无电压跟随器时 负载上得到的电压负载上得到的电压电压跟随器时电压跟随器时ip≈0≈0,,vp==vs根据虚短和虚断有根据虚短和虚断有vo==vn≈ ≈ vp== vs我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物2.3.2 反相放大电路反相放大电路((a)电路图)电路图 ((b)由虚)由虚短引出虚地短引出虚地vn≈0 图图2.3.5 反相放大电路反相放大电路1. 基本电路基本电路 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物2. 几项技术指标的近似计算几项技术指标的近似计算((1))电压增益电压增益Av 根据虚短和虚断的概念有根据虚短和虚断的概念有 vn≈≈ vp== 0 ,, ii==0所以所以 i1==i2 即即(可作为公式直接使用)(可作为公式直接使用)2.3.2 反相放大电路反相放大电路特点:• 反相端为虚地,所以共模输入可视为0,对运放共模抑制比要求低• 输出电阻小,带负载能力强• 要求放大倍数较大时,反馈电阻阻值高,稳定性差。 如果要求放大倍数100,R1=100K,Rf=10M我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物2. 几项技术指标的近似计算几项技术指标的近似计算((2)输入电阻)输入电阻Ri ((3)输出电阻)输出电阻Ro Ro→→02.3.2 反相放大电路反相放大电路我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物当当R2>> R3时,时,((1)试证明)试证明Vs==( R3R1/R2 ) Im 解(解(1)根据虚断有)根据虚断有 I1 =0所以所以 I2 = Is = Vs / R1 例例2.3.3直流毫伏表电路直流毫伏表电路((2))R1==R2==150k ,,R3==1k ,输入信号电压,输入信号电压Vs==100mV时,通时,通过毫伏表的最大电流过毫伏表的最大电流Im(max)=?=? 又又根据虚短有根据虚短有 Vp = Vn =0R2和和R3相当于并联,所以相当于并联,所以 ––I2R2 = R3 (I2 - - Im )所以所以当当R2>> R3时,时,Vs==( R3R1/R2 ) Im ((2)代入数据计算即可)代入数据计算即可我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物2.4 同相输入和反相输入同相输入和反相输入放大电路的其他应用放大电路的其他应用2.4.1 求差电路求差电路2.4.2 仪用放大器仪用放大器2.4.3 求和电路求和电路2.4.4 积分电路和微分电路积分电路和微分电路我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物2.4.1 求差电路求差电路 从从结结构构上上看看,,它它是是反反相相输输入入和和同同相相输输入入相相结结合合的的放放大电路。 大电路当当则则若继续有若继续有则则 根根据据虚虚短短、、虚虚断断和和N N、、P P点的点的KCLKCL得:得:我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物2.4.1 求差电路求差电路从放大器角度看从放大器角度看时,时,增益为增益为(该电路也称为差分电路或减法电路)(该电路也称为差分电路或减法电路)我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物2.4.1 求差电路求差电路一种高输入电阻的差分电路一种高输入电阻的差分电路我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物2.4.2 仪用放大器仪用放大器我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物2.4.3 求和电路求和电路 根根据据虚虚短短、、虚虚断断和和N N点点的的KCLKCL得:得:若若则有则有(该电路也称为加法电路)(该电路也称为加法电路)我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物2.4.3 求和电路的进一步讨论求和电路的进一步讨论Vi3-+ARfR'VoIf↓R3I3→Id→Vi2R2I2→Vi1I1→R18.1.1 求和电路虚短、虚断特点:调节某一路信号的输入电阻不影响其他路输入与输出 的比例关系; 称为支路增益,一般>11. 反相反相反相反相求和电路我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物2.4.4 积分电路和微分电路积分电路和微分电路1. 积分电路积分电路式中,式中,负号表示负号表示vO与与vI在相位上是相反的在相位上是相反的。 根根据据““虚虚短短””,,得得根根据据““虚虚断断””,,得得因此因此(积分运算)(积分运算)即即我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物2.4.4 积分电路和微分电路积分电路和微分电路1. 积分电路积分电路根根据据““虚虚短短””,,得得根根据据““虚虚断断””,,得得因此因此即即又又即即我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物2.4.4 积分电路和微分电路积分电路和微分电路当当vI I为阶跃电压时,有为阶跃电压时,有vO与与 t 成线性关系成线性关系1. 积分电路积分电路我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物积分电路的用途将方波变为三角波我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物积分电路的用途将三角波变为正弦波我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物积分电路的用途 tuOO可可见见,,输输出出电电压压的的相相位位比比输输入入电电压压的的相相位位领领先先 90 。 因此,此时积分电路的作用是因此,此时积分电路的作用是移相移相 tuIOUm图图 7.2.17我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物2.4.4 积分电路和微分电路积分电路和微分电路2. 微分电路微分电路根根据据““虚虚短短””,,得得根根据据““虚虚断断””,,得得因此因此即即我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物uit0t0uo若输入:若输入:则:则:高频信号将产生较大的噪声高频信号将产生较大的噪声我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物Auo越大,运放的线性范围越小,必须越大,运放的线性范围越小,必须在在输出与输入输出与输入之间之间加负反馈加负反馈才能使其扩大输入信号的线性范围才能使其扩大输入信号的线性范围放大倍数与负载无关分析多放大倍数与负载无关分析多个运放级联组合的线性电路时个运放级联组合的线性电路时可以分别对每个运放进行。 可以分别对每个运放进行我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物3.1 半导体的基本知识半导体的基本知识3.3 二极管二极管3.4 二极管基本电路及其分析方法二极管基本电路及其分析方法3.5 特殊二极管特殊二极管3.2 PN结的形成及特性结的形成及特性3 半导体二极管及基本电路半导体二极管及基本电路我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物3.1 半导体的基本知识半导体的基本知识 3.1.1 半导体材料半导体材料 3.1.2 半导体的共价键结构半导体的共价键结构 3.1.3 本征半导体的导电作用本征半导体的导电作用 3.1.4 杂质半导体杂质半导体我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物导体导体( (conductor) )::自然界中很容易导电的物质称为自然界中很容易导电的物质称为导体导体,金,金属一般都是导体。 属一般都是导体绝缘体绝缘体( (semiconductor) )::有的物质几乎不导电,称为有的物质几乎不导电,称为绝缘体绝缘体,,如橡皮、陶瓷、塑料和石英如橡皮、陶瓷、塑料和石英半导体半导体(insulator)::另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体之间,称为体之间,称为半导体半导体,如锗、硅、砷化镓和一些硫,如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等化物、氧化物等§3.1.1 半导体材料半导体材料我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物§3.1.1 半导体材料半导体材料半导体半导体的导电机理不同于其它物质,所以它具有不同于的导电机理不同于其它物质,所以它具有不同于其它物质的特点例如:其它物质的特点例如:• 当受外界热和光的作用时,它的导电能力明显当受外界热和光的作用时,它的导电能力明显变化• 往纯净的半导体中掺入某些杂质,会使它的导电往纯净的半导体中掺入某些杂质,会使它的导电能力明显改变能力明显改变我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物§ 3.1.2 半导体的共价键结构半导体的共价键结构GeSi动画演示动画演示动画演示动画演示我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物§ 3.1.2 半导体的共价键结构半导体的共价键结构硅和锗的共价键硅和锗的共价键(covalent bond)结构结构共价键共共价键共用电子对用电子对+4+4+4+4+4+4表示除表示除去价电子去价电子后的原子后的原子动画演示动画演示动画演示动画演示我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物§ 3.1.3 本征半导体的导电作用本征半导体的导电作用1.1.本征半导体本征半导体(intrinsic or pure insulator)硅和锗的晶硅和锗的晶体结构:体结构:完全纯净的、结构完整的半导体晶体。 完全纯净的、结构完整的半导体晶体我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物§ 3.1.3 本征半导体的导电作用本征半导体的导电作用2. .载流子、自由电子和空穴载流子、自由电子和空穴(carrier、、free electrons and holes)+4+4+4+4自由电子自由电子空穴空穴束缚电子束缚电子动画演示动画演示动画演示动画演示我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物§ 3.1.3 本征半导体的导电作用本征半导体的导电作用3.载流子的产生与复合载流子的产生与复合+4+4+4+4本征半导体中存在数量相等的两种载流子,即本征半导体中存在数量相等的两种载流子,即自由电子自由电子和和空穴空穴动画演示动画演示动画演示动画演示我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物§ 3.1.4 杂质半导体杂质半导体1. 1. P 型半导体型半导体+4+4+3+4空穴空穴硼原子硼原子P 型半导体中空穴是多子,电子是少子。 型半导体中空穴是多子,电子是少子动画演示动画演示动画演示动画演示我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物§ 3.1.4 杂质半导体杂质半导体2. N 型半导体型半导体+4+4+5+4多余多余电子电子磷原子磷原子N 型半导体中的载型半导体中的载流子是什么?流子是什么?掺杂浓度远大于本征半导体中载流子浓度,所以,自由电子浓度远大于空穴掺杂浓度远大于本征半导体中载流子浓度,所以,自由电子浓度远大于空穴浓度自由电子称为浓度自由电子称为多数载流子多数载流子((多子多子),空穴称为),空穴称为少数载流子少数载流子((少子少子)动画演示动画演示动画演示动画演示我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物3.2 PN结的形成及特性结的形成及特性 3.2.1 载流子的漂移与扩散载流子的漂移与扩散 3.2.2 PN结的形成结的形成 3.2.3 PN结的单向导电性结的单向导电性 3.2.4 PN结的反向击穿结的反向击穿 3.2.5 PN结的电容效应结的电容效应我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物§ 3.2.2 PN 结的形成结的形成P型半导体型半导体------------------------N型半导体型半导体++++++++++++++++++++++++扩散运动扩散运动内电场内电场E漂移运动漂移运动扩散扩散(diffusion)的结的结果是使空间电荷区逐果是使空间电荷区逐渐加宽,空间电荷区渐加宽,空间电荷区越宽。 越宽内电场越强,就使漂移内电场越强,就使漂移(drift)运动越强,而漂移运动越强,而漂移使空间电荷区变薄使空间电荷区变薄空间电荷区,空间电荷区,也称耗尽层也称耗尽层我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物§ 3.2.2 PN 结的形成结的形成漂移运动漂移运动P型半导体型半导体------------------------N型半导体型半导体++++++++++++++++++++++++扩散运动扩散运动内电场内电场E所以扩散和漂移这一对相反的运动最终达到平衡,相当于所以扩散和漂移这一对相反的运动最终达到平衡,相当于两个区之间没有电荷运动,空间电荷区的厚度固定不变两个区之间没有电荷运动,空间电荷区的厚度固定不变动画演示动画演示动画演示动画演示我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物§ 3.2.2 PN 结的形成结的形成------------------------++++++++++++++++++++++++空间电空间电荷区荷区N型区型区P型区型区电位电位VV0我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物§ 3.2.3 PN 结的单向导电性结的单向导电性PN结结(PN junction)正向偏置正向偏置----++++内电场减弱,使扩散加强,内电场减弱,使扩散加强,扩散扩散 飘移,正向电流大飘移,正向电流大空间电荷区变薄空间电荷区变薄PN+_正向电流正向电流动画演示动画演示动画演示动画演示我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物§ 3.2.3 PN 结的单向导电性结的单向导电性PN结结(PN junction)反向偏置反向偏置----++++空间电荷区变厚空间电荷区变厚NP+_++++----内电场加强,使扩散停止,内电场加强,使扩散停止,有少量飘移,反向电流很小有少量飘移,反向电流很小反向饱和电流反向饱和电流很小,很小, A A级级动画演示动画演示动画演示动画演示我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物§ 3.2.4 PN 结的反向击穿结的反向击穿 电击穿电击穿 ( (可逆可逆) ) 热击穿热击穿 ( (不可逆不可逆) 击穿击穿雪崩击穿雪崩击穿(avalanche breakdown):碰撞碰撞, ,载流子载流子倍增效应。 倍增效应齐纳击穿齐纳击穿(zener breakdown): :局部电场增强局部电场增强, ,分离整流二极管整流二极管 雪崩击穿雪崩击穿( (多数多数) )稳压二极管稳压二极管 齐纳击穿齐纳击穿( (多数多数) )击穿击穿我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物§ 3.2.5 PN 结的电容效应结的电容效应PN结的两种电容效应:结的两种电容效应:扩散电容扩散电容CD和和势垒电容势垒电容CBPN结处于正向偏置时,多子的扩散导致在结处于正向偏置时,多子的扩散导致在P区(区(N区)靠近区)靠近结的边缘有高于正常情况的电子(空穴)浓度,这种超量的结的边缘有高于正常情况的电子(空穴)浓度,这种超量的浓度可视为电荷存储到浓度可视为电荷存储到PN结的邻域结的邻域PN结的电容效应直接影响半导体器件的高频和开关性能结的电容效应直接影响半导体器件的高频和开关性能1. 扩散电容扩散电容我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物§ 3.2.5 PN 结的电容效应结的电容效应PN结反向偏置时,载流子数结反向偏置时,载流子数目很少,扩散电容可忽略目很少,扩散电容可忽略1. 扩散电容扩散电容我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物§ 3.2.5 PN 结的电容效应结的电容效应势垒区是积累空间电荷的区势垒区是积累空间电荷的区域,当域,当反向偏置反向偏置电压电压变化变化时,时,就会引起积累在势垒区的空就会引起积累在势垒区的空间电荷的变化间电荷的变化2. 势垒电容势垒电容类似于平板电容器两极板上电荷的变化类似于平板电容器两极板上电荷的变化我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物§ 3.2.5 PN 结的电容效应结的电容效应PN结的电容效应是扩散电容和势垒电容的综合反映,在高频结的电容效应是扩散电容和势垒电容的综合反映,在高频运用时,须考虑运用时,须考虑PN结电容的影响结电容的影响PN结电容的大小与本身的结构和工艺及外加电压有关。 正偏结电容的大小与本身的结构和工艺及外加电压有关正偏时,结电容较大(主要决定于扩散电容);反偏时,结电容时,结电容较大(主要决定于扩散电容);反偏时,结电容较小(主要决定于势垒电容)较小(主要决定于势垒电容)我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物3.3 二极管二极管 3.3.1 半导体二极管的结构半导体二极管的结构 3.3.2 二极管的伏安特性二极管的伏安特性 3.3.3 二极管的参数二极管的参数我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物§ 3.3.1 半导体二极管的结构半导体二极管的结构半导体二极半导体二极管管(diode insulator)图片图片我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物§ 3.3.1 半导体二极管的结构半导体二极管的结构半导体二极半导体二极管管(diode insulator)图片图片我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物§ 3.3.1 半导体二极管的结构半导体二极管的结构半导体二极半导体二极管管(diode insulator)图片图片我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物§ 3.3.1 半导体二极管的结构半导体二极管的结构 在在PN结上加上引线和封装,就成为一个二极管。 二极结上加上引线和封装,就成为一个二极管二极管按结构分有管按结构分有点接触型、面接触型和平面型点接触型、面接触型和平面型三大类1) 点接触型二极管点接触型二极管(a)(a)点接触型点接触型 二极管的结构示意图二极管的结构示意图 PN结面积小,结电结面积小,结电容小,用于检波和变频等容小,用于检波和变频等高频电路高频电路我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物§ 3.3.1 半导体二极管的结构半导体二极管的结构(2) 面接触型二极管面接触型二极管 PN结面积大,用结面积大,用于工频大电流整流电路于工频大电流整流电路b)(b)面接触型面接触型我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物(3) 平面型二极管平面型二极管(c)(c)平面型平面型(4) 二极管的代表符号二极管的代表符号(symbol)anode cathode§ 3.3.1 半导体二极管的结构半导体二极管的结构 往往用于集成电路往往用于集成电路制造艺中。 制造艺中PN 结面积可结面积可大可小,用于高频整流大可小,用于高频整流和开关电路中和开关电路中我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物§ 3.3.2 PN 结的伏安特性结的伏安特性正向特性正向特性反向特性反向特性反向击穿特性反向击穿特性二极管的伏安特性二极管的伏安特性( (volt-ampere characteristic)曲线的表示式:曲线的表示式:硅二极管硅二极管2CP102CP10的的V V- -I I 特性特性我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物§§3.3.3 二极管的参数二极管的参数1. 最大整流电流最大整流电流 IF 二极管长期运行时,允许流过二极管的最大正向二极管长期运行时,允许流过二极管的最大正向平均电流平均电流2. 反向击穿电压反向击穿电压VBR 二极管反向击穿时的电压值击穿时反向电流剧增,二极管反向击穿时的电压值击穿时反向电流剧增,二极管的单向导电性被破坏,甚至过热而烧坏。 手册上二极管的单向导电性被破坏,甚至过热而烧坏手册上给出的最高反向工作电压给出的最高反向工作电压约为约为击穿电压的一半击穿电压的一半3. 反向电流反向电流 IR 指管子未击穿时的反向电流反向电流大,说明管子指管子未击穿时的反向电流反向电流大,说明管子的单向导电性差,因此反向电流越小越好反向电流受温的单向导电性差,因此反向电流越小越好反向电流受温度的影响,温度越高反向电流越大度的影响,温度越高反向电流越大我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物§§2.3.3 二极管的参数二极管的参数4. 