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模拟电子技术基础教案

时间:2018-07-01


模 拟 电 子 技 术 基 础
本科生适用

河北工业大学 电气与自动化学院电工电子中心

第一章
(3 学时)绪论 半导体基础知识 N 型、P 型、PN 结

半导体器件基础知识 (8 学时)

(1 学时)半导体二极管 结构、特性曲线、参数 (3 学时)半导体三极管 结构、特性曲线、参数 (1 学时)场效应管 结构、特性及特点

第1章
主要知识要点: 半导体基础知识:

常用半导体器件

1. 本征半导体:本征激发和复合;两种载流子(空穴和电子)。 2. 掺杂半导体:P 型半导体及 N 型半导体;多子;少子。 3. PN 结:扩散与漂移;空间电荷区,电流指数方程;势垒电容;扩散电容。 半导体二极管: 1. 单向导电性。 2. 直流模型;微变等效模型。 3. 稳压二极管 半导体三极管: 1.结构,特性曲线,工作区,常用参数。 场效应管: 1. 结型场效应管:沟道;夹断;输出特性,转移特性。 2. 绝缘栅型场效应管:增强型,耗尽型;反型层,输出特性;转移特性。

1.1 半导体基础知识
1.1.1 本征半导体(Intrinsic Semiconductor)
导体(低价元素)————半导体————绝缘体(高价元素) 金、银、铜、铁等————硅、锗。镓等————橡胶、惰性气体等 Silicon, germanium, gallium, arsenide 二、本征半导体的晶体结构

一、半导体 (Semiconductor)

本征: 本质,纯净,洁净

共价键 Covalent bond

共价键结构平面示意图

三、本征半导体的两种载流子 自由电子(free electron)空穴(hole) 电子电流和空穴电流;载流子(carrier) 四、本征半导体的载流子浓度 本征激发现象:半导体在热激发下产生自由电子和空穴的现象; 复合现象: 半导体中自由电子和空穴相遇结合的现象。 本征激发与复合达到动态平衡(一定温度下)

n i = p i = K 1T

3/ 2

E GO e 2 kT

式中:ni、pi 分别为自由电子和空穴的浓度,K1 为与半导体材料载流子有效质量、有效能级密度有 关的常量,T 为热力学温度,k 为玻尔兹曼常数,EGO 为热力学零度时破坏共价键所需的能量,又 称禁带宽度。 本征半导体热敏,光敏。

1.1.2

杂质半导体(Extrinsic Semiconductor)

一、N 型半导体(N-type semiconductor) 本征半导体掺入五价元素(锑 antimony, 磷 phosphorus,砷 arsenid)形成 N 型半导体。杂质 半导体载流子成分:原有自由电子,原有空穴,掺杂自由电子。由于掺杂后自由电子数量增加使得复合 机会相应增加,故掺杂后 N 型半导体中自由电子数量较掺杂前有所减少。 自由电子: 多数载流子,简称多子(majority carrier) 空穴: 少数载流子,简称少子 (minority carrier) 五价掺杂元素: 施主杂质 (donor impurity) 例:掺杂浓度 5×1016/cm3 硅原子密度:4.96×1022/cm3 T=300K 时,本征激发浓度约 1.43×1010/cm3

二、P 型半导体(P-type semiconductor)

掺入三价元素(硼 boron, 镓 gallium, 铟 indium)形成 P 型半导体 载流子成分: 空穴:多数载流子 电子:少数载流子 三价掺杂元素: 受主杂质( acceptor impurity)

1.1.3

PN 结(PN Junction)
形成过程: 扩散运动:由于浓度差别而引起的载流子由浓度高区向浓度低区定向运动的现象。 漂移运动:在电场作用下引起载流子定向运动的现象。

一、 PN 结的形成

扩散形成空间电荷区(space charge region) 多子扩散(diffussion)、少子漂移-(drift) 扩散和漂移达到动态平衡后形成 PN 结 内电场有 N 区指向 P 区 空间电荷区又称耗尽层(depletion layer) 内电场方向