二极管的极间电容二极管的极间电容((parasitic capacitance)) 二极管的两极之间有电容,此电容由两部分组成:二极管的两极之间有电容,此电容由两部分组成:势垒电容势垒电容(barrier((depletion))capacitance)CB和和扩散电扩散电容容(diffusion capacitance)CD势垒电容:势垒区是积累空间电荷的区域,当电压变化时,势垒电容:势垒区是积累空间电荷的区域,当电压变化时,就会引起积累在势垒区的空间电荷的变化,这样所表现出就会引起积累在势垒区的空间电荷的变化,这样所表现出的电容是的电容是势垒电容势垒电容。 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物§§2.3.3 二极管的参数二极管的参数4. 二极管的极间电容二极管的极间电容扩散电容:扩散电容:为了形成正向电流为了形成正向电流(扩散电流),注入(扩散电流),注入P 区的少子区的少子(电子)在(电子)在P 区有浓度差,越靠区有浓度差,越靠近近PN结浓度越大,即在结浓度越大,即在P 区有电区有电子的积累同理,在子的积累同理,在N区有空穴的区有空穴的积累正向电流大,积累的电荷积累正向电流大,积累的电荷多这样所产生的电容就是扩散这样所产生的电容就是扩散电容电容CDP+-NCB在高频和反向偏置时明显在高频和反向偏置时明显 CD在正向在正向偏置时明显偏置时明显我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物§§3.3.3 二极管的参数二极管的参数5. 微变电阻微变电阻 rDiDvDIDVDQ iD vD rD 是二极管特性曲线上工是二极管特性曲线上工作点作点Q 附近电压的变化与电流附近电压的变化与电流的变化之比:的变化之比:显然,显然,rD是对是对Q附近的微小变化附近的微小变化区域内的电阻。 区域内的电阻我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物3.4 二极管基本电路及其分析方法二极管基本电路及其分析方法 3.4.1 简单二极管电路的图解分析方法简单二极管电路的图解分析方法 3.4.2 二极管电路的简化模型分析方法二极管电路的简化模型分析方法我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 §§3.4.2二极管电路的简化模型分析方法二极管电路的简化模型分析方法1.理想模型(理想模型(ideal diode)vDiD 当电源电压远比二极管的管压降大时,利用此模当电源电压远比二极管的管压降大时,利用此模型作近似分析型作近似分析iDvD我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物2.恒压降模型(恒压降模型(offset model) 二极管导通后,认为其压降是恒定的,典型值为二极管导通后,认为其压降是恒定的,典型值为0.7V,只有当二极管的电流大于等于,只有当二极管的电流大于等于1mA时,才是正确时,才是正确的。 的vDiDvDiDVth §§3.4.2二极管电路的简化模型分析方法二极管电路的简化模型分析方法我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物3.折线模型折线模型(piecewise linear diode model) 认为其压降不是恒定的,而是随着二极管电流的认为其压降不是恒定的,而是随着二极管电流的增加而增加,用一个电池与一个电阻的串联来进一步增加而增加,用一个电池与一个电阻的串联来进一步的近似 rD近似为近似为 200ΩvDiDVth≈0.5VvDVthrDiD §§3.4.2二极管电路的简化模型分析方法二极管电路的简化模型分析方法我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物4.小信号模型小信号模型(small signal model) 当二极管在其伏安特性的某一小范围内工作,可当二极管在其伏安特性的某一小范围内工作,可以把伏安特性看出一条直线以把伏安特性看出一条直线。 小信号模型的微变等效小信号模型的微变等效电阻电阻rd==26((mv))/IDvDiDΔΔvD DΔ ΔiDΔ ΔiDΔvDrD §§3.4.2二极管电路的简化模型分析方法二极管电路的简化模型分析方法我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 应用举例应用举例1. 整流电路整流电路二极管当作理想元件处理,即二极管的正向导通电阻为零二极管当作理想元件处理,即二极管的正向导通电阻为零((忽略二极管正向压降忽略二极管正向压降),反向电阻为无穷大),反向电阻为无穷大DRvOvs+-vsvO我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 应用举例应用举例 2. 二极管的静态工作情况分析二极管的静态工作情况分析理想模型理想模型((R=10k ))((1))VDD=10V 时时恒压模型恒压模型(硅二极管典型值)(硅二极管典型值)折线模型折线模型(硅二极管典型值)(硅二极管典型值)设设((2))VDD=1V 时时(自看)(自看)+- -iDVDDvDR我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 3. 限幅电路限幅电路 应用举例应用举例有一限幅电路如图所示,有一限幅电路如图所示, R=1k ,, VREF=3V,二极管为硅二极管为硅二极管。 分别用理想模型和恒二极管分别用理想模型和恒压降模型求解一下两问:压降模型求解一下两问:(1)(1)vI=0V、、4V、、6V时,求时,求相应的输出电压相应的输出电压vO的值;的值;(2)当(2)当vI=66sinwt(V)时,绘时,绘出相应的输出电压波形.出相应的输出电压波形.我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 4. 开关电路开关电路 应用举例应用举例+5VvI1vI2VCC&4.7k vO 5. 低电压稳压电路低电压稳压电路我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物6. 小信号工作情况分析小信号工作情况分析 应用举例应用举例求求 vD、、 iDvi = 0.1sin t VVDD = 5V,,VD0.7VID =(5-0.7)/5k=0.86mA静态分析静态分析vi = 0动态分析动态分析VDD = 0叠加原理叠加原理我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物3.5 特殊体二极管特殊体二极管 3.5.1 齐纳二极管齐纳二极管 3.5.2 变容二极管变容二极管 3.5.4 光电子器件光电子器件1. 光电二极管光电二极管2. 发光二极管发光二极管3. 激光二极管激光二极管我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物§§3.5.1 齐纳二极管齐纳二极管vZ /ViZ /mAIZIZmax VZ IZ稳压稳压误差误差曲线越陡,电曲线越陡,电压越定。 压越定--VZ动态电阻:动态电阻:rz越小,稳压越小,稳压性能越好性能越好我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物((4))稳定电流稳定电流IZ、、最大、最小稳定电流最大、最小稳定电流Izmax、、Izmin5)最大允许功耗)最大允许功耗稳压管稳压管((zener diode)的参数的参数:((1))稳定电压稳定电压 VZ((2))电压温度系数电压温度系数 U((%/℃)) 稳压值受温度变化影响的的系数稳压值受温度变化影响的的系数3)动态电阻)动态电阻§§3.5.1 齐纳二极管齐纳二极管我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物稳压管稳压电路稳压管稳压电路§§3.5.1 齐纳二极管齐纳二极管负载增加负载增加 Io VO(VZ) IR VO(VZ) IZ IR 电源电压波电源电压波动动VI增加使增加使VO VZ IZ IR VO 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物小结小结:1.PN结的形成及特性。 结的形成及特性2.二极管应用电路的分析与计算二极管应用电路的分析与计算3.稳压电路的设计原则稳压电路的设计原则我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物☆☆☆☆第四章第四章 双极型三极管及放大电路基础双极型三极管及放大电路基础4.1 4.1 4.1 4.1 半导体三极管(半导体三极管(半导体三极管(半导体三极管(BJT—BJT—BJT—BJT—双结晶体管)双结晶体管)双结晶体管)双结晶体管)4.2 4.2 4.2 4.2 共射极放大电路共射极放大电路共射极放大电路共射极放大电路4.3 4.3 4.3 4.3 放大电路放大电路放大电路放大电路分析方法分析方法分析方法分析方法4.4 4.4 4.4 4.4 放大电路的稳定工作点问题放大电路的稳定工作点问题放大电路的稳定工作点问题放大电路的稳定工作点问题4.5 4.5 4.5 4.5 共集电极和共基极放大电路共集电极和共基极放大电路共集电极和共基极放大电路共集电极和共基极放大电路4.7 4.7 4.7 4.7 放大电路的频率特性放大电路的频率特性放大电路的频率特性放大电路的频率特性4.6 4.6 4.6 4.6 组合放大电路组合放大电路组合放大电路组合放大电路我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物第第第第4 4 4 4章章章章 半导体三极管及放大电路基础半导体三极管及放大电路基础半导体三极管及放大电路基础半导体三极管及放大电路基础按频率:按频率:按频率:按频率: 高频管、低频管高频管、低频管按功率:按功率:按功率:按功率:按材料:按材料:按材料:按材料:小、中、大功率管小、中、大功率管硅管、锗管硅管、锗管按类型:按类型:按类型:按类型:NPN型、型、PNP型型半导体三极管半导体三极管: : 是具有电流放大功能的元件是具有电流放大功能的元件三极管分类:三极管分类:§4.1 半导体三极管半导体三极管半导体三极管半导体三极管((((BJT—BJT—双结晶体管双结晶体管双结晶体管双结晶体管))))我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物4.1.1 4.1.1 基本结构基本结构基本结构基本结构NNPNPN型型becb be ec cPNP型型P PP PN N基极基极发射极发射极集电极集电极beciBiEiCbeciBiEiCNPN型三极管符号PNP型三极管符号发射极箭头表示:当发射结正偏时,电流的流向。 发射极箭头表示:当发射结正偏时,电流的流向发射极集电极基极集电极电流发射极电流我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物基区:最薄,基区:最薄,掺杂浓度最低掺杂浓度最低发射区:掺发射区:掺杂浓度最高杂浓度最高发射结发射结发射结发射结JeJeJeJe集电结集电结JcJcb b b be e e ec c c cN N N NN N N NP P P P基极基极发射极发射极集电极集电极集电区:集电区:面积最大面积最大问题问题::c c、、e e两极可否互换?两极可否互换?BJT结构特点结构特点::我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物• 发射区的掺杂浓度最高;发射区的掺杂浓度最高;• 集电区掺杂浓度低于发射区,且面积大;集电区掺杂浓度低于发射区,且面积大;• 基区很薄,一般在几个微米至几十个微米,且基区很薄,一般在几个微米至几十个微米,且掺杂浓度最低掺杂浓度最低管芯结构剖面图管芯结构剖面图BJTBJT结构剖面图:结构剖面图:我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物☆☆三极管的基本接法三极管的基本接法共集电极接法共集电极接法::c作为公共端;作为公共端;b为输入端,为输入端,e为输出端;为输出端; 共基极接法共基极接法::b作为公共端,作为公共端,e为输入端,为输入端, c为输出端。 为输出端共发射极接法共发射极接法::e作为公共端;作为公共端;b为输入端,为输入端,c为输出端;为输出端;我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物4.1.2 BJTBJT的电流分配和放大原理的电流分配和放大原理b bec cN NN NP PEBRBE EC CRC在三极管内部:在三极管内部:在三极管内部:在三极管内部:发射结正偏、集电结反偏发射结正偏、集电结反偏PNPPNP管管管管发射结正偏发射结正偏 VB 过载流子传输体现出来的 外部条件:外部条件:发射结正偏,集电结反偏发射结正偏,集电结反偏发射区:发射载流子发射区:发射载流子 以上看出,三极管内有两种载流子(自由电子和空穴)参与导电,故称为双极型三极管或BJT (Bipolar Junction Transistor) (以(以NPN为例)为例)放大状态下放大状态下BJTBJT中载流子的传输过程中载流子的传输过程集电区:收集载流子集电区:收集载流子基区:传送和控制基区:传送和控制 载流子载流子IE=IB+ IC我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 、、 为电流放大系数为电流放大系数,,它只它只与管子的结构尺寸和掺杂浓度有与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关,与外加电压无关一般关,与外加电压无关一般 1,, ≈几十几十3.三极管三极管电流分配关系电流分配关系我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物IE==IC++ IB((3)) ((4))((2))((1))☆☆☆☆ 4.三极管的电流分配关系总结三极管的电流分配关系总结((5)电流放大系数)电流放大系数我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 发射极是输入回路、输出回路的公共端发射极是输入回路、输出回路的公共端发射极是输入回路、输出回路的公共端发射极是输入回路、输出回路的公共端 1. 共发射极电路共发射极电路输入回路输入回路输出回路输出回路ICVBBmA AVCEVBERBIBVC C ++––––++注意:注意:T的类型与的类型与VBE、、IB、、VCE、、IC极性极性ebc4.1.3 BJTBJT的特性曲线的特性曲线我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物vCE = 0V+-bce共射极放大电路VBBVCCvBEiCiB+-vCE iB=f (vBE) vCE=常数常数vCE = 0V vCE 1V(1) 当当vCE=0V时,相当于发射结的正向伏安特性曲线。 时,相当于发射结的正向伏安特性曲线以共射极放大电路为例)(以共射极放大电路为例)1. 输入特性曲线输入特性曲线(2) 当当vCE≥1V时,时, vCB= vCE - vBE>0,集电结已进入反,集电结已进入反 偏状态,开始收集电子,基区复合减少,同样的偏状态,开始收集电子,基区复合减少,同样的vBE 下下 IB减小,特性曲线右移减小,特性曲线右移我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物(3) 输入特性曲线的三个部分输入特性曲线的三个部分①①死区死区②②非线性区非线性区③③线性区线性区结论:整体是非线性的,局部可看作是线性的结论:整体是非线性的,局部可看作是线性的我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物2. 输出特性输出特性IB=020 A40 A60 A80 A100 A36iC(mA)1234vCE(V)912O放大区放大区输出特性曲线通常分三个工作区:输出特性曲线通常分三个工作区:输出特性曲线通常分三个工作区:输出特性曲线通常分三个工作区:(1) 放大区放大区 在放大区有在放大区有 iC= iB ,也,也称为称为线性区线性区,具有恒流特性。 具有恒流特性 在放大区,在放大区,发射结处于正发射结处于正向偏置、集电结处于反向偏向偏置、集电结处于反向偏置,晶体管工作于置,晶体管工作于放大状态放大状态bceRL我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物iB=020 A40 A60 A80 A100 A3 36 6i iC C( (mA ) )1 12 23 34 4v vCECE(V)(V)9 91212O((((2 2)截止区)截止区)截止区)截止区i iB B ====0 0 以下区域为以下区域为以下区域为以下区域为截止区,有截止区,有截止区,有截止区,有 i iC C =I=ICEOCEO 0 0 在截止区发射结在截止区发射结J Je e处于反向偏置,集电结处于反向偏置,集电结J Jc c处于反向处于反向偏置,晶体管工作于截止状态偏置,晶体管工作于截止状态饱饱和和区区截止区截止区截止区截止区((((3 3)饱和区)饱和区)饱和区)饱和区 当当vCE vBE时时,,晶体晶体管工作于饱和状态。 管工作于饱和状态 在饱和区,在饱和区, IB IC,,发射结处于正向偏置,发射结处于正向偏置,集集电结也处于正电结也处于正偏 深度饱和时,深度饱和时, 硅管硅管vCES 0.3V,, 锗管锗管vCES 0.1VVCES我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物(1)放大区放大区::Je正偏,正偏,Jc反偏反偏;; IC= IB , 且且 iC = iB;;(2) VC>VB>VE2) 饱和区饱和区:Je正偏,正偏, Jc正偏正偏 ;;即即vCE vBE ,,vCE 0.3V ;; iC < iB 3) 截止区截止区:Je反偏或零偏反偏或零偏 ,,VBE< Vth 0,, iB=0 ,, iC=ICEO 0 ☆☆ 输出特性三个区域的特点输出特性三个区域的特点: :我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 测量三极管三个电极对地电位,试判断三极测量三极管三个电极对地电位,试判断三极管的工作状态管的工作状态。 放大放大,硅管硅管截止截止饱和饱和-+正偏正偏反偏反偏-++-正偏正偏反偏反偏+ +-放大放大Vc>Vb>Ve放大放大Vc 也是设计电路、选用晶体管的依据也是设计电路、选用晶体管的依据也是设计电路、选用晶体管的依据注意:注意:注意:注意: 和和和和 的含义不同,但在特性曲线近于平行等距并且的含义不同,但在特性曲线近于平行等距并且的含义不同,但在特性曲线近于平行等距并且的含义不同,但在特性曲线近于平行等距并且I ICE0 CE0 较小的情况下,两者数值接近较小的情况下,两者数值接近较小的情况下,两者数值接近较小的情况下,两者数值接近常用晶体管的常用晶体管的常用晶体管的常用晶体管的 值在值在值在值在20 ~ 20020 ~ 200之间我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物I IB B=0=02020 A A4040 A A6060 A A8080 A A100100 A A3 36 6i iC C( (mmA )A )1 12 23 34 4v vCECE(V)(V)9 912120 01 12 2在在在在 1 1 点,有点,有点,有点,有由由由由 1 1 和和和和2 2点,得点,得点,得点,得在以后的计算中,一般作近似处理:在以后的计算中,一般作近似处理:在以后的计算中,一般作近似处理:在以后的计算中,一般作近似处理: = = = = 。 例:例:例:例: 三极管输出特性如图,三极管输出特性如图,三极管输出特性如图,三极管输出特性如图, 在在在在V VCECE= 6 V= 6 V时,时,时,时, 在在在在 1 1 点点点点I IB B=40=40 A, A, I IC C=1.5mA=1.5mA;;;; 在在在在 2 2 点点点点I IB B=60 =60 A, A, I IC C=2.3mA=2.3mA求 和和和和我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物1. 1.集集集集- - - -基极反向截止电流基极反向截止电流基极反向截止电流基极反向截止电流 I ICBOCBO I ICBOCBO是由少数载流子的是由少数载流子的是由少数载流子的是由少数载流子的漂移运动所形成的电流,漂移运动所形成的电流,漂移运动所形成的电流,漂移运动所形成的电流,受温度的影响大受温度的影响大受温度的影响大受温度的影响大 温度温度温度温度I ICBOCBO ICBO A+–EC2. 2.集集集集- - - -射极反向截止电流射极反向截止电流射极反向截止电流射极反向截止电流( ( ( (穿透电流穿透电流穿透电流穿透电流) ) ) )I ICEOCEO AICEOIB=0+– I ICEOCEO受温度的影响大。 受温度的影响大受温度的影响大受温度的影响大温度温度温度温度I ICEOCEO ,,,,所以所以所以所以I IC C也也也也相应增加相应增加相应增加相应增加三极管的温三极管的温三极管的温三极管的温度特性较差度特性较差度特性较差度特性较差2. 极间反向电流极间反向电流我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 1. 1. 集电极最大允许电流集电极最大允许电流集电极最大允许电流集电极最大允许电流 I ICMCM2. 2. 集集集集- - - -射极反向击穿电压射极反向击穿电压射极反向击穿电压射极反向击穿电压U U(BR)CEO(BR)CEO 集电极电流集电极电流集电极电流集电极电流 I IC C上升会导致三极管的上升会导致三极管的上升会导致三极管的上升会导致三极管的 值的下降,当值的下降,当值的下降,当值的下降,当 值值值值下降到正常值的三分之二时的集电极电流即为下降到正常值的三分之二时的集电极电流即为下降到正常值的三分之二时的集电极电流即为下降到正常值的三分之二时的集电极电流即为 I ICMCM。 当集当集当集当集————射极之间的电压射极之间的电压射极之间的电压射极之间的电压U UCE CE 超过一定的数值时,三极超过一定的数值时,三极超过一定的数值时,三极超过一定的数值时,三极管就会被击穿手册上给出的数值是管就会被击穿手册上给出的数值是管就会被击穿手册上给出的数值是管就会被击穿手册上给出的数值是2525 C C、、、、基极开路时的基极开路时的基极开路时的基极开路时的击穿电压击穿电压击穿电压击穿电压U U(BR)(BR) CEOCEO3. 3. 集电极最大允许耗散功耗集电极最大允许耗散功耗集电极最大允许耗散功耗集电极最大允许耗散功耗P PCMCM P PCMCM取决于三极管允许的温升,消耗功率过大,温升过取决于三极管允许的温升,消耗功率过大,温升过取决于三极管允许的温升,消耗功率过大,温升过取决于三极管允许的温升,消耗功率过大,温升过高会烧坏三极管高会烧坏三极管高会烧坏三极管高会烧坏三极管 P PC C P PCM CM = =I IC C U UCECE 硅硅硅硅管允许结温约为管允许结温约为管允许结温约为管允许结温约为150150 C C,,,,锗锗锗锗管约为管约为管约为管约为7070 9090 C C。 3. 极限参数:极限参数:我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物I IC CU UCECE=P=PCMCMICMU(BR)CEO安全工作区安全工作区由三个极限参数可画出三极管的安全工作区由三个极限参数可画出三极管的安全工作区由三个极限参数可画出三极管的安全工作区由三个极限参数可画出三极管的安全工作区ICUCEO我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物1.对于硅三极管来说其死区电压约为( ) A、0.1V B、0.5V C、0.7V 课后自测题课后自测题2.锗三极管的导通压UBE约为( ) A、0.1V B、0.3V C、0.5V 3.测得三极管三个电极的静态电流分别为0.06mA, 3.66mA和3.6mA则该管的为( ) A、40 B、50 C、60 4.三极管能够放大的外部条件是( )。 A、发射结正偏,集电结正偏 B、发射结反偏,集电结反偏 C、发射结正偏,集电结反偏我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物课后自测题课后自测题5.当三极管工作于饱和状态时,其( ) A、发射结正偏,集电结正偏 B、发射结反偏,集电结反偏 C、发射结正偏,集电结反偏 6.反向饱和电流越小,三极管的稳定性能( ) A、越好 B、越差 C、无变化 7.与锗三极管相比,硅三极管的温度稳定性能( ) A、高 B、低 C、一样8.温度升高,三极管的电流放大系数β( ) A、增大 B、减小 C、不变 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物课后自测题课后自测题9. 温度升高,三极管的管压降|UBE|( )。 A、升高 B、降低 C、不变10.对PNP型三极管来说,当其工作于放大状态时,( )极的电位最低 A、发射极 B、基极 C、集电极 11.测得三极管三个电极对地的电压分别为-2V、-8V、-2.2V, 则该管为( ) A、NPN型锗管 B、PNP型锗管 C、PNP型硅管 12.测得三极管三个电极对地的电压分别为2V、6V、-2.2V, 则该管( ) A、处于饱和状态 B、放大状态 C、截止状态 D、已损坏 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 输入电阻输入电阻 输出电阻输出电阻 电压放大模型电压放大模型 电流放大模型电流放大模型 1.2.1 什么叫信号放大什么叫信号放大 1.2.2 放大电路模型放大电路模型 1.2.3 ☆☆放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标 增益增益(放大倍数)(放大倍数) 互阻放大模型互阻放大模型 互导放大模型互导放大模型 频率响应及带宽频率响应及带宽 非线性失真非线性失真☆☆§1.2 放大电路的基本知识放大电路的基本知识我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物基本放大电路组成框图基本放大电路组成框图 基本放大电路一般是指由一个三极管与相应元件组成基本放大电路一般是指由一个三极管与相应元件组成的三种基本组态放大电路的三种基本组态放大电路,放大电路有几个部分组成放大电路有几个部分组成。 共发射极、共发射极、共集电极、共集电极、共基极①①信号源,信号源,②②放大电路,放大电路,③③负载负载((①①当当RL时,称为开路;时,称为开路; ②②负载可以是电阻负载可以是电阻,也可以也可以 是电路等是电路等))我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 1.放放大大电电路路主主要要利利用用三三极极管管或或场场效效应应管管的的控控制制作作用用放放大大微微弱弱信信号号,,输输出出信信号号在在电电压压或或电电流流的的幅幅度度上上得得到到了了放放大大,,输输出出信号的能量得到了加强信号的能量得到了加强 2.输出信号的能量实际上是由输出信号的能量实际上是由直流电源直流电源提供的,只是经提供的,只是经过三极管的控制,使之转换成信号能量,提供给负载。 因此过三极管的控制,使之转换成信号能量,提供给负载因此对于能量来说只是控制和转换对于能量来说只是控制和转换,不是放大不是放大信号放大的概念信号放大的概念我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物电压增益(电压放大倍数)电压增益(电压放大倍数)电流增益电流增益互阻增益互阻增益互导增益互导增益信号源信号源负载负载放大的四种类型:放大的四种类型:我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 放放大大电电路路是是一一个个双双口口网网络络从从端端口口特特性性来来研研究究放放大大电路,可将其等效成具有某种端口特性的等效电路电路,可将其等效成具有某种端口特性的等效电路信号源信号源负载负载输入端口可以等效为一个输入端口可以等效为一个输入电阻输入电阻 输出端口可以等效为一个输出端口可以等效为一个输出电阻输出电阻1.2.2 放大电路模型(放大电路模型(绪论内容绪论内容))放大电路模型放大电路模型我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物负载开路时的电压增益负载开路时的电压增益由输出回路得由输出回路得则电压增益为则电压增益为1. 1. ☆☆ 电压放大电路的几种增益电压放大电路的几种增益输输 入入电电 阻阻输出输出电阻电阻放大电路模型放大电路模型我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物电压放大模型电压放大模型电流放大模型电流放大模型 关关心心输输出出电电流流与输入电流的关系与输入电流的关系电流放大电路模型电流放大电路模型我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物由由 可见可见,,Ri是反映放大电路对是反映放大电路对信号源衰减的重要参数信号源衰减的重要参数, Ri应尽量大一些。 应尽量大一些利用电压利用电压Vi和和Vs求求Ri: 2. 2. 输入电阻输入电阻我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物定义定义注意:输入、输出电阻为交流电阻注意:输入、输出电阻为交流电阻由由 可见可见Ro是描述放大电路带负是描述放大电路带负载能力的重要参数,载能力的重要参数,Ro应尽量小一点应尽量小一点3. 3. 输出电阻输出电阻利用测得电压利用测得电压V'o和和Vo,,求求Ro: ( V'o--Vo)/Ro==Vo/RL空载空载我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 反反映映放放大大电电路路在在输输入入信信号号控控制制下下,,将将电电源源能能量量转转换换为输出信号能量的能力为输出信号能量的能力 ““甲甲放放大大电电路路的的增增益益为为2020倍倍””和和““乙乙放放大大电电路路的的增增益益为为20dB”20dB”,,问哪个电路的增益大?问哪个电路的增益大?四种增益四种增益其中其中工程上常用对数增益,以分贝(工程上常用对数增益,以分贝(dBdB)表示)表示3. 3. 对数增益(放大倍数用分贝值表示)对数增益(放大倍数用分贝值表示)我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物A.A.频率响应及带宽频率响应及带宽 电压增益可表示为电压增益可表示为 在在输输入入正正弦弦信信号号情情况况下下,,输输出出随随输输入入信信号号频频率率连连续续变变化化的的稳稳态态响应,称为放大电路的响应,称为放大电路的频率响应频率响应。 或写为或写为其中其中4. 4. 频率响应及带宽(频域指标)频率响应及带宽(频域指标)我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物其中其中普通音响系统放大电路的幅频响应普通音响系统放大电路的幅频响应高频区高频区中频区中频区低频区低频区3dB 频率点频率点(半功率点)(半功率点)3dB 频率点频率点(半功率点)(半功率点)4.4.频率响应及带宽(频域指标)频率响应及带宽(频域指标)我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 由由元元器器件件非非线线性性特特性性引起的信号波形失真引起的信号波形失真5. 5. 非线性失真非线性失真削底削底削顶削顶我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物6.6.书中有关符号的约定书中有关符号的约定 大大写写字字母母、、大大写写下下标标表表示示直直流流量量如如,,VCE、、IC等。 等 小小写写字字母母、、大大写写下下标标表表示示总总量量((含含交交、、直直流流))如,vCE、、iB等 小小写写字字母母、、小小写写下下标标表表示示纯纯交交流流量量如如,,vce、、ib等 上上方方有有圆圆点点的的大大写写字字母母、、小小写写下下标标表表示示相相量量如如 、、 等我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 电路组成电路组成 简化电路及习惯画法简化电路及习惯画法 简单工作原理简单工作原理 放大电路的静态和动态放大电路的静态和动态 直流通路和交流通路直流通路和交流通路§4.2 共射极放大电路共射极放大电路我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物输入回路(基极回路)输入回路(基极回路)输出回路(集电极回路)输出回路(集电极回路)基极直流电源基极直流电源E EB B 集电极直流电源集电极直流电源E EC C 隔直耦合电容:隔直耦合电容:Cb1、、Cb2 ; 基极电阻基极电阻Rb ,, 集电极电阻集电极电阻Rc1. 电路组成电路组成输入电压输入电压ui ; 输出电压输出电压uo作用:保证作用:保证T的放大条件的放大条件隔离直流,传递交流隔离直流,传递交流交流信号是工作对象交流信号是工作对象调节电流,转换信号形式调节电流,转换信号形式我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物习惯画法习惯画法 共射极基本放大电路共射极基本放大电路2. 2. 简化电路及习惯画法简化电路及习惯画法我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物vi=0vi=Vsin t3.3.放大工作原理放大工作原理我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 静态:静态:输入信号为零(输入信号为零(vi=0 =0 或或 ii =0=0)时,放)时,放大电路的工作状态,也称大电路的工作状态,也称直流工作状态直流工作状态。 动态:动态:输入信号不为零时,放大电路的工作输入信号不为零时,放大电路的工作状态,也称状态,也称交流工作状态交流工作状态 电路处于静态时,三极管个电极的电压、电电路处于静态时,三极管个电极的电压、电流在特性曲线上确定为一点,称为流在特性曲线上确定为一点,称为静态工作点静态工作点,,常称为常称为Q点一般用点一般用IB、、 IC、和、和VCE (或(或IBQ、、ICQ、、和和VCEQ )表示4. 放大电路的放大电路的静态和动态静态和动态我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 直流通路直流通路②② 交流通路画法:将直流电源和耦合电容看作短路交流通路画法:将直流电源和耦合电容看作短路5. 直流通路和交流通路直流通路和交流通路①①直流通路画法:直流通路画法:直流不通的元件去掉直流不通的元件去掉icvce+-交流通路交流通路直流通路直流通路:直流流经的路径直流流经的路径交流通路交流通路:交流流经的路径交流流经的路径交通画法要领交通画法要领::抓住抓住T的三极的三极,,注意电阻变动注意电阻变动 直流电路、交流电路都是电路的组成部分,在电路直流电路、交流电路都是电路的组成部分,在电路中是一个整体,只是要在概念上要能区分开来!中是一个整体,只是要在概念上要能区分开来!我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物☆ ☆ 6 6、放大电路的组成条件、放大电路的组成条件 (1) (1) 晶体管必须工作在放大区晶体管必须工作在放大区晶体管必须工作在放大区晶体管必须工作在放大区,故,故,故,故发射结正偏,集电结反偏。 发射结正偏,集电结反偏发射结正偏,集电结反偏发射结正偏,集电结反偏2) (2) 正确设置合适的静态工作点,避免信号出现非线性失真正确设置合适的静态工作点,避免信号出现非线性失真正确设置合适的静态工作点,避免信号出现非线性失真正确设置合适的静态工作点,避免信号出现非线性失真3) (3) 输入回路能将变化的电压转化成变化的基极电流输入回路能将变化的电压转化成变化的基极电流输入回路能将变化的电压转化成变化的基极电流输入回路能将变化的电压转化成变化的基极电流4) (4) 输出回路可将变化的输出电流转化成相应的输出电压输出回路可将变化的输出电流转化成相应的输出电压输出回路可将变化的输出电流转化成相应的输出电压输出回路可将变化的输出电流转化成相应的输出电压, , , , 传输给负载传输给负载传输给负载传输给负载参阅参阅P—186 习题习题4.2.1我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 根据放大根据放大电电路的路的组组成原成原则则,在下,在下图图所示所示各各电电路中只有路中只有图图____具具备备放大条件。 放大条件 例题:例题:检查方法检查方法:先查直流条件,先查直流条件,再查交流信号通路再查交流信号通路直流不通直流不通交流短路交流短路直流不通直流不通直流电源直流电源极性接反极性接反我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物分析电路注意区别交直流分析电路注意区别交直流分析电路注意区别交直流分析电路注意区别交直流+集电极电流集电极电流直流分量直流分量交流分量交流分量动态分析动态分析iCtOiCtICQOiCticO静态分析静态分析分析时须将电流和电压的分析时须将电流和电压的分析时须将电流和电压的分析时须将电流和电压的直流分量直流分量直流分量直流分量和和和和交流分量交流分量交流分量交流分量分开:分开:分开:分开:● ●对对对对直流量用直流量用直流量用直流量用直流通路直流通路直流通路直流通路:求静:求静:求静:求静态态态态工作点工作点工作点工作点● ●对对对对交流量用交流量用交流量用交流量用交流通路交流通路交流通路交流通路:求:求:求:求电压电压电压电压放大倍数、放大倍数、放大倍数、放大倍数、输输输输入和入和入和入和输输输输出出出出电电电电阻等阻等阻等阻等● ●直流是工作基础,交流是工作对象,直流是工作基础,交流是工作对象,直流是工作基础,交流是工作对象,直流是工作基础,交流是工作对象, 实际是二者一体,分析要一分为二。 实际是二者一体,分析要一分为二实际是二者一体,分析要一分为二实际是二者一体,分析要一分为二我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物⑴⑴ 用近似估算法求静态工作点用近似估算法求静态工作点⑵⑵ 用图解分析法确定静态工作点用图解分析法确定静态工作点 交流通路及交流负载线交流通路及交流负载线 输入交流信号时的图解分析输入交流信号时的图解分析 BJT的三个工作区的三个工作区 1、、 静态工作情况分析静态工作情况分析 2、动态工作情况分析、动态工作情况分析4.3 4.3 放大电路分析方法放大电路分析方法⑴⑴图解分析法 ⑵⑵小信号模型分析法{分析方法分析方法4.3.1 图解分析法图解分析法3、、静态工作点对静态工作点对vo o波形的影响波形的影响我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 共射极放大电路共射极放大电路⑴⑴ 用用近似估算法近似估算法求静态工作点求静态工作点::根据直流通路可知:根据直流通路可知:该方法为常用方法该方法为常用方法,必须熟练掌握必须熟练掌握,,但需已知但需已知 值。 值一般硅管一般硅管VBE=0.7V,锗管,锗管VBE=0.2V4.3.14.3.1图解分析法图解分析法1、静态工作情况分析、静态工作情况分析IB、、IC、、VCE三个数值即决定了静态工作点三个数值即决定了静态工作点QIBIC我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 采用该方法分析静态工作点,须给定三极管的输入、采用该方法分析静态工作点,须给定三极管的输入、输出特性曲线输出特性曲线⑵⑵ 用图解分析法确定静态工作点用图解分析法确定静态工作点 首先,画出直流通路首先,画出直流通路直流通路直流通路IBVBE+-ICVCE+- 1 1、静态工作情况分析、静态工作情况分析我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物直流通路直流通路IBVBE+-ICVCE+- 列输入回路方程(输入直流负载线):列输入回路方程(输入直流负载线):VBE =VCC--IBRb 列输出回路方程(输出直流负载线):列输出回路方程(输出直流负载线):VCE=VCC--ICRc 在输入特性曲线上,作出直线在输入特性曲线上,作出直线 vBE =VCC--iBRb,两线的,两线的交点即是交点即是Q点,得到点,得到IBQ。 在输出特性曲线上,作出直流负载线在输出特性曲线上,作出直流负载线 vCE=VCC--iCRc与与IBQ曲线的交点即为曲线的交点即为Q点,从而得到点,从而得到VCEQ 和和ICQ我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物由交流通路得交流负载线:由交流通路得交流负载线: 共射极放大电路共射极放大电路交流通路交流通路icvce+-vce= -ic (Rc //RL) 因为交流负载线必过因为交流负载线必过Q点,点,即即 vce= vCE - VCEQ ic= iC - ICQ 同时,令同时,令R L = Rc//RL⑴⑴ 交流通路及交流负载线交流通路及交流负载线 过过输输出出特特性性曲曲线线上上的的Q点点做做一一条条斜斜率率为为- -1/R L 直直线线,,该该直直线线即即为交流负载线为交流负载线 R'L= RL∥∥Rc,, 是交是交流负载电阻流负载电阻 交流负载线是有交流交流负载线是有交流输入信号时输入信号时Q点的运动轨点的运动轨迹。 迹 2 2 、动态工作情况分析、动态工作情况分析我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物2. 输入交流信号时的图解分析输入交流信号时的图解分析 3.3.2 3.3.2 动态工作情况分析动态工作情况分析 共射极放大电路共射极放大电路2. vo与与vi相位相反;相位相反;3. 可以测量出放大电路的电压放大倍数;可以测量出放大电路的电压放大倍数;4. 可以确定最大不失真输出幅度可以确定最大不失真输出幅度☆☆通过图解分析,可得如下结论:通过图解分析,可得如下结论:1.vi vBE iB iC vCE |-vo| 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物2. 动态工作情况的动态工作情况的 图解分析图解分析共射极放大共射极放大电路中的电路中的 电压、电流波形电压、电流波形我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物饱和区特点:饱和区特点: iC不再随不再随iB的增加而线性增加,即的增加而线性增加,即此时此时截止区特点:截止区特点:iB=0,, iC= ICEOvCE= VCES ,典型值为,典型值为0.3V3. BJT3. BJT的三个工作区的三个工作区放大区特点:放大区特点:iC= iB,, iC与与iB成线性关系成线性关系,故又称线性区故又称线性区。 当工作点进入饱和区或截止区时,当工作点进入饱和区或截止区时,信号将产生非线性失真信号将产生非线性失真我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物饱和失真饱和失真截止失真截止失真 由于放大电路的工作点达到了三极管由于放大电路的工作点达到了三极管的饱和区而引起的非线性失真对于的饱和区而引起的非线性失真对于NPN管,管,输出电压表现为底部失真输出电压表现为底部失真 注意:对于注意:对于PNP管,由于是负电源供管,由于是负电源供电,失真的表现形式,与电,失真的表现形式,与NPN管正好相反管正好相反 # 放大区是否为绝对的线性区?放大区是否为绝对的线性区?放大区是否为绝对的线性区?放大区是否为绝对的线性区?波形的失真波形的失真 由于放大电路的工作点达到了三极管由于放大电路的工作点达到了三极管的截止区而引起的非线性失真对于的截止区而引起的非线性失真对于NPN管,管,输出电压表现为顶部失真输出电压表现为顶部失真我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物静态工作点偏低引起的静态工作点偏低引起的4.4.