二、 PN 结的单向导电性 1. 导通状态

PN 结加正向电压,PN 结内电场被削弱、PN 结变薄,多数载流子扩散运动增请,扩散电流增 加。 漂移电流减小。 2. 截止状态 PN 结加反向电压,PN 结内电场被增强,PN 结变宽,多数载流子扩散运动被减若,少数载流 子漂移运动增强,形成反向电流。反向电流非常小,近似分析时可忽略,认为此时 PN 结处于 截止不导通状态。 漂移电流受温度影响大。而扩散电流不受温度影响。 三、 PN 结的电流方程 由理论分析知,PN 结所加电压与流过它的电流关系如下:
U

I = IS (e
四、 PN 结的伏安特性

UT

? 1) : 常温下(T=300K)UT=26mV

正向特性: 指数规律 反向特性: 反向阻断 击穿特性 雪崩击穿: 载流子获得足够的动能将共价键中的电子碰撞出来产生电子空穴对。 新产生的载流子再去碰撞其他 的中性原子有产生新的电子空穴对。这种碰撞电离称为雪崩击穿。 齐纳击穿: 阻挡层内的场强非常高时(掺杂浓度高,阻挡层很薄,容易建立很强的场强)足以把阻挡层内的中 性原子的价电子直接从共价键中拉出来。产生自由电子空穴对。这个过程称为场致激发。场致激发 产生大量的载流子,使 PN 结的反向电流剧增,呈反向击穿现象,叫齐纳击穿。 死区 五、 PN 结的电容效应 1. 势垒电容(depletion capacitance) 由于耗尽层宽度变化引起的电荷量变化效应 2. 扩散电容(diffussion capacitance) 由于非平衡少数载流子浓度变化而引起的电荷量变化效应。 由于多余过量积存对方扩散过来的 非平衡少子数量发生变化而形成。 **PN 结正向偏置: **PN 结反向偏置: 两种电容效应 势垒电容效应。(扩散电容因为没有形成扩散所以不存在。)

**只有在高频工作状态才考虑电容效应。

1.2 半导体二极管
1.2.1 常见结构

点接触型

面接触型

平面型

1.2.2 二极管的伏安特性
开启电压 U(on) 反向饱和电流 Is 击穿电压 U(BR) threshold voltage reverse saturation current breakdown voltage

1.2.3

二极管的主要参数

1. 最大整流电流 IF:二极管长期运行时允许通过的最大正向平均电流。 2. 最高反向工作电压 UR:二极管工作时允许外加的最大反向电压,通常 UR 为 U(BR)的一半。 3. 反向电流 IR:二极管未击穿时的反向电流。 4. 最高工作频率 fM:二极管工作的上限频率。

1.2.4

二极管的等效电路
一、折线化等效电路

U on

Uon
理想模型、恒压降模型、分段线性模型 二、二极管的微变电路
iD

Uon rD

?iD

ID

Q


+
uD

?iD
rd

?uD
uD

UD
uD UT

?uD

d[I S (e ? 1)] I S U T di I 1 ? iD e ≈ D = ≈ D = ≈ rd ? u D du D du D UT UT
rd ≈
三、高频模型

UT ID

正向偏置时, 电容效应为势垒电容加扩散电容,反向偏置时,电容效应只有势垒电容。

1.2.5

稳压二极管

一、稳压管的伏安特性

二、稳压管的主要参数 1. 稳定电压 Uz 2. 稳定电流 Iz 3. 额定功耗 PZM 4. 动态电阻 5. 温度系数

R
+

UI
-

DZ

IZ

IL

RL

Iz 取最小的条件 Iz 取最大的条件

I Z max =
I Z min =

U Im ax ? U Z ? I L min R min
U Im in ? U Z ? I L max R max

1.3

双极型晶体管 (Bipolar Junction Transistor)
双极型:两种载流子参与导电的器件

1.3.1

晶体管的结构及类型

发射极、基极、集电极。发射结、集电结。PNP 型、NPN 型 发射区掺杂浓度大,集电区掺杂浓度低,基区薄。

1.3.2

晶体管的电流放大作用

一、晶体管的内部载流子运动

+ u
I

V
BB

u V
CC

o

发射结正偏、集电结反偏。电流放大作用注意三个要点(过程): 1. 发射结扩散运动产生 IE; IE=IEN+IEP 2. 扩散到基区的自由电子与空穴复合产生 IB; 3. 集电结反偏,漂移运动产生 IC。 二、晶体管的电流分配关系 IE=IEN+IEP=ICN+IBN+IEP IC=ICN+ICBO IB=IBN+IEP-ICBO=I’B-ICBO IE=IC+IB 三、晶体管的共射电流放大倍数