工作点不合适引起工作点不合适引起vo的失真的失真(共射(共射NPN))截止失真截止失真,,vO被削顶被削顶截止失真截止失真我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物共射(共射(NPN)饱和)饱和失真失真,,vO被铲底被铲底饱和失真饱和失真工作点偏高引起饱和失真工作点偏高引起饱和失真我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物最最大大不不失失真真输输出出电电压压VOmax以小以小的一边为准的一边为准我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 放大电路如图所示。 已知放大电路如图所示已知BJT的的 ß=80,, Rb=300k,, Rc=2k,, VCC= +12V,,求:求: ((1)放大电路的)放大电路的Q点此时BJT工工作在哪个区域?作在哪个区域?((2)当)当Rb=100k时,放大电路的时,放大电路的Q点此时时BJT工作在哪个区域?(忽略工作在哪个区域?(忽略BJT的饱的饱和压降)和压降)解:解:((1))((2)当)当Rb=100k时,时,静态工作点为静态工作点为Q((40uA,,3.2mA,,5.6V),),BJT工作在放大区工作在放大区其最小值也只能为其最小值也只能为0,即,即IC的最大电流为:的最大电流为:所以所以BJT工作在饱和区工作在饱和区VCE不可能为负值,不可能为负值,例题例题例题例题IC= IB>0VCE>1V 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 1.1.图图 (b)(b)示出了示出了图图 (a)(a)固定偏流放大固定偏流放大电电路中三极管的路中三极管的输输出特性及出特性及 交、直流交、直流负载线负载线,,试试求求输输出出电压电压的最大不失真幅度的最大不失真幅度为为______________。 A. 1V B. 1.6V C. 2V D. 2.4V A. 1V B. 1.6V C. 2V D. 2.4V 2.若想得到最大的不失真输出电压若想得到最大的不失真输出电压,VCEQ--VCES=??无无RL ::2.4V有有RL::1.5VVCEQ--VCES = ICQR’L课堂练习题课堂练习题我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物3.如图所给电路及如图所给电路及vi和和vo的波形,的波形, ⑴⑴问出现的是什么失真?问出现的是什么失真? ⑵⑵如改变直流电源极性和三极管类型如改变直流电源极性和三极管类型, 但但vi和和vo的波形不变的波形不变,则出现的是什么失真?则出现的是什么失真? ⑶⑶若改为共射或共集放大电路,若改为共射或共集放大电路, vi和和vo的波形的波形还是如此还是如此,则出现的又是什么失真?则出现的又是什么失真?课堂练习题课堂练习题我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物5、、图解法的适用范围图解法的适用范围•形象直观;形象直观;•适应于适应于Q点点分析分析、失真分析、最大不失真输出电、失真分析、最大不失真输出电压的分析;压的分析;•能够用于大信号分析;能够用于大信号分析;•不易准确求解;不易准确求解;•不能求解输入电阻、输出电阻、频带等等参数。 不能求解输入电阻、输出电阻、频带等等参数我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物☆☆6.判断三极管工作状态小结判断三极管工作状态小结(1)根据直流电位判别根据直流电位判别: 对于NPN管,当VC>VB>VE,T为放大状态; 对于PNP管,当VC <VB <VE, T为放大状态2)根据电流判别根据电流判别: (3)根据根据Q点的位置判别点的位置判别:0<IB<IBS,T为放大状态; IB IBS, T为饱和状态 参阅习题4.2.2Q点变化过程中始终处在放大区点变化过程中始终处在放大区我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物1 BJT的小信号建模的小信号建模2 共射极放大电路的小信号模型分析共射极放大电路的小信号模型分析 H参数的引出参数的引出 H参数小信号模型参数小信号模型 模型的简化模型的简化 H参数的确定参数的确定(意义、思路)(意义、思路) 利用直流通路求利用直流通路求Q点点 画小信号等效电路画小信号等效电路 求放大电路动态指标求放大电路动态指标4.3.2 小信号模型分析法小信号模型分析法我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物建立小信号模型的意义建立小信号模型的意义建立小信号模型的思路建立小信号模型的思路 当放大电路的输入信号电压很小时,就可以当放大电路的输入信号电压很小时,就可以把三极管小范围内的特性曲线近似地用直线来代替,把三极管小范围内的特性曲线近似地用直线来代替,从而可以把三极管这个非线性器件所组成的电路当作从而可以把三极管这个非线性器件所组成的电路当作线性电路来处理。 线性电路来处理 由于三极管是非线性器件,这样就使得放大电路的由于三极管是非线性器件,这样就使得放大电路的分析非常困难建立小信号模型,就是将非线性器件做分析非常困难建立小信号模型,就是将非线性器件做线性化处理,从而简化放大电路的分析和设计线性化处理,从而简化放大电路的分析和设计1 、、 BJT的小信号建模的小信号建模我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 H参数的引出参数的引出在小信号情况下,对上两式取全微分得在小信号情况下,对上两式取全微分得用小信号交流分量表示用小信号交流分量表示vbe= hieib+ hrevceic= hfeib+ hoevce 对于BJT双口网络,已知输入输出特性曲线如下:iB=f(vBE) vCE=constiC=f(vCE) iB=const可以写成:可以写成:BJT双口网络双口网络(1)BJT(1)BJT的的H H参数及小信号模型参数及小信号模型我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 ① ① 三极管可以用一个模型(三极管可以用一个模型(只适用交流小信号只适用交流小信号 条件下条件下)来代替。 来代替 H 参数模型参数模型vBEvCEiBcebiCBJT共射接法共射接法② ② 对于低频模型可以不考虑结电容的影响对于低频模型可以不考虑结电容的影响③ ③ 小信号意味着三极管性条件下工作,微变小信号意味着三极管性条件下工作,微变 也具有同样的含义也具有同样的含义2 2)). BJT. BJT的小信号模型引出的小信号模型引出我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物hfeibicvceibvbehrevcehiehoe即即 rbe= hie = hfe ur = hre rce= 1/hoe一般采用习惯符号一般采用习惯符号则则BJT的的H参数模型为参数模型为 ibicvceibvbeur vcerberce ur很小,一般为很小,一般为10-3 10-4 ,,rce很大,约为很大,约为100k 故一般可忽略它们的影响,得到般可忽略它们的影响,得到简化电路简化电路 ib 是受控源是受控源 ,且为电流,且为电流控制电流源控制电流源(CCCS)。 电流方向与电流方向与ib的方向是关联的方向是关联的 ⑶. ⑶. 模型的简化模型的简化我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 一般用测试仪测出;一般用测试仪测出; rbe 与与Q点有关,一般用点有关,一般用公式估算公式估算 ::rbe= rbb' + (1+ ) re其中对于低频小功率管其中对于低频小功率管 rb≈200 则则 而而 (T=300K) ⑷⑷. H参数的确定参数的确定为什么要乘以为什么要乘以((1+ )?)?我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物⑴. ⑴. 用近似估算法求用近似估算法求Q Q点点::一般硅管一般硅管VBE=0.7V,锗管,锗管VBE=0.2V,, 已知☆☆2、用、用H参数小信号模型分析参数小信号模型分析 共射极基本放大电路共射极基本放大电路iBiC我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物RbviRbRbviRcicvce+-交流通路交流通路RbviRcRL小信号模型小信号模型(H参数等效参数等效)电路电路((2 2)). . 画出小信号等效电路画出小信号等效电路我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物⑶. ⑶. 求电压增益求电压增益根据根据RbviRcRL则电压增益为则电压增益为小信号等效电路中电流小信号等效电路中电流电压的符号一律用相量电压的符号一律用相量可作为可作为公式公式我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物⑷.⑷.求输入电阻求输入电阻RbRcRLRi⑸.⑸.求输出电阻求输出电阻RbRcRLRo令令Ro = Rc 所以所以我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物1.如图所示放大电路的H参数小信号等效电路为图_________。 课堂练习课堂练习我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物2.如图所示放大电路的H参数小信 号等效电路为图_______ 课堂练习课堂练习我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 3. 电路如图所示试画出电路如图所示试画出其小信号等效模型电路其小信号等效模型电路 解:解:PNP型小信号模型小信号模型如何画型如何画??课堂练习课堂练习我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 解:解:((1))((2))2. 放大电路如图所示试求:(放大电路如图所示试求:(1))Q点;(点;(2))、、、、已知已知 =50例题例题我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 温度变化对温度变化对ICBO的影响的影响 温度变化对输入特性曲线的影响温度变化对输入特性曲线的影响 温度变化对温度变化对 的影响的影响 稳定工作点原理稳定工作点原理 放大电路指标分析放大电路指标分析 固定偏流电路与射极偏置电路的比较固定偏流电路与射极偏置电路的比较4.4.1 温度对工作点的影响温度对工作点的影响4.4.2 射极偏置电路射极偏置电路4.4. 放大电路静态工作点的稳定问题放大电路静态工作点的稳定问题我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物4.4.1 温度对工作点的影响温度对工作点的影响1. 温度变化对温度变化对ICBO的影响的影响2. 温度变化对输入特性曲线的影响温度变化对输入特性曲线的影响温度温度T 输出特性曲线上移输出特性曲线上移温度温度T 输入特性曲线左移输入特性曲线左移3. 温度变化对温度变化对 的影响的影响温度每升高温度每升高1 °C ,, 要增加要增加0.5% 1.0%温度温度T 输出特性曲线族间距增大输出特性曲线族间距增大总之:总之: ICBO ICEO T VBE IB IC 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物4.4.2 4.4.2 射极偏置电路射极偏置电路1. 稳定工作点原理稳定工作点原理目标:温度变化时,使目标:温度变化时,使I IC C维持恒定。 维持恒定 如果温度变化时,如果温度变化时,b b点电位能基点电位能基本不变本不变,则可实现静态工作点的稳,则可实现静态工作点的稳定T 稳定原理:稳定原理: IC IE IC VE 、、VB不变不变 VBE IB (反馈控制)(反馈控制)b点电位基本不变的条件:点电位基本不变的条件:I1 >>IB ,,此时,此时,不随温度变化而变化不随温度变化而变化VB >>VBE 且且Re可取可取大些,反馈控制作用更强大些,反馈控制作用更强 一般取一般取 I1 =(5~10)IB ,, VB =3V~5V 图图4.4.1 射极偏置电路射极偏置电路 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 2 2 放大电路指标分析放大电路指标分析①①静态工作点静态工作点我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物输出回路:输出回路:输入回路:输入回路:电压增益:电压增益:画小信号等效电路画小信号等效电路确定模型参数确定模型参数 已知,求已知,求r rbebe 从参与导电的载流子来划分,它有电子作导体器件从参与导电的载流子来划分,它有电子作为载流子的为载流子的N N沟道沟道器件和空穴作为载流子的器件和空穴作为载流子的P P沟道沟道器件我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物5.1 金属金属-氧化物氧化物-半导体半导体((MOS)场效应管)场效应管5.1.1 N沟道增强型沟道增强型MOSFET5.1.5 MOSFET的主要参数的主要参数5.1.2 N沟道耗尽型沟道耗尽型MOSFET5.1.3 P沟道沟道MOSFET5.1.4 沟道长度调制效应沟道长度调制效应我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物5.1.1 N沟道增强型沟道增强型MOSFET1. 结构结构((N沟道增强型)沟道增强型)L :沟道长度:沟道长度W :沟道宽度:沟道宽度 tox :绝缘层厚度:绝缘层厚度通常通常 W > L 基本上是一种左右对称的拓扑结构,它是在P型半导体上生成一层SiO2 薄膜绝缘层,然后用光刻工艺扩散两个高掺杂的N型区,从N型区引出电极,一个是漏极D,一个是源极S。 在源极和漏极之间的绝缘层上镀一层金属铝作为栅极GP型半导体称为衬底,用符号B表示动画我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物剖面图剖面图符号符号D(Drain)为漏极,相当为漏极,相当c;; G(Gate)为栅极,相当为栅极,相当b;; S(Source)为源极,相当为源极,相当e # # 符号中的箭头方向表示什么?短画线符号中的箭头方向表示什么?短画线表示什么?表示什么?箭头方向表示由P(衬底)指向N(沟道)短画线表示未加栅压时,漏源间没有导电沟道P199)我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物绝缘栅绝缘栅场效应三极管场效应三极管(MOSFET)分为:分为: 增强型增强型 →N沟道、沟道、P沟道沟道 耗尽型耗尽型 →N沟道、沟道、P沟道沟道耗尽型:耗尽型:vGS=0,,iD ≠ 0增强型:增强型:vGS=0,,iD==0MOSFET:利用:利用VGS控制半导体表面的电场效应,控制半导体表面的电场效应,通过改变感生沟道的宽窄来控制通过改变感生沟道的宽窄来控制iD 。 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物2. 工作原理工作原理((N沟道增强型)沟道增强型)((1))vGS对沟道的控制作用对沟道的控制作用(vDSDS一定一定) )当当vGSGS=0=0时时当VGS=0 V时,漏源之间形成两个背靠背的二极管,在D、S之间加上电压,总有一个PN结是反偏的,不会在D、S间形成电流iD=0我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 栅极和衬底相当于以SiO2为介质的平板电容,在正的栅源电压作用下产生由栅极指向衬底的强电场,将靠近栅极下方的P型半导体中的空穴向下方排斥,吸引少子(电子)向表层运动,但数量有限,不足以形成沟道,将漏极和源极沟通,所以仍然不足以形成漏极电流iD当当0<0 如果此时加有漏源电压,就可以形成漏极电流ID在栅极下方形成的导电沟道中的电子,因与P型半导体的载流子空穴极性相反,故称这个N型薄层为反型层这个反型层实际上是源极和漏极间的导电沟道,由于是栅源间正电压感应产生的,也称感生沟道随着VGS的继续增加,ID将不断增加在VGS=0V时ID=0,只有当VGS>VT后才会出现漏极电流,这种MOS管称为N沟道增强型MOS管 V VT T 称为开启电压称为开启电压((1))vGS对沟道的控制作用对沟道的控制作用(vDSDS一定一定) )我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物转移特性曲线的斜率gm的大小反映了栅源电压对漏极电流的控制作用 gm 的量纲为mA/V,所以gm也称为跨(互)导动画((1))vGS对沟道的控制作用对沟道的控制作用(vDSDS一定一定) )我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物vDSDS较小时,较小时,相当相当VGD=VGS-VDS>>VT靠近漏极靠近漏极d d处的电位升高处的电位升高电场强度减小电场强度减小 沟道变薄沟道变薄vDSDS iD D 沟道电位梯度沟道电位梯度 ((2))vDS对沟道的控制作用对沟道的控制作用(vGSGS一定一定) )vDSDS基本均匀降落在沟道中,沟道呈楔形楔形分布。 越靠近漏端,反型层越薄在紧靠漏极处,沟道达到开启的程度以上,漏源之间有电流通过或或 VDS 预夹断后,预夹断后,vDSDS 夹断区延长夹断区延长沟道电阻沟道电阻 iD D基本不变基本不变((2))vDS对沟道的控制作用对沟道的控制作用(vGSGS一定一定) )我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物((3)) vDS和和vGS同时作用时同时作用时 vDSDS一定一定, ,vGSGS变化时变化时, ,iD D – vGSGS曲线 vGSGS一定一定, ,vDSDS变化时变化时, ,iD D – vDS DS 曲线动画我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物3. V-I 特性曲线及大信号特性方程特性曲线及大信号特性方程((1)输出特性及大信号特性方程)输出特性及大信号特性方程①① 截止区截止区当当vGS<<VT时时,,导导电电沟沟道道尚尚未未形形成成,,iD==0,,为截止工作状态为截止工作状态我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物②② 可变电阻区可变电阻区 vDS≤((vGS--VT))输出电阻输出电阻rdso是一个受是一个受vGS控制的可变电阻控制的可变电阻 式中式中Kn为电导常数为电导常数,与场效应管的沟道长度与场效应管的沟道长度,和和宽度等参数有关宽度等参数有关,单位为单位为mA/ V2。 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物③ ③ 饱和区饱和区(恒流区又称放大区)(恒流区又称放大区)vGS GS > >VT ,且,且vDSDS≥≥((v vGSGS--VT))是是vGSGS==2 2VT时的时的iD D V V- -I I 特性特性::iD基本不随基本不随vDSDS变化,输出电阻大变化,输出电阻大我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物((2)转移特性)转移特性饱和区内不同vDSDS曲线基本重合线性性较好我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物5.1.2 N沟道耗尽型沟道耗尽型MOSFET1. 结构和工作原理简述结构和工作原理简述((N沟道)沟道)二氧化硅绝缘层中掺有大量的正离子二氧化硅绝缘层中掺有大量的正离子 可以在正或负的栅源电压下工作,而且基本上无栅流可以在正或负的栅源电压下工作,而且基本上无栅流我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 N沟道耗尽型MOSFET是在栅极下方的SiO2绝缘层中掺入了大量的金属正离子。 所以当vGS=0时,这些正离子已经感应出反型层,形成了沟道于是,只要有漏源电压,就有漏极电流存在当vGS>0时,将使iD进一步增加vGS<0时,随着vGS的减小漏极电流逐渐减小,直至iD=0对应iD=0的vGS称为夹断电压,用符号VP表示我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物2. V-I 特性曲线及大信号特性方程特性曲线及大信号特性方程 饱和漏极电流夹断电压((N N沟道增强型)沟道增强型)我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物5.1.3 P沟道沟道MOSFETP沟道沟道MOSFET的工作原理与的工作原理与N沟道沟道MOSFET完全相完全相同,只不过导电的载流子不同,同,只不过导电的载流子不同,供电电压极性不同而供电电压极性不同而已已这如同双极型三极管有这如同双极型三极管有NPN型和型和PNP型一样我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物5.1.4 沟道长度调制效应沟道长度调制效应实际上饱和区的曲线并不是平坦的实际上饱和区的曲线并不是平坦的L的单位为的单位为 m当不考虑沟道调制效应时,当不考虑沟道调制效应时, ==0 0,曲线是平坦的。 曲线是平坦的 修正后修正后我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物①① 开启电压开启电压VGS(th) (或或VT) 开启电压是开启电压是MOS增强型管的参数,栅源电压小于增强型管的参数,栅源电压小于开启电压的绝对值开启电压的绝对值, 场效应管不能导通场效应管不能导通 ②② 夹断电压夹断电压VGS(off) (或或VP) 夹断电压是耗尽型夹断电压是耗尽型FET的参数,当的参数,当VGS=VGS(off) 时时,漏漏极电流为零极电流为零③③ 饱和漏极电流饱和漏极电流IDSS 耗尽型场效应三极管耗尽型场效应三极管, 当当VGS=0时所对应的漏极电流时所对应的漏极电流5.1.5 MOSFET的主要参数的主要参数一、直流参数一、直流参数④ ④ 输入电阻输入电阻R RGSGS 场效应三极管的栅源输入电阻的典型值场效应三极管的栅源输入电阻的典型值,,对于结对于结型场效应三极管,反偏时型场效应三极管,反偏时R RGSGS约大于约大于10107 7ΩΩ,对于绝缘,对于绝缘栅型场效应三极管栅型场效应三极管, , R RGSGS约是约是10109 9~~10101515ΩΩ。 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物二、交流参数二、交流参数低频跨导低频跨导gm 低频跨导反映了栅压对漏极电流的控制作用,这一点与低频跨导反映了栅压对漏极电流的控制作用,这一点与电子管的控制作用相似电子管的控制作用相似gm可以在转可以在转 移特性曲线上求取移特性曲线上求取,单,单位是位是mS(毫西门子毫西门子)随管子的工作点不同而改变,是随管子的工作点不同而改变,是FET小小信号建模的重要参数信号建模的重要参数gm=2Kn(VGS--VT)(增强型)我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物三、极限参数三、极限参数 1. 1. 最大漏极电流最大漏极电流I IDMDM 2. 2. 最大耗散功率最大耗散功率P PDMDM= VDS ID决定,与双极型三极管决定,与双极型三极管的的PCM相当 3. 3. 最大漏源电压最大漏源电压V V((BRBR))DSDS 4. 4. 最大栅源电压最大栅源电压V V((BRBR))GSGS 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物5.2 MOSFET放大电路放大电路5.2.1 MOSFET放大电路放大电路1. 直流偏置及静态工作点的计算直流偏置及静态工作点的计算2. 图解分析图解分析3. 小信号模型分析小信号模型分析*5.2.2 带带PMOS负载的负载的NMOS放大电路放大电路我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物5.2.1 MOSFET放大电路放大电路1. 直流偏置及静态工作点的计算(直流偏置及静态工作点的计算(VGS、、ID、、VDS)((1)简单的共源极放大电路)简单的共源极放大电路((N沟道增强型)沟道增强型)共源极放大电路共源极放大电路直流通路直流通路我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物假设工作在饱和区,即假设工作在饱和区,即验证是否满足验证是否满足如果不满足,则说明假设错误如果不满足,则说明假设错误须满足须满足VGS > VT ,否则工作在截止区,否则工作在截止区*再假设工作在可变电阻区再假设工作在可变电阻区即即我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物假设工作在饱和区假设工作在饱和区满足满足假设成立,结果即为所求。 假设成立,结果即为所求解:解:例:例:设设Rg1=60k ,,Rg2=40k ,,Rd=15k ,,试计算电路的静态漏极电流试计算电路的静态漏极电流IDQ和漏源和漏源电压电压VDSQ VDD=5V,, VT=1V,,我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物((2)带源极电阻的)带源极电阻的NMOS共源极放大电路共源极放大电路饱和区饱和区需要验证是否满足需要验证是否满足}联立求解我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物静态时,静态时,vI==0 0,,VG ==0 0,,ID ==I电流源偏置电流源偏置 VS == VG -- VGS (饱和区)(饱和区) ((3)电流源偏置共源极放大电路)电流源偏置共源极放大电路VDS == VDD --IDRd-- VS 需要验证是否满足需要验证是否满足我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物2. 图解分析图解分析由于负载开路,交流负载线与直流负载线相同由于负载开路,交流负载线与直流负载线相同 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物3. 小信号模型分析小信号模型分析((1)模型(工作在饱和区))模型(工作在饱和区)静态值静态值(直流)(直流)动态值动态值(交流)(交流)非线非线性失性失真项真项 当当vgs<< 2(<< 2(VGSQ- - VT ) )时时( (必须满足的小信号条件)必须满足的小信号条件)我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物0 0时时高频小信号模型高频小信号模型式中式中gm=2Kn(VGS--VT)我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物解:例解:例5.2.25.2.2的直流分析已求得:的直流分析已求得: ((2)放大电路分析)放大电路分析(例(例5.2.5 共源电路)共源电路)我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物例例5.2.6(共漏电路,源极输出器)(共漏电路,源极输出器)我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物交流参数归纳如下交流参数归纳如下①①电压放大倍数电压放大倍数②②输入电阻输入电阻 Ri=Rg1//Rg2 或或 Ri=Rg+(Rg1//Rg2) 共源极电路(对应共射电路)共源极电路(对应共射电路)③③输出电阻输出电阻我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物共漏极电路(对应共集电路)共漏极电路(对应共集电路)①①电压放大倍数电压放大倍数③③输出电阻输出电阻②②输入电阻输入电阻Ri=Rg+(Rg1//Rg2)我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物共栅极电路(对应共基电路)共栅极电路(对应共基电路)①①电压放大倍数电压放大倍数.②②输入电阻输入电阻③③输出电阻输出电阻 Ro≈Rd我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物*5.2.2 带带PMOS负载的负载的NMOS放大电路放大电路本小节不作教学要求,有兴趣者自学本小节不作教学要求,有兴趣者自学我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物5.3 结型场效应管结型场效应管 5.3.1 JFET的结构和工作原理的结构和工作原理 5.3.2 JFET的特性曲线及参数的特性曲线及参数 5.3.3 JFET放大电路的小信号模型分析法放大电路的小信号模型分析法 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物5.3.1 JFET的结构和工作原理的结构和工作原理1. 结构结构 # # 符号中的箭头方向表示什么?符号中的箭头方向表示什么? 在在N型半导体硅片的两侧各制造一型半导体硅片的两侧各制造一个个PN结,形成两个结,形成两个PN结夹着一个结夹着一个N型型沟道的结构。 两个高掺杂沟道的结构两个高掺杂P+区即为栅区即为栅极,极,N型硅的一端是漏极,另一端是型硅的一端是漏极,另一端是源极栅结正偏时栅极电流的方向(从栅结正偏时栅极电流的方向(从P到到N))我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物2. 2. 工作原理工作原理(以(以N N沟道沟道JFETJFET为例)为例) 根据结型场效应三极管根据结型场效应三极管的结构,要实现控制作用,的结构,要实现控制作用,只能只能工作在反偏工作在反偏的条件下的条件下对于对于N沟道结型场效应三极沟道结型场效应三极管只能工作在负栅压区,管只能工作在负栅压区,P沟道的只能工作在正栅压沟道的只能工作在正栅压区否则将会出现栅流否则将会出现栅流 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物① vGS对沟道的控制作用(VDS不变)当VGS<0时对于N沟道的JFET,VP <0PN结反偏结反偏耗尽层加厚耗尽层加厚沟道变窄沟道变窄沟道电阻增加,沟道电阻增加,iD减小。 减小当VGS=0时,在漏、源之间加有一定电压时,在漏源间将形成N沟道多子(电子)由源极向漏极的运动,产生漏极电流iDVGS继续减小,, iD继续继续减小,减小,沟道继续变窄沟道继续变窄当当VGS↓= VP(夹断电压),耗尽层在中间合(夹断电压),耗尽层在中间合拢,拢,iD=0此时所对应的栅源电压此时所对应的栅源电压VGS称为称为夹断电压VP ( 或VGS(off) )我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物本质:输入电压VGS控制输出电流iD 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物②② vDS对沟道的控制作用对沟道的控制作用当当vGS=0时,时,vDS iD g、、d间间PN结的反向结的反向电压增加,使靠近漏极电压增加,使靠近漏极处的耗尽层加宽,沟道处的耗尽层加宽,沟道变窄,从上至下呈楔形变窄,从上至下呈楔形分布 当当vDS增加到使增加到使vGD=VP 时,在紧靠漏时,在紧靠漏极处出现预夹断。 极处出现预夹断此时此时vDS 夹断区延长夹断区延长沟道电阻沟道电阻 iD基本不变基本不变我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物③③ vGS和和vDS同时作用时同时作用时当当VP 控制•预夹断前预夹断前iD与与vDS呈近似线性关系;预夹断后,呈近似线性关系;预夹断后, iD趋于饱和趋于饱和 # 为什么为什么JFET的输入电阻比的输入电阻比BJT高得多?高得多?• JFET栅极与沟道间的栅极与沟道间的PN结是反向偏置的,因结是反向偏置的,因 此此iG 0,输入电阻很高输入电阻很高我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物5.3.2 JFET的特性曲线及参数的特性曲线及参数2. 转移特性转移特性 1. 输出特性输出特性 (VP≤≤vGS≤≤0)我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物与与MOSFET类似类似3. 主要参数主要参数5.3.2 JFET的特性曲线及参数的特性曲线及参数①① 夹断电压夹断电压VP (或或VGS(off))::②② 饱和漏极电流饱和漏极电流IDSS::或或漏极电流约为零时的漏极电流约为零时的VGS值值 VGS=0时对应的漏极电流。 时对应的漏极电流 低频跨导反映了低频跨导反映了vGS对对iD的控制作用的控制作用gm可以在转移特性曲线上求得,单位是可以在转移特性曲线上求得,单位是mS(毫西门子毫西门子)④④ 输出电阻输出电阻rd:: ③③ 低频跨导低频跨导gm::我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物⑤⑤ 直流输入电阻直流输入电阻RGS:: 对于结型场效应三极管,反偏时对于结型场效应三极管,反偏时RGS约大于约大于107Ω⑧⑧ 最大漏极功耗最大漏极功耗PDM⑥⑥ 最大漏源电压最大漏源电压V(BR)DS⑦⑦ 最大栅源电压最大栅源电压V(BR)GS我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物5.3.3 JFET放大电路的分析法放大电路的分析法1、直流分析直流分析 对于对于JFETJFET放大电路,除了可采用放大电路,除了可采用MOS管放大电路管放大电路的偏置电路外,还的偏置电路外,还可采用自偏压电路。 可采用自偏压电路注意:该偏置电路不适用于增强型注意:该偏置电路不适用于增强型FET我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物2 2、、 JFETJFET小信号模型小信号模型((1)低频模型)低频模型我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物((2)高频模型)高频模型我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物3 3、动态指标分析、动态指标分析((1 1)中频小信号模型)中频小信号模型我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物((2)中频电压增益)中频电压增益((3)输入电阻)输入电阻((4)输出电阻)输出电阻忽略忽略 rds ,,由输入输出回路得由输入输出回路得则则我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物1 1、各种伏安特性曲线比较、各种伏安特性曲线比较场效应三极管的特性曲线类型比较多,根据导电沟道的不同以及是增强型还是耗尽型可有六种转移特性曲线和输出特性曲线,其电压和电流方向也有所不同。 P237) 5.5 各种放大器件电路性能比较各种放大器件电路性能比较使用注意事项(使用注意事项(P236)P236)我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物2 2、双极型和场效应型三极管的比较、双极型和场效应型三极管的比较 双极型三极管双极型三极管 场效应三极管场效应三极管结构结构 NPN型型 结型耗尽型结型耗尽型 N沟道沟道 P沟道沟道 PNP型型 绝缘栅增强型绝缘栅增强型 N沟道沟道 P沟道沟道 绝缘栅耗尽型绝缘栅耗尽型 N沟道沟道 P沟道沟道 C与与E一般不可倒置使用一般不可倒置使用 D与与S有的型号可倒置使用有的型号可倒置使用载流子载流子 多子扩散少子漂移多子扩散少子漂移 多子漂移多子漂移输入量输入量 电流输入电流输入 电压输入电压输入控制控制 电流控制电流源电流控制电流源CCCS(β) 电压控制电流源电压控制电流源VCCS(gm)我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 双极型三极管双极型三极管 场效应三极管场效应三极管噪声噪声 较大较大 较小较小温度特性温度特性 受温度影响较大受温度影响较大 较小,可有零温度系数点较小,可有零温度系数点输入电阻输入电阻 几十到几千欧姆几十到几千欧姆 几兆欧姆以上几兆欧姆以上静电影响静电影响 不受静电影响不受静电影响 易受静电影响易受静电影响集成工艺集成工艺 不易大规模集成不易大规模集成 适宜大规模和超大规模集成适宜大规模和超大规模集成我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物3 3、各种放大器件电路性能比较、各种放大器件电路性能比较表4.5.1表5.2.1我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物组态对应关系:组态对应关系:CEBJTFETCSCCCDCBCG电压增益:电压增益:BJTFETCE::CC::CB::CS::CD::CG::我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物输出电阻:输出电阻:BJTFET输入电阻:输入电阻:CE::CC::CB::CS::CD::CG::CE::CC::CB::CS::CD::CG::我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 解:解:画中频小信号等效电路画中频小信号等效电路例题例题1、放大电路如图所示。 已知、放大电路如图所示已知 试求电路的中频增试求电路的中频增益、输入电阻和输出电阻益、输入电阻和输出电阻我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物则电压增益为则电压增益为由于由于则则根据电路有根据电路有我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物2、设、设 gm=3mA/V,, =50,,rbe = 1.7k前级前级:场效应管场效应管共源极放大器共源极放大器后级后级:晶体管晶体管共射极放大器共射极放大器求:总电压放大倍数、输入电阻、输出电阻求:总电压放大倍数、输入电阻、输出电阻VCCRS3M(+24V)R120k10kC2C3R4R3RLRE282k43k10k8k10kC1RCT1RE1CE2T2CE1RD10kR21M例题例题我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物((1)估算各级静态工作点)估算各级静态工作点: (略)(略)((2)动态分析)动态分析: 微变等效电路微变等效电路首先计算第二级的输入电阻:首先计算第二级的输入电阻: Ri2= R3// R4// rbe=82//43//1.7=1.7 k R3R4RCRLRSR2R1RDrbegds+_+++___我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物第二步:计算电压放大倍数第二步:计算电压放大倍数R3R4RCRLRSR2R1RDrbegds+_+++___我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物Av=Av1Av2 =(-4.4) (-147) =647R3R4RCRLRSR2R1RDrbegds+_+++___第二步:计算电压放大倍数第二步:计算电压放大倍数我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物第三步:计算输入电阻、输出电阻第三步:计算输入电阻、输出电阻Ri=R1//R2=3//1=0.75M Ro=RC=10k R3R4RCRLRSR2R1RDrbegds+_+++___end我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物6 模拟集成电路模拟集成电路6.1 模拟集成电路中的直流偏置技术模拟集成电路中的直流偏置技术6.2 差分式放大电路差分式放大电路6.3 差分式放大电路的传输特性差分式放大电路的传输特性6.4 集成电路运算放大器集成电路运算放大器6.5 实际集成运算放大器的主要参数实际集成运算放大器的主要参数6.6 变跨导式模拟乘法器变跨导式模拟乘法器我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物6.1 模拟集成电路中的直模拟集成电路中的直流偏置技术流偏置技术 BJT电流源电路电流源电路 FET电流源电流源我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物1.镜像电流源镜像电流源(mirror current sources ) 6.1.1 BJT电流源电路电流源电路+VCCT1T2RIREFIC1iC22IB-VEEvCET1与与T2参数完全相同参数完全相同T1对对T2具有温度补偿作用具有温度补偿作用IC2↑→IC1↑→R压降压降↑→VBE↓↓→IC2↓↓我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物1.镜像电流源镜像电流源(mirror current sources ) 6.1.1 BJT电流源电路电流源电路+VCCT1T2RIREFIC1iC22IB-VEEvCEIO与与IREF相等,构成镜像关系,相等,构成镜像关系,改变改变R值,可以获得不同的值,可以获得不同的IO,,不不受受T2负载变动的影响负载变动的影响 较小时,较小时,IB对对IREF的分流作用影响镜像对称的分流作用影响镜像对称度。 若需减小输出电流,必要求度若需减小输出电流,必要求R的值很大的值很大动态输动态输出电阻出电阻我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物2.微电流源微电流源(widlar current source)6.1.1 BJT电流源电路电流源电路 利用发射结电压对集电极电流的影响作用利用发射结电压对集电极电流的影响作用 T2的射极电阻的射极电阻使其发射结电压减小,从而减小其集电极电流使其发射结电压减小,从而减小其集电极电流IC2 +VCCT1T2RRe2IREFIC1IC22IB-VEE我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物2.微电流源微电流源(widlar current source)6.1.1 BJT电流源电路电流源电路+VCCT1T2RRe2IREFIC1IC22IB例题:例题:VCC=30V,现要求,现要求IC2 ==10μA若采用镜像电流源:若采用镜像电流源:我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物2.微电流源微电流源(widlar current source)6.1.1 BJT电流源电路电流源电路+VCCT1T2RRe2IREFIC1IC22IB选选Re2 ==11.97kΩ,利用公式:,利用公式:若采用微电流源:若采用微电流源:代入数据代入数据,,我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物多路电流源多路电流源(multiple outputs)又称比例电流源又称比例电流源6.1.1 BJT电流源电路电流源电路+VCCT1T1RRe1IREFIC1IC1 IBReT0IC2Re2T2T3Re3IC3我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物3.高输出阻抗电流源高输出阻抗电流源6.1.1 BJT电流源电路电流源电路+VCCT1T2RIREFIC1IC22IB-VEET3IC3威尔逊电流源电路利用电流负反馈原威尔逊电流源电路利用电流负反馈原理来进一步提高镜像输出电流的温度理来进一步提高镜像输出电流的温度稳定性和增大动态输出电阻稳定性和增大动态输出电阻A1、、A3为为T1、、T3得相对结面积得相对结面积当温度或负载变化使当温度或负载变化使IO(IC2)增大时,增大时,IE2随之增大,随之增大,IC3及其镜像电流及其镜像电流IC1亦随之增大,促使亦随之增大,促使VC1(VB2)减小、减小、IB2减小,减小,IO减小,稳定了减小,稳定了IO我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物4. 组合电流源组合电流源6.1.1 BJT电流源电路电流源电路+VCCT1T2R1IREFI2I3R3T3-VEET4T5I5I6R2T6电流源电流源电流阱电流阱我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物5. 电流源作有源负载电流源作有源负载6.1.1 BJT电流源电路电流源电路IREFT2T3T1RvOvi+VCC可使电路在不提高电源电压的可使电路在不提高电源电压的条件下,获得较高的电压增益条件下,获得较高的电压增益与较大的动态范围与较大的动态范围有源负载有源负载是模拟集成电路的重要特征。 采用有源负载的运放,有是模拟集成电路的重要特征采用有源负载的运放,有时中间只需两级放大,就可以满足高增益的要求这样,放大器时中间只需两级放大,就可以满足高增益的要求这样,放大器级数减少,有利于提高多级放大器的稳定性级数减少,有利于提高多级放大器的稳定性镜像电流源作为镜像电流源作为T1的集电极负载的集电极负载我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物1. MOSFET镜像电流源镜像电流源6.1.2 FET电流源电路电流源电路+-+-+-+VDDT1T2IREF-VSSVGSVDS2VDS1d1d2gRNMOSID2= IO我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物1. MOSFET镜像电流源镜像电流源6.1.2 FET电流源电路电流源电路+-+VDDT1T2IREF-VSSVGSID2= IOT3T1~T3特性相同,工特性相同,工作在放大区,作在放大区, =0我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物2. MOSFET多路电流源多路电流源6.1.2 FET电流源电路电流源电路+-+VDDT1T2ID0=IREF-VSSVGS1ID2T0T3ID3T4ID4+-+-+-VGS2VGS3VGS4+-VGS1NMOSNMOS我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物3. JFET镜像电流源镜像电流源6.1.2 FET电流源电路电流源电路gID==IO+-vDSds-VSSiDvDSIOvGS=0oV(BR)DS可用范围可用范围ro=1/斜率斜率我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物6.2 差分式放大电路差分式放大电路 直流信号放大中存在的问题直流信号放大中存在的问题 基本电路基本电路 6.2.0 概述概述 6.2.1 差分式放大电路一般结构差分式放大电路一般结构 6.2.2 射极耦合射极耦合差分式放大电路差分式放大电路 6.2.3 源极耦合差分式放大电路源极耦合差分式放大电路 差分式放大电路中的一般概念差分式放大电路中的一般概念 主要技术指标的计算主要技术指标的计算 带有源负载的射极耦合差分式放大电路带有源负载的射极耦合差分式放大电路 工作原理工作原理我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物§ 6.2.0 概述概述(1) 级间耦合不能采用阻容耦合方式级间耦合不能采用阻容耦合方式(2) 出现零点漂移出现零点漂移直流放直流放大器大器直流信号放大中存在的问题直流信号放大中存在的问题tvo零漂现象:零漂现象:输输入入vi=0时时,,输输出出有有缓缓慢变化的电压产生。 慢变化的电压产生我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物产生零漂的原因:产生零漂的原因:零漂的衡量方法:零漂的衡量方法:由由温温度度变变化化引引起起的的当当温温度度变变化化使使第第一一级级放放大大器器的的静静态态工工作作点点发发生生微微小小变变化化时时,,这这种种变变化化量量会会被被后后面面的的电电路路逐逐级级放放大大,,最最终终在在输输出出端端产产生生较较大大的的电电压压漂漂移移因因而而零点漂移也叫零点漂移也叫温漂将将输输出出漂漂移移电电压压按按电电压压增增益益折折算算到到输输入端计算入端计算Re1b1Rc1RT1ovviTV2CCRe2VCC§ 6.2.0 概述概述我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 若若输输出出有有1 V的的漂漂移移电压电压 则等效输入有则等效输入有100 uV的漂移电压的漂移电压假设假设第一级是关键第一级是关键减小零漂的措施:减小零漂的措施:用非线性元件进行温度补偿。 用非线性元件进行温度补偿采用差动放大电路采用差动放大电路等效等效 100 uV漂移漂移 1 V+++-Re1b1Rc1RT1ovviTV2CCRe2VCC§ 6.2.0 概述概述我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物§ 6.2.1 差分式放大电路的一般结构差分式放大电路的一般结构1. 用三端器件组成的差分式放大电路用三端器件组成的差分式放大电路a. 差分放大电路一般有两个输入端:差分放大电路一般有两个输入端: 双端输入双端输入—从两输入端同时加信号从两输入端同时加信号 单端输入单端输入—仅从一个输入端仅从一个输入端对地对地加信号加信号 b.差分放大电路可以有两个输出端:差分放大电路可以有两个输出端: 双端输出双端输出—从从vO1 和和vO2输出输出 单端输出单端输出—从从vO1或或vO2对地输出对地输出vi1R1T1R2vi2V+V-vO1vO2IOroT2O1O2I1I2+-+-e差模输入电流差模输入电流共模输共模输入电流入电流共模输共模输入电流入电流我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物差模差模(difference –mode)信号:信号:大小相等相位相反的两个信号:大小相等相位相反的两个信号:vid共模共模(common-mode)信号信号 ::大小相等相位相同的两个信号:大小相等相位相同的两个信号:vic任意两个信号总可以分解成差模与共模两个分量:任意两个信号总可以分解成差模与共模两个分量:差模电压增益差模电压增益共模电压增益共模电压增益2. 差模信号和共模信号的概念差模信号和共模信号的概念§ 6.2.1 差分式放大电路的一般结构差分式放大电路的一般结构我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物§ 6.2.2 射极耦合差分式放大电路射极耦合差分式放大电路1.1.基本电路基本电路++_---rRT+RbTCC1REEvOb2VRc-cV+i2v-vi1oidv2idv2-I0Eo2v++vo1动画演示动画演示动画演示动画演示射极耦合(射极耦合(Emitter-coupled)方式方式我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物§ 6.2.2 射极耦合差分式放大电路射极耦合差分式放大电路2.2.工作原理工作原理静态分析:静态分析:++_---rRT+RbTCC1REEvOb2VRc-cV+i2v-vi1oidv2idv2-I0Eo2v++vo1动画演示动画演示动画演示动画演示动态分析:动态分析:我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物流过恒流源的电流不变,故流过恒流源的电流不变,故BJT的射极电位不变;负载的射极电位不变;负载中点电位不变,以上各点对中点电位不变,以上各点对差模信号视为短路。 差模信号视为短路1)差模电压放大倍数)差模电压放大倍数-+-2+REidb2TvTi1idb--1RRvcc+i22vRvvEv++o1ovo2--§ 6.2.2射极耦合差分式电路射极耦合差分式电路++_---rRT+RbTCC1REEvOb2VRc-cV+i2v-vi1oidv2idv2-I0Eo2v++vo1动画演示动画演示动画演示动画演示3.主要技术指标计算主要技术指标计算我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物有负载时:有负载时:无负载时:无负载时:RL/2rbeRCrbeRCRL/2§ 6.2.2射极耦合差分式电路射极耦合差分式电路-+-2+REidb2TvTi1idb--1RRvcc+i22vRvvEv++o1ovo2--我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物(2)共模电压放大倍数(2)共模电压放大倍数i2-v++_--rRT+RbTCC1REEvOb2VRccV+vi1oicv2icv2I0Eo2v++vo1LR--vvcic-b-1Ricci1T2RRRvvT+i2bR+LOr2Or2+-vOC§ 6.2.2射极耦合差分式电路射极耦合差分式电路动画演示动画演示动画演示动画演示我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物rbeRC2rorbeRC2ro§ 6.2.2射极耦合差分式电路射极耦合差分式电路vvcic-b-1Ricci1T2RRRvvT+i2bR+LOr2Or2+-vOC我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物衡量差分式放大电路抑制共模信号的能力。 衡量差分式放大电路抑制共模信号的能力差分式放大电路双端输出时:差分式放大电路双端输出时:KCMR为无穷大;单端输出时:为无穷大;单端输出时:(3)共模抑制比(3)共模抑制比§ 6.2.2射极耦合差分式放大电路射极耦合差分式放大电路我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 高频响应同共射极放大电路,由于采用了直高频响应同共射极放大电路,由于采用了直接耦合,故低频响应很好接耦合,故低频响应很好 不同输入输出方式下的差分放大电路的性能比不同输入输出方式下的差分放大电路的性能比较,见较,见p.270表4)频率响应(4)频率响应§ 6.2.1 基本差分式放大电路基本差分式放大电路我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物§ 6.2.1 基本差分式放大电路基本差分式放大电路(1) (1) 恒流源相当于阻值很大的交流电阻,直流电阻并不大恒流源相当于阻值很大的交流电阻,直流电阻并不大(2) (2) 恒流源不影响差模放大倍数恒流源不影响差模放大倍数(3) (3) 恒流源影响共模放大倍数,使共模放恒流源影响共模放大倍数,使共模放 大倍数减小,大倍数减小,从而增加共模抑制比,理想的恒流源相当于阻值为从而增加共模抑制比,理想的恒流源相当于阻值为无穷大的电阻,所以共模抑制比是无穷大无穷大的电阻,所以共模抑制比是无穷大恒流源的作用恒流源的作用我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物§ 6.2.2射极耦合差分式放大电路射极耦合差分式放大电路 单端输入等效双端输入单端输入等效双端输入: 因为因为ro>>从>>从T2发射结电阻,发射结电阻,故故 ro可视为开路,于是有可视为开路,于是有vi1 = --vi2 = vid /2 计算同双端输入双端输出:计算同双端输入双端输出:单端输入、双端输出的方式单端输入、双端输出的方式rRT+RbT1Ob2-idviei1v+-i2v+-RRcc动画演示动画演示动画演示动画演示我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物§ 6.2.2射极耦合差分式放大电路射极耦合差分式放大电路单端输入、双端输出的方式单端输入、双端输出的方式rRT+RbT1Ob2-idviei1v+-i2v+-RRcc动画演示动画演示动画演示动画演示vid/2vid/2vid/2我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物几种方式指标比较几种方式指标比较输出方式输出方式双出双出单出单出双出双出单出单出++_---rT+RbTCC1REEvO2VRc-cV+i2v-vi1oidvIOEo2v++vo1+--++_---rTRbTCC1REEO2VRccVvoidvIOEo2v++vo1+--我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物几种方式指标比较几种方式指标比较输出方式输出方式双出双出单出单出双出双出单出单出++_---rT+RbTCC1REEvO2VRc-cV+i2v-vi1oidvIOEo2v++vo1+--++_---rTRbTCC1REEO2VRccVvoidvIOEo2v++vo1+--我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物例例1:: ==50,, Rb=20k ,,Rc=RL=Re=20k ,,rbb'=300 ,,VBEQ=0.6V求:静态时求:静态时IB1、、IC1、、VCE1;双;双端输出时端输出时A vd、、Avc、、KCMR、差模输入输出电阻、差模输入输出电阻ans::浮地入、浮地出的工作状态。 静态时,两只浮地入、浮地出的工作状态静态时,两只BJT的集的集电极电位相等,电极电位相等, RL对静态无影响;对静态无影响; Re中电流为中电流为2IE,,差模信号下,差模信号下, Re相当于短路;相当于短路; 差模交流负载为差模交流负载为RL的的一半一半vovi+12VRcRbRcRbRe–12V我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物vovi+12VRcRbRcRbRe–12V ==50,, Rb=20k ,,Rc=RL=Re=20k ,,rbb' =300 ,,VBEQ=0.6V我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物例例2::R1=R6=1k ,,R2=2k ,,RL=4k ,,R4=48k ,,R5=32k ,, =100,,rbb'=300 ,,VBEQ=0.7V恒流源负载恒流源负载Ro3=1M 分析电路的直流工作状态;分析电路的直流工作状态;双、单差模增益;单端共模双、单差模增益;单端共模抑制比;差模输入输出电阻抑制比;差模输入输出电阻分压求分压求VB3恒流源电流恒流源电流IC3差分管集电极电流差分管集电极电流IC1差分管差分管VCE=VC-VE双、单差模增益求算同前双、单差模增益求算同前vi+12VR2R1R2R1R6–12VRLR5R4mAT1T3T2我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物单出共模增益:负载单出共模增益:负载对共模相当于开路对共模相当于开路单端输出共模抑制比单端输出共模抑制比加大加大Ro3,可以提高共模抑制比。 可以提高共模抑制比为此用恒流源为此用恒流源T3来代替来代替Revi+12VR2R1R2R1R6–12VRLR5R4mAT1T3T2我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物§ 6.2.2 射极耦合差分式放大电路射极耦合差分式放大电路4.4.带有源负载的射极耦合差分式带有源负载的射极耦合差分式eRRe6Re5T6-VEE(-6V)T5IREFIC5=IOIE6IE5vid/2VCC(6V)iOT1T2iC1vO2iC3iC2iC4-vid/2T3T42N39062N390451 100 4.7k IC6vid/2ioT1T2ic1=gmvid/2vo2ic3ic4-vid/2T3T4ic2=-gmvid/2e4e2c2我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物§ 6.2.2 射极耦合差分式放大电路射极耦合差分式放大电路4.4.带有源负载的射极耦合差分式带有源负载的射极耦合差分式vid/2ioT1T2ic1=gmvid/2vo2ic3ic4-vid/2T3T4ic2=-gmvid/2e4e2c2rce4ic4=gmvid/2rce2vo2e4e2c2ic2=-gmvid/2ic4ic2+-我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物§ 6.2.3 源极耦合差分式放大电路源极耦合差分式放大电路1.1.CMOS差分式放大电路差分式放大电路+-T7T8-VSS(-5V)VGS7iD2T1iD3T3iS3+-+-+-VGS8vGS1-VGS3NMOS+-T6VGS6+-T5-VGS5+-T2vGS2+-T4-VGS4iS5=IREFiS4NMOSPMOSvO1vO2iD1+VDD(+5V)iD6+-VDS5+-VDS6+-VDS7vs+-vi2= -vid/2vi1= vid/2+-iO双入双入双出双出我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物§ 6.2.3 源极耦合差分式放大电路源极耦合差分式放大电路1.1.CMOS差分式放大电路差分式放大电路id2=-gmvid/2T1id3 =id1T3+-T2vGS2T4vo2s3vs+-vi2= -vid/2vi1= vid/2+-s4d4d2id1=gmvid/2id4= id1=-gmvid/2ro4id4=gmvid/2ro2vo2s4s2d2id2=-gmvid/2+-双入单出双入单出我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物§ 6.2.3 源极耦合差分式放大电路源极耦合差分式放大电路1.1.CMOS差分式放大电路差分式放大电路ro4id4=gmvid/2ro2vo2s4s2d2id2=-gmvid/2+-双入单出双入单出P.209P.208我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物§ 6.2.3 源极耦合差分式放大电路源极耦合差分式放大电路2.2.JFET差分式放大电路差分式放大电路vi1+VDD+15VRd1Rg1Rd2T1T2Rg2-VSS-12VvO2vi2T3IOVs+-vGS1+-vGS2vO1Rd1Rd2Rg1Rg2特点:输入电阻高、特点:输入电阻高、输入偏置电流小输入偏置电流小我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物§ 6.3 差分式放大电路的传输特性差分式放大电路的传输特性 传输特性描述电路的输出量随输入量变化的函数关系。 传输特性描述电路的输出量随输入量变化的函数关系由此了解差放电路在大信号输入和小信号输入时的输出量的由此了解差放电路在大信号输入和小信号输入时的输出量的变化定性分析:定性分析:2VT-2VT4VT6VT-4VT-6VTvidiC/I00.10.30.50.70.9线性线性过渡过渡限幅限幅定量分析请参阅定量分析请参阅有关参考书有关参考书动画演示动画演示动画演示动画演示我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物6.4 集成电路运算放大器集成电路运算放大器 6.4.1 CMOS MC14573运算放大器运算放大器 6.4.2 BJTLM741集成运算放大器集成运算放大器我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物§ 6.4 集成电路运算放大器集成电路运算放大器uuu电压放大级电压放大级输出级输出级偏置电路偏置电路vo+差分差分输入级输入级vid-动画演示动画演示动画演示动画演示我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物§ 6.4.1 CMOS MC14573运算放大器运算放大器-VSS(-5V)NMOS+VDD(+5V)vO+-vO2iOT1T3T6T5T2T4T8T7-+vidIREFID6PMOSPMOSPMOSID8Ccs1s2g1g2d1d2RREF输入级偏输入级偏置电流源置电流源源极耦合差分放大输入级源极耦合差分放大输入级共源放大输出级共源放大输出级我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物§ 6.4.2 BJTLM741集成运算放大器集成运算放大器AB动画演示动画演示动画演示动画演示我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物AB我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物分析:分析:1. 偏置电路:偏置电路: T12、、R5和和T11构成了主偏置电路,产生基准电流构成了主偏置电路,产生基准电流:: 其他偏置电流都与基准电流有关。 其他偏置电流都与基准电流有关 T10、、T11和和R4组组成成微微电电流流源源,,通通过过T8和和T9组组成成的的镜镜象象电电流源为差动输入级提供偏置电流流源为差动输入级提供偏置电流 T12和和T13管管构构成成多多支支路路电电流流源源T13管管是是多多集集电电极极三三极极管管,,其其集集电电极极电电流流和和的的大大小小比比例例为为3:1B路路作作为为中中间间级级的有源负载的有源负载A路为输出级提供偏置路为输出级提供偏置动画演示动画演示动画演示动画演示§ 6.4.2 BJTLM741集成运算放大器集成运算放大器我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物2. 输入级输入级:: T1 、、T2和和 T3 、、T4管组成共集一共基复合差动输入电路管组成共集一共基复合差动输入电路其中其中T1和和T2管作为射极输出器,输入电阻高管作为射极输出器,输入电阻高 T3 和和T4管是横向管是横向PNP管,发射结反向击穿电压高,可管,发射结反向击穿电压高,可使输入差模信号达到使输入差模信号达到30V以上。 以上 T5 、、T6 、、T7 和和R1 、、R2 、、R3组组成成具具有有基基极极补补偿偿作作用用的的镜镜象象电电流流源源,,作作为为差差动动输输入入级级的的有有源源负负载载,,可可以以提提高高输输入级的增益入级的增益 它们同时还有单端输出转换为双端增益的功能它们同时还有单端输出转换为双端增益的功能§ 6.4.2 BJTLM741集成运算放大器集成运算放大器我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物3. 中间级中间级:: T16和和T17是复合管组成的共射放大电路,是复合管组成的共射放大电路,T13B作这一级作这一级的集电级有源负载的集电级有源负载 T14和和T20管管组组成成互互补补对对称称输输出出级级,,T18、、T19和和 R8为为其其提提供供静静态态偏偏置置以以克克服服交交越越失失真真T15和和 R9保保护护T14管管,,使使其其在在正正向向电电流流过过大大时时不不致致烧烧坏坏 T21、、T23、、T22管管和和 R10保护保护 T20管在负向电流过大时不致烧坏。 管在负向电流过大时不致烧坏4. 输出级输出级::5. 相位分析相位分析::用用““瞬时极性法瞬时极性法””判定,判定,3号腿为同相端;号腿为同相端;2号腿为反相端号腿为反相端§ 6.4.2 BJTLM741集成运算放大器集成运算放大器我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物6.5 实际集成运算放大器实际集成运算放大器的主要参数和对应用电路的影响的主要参数和对应用电路的影响 6.5.1 实际集成实际集成运放的主要参数运放的主要参数 6.5.2 集成运放应用中的实际问题集成运放应用中的实际问题我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物§ 6.5.1 实际集成运放的主要参数实际集成运放的主要参数1 .输入失调电压输入失调电压VIO 输入电压为零时,将输出电压除以电压增益,即为输入电压为零时,将输出电压除以电压增益,即为折算到输入端的失调电压是表征运放内部电路对称性折算到输入端的失调电压。 是表征运放内部电路对称性的指标输入直流误差特性、差模特性、共模特性、大信号特性、电源特性输入直流误差特性、差模特性、共模特性、大信号特性、电源特性我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物VOIBNIBPIBNIBP 2.输入偏置电流输入偏置电流IIB 输入电压为零时,运放两个输入端偏置电流的平均值,输入电压为零时,运放两个输入端偏置电流的平均值,用于衡量差分放大对管输入电流的大小用于衡量差分放大对管输入电流的大小§ 6.5.1 实际集成运放的主要参数实际集成运放的主要参数我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物3.输入失调电流输入失调电流 IIO :: 在零输入时,差分输入级的差分对管基极电流之差,在零输入时,差分输入级的差分对管基极电流之差,用于表征差分级输入电流不对称的程度用于表征差分级输入电流不对称的程度 § 6.5.1 实际集成运放的主要参数实际集成运放的主要参数我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物4. 温度漂移温度漂移输入失调电压温漂输入失调电压温漂 在规定工作温度范围内,输入失调电压随温度的变化在规定工作温度范围内,输入失调电压随温度的变化量与温度变化量之比值。 量与温度变化量之比值输入失调电流温漂输入失调电流温漂在规定工作温度范围内,输入失调电流随温度的变化量与在规定工作温度范围内,输入失调电流随温度的变化量与温度变化量之比值温度变化量之比值§ 6.5.1 实际集成运放的主要参数实际集成运放的主要参数我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 5.开环差模电压增益开环差模电压增益 AVO和带宽和带宽BW : 无反馈时的差模电压增益无反馈时的差模电压增益 一般 一般Avo在在100~~120dB左右,高增益运放可达左右,高增益运放可达140dB以上 fHf/Hz20lgAVO/dB02040608010102103104105106fT100-10-20 dB /十倍频程十倍频程106 dB动画演示动画演示动画演示动画演示§ 6.5.1 实际集成运放的主要参数实际集成运放的主要参数我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物§ 6.5.1 实际集成运放的主要参数实际集成运放的主要参数 开环带宽开环带宽BW( f H) :: 运放的开环差模电压放大倍数在高频段下降运放的开环差模电压放大倍数在高频段下降3dB所对应所对应的带宽的带宽 f H 。 fHf/Hz20lgAVO/dB02040608010102103104105106fT100-10-20 dB /十倍频程十倍频程106 dB我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物§ 6.5.1 实际集成运放的主要参数实际集成运放的主要参数单位增益带宽单位增益带宽BWG(f T)::AVO=1时的频率时的频率 6.差模输入电阻差模输入电阻rid和输出电阻和输出电阻ro : 双极型管输入级约为双极型管输入级约为105~~106欧姆,场效应管输入级可欧姆,场效应管输入级可达达109欧姆以上欧姆以上 ro =几几 -几十几十 7.最大差模输入电压最大差模输入电压Vidmax 运放两输入端能承受的最大差模输入电压,超过此电压 运放两输入端能承受的最大差模输入电压,超过此电压时,差分管将出现反向击穿现象时,差分管将出现反向击穿现象我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物§ 6.5.1 实际集成运放的主要参数实际集成运放的主要参数9.最大共模输入电压最大共模输入电压Vicmax 在保证运放正常工作条件下,共模输入电压的允许范围。 在保证运放正常工作条件下,共模输入电压的允许范围共模电压超过此值时,输入差分对管出现饱和,放大器失共模电压超过此值时,输入差分对管出现饱和,放大器失去共模抑制能力去共模抑制能力通用型运放在通用型运放在(80~120)dB8.共模抑制比共模抑制比 KCMR和共模输入电阻和共模输入电阻ric KCMR=20lg(Avd / Avc ) (dB)我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物§ 6.5.1 实际集成运放的主要参数实际集成运放的主要参数10.转换速率转换速率SR 闭环状态时:闭环状态时: 反映运放对于快速变化的输入信号的响应能力通 反映运放对于快速变化的输入信号的响应能力通常要求运放的转换速率大于信号变化斜率的绝对值常要求运放的转换速率大于信号变化斜率的绝对值动画演示动画演示动画演示动画演示11.全功率带宽全功率带宽BWP电源电压抑制比电源电压抑制比KSVR、静态功耗、静态功耗PV我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物§ 6.4 集成运算放大器的主要参数集成运算放大器的主要参数AVO、、rid、、BW、、SR、、KCMR视为无穷大;视为无穷大;VIO、、ro、、 IIO、、 IIB及温漂视为零;及温漂视为零;理想运放理想运放 infinite-gain op amp.我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物小结小结:1.熟悉恒流源电路构成的特点。 熟悉恒流源电路构成的特点2. 理解恒流源的应用理解恒流源的应用3. 直接耦合放大电路存在的问题及解决的方法直接耦合放大电路存在的问题及解决的方法4.理解差分式放大电路抑制零漂的原理理解差分式放大电路抑制零漂的原理5.掌握差分式放大电路的静态及动态分析掌握差分式放大电路的静态及动态分析6.了解集成运放的参数及典型值了解集成运放的参数及典型值我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物349引言:引言:7 7 反馈放大电路反馈放大电路集成运放集成运放性能比较完善的性能比较完善的 差分放大电路差分放大电路但是但是… 3个问题?个问题?1. 差模电压增益差模电压增益AVO 2×105 ((106dB))??2. 输入失调电压温漂输入失调电压温漂 VIO / T 20 V/ C3. 3dB带宽带宽 fH 7Hz VO / T AVO× VIO/ T = 4V/ C最大输出电压最大输出电压±VOPP == 14V((Vom))易引起频率失真易引起频率失真最大输入电压最大输入电压:线性范围小线性范围小我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物3507 7 反馈放大电路反馈放大电路7.1 反馈的基本概念与分类反馈的基本概念与分类7.2 负反馈放大电路的方框图及增益的负反馈放大电路的方框图及增益的 一般表达式一般表达式7.3 负反馈对放大电路性能的改善负反馈对放大电路性能的改善7.4 负反馈放大电路的分析方法负反馈放大电路的分析方法7.5 负反馈放大电路的稳定问题负反馈放大电路的稳定问题 7.1.1 反馈的基本概念反馈的基本概念7.1.2 四种类型的反馈组态四种类型的反馈组态 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物3517.1.1 反馈的基本概念反馈的基本概念7.1 反馈的基本概念与分类反馈的基本概念与分类 反馈定义反馈定义 反馈举例反馈举例 直流反馈和交流反馈直流反馈和交流反馈我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物3521. 反馈定义反馈定义7.1.1 反馈的基本概念反馈的基本概念 所所谓谓反反馈馈,,就就是是在在电电子子系系统统中中把把输输出出回回路路的的电电量量((电电压压或电流)馈送到输入回路的过程。 或电流)馈送到输入回路的过程 在电子电路中,将在电子电路中,将输出量输出量(输出电压或输出电流)的一(输出电压或输出电流)的一部分或全部部分或全部通过一定的电路形式作用到输入回路通过一定的电路形式作用到输入回路,用来,用来影响影响其输入量其输入量( (输入电压或输入电流输入电压或输入电流) )的措施称为反馈的措施称为反馈——清华模电第三版清华模电第三版 对输出量取样:电压对输出量取样:电压 or or 电流电流 存在一个反向传输信号的电路存在一个反向传输信号的电路 影响效果:增大影响效果:增大 or or 减小减小 影响输入量:电压影响输入量:电压 or or 电流电流有无反馈的判断有无反馈的判断电压反馈、电流反馈电压反馈、电流反馈正反馈、负反馈正反馈、负反馈串联反馈、并联反馈串联反馈、并联反馈4 4层含义:层含义:相关判断:相关判断:我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物3532. 反馈举例反馈举例7.1.1 反馈的基本概念反馈的基本概念反馈通路反馈通路——信号反向传输的渠道信号反向传输的渠道开环开环 ——无反馈通路无反馈通路闭环闭环 ——有反馈通路有反馈通路反馈通路反馈通路(反馈网络)(反馈网络)信号的正向传输信号的正向传输有无反馈判断:有无反馈判断:若有反馈通路若有反馈通路((闭环)闭环) 则引入了反馈则引入了反馈? 存在一个反向传输信号的电路存在一个反向传输信号的电路 有无反馈的判断有无反馈的判断我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物354 固定偏流共射电路固定偏流共射电路RbviRcRL2. 反馈反馈举例举例无反馈无反馈有反馈有反馈受温度影响受温度影响 Q不稳定不稳定可自动调整可自动调整 Q稳定稳定无反馈无反馈有反馈有反馈净净输输入入我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物3553. 直流反馈和交流反馈直流反馈和交流反馈7.1.1 反馈的基本概念反馈的基本概念1Re2 —— 只有直流反馈只有直流反馈Re1 —— 既有直流反馈,又有交流反馈既有直流反馈,又有交流反馈 直流通路中存在的反馈直流通路中存在的反馈 直流反馈(稳定静态工作点)直流反馈(稳定静态工作点) 交流通路中存在的反馈交流通路中存在的反馈 交流反馈(改善交流性能)交流反馈(改善交流性能)我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物3567.2 负反馈放大电路的方框图负反馈放大电路的方框图及增益的一般表达式及增益的一般表达式 7.2.1 负反馈放大电路的方框图负反馈放大电路的方框图 7.2.2 负反馈放大电路增益的一般表达式负反馈放大电路增益的一般表达式 • 正、负反馈的作用效果正、负反馈的作用效果• 反馈深度的讨论反馈深度的讨论• 表达式推导表达式推导• 构成构成• 信号的单向化传输信号的单向化传输我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物3577.2.1 负反馈放大电路的方框图负反馈放大电路的方框图1. 构成构成信号源信号源输出信号输出信号反馈放大电路反馈放大电路的输入信号的输入信号反馈信号反馈信号基本放大电路的输入基本放大电路的输入信号(净输入信号)信号(净输入信号)比较环节比较环节引反馈前引反馈前引反馈后引反馈后闭环闭环有反馈有反馈我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物3582. 信号的单向化传输信号的单向化传输7.2.1 负反馈放大电路的方框图负反馈放大电路的方框图信号的正向传输信号的正向传输信号的反向传输信号的反向传输信号在反馈网络信号在反馈网络中的正向传输中的正向传输信号在基本放大电信号在基本放大电路中的反向传输路中的反向传输我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物3592. 信号的单向化传输信号的单向化传输7.2.1 负反馈放大电路的方框图负反馈放大电路的方框图信号的正向传输信号的正向传输信号的反向传输信号的反向传输单向化单向化我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物3607.2.2 负反馈放大电路增益的一般表达式负反馈放大电路增益的一般表达式1. 表达式推导表达式推导开环增益开环增益反馈系数反馈系数已知:已知:且且比较环节比较环节闭环增益闭环增益求:求:推导过程:推导过程:即即闭闭环环增增益益的的一般表达式一般表达式称为反馈深度称为反馈深度决定决定 的大小关系的大小关系(书上为(书上为 ))我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物3612. 反馈深度的讨论反馈深度的讨论 —— 正反馈与负反馈正反馈与负反馈7.2.2 负反馈放大电路增益的一般表达式负反馈放大电路增益的一般表达式称为反馈深度称为反馈深度引入反馈后,增益引入反馈后,增益 负负反馈反馈称为称为深度负反馈深度负反馈引入反馈后,增益引入反馈后,增益 正正反馈反馈自激振荡自激振荡问题:如何判断?问题:如何判断? 影响效果:增大影响效果:增大 or or 减小减小 正反馈、负反馈正反馈、负反馈我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物362反馈对反馈对净输入信号净输入信号的影响(的影响(换一个角度)换一个角度)继续讨论:继续讨论: 影响效果:增大影响效果:增大 or 减小减小 正反馈、负反馈正反馈、负反馈 若若 同相,则同相,则 若若 反相,则反相,则引反馈前引反馈前引反馈后引反馈后引入反馈后,净输入信号引入反馈后,净输入信号 Xo 增益增益 负反馈负反馈引入反馈后,净输入信号引入反馈后,净输入信号 Xo 增益增益 正反馈正反馈正负反馈的判断方法正负反馈的判断方法寻找寻找 的相位关系的相位关系我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物363正负反馈的判断方法正负反馈的判断方法—— 寻找寻找 的相位关系的相位关系 若若 ,则,则 同相同相 负反馈负反馈 若若 ,则,则 反相反相 正反馈正反馈 判别方法:判别方法:瞬时极性法瞬时极性法。 即在电路中,从输入端开始,沿着即在电路中,从输入端开始,沿着 信号流向,走一圈,并标出某一时刻有关节点电压变化信号流向,走一圈,并标出某一时刻有关节点电压变化 的斜率(正斜率或负斜率,用的斜率(正斜率或负斜率,用““+”+”、、““-”-”号表示)号表示)共射共射共集共集共基共基我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物364例(+)(+)(-)(-)净输入量净输入量增大增大正反馈正反馈反馈通路反馈通路信号的正向传输信号的正向传输(+)(+)(+)(+)净输入量净输入量减小减小负反馈负反馈 影响效果:增大影响效果:增大 or or 减小减小 正反馈、负反馈正反馈、负反馈我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物3653. 正反馈与负反馈的作用效果正反馈与负反馈的作用效果7.2.2 负反馈放大电路增益的一般表达式负反馈放大电路增益的一般表达式某种原因某种原因(温漂)(温漂)负反馈负反馈正反馈正反馈稳定稳定不稳不稳定定我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物3667.1.2 四种类型的反馈组态四种类型的反馈组态7.1 反馈的基本概念与分类反馈的基本概念与分类 分类及判断方法分类及判断方法 四种组态判断举例四种组态判断举例 各种反馈类型的特点各种反馈类型的特点 信号源对反馈效果的影响信号源对反馈效果的影响 电压串联电压串联 电压并联电压并联 电流串联电流串联 电流并联电流并联 取样的输出量:电压取样的输出量:电压 or 电流电流 电压反馈、电流反馈电压反馈、电流反馈 影响的输入量:电压影响的输入量:电压 or 电流电流 串联反馈、并联反馈串联反馈、并联反馈例:集成运放电路、差分电路、三极管放大电路例:集成运放电路、差分电路、三极管放大电路我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物3671. 分类及判断方法分类及判断方法7.1.2 四种类型的反馈组态四种类型的反馈组态 电压串联电压串联 电流串联电流串联 电压并联电压并联 电流并联电流并联 取样的输出量:电压取样的输出量:电压 or 电流电流 电压反馈、电流反馈电压反馈、电流反馈电流:将电流:将负载负载短路,反馈量仍然存在。 短路,反馈量仍然存在电压:将电压:将负载负载短路,反馈量为零短路,反馈量为零电压反馈电压反馈电流反馈电流反馈判断判断方法方法我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物3681. 分类分类及判断方法及判断方法7.1.2 四种类型的反馈组态四种类型的反馈组态 电压串联电压串联 电流串联电流串联 电压并联电压并联 电流并联电流并联 影响的输入量:电压影响的输入量:电压 or 电流电流 串联反馈、并联反馈串联反馈、并联反馈净输入净输入电压电压净输入净输入电流电流判断判断方法方法串串联联并并联联并联:反馈量并联:反馈量输入量输入量接于同一输入端接于同一输入端接于不同的输入端接于不同的输入端串联:反馈量串联:反馈量输入量输入量我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物3697.1.2 四种类型的反馈组态四种类型的反馈组态1. 分类及判断方法分类及判断方法 电压串联电压串联 电压并联电压并联 电流串联电流串联 电流并联电流并联我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物3702. 四种组态判断举例四种组态判断举例7.1.2 四种类型的反馈组态四种类型的反馈组态 判判断断方方法法汇汇总总 有无反馈有无反馈有反馈通路有反馈通路((闭环)闭环) 则引入了反馈则引入了反馈 反馈极性(正、负反馈)反馈极性(正、负反馈) 电压反馈、电流反馈电压反馈、电流反馈 看输出端看输出端 串联反馈、并联反馈串联反馈、并联反馈 看输入端看输入端瞬时极性法,沿环路走一圈,瞬时极性法,沿环路走一圈,判断判断Xf与与Xi的相位关系:同相为负;反相为正的相位关系:同相为负;反相为正或判断净输入信号或判断净输入信号Xid:增加为正;减小为负:增加为正;减小为负并联:反馈量并联:反馈量输入量输入量接于同一输入端。 接于同一输入端电流:将电流:将负载负载短路,反馈量仍然存在短路,反馈量仍然存在电压:将电压:将负载负载短路,反馈量为零短路,反馈量为零接于不同的输入端接于不同的输入端串联:反馈量串联:反馈量输入量输入量我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物371电压串联负反馈电压串联负反馈7.1.2 四种类型的反馈组态四种类型的反馈组态动画动画例例我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物372电压并联负反馈电压并联负反馈7.1.2 四种类型的反馈组态四种类型的反馈组态动画动画例例我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物373电流串联负反馈电流串联负反馈7.1.2 四种类型的反馈组态四种类型的反馈组态动画动画例例我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物374电流并联负反馈电流并联负反馈7.1.2 四种类型的反馈组态四种类型的反馈组态动画动画例例不接不接地悬地悬浮浮同一点同一点我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物375电压并联负反馈电压并联负反馈电压串联负反馈电压串联负反馈电流并联负反馈电流并联负反馈电流串联负反馈电流串联负反馈不不同同点点相相同同点点负载接负载接地可不地可不画画负载接负载接地也可地也可不画不画负载未接地负载未接地(悬浮)(悬浮)负载未接地负载未接地(悬浮)(悬浮)四种组态的比较四种组态的比较我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物376例例::判判断断下下图图中中有有哪哪些些反反馈馈回回路路,,是是交交流流反反馈馈还还是是直直流反馈。 并判断反馈的极性和类型(组态)并判断反馈的极性和类型(组态) 解解::根根据据反反馈馈到到输输入入端端的的信信号号是是交交流流,,还还是是直直流流,,或或同同时存在,来进行判别时存在,来进行判别)(+)(-)(-)净输入量净输入量增大增大正反馈正反馈反馈通路反馈通路 交、直流均有交、直流均有信号的正信号的正向传输向传输不同不同点点串连串连交流反馈交流反馈交、直流反馈交、直流反馈我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物377例例(+)(+)(-)(-)(-)负反馈负反馈反馈通路反馈通路级间反馈通路级间反馈通路(+)(+)(+)(+)(-)(-)级间负反馈级间负反馈反馈通路反馈通路本级反馈通路本级反馈通路(+)(-)我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物378(+)(-)(-)(+)(+)(+)(+)(+)(+)局部反馈局部反馈 电压并联负反馈电压并联负反馈局部反馈局部反馈 电电压串联负反馈压串联负反馈级间反馈级间反馈 电电压串联负反馈压串联负反馈例例我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物379差分电路差分电路 反馈反馈(+)(+)(-)(+)(+)(-)我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物380(+)(+)(-)(+)(-)(-)我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物381分立元件反馈电路分立元件反馈电路1+–C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2CEC3C2+ECuoui+–T1T2RfRE1(+)(+)(-)(-)(+)(+)电压串联负反馈(交、直流反馈)电压串联负反馈(交、直流反馈)C增加隔直电容增加隔直电容C后,后,Rf 只对交流起反馈作用。 只对交流起反馈作用我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物382增加旁路电容增加旁路电容C后,后,Rf 只对直流起反馈作用只对直流起反馈作用C+–C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2CEC3C2+ECuoui+–T1T2RfRE1我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物383分立元件反馈电路分立元件反馈电路2(+)(+)(-)(+)(+)(+)电压并联电压并联正正反馈(交、直流反馈)反馈(交、直流反馈)我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物384例例 图图7.4.3((交流通路)交流通路)(+)(-)(+)(-)(-)(+)级间反馈:电压并联负反馈级间反馈:电压并联负反馈(+)(+)局部:电流串联正反馈局部:电流串联正反馈我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物385比较方式比较方式 —— 串联反馈和并联反馈串联反馈和并联反馈iifibib=i-if并联反馈并联反馈ufuiubeube=ui-uf串联反馈串联反馈 反馈信号与输入信号加在放反馈信号与输入信号加在放大电路的同一个输入电极。 大电路的同一个输入电极 反馈信号与输入信号加在反馈信号与输入信号加在放大电路的两个输入电极放大电路的两个输入电极小结:小结:我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物386采样电阻很大采样电阻很大采样电阻很小采样电阻很小电压反馈采样的两种形式:电压反馈采样的两种形式:RLuoRLuoRLioiERLioiERf电流反馈采样的两种形式:电流反馈采样的两种形式:我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物387分立元件反馈电路分立元件反馈电路3(+)(+)(-)(+)(-)(+)(+)Vbe电流串联负反馈(直流反馈)电流串联负反馈(直流反馈)Rf , Re1 , Re3 , C3电流串联负反馈(交、直流反馈)电流串联负反馈(交、直流反馈) Rf , Re1 Re3 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物388分立元件反馈电路分立元件反馈电路4(+)(+)(-)(+)(+)电压串联负反馈电压串联负反馈交、直流反馈交、直流反馈 Rf , Re1(+)(+)(-)(+)(+)(-)(-)电流并联负反馈电流并联负反馈交、直流反馈交、直流反馈 Rf , Rc3我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物3893. 各种反馈类型的特点各种反馈类型的特点7.1.2 四种类型的反馈组态四种类型的反馈组态A. 电压串联电压串联串联:输入端电压求和串联:输入端电压求和((KVL))vID = vI -vF即即电压负反馈:电压负反馈: ——稳定输出电压稳定输出电压稳定过程:稳定过程:某种原因(温漂)某种原因(温漂)vO vF vO vID = vI - - vF 要想反馈效果明显,就要求要想反馈效果明显,就要求vF变化能有效引起变化能有效引起vID的变化。 的变化最好为恒压源最好为恒压源信号源内阻信号源内阻RS越小越好越小越好AV则增益稳定则增益稳定输入输入一定时一定时希望希望输出输出稳定稳定我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物3903. 各种反馈类型的特点各种反馈类型的特点7.1.2 四种类型的反馈组态四种类型的反馈组态B. 电流并联电流并联并联:输入端电流求和并联:输入端电流求和((KCL))iID = iI -iF即即电流负反馈:电流负反馈: ——稳定输出电流稳定输出电流稳定过程:稳定过程:则增益稳定则增益稳定输入输入一定时一定时希望希望输出输出稳定稳定某种原因(温漂)某种原因(温漂)iO iF iO iID = iI - - iF 要想反馈效果明显,就要求要想反馈效果明显,就要求iF变化能有效引起变化能有效引起iID的变化最好为恒流源最好为恒流源信号源内阻信号源内阻RS越大越好越大越好AI我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物3977 7 反馈放大电路反馈放大电路7.1 反馈的基本概念与分类反馈的基本概念与分类7.2 负反馈放大电路的方框图及增益的负反馈放大电路的方框图及增益的 一般表达式一般表达式7.3 负反馈对放大电路性能的改善负反馈对放大电路性能的改善7.4 负反馈放大电路的分析方法负反馈放大电路的分析方法7.5 负反馈放大电路的稳定问题负反馈放大电路的稳定问题 7.1.1 反馈的基本概念反馈的基本概念7.1.2 四种类型的反馈组态四种类型的反馈组态 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物3987.3 负反馈对放大电路性能的改善负反馈对放大电路性能的改善引入负反馈引入负反馈 降低了放大倍数降低了放大倍数使放大器的性能得以改善使放大器的性能得以改善• 提高增益的稳定性提高增益的稳定性* *• 减少非线性失真减少非线性失真• 抑制环内噪声抑制环内噪声ו 对输入电阻和输出电阻的影响对输入电阻和输出电阻的影响* *• 扩展频带扩展频带(增益带宽积)(增益带宽积)均可用均可用负反馈负反馈的的自动调整自动调整作用来解释作用来解释我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物3997.3.1 提高增益的稳定性提高增益的稳定性定性理解:定性理解:在深度负反馈条件下,在深度负反馈条件下, 即即表达式中约去表达式中约去A 即抵消了增即抵消了增益受各种因素的影响益受各种因素的影响闭环增益将有闭环增益将有很高的稳定性很高的稳定性定量推导:定量推导:则则闭环时闭环时只考虑幅值有只考虑幅值有即即闭闭环环增增益益相相对对变变化化量量是开环的是开环的1/1+AF例例::某种原因某种原因 A变化了变化了5%%,,引入反馈深度为引入反馈深度为1+AF=10的负反馈,的负反馈,则闭环增益则闭环增益AF的变化只有的变化只有0.5%%反馈网络一般由稳反馈网络一般由稳定的线性元件组成定的线性元件组成我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物400表表7.3.1电压串联电压串联电压并联电压并联电流串联电流串联电流并联电流并联 信号信号 及及 、、 在四种反馈阻态中的具体形式在四种反馈阻态中的具体形式结论:结论:不同的负反馈不同的负反馈可稳定可稳定不同的闭环增益不同的闭环增益我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物4017.3.2 减少非线性失真减少非线性失真Auiufuiuoud加反馈前加反馈前加反馈后加反馈后AF+– 失真失真改善改善uouo(理解)(理解)我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物4037.3.4 扩展频带扩展频带开环幅频响应开环幅频响应上限频率扩展上限频率扩展1+AF倍倍下限频率降低下限频率降低1+AF倍倍闭环幅频响应闭环幅频响应证明:证明:已知已知引入负反馈(引入负反馈(F与与f无关)无关)增益带宽积=常数增益带宽积=常数我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物4047.3.5 对输入电阻和输出电阻的影响对输入电阻和输出电阻的影响串联负反馈串联负反馈 —— 并联负反馈并联负反馈 —— 电压负反馈电压负反馈 —— 电流负反馈电流负反馈 —— 表表7.3.2(自看)(自看)输入电阻输入电阻 输入电阻输入电阻 稳定输出电压稳定输出电压 输出电阻输出电阻 稳定输出电流稳定输出电流 输出电阻输出电阻 输入电阻输入电阻: :输出电阻输出电阻: :我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 1. 1. 负反馈对输入电阻的影响负反馈对输入电阻的影响 (1) (1) 串联负反馈串联负反馈 输入电阻输入电阻 无无反馈时:反馈时:有有反馈时:反馈时:我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 (2) (2) 并联负反馈并联负反馈 输入电阻输入电阻 无无反馈时:反馈时:有有反馈时:反馈时: 1. 1. 负反馈对输入电阻的影响负反馈对输入电阻的影响我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物407 2. 负反馈对输出电阻的影响 电压负反馈电压负反馈→稳定输出电压(当负载变化时)稳定输出电压(当负载变化时)→恒压源恒压源→输出电阻小。 输出电阻小1) (1) 电压负反馈使输出电阻减小电压负反馈使输出电阻减小 电流负反馈电流负反馈→稳定输出电流(当负载变化时)稳定输出电流(当负载变化时)→恒流源恒流源→输出电阻大输出电阻大2) (2) 电流负反馈使输出电阻提高电流负反馈使输出电阻提高理解理解我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物409分析负反馈放大电路的一般步骤分析负反馈放大电路的一般步骤(1) 找出信号放大通路和反馈通路找出信号放大通路和反馈通路(2) 用瞬时极性法判断正、负反馈用瞬时极性法判断正、负反馈(3) 判断交、直流反馈判断交、直流反馈(4) 判断反馈组态判断反馈组态(5) 标出输入量、输出量及反馈量标出输入量、输出量及反馈量(6) 估算深度负反馈条件下电路的估算深度负反馈条件下电路的end我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物4107 7 反馈放大电路反馈放大电路7.1 反馈的基本概念与分类反馈的基本概念与分类7.2 负反馈放大电路的方框图及增益的负反馈放大电路的方框图及增益的 一般表达式一般表达式7.3 负反馈对放大电路性能的改善负反馈对放大电路性能的改善7.4 负反馈放大电路的分析方法负反馈放大电路的分析方法7.5 负反馈放大电路的稳定问题负反馈放大电路的稳定问题 7.1.1 反馈的基本概念反馈的基本概念7.1.2 四种类型的反馈组态四种类型的反馈组态 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物4117.4 负反馈放大电路的分析方法负反馈放大电路的分析方法 深度负反馈的特点深度负反馈的特点 各种反馈组态的近似计算各种反馈组态的近似计算 7.4.1 深度负反馈条件下的近似计算深度负反馈条件下的近似计算 *7.4.2 小信号模型分析法小信号模型分析法 举例举例分析任务:分析任务:分析方法:分析方法:求闭环增益求闭环增益AF 和(闭环)电压增益和(闭环)电压增益AVF 小信号等效电路法小信号等效电路法 方框图法方框图法 深度负反馈下的近似估算深度负反馈下的近似估算我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物4121. 深度负反馈的特点深度负反馈的特点7.4.1 深度负反馈条件下的近似计算深度负反馈条件下的近似计算串联负反馈串联负反馈,输入端电压求和。 输入端电压求和虚短虚短虚断虚断虚短虚短虚断虚断并联负反馈并联负反馈,输入端电流求和输入端电流求和得得反馈量几乎抵消输入量反馈量几乎抵消输入量净输入量近似等于零净输入量近似等于零我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物4132. 各种反馈组态的近似计算各种反馈组态的近似计算7.4.1 深度负反馈条件下的近似计算深度负反馈条件下的近似计算电路电路(1):电压串联负反馈电压串联负反馈虚短:虚短:虚断:虚断:教材:教材:反馈系数反馈系数闭环增益闭环增益同相比例同相比例电路电路图图7.4.1我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物414电路电路(2):2. 各种反馈组态的近似计算各种反馈组态的近似计算7.4.1 深度负反馈条件下的近似计算深度负反馈条件下的近似计算电压并联负反馈电压并联负反馈虚短:虚短:虚断:虚断:虚地虚地反馈系数反馈系数闭环增益闭环增益闭环电压增益闭环电压增益反相比例电路(反相比例电路(I/V转换电路)转换电路)我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物415电路电路(3):电流串联负反馈电流串联负反馈2. 各种反馈组态的近似计算各种反馈组态的近似计算7.4.1 深度负反馈条件下的近似计算深度负反馈条件下的近似计算虚短:虚短:虚断:虚断:反馈系数反馈系数闭环增益闭环增益闭环电压增益闭环电压增益压控电流源电路(压控电流源电路(V/I转换电路)转换电路)我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物416电路电路(4):2. 各种反馈组态的近似计算各种反馈组态的近似计算7.4.1 深度负反馈条件下的近似计算深度负反馈条件下的近似计算电流并联负反馈电流并联负反馈虚短:虚短:虚地虚地虚断:虚断:又有又有即:即:闭环增益闭环增益反馈反馈系数系数闭环电压增益闭环电压增益参考方向参考方向不同时?不同时?我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物417例例1(+)(-)(-)(+)(+)(+)电压串联负反馈电压串联负反馈由虚短、虚断:由虚短、虚断:(+)(+)(-)(+)(+)虚短:虚短:虚断:虚断:T1我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物418例例2闭环电压增益闭环电压增益则反馈系数为则反馈系数为 (2) 闭环电压增益闭环电压增益求:求:(1) 反馈组态极性反馈组态极性(2) 由由虚短虚短和和虚断虚断可知可知解:解:(1) 电压串联负反馈电压串联负反馈(+)(-)(-)(+)(+)(+)(+)(+)我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物419例例3电流串联负反馈电流串联负反馈vIvFvRvOiO虚短:虚短:虚断:虚断:闭环增益闭环增益闭环电压增益闭环电压增益我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物420例例4(+)(+)(+)(+)电流串联负反馈电流串联负反馈由虚短、虚断:由虚短、虚断:(-)而:而:闭环增益闭环增益即:即:闭环电压增益闭环电压增益串联稳压电路串联稳压电路我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物421例例5闭环增益闭环增益闭环电压增益闭环电压增益电流串联负反馈电流串联负反馈反馈系数反馈系数注:电路必须满足深度负反馈条件才有此结论注:电路必须满足深度负反馈条件才有此结论注:电路必须满足深度负反馈条件才有此结论注:电路必须满足深度负反馈条件才有此结论 在在深深度度负负反反馈馈条条件件下下,,利利用用虚虚短短和和虚断虚断可知可知我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物422例例6求:求:(1) 大环组态;大环组态;(2)二、三级局部组态;二、三级局部组态;(3) 深度负反馈下大环的闭环电压增益深度负反馈下大环的闭环电压增益(+)(+)(-)(+)(-)(-)(+)(+)(-)解:解:(1) 电压并联负反馈电压并联负反馈(2) T2和和T3级间电流串联正反馈级间电流串联正反馈T2 电流串联负反馈电流串联负反馈T3 电流串联负反馈电流串联负反馈我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物423求:求:(3) 深度负反馈下大环的闭环电压增益深度负反馈下大环的闭环电压增益例例6(+)(-)(+)(-)由由虚短虚短和和虚断虚断::电压并联负反馈电压并联负反馈反馈系数反馈系数闭环增益闭环增益闭环电压增益闭环电压增益end我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物4267 7 反馈放大电路反馈放大电路7.1 反馈的基本概念与分类反馈的基本概念与分类7.2 负反馈放大电路的方框图及增益的负反馈放大电路的方框图及增益的 一般表达式一般表达式7.3 负反馈对放大电路性能的改善负反馈对放大电路性能的改善7.4 负反馈放大电路的分析方法负反馈放大电路的分析方法7.5 负反馈放大电路的稳定问题负反馈放大电路的稳定问题 7.1.1 反馈的基本概念反馈的基本概念7.1.2 四种类型的反馈组态四种类型的反馈组态 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物4277.5 负反馈放大电路的稳定问题负反馈放大电路的稳定问题引入引入正正反馈反馈 系统不稳定系统不稳定自激振荡自激振荡::引入引入负负反馈反馈 系统稳定系统稳定 使放大器的性能得以改善使放大器的性能得以改善且反馈深度且反馈深度性能改善性能改善 7.5.1 负反馈的自激及稳定工作条件负反馈的自激及稳定工作条件 *7.5.2 频率补偿技术频率补偿技术我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物4287.5.1 负反馈的负反馈的自激及稳定工作条件自激及稳定工作条件1. 自激振荡现象自激振荡现象 实际应用中,输出端实际应用中,输出端 出现一个出现一个高频正弦信号高频正弦信号问题?问题?引入引入负负反馈反馈 正正反馈反馈2. 产生原因产生原因与与频率响应频率响应有关?有关? 负反馈负反馈 同相同相 正反馈正反馈 反相反相 信号信号 f 结电容的结电容的RC低通电路低通电路 相位滞后相位滞后((附加相移附加相移 ))中频区的负反馈中频区的负反馈 高频区的高频区的正反馈正反馈噪声和干扰噪声和干扰 —— 包含宽广的频率成分包含宽广的频率成分我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物4293. 自激振荡条件自激振荡条件7.5.1 负反馈的负反馈的自激及稳定工作条件自激及稳定工作条件由闭环增益由闭环增益振振荡荡条条件件反馈深度反馈深度环路增益环路增益幅值条件幅值条件相位条件相位条件(附加相移)(附加相移)4. 稳定工作条件稳定工作条件或或负反馈放大电路稳定的判断方法?负反馈放大电路稳定的判断方法?负反馈放大电路稳定的判断方法?负反馈放大电路稳定的判断方法?幅值裕度:幅值裕度:Gm -10dB相位裕度:相位裕度: m 45 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物4305. 负反馈放大电路稳定性分析负反馈放大电路稳定性分析P点交在点交在 的的-20dB/十倍频程处,放大电路是稳定的。 十倍频程处,放大电路是稳定的我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物431*7.5.2 频率补偿技术频率补偿技术P点交在点交在 的的-20dB/十倍频程处,放大电路是稳定的十倍频程处,放大电路是稳定的我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物4327 7 反馈放大电路反馈放大电路•基本要求基本要求–了解反馈的基本概念了解反馈的基本概念 –掌握反馈放大电路中反馈极性和反馈组态的掌握反馈放大电路中反馈极性和反馈组态的判断判断 –掌握各种组态的负反馈对放大电路输入电阻、掌握各种组态的负反馈对放大电路输入电阻、输出电阻、增益,和其它性能的影响输出电阻、增益,和其它性能的影响 –掌握深度负反馈条件下掌握深度负反馈条件下“虚短虚短”和和“虚断虚断”的概念,并利用这两个概念近似计算电压串的概念,并利用这两个概念近似计算电压串联负反馈放大电路的闭环电压增益联负反馈放大电路的闭环电压增益 –了解负反馈放大电路产生自激振荡的原因、了解负反馈放大电路产生自激振荡的原因、条件,以及判断反馈放大电路稳定性的方法条件,以及判断反馈放大电路稳定性的方法 。