β =

I CN I C ? I CBO = I' B I B + I CBO

IC = β I B + (1 + β )ICBO = β I B + ICEO IC ≈ β I B
β = ? iC ? iB

I B >> ICBO , , ,β >> 1

IE ≈ (1 + β )IB

ICBO:集电极反向饱和电流 ICEO:穿透电流

共基直流电流放大倍数 共基交流电流放大倍数

IC = ICN + ICBO = α I E + ICBO
α = ICN IE α= ? iC ? iE

α= 1.3.3

β 1+β

β =

α 1 ?α

晶体管的共射特性曲线
一、输入特性曲线 UCE 一定,iB∝UBE, iB-f(UBE)|UCE=Const. UCE>1V 后,集电结场强足以将发射区注入基区的绝大部分非平衡载流子都收集到集电区。

二、输出特性曲线 1. 截止区 UBE≤Uon, UCE>UBE, IB=0, iC=ICEO 2. 放大区 UBE>Uon, UCE≥UBE, iC=βIB 3. 饱和区 UBE>Uon, UCE<UBE, 临界饱和(放大)状态:UCE=UBE

1.3.4

晶体管的主要参数
1. 共射直流电流放大系数β

一、直流参数

β =

I C ? I CEO I C ≈ IB IB IC IE

2. 共基直流电流放大倍数α

α ≈

3. 极间反向电流

I CBO , I CEO , I CEO = (1 + β )I CBO
二、交流参数 1. 共射交流电流放大倍数β

β =

? iC ? iB

U CE =Const .

2. 共基交流电流放大倍数α

α =

? iC ? iE

U CB =Const .

3. 特征频率 fT 使β的数值下降 1 的信号频率为特征频率。 三、极限参数 1. 最大集电极耗散功率 PCM 2. 最大集电极电流 ICM 使明显减小的 IC 3. 极间反向击穿电压 UCBO,UCEO,UEBO,UCER,UCES.UCEX UCBO>UCEX >UCES >UCER >UCEO UEBO 一般只有几伏

1.3.5

温度对晶体管特性及参数的影响

一、温度对 ICBO 的影响 平衡少子漂移形成,少子数量取决于本征激发,故受温度影响较大。 二、温度对输入特性的影响 三、温度对输出特性的影响

第二章

基本放大电路 (8 学时)

(2 学时)放大电路的组成、特点与性能指标 基本共射放大电路的工作原理 放大电路分析方法 交、直流通路 (2 学时)图解法 作图方法和原则;工作点与失真;交、直流负载线;适用场合 (2 学时)微变等效电路法 模型和工作点估算;h 参数及简化电路;用 h 参数微变等效电路求 Au、Ri、Ro (2 学时)静态工作点稳定 三种基本放大电路 共基电路;共集电路;三种电路比较

第2章
主要知识要点: 放大电路组成:

基本放大电路

1. 特点与性能指标;基本共射放大电路的工作原理。 放大电路分析方法: 1. 交、直流通路概念; 2. 图解法; 3. 微变等效电路法。 静态工作点的稳定 三种基本放大电路的比较: 1. 共基放大电路 2. 共射放大电路 3. 共集放大电路

2.1
2.1.1

基本概念和主要性能指标
放大的概念

半导体器件加其它器件组成电路。三种基本组态放大电路:共基放大电路、共射放大电路、共集放 大电路。 放大微弱信号,输出信号的能量得到加强, 直流电源提供能量,半导体器件控制。 放大是能量的控制和转换。主要掌握四个要素: 本质:能量控制和转换; 特征:功率放大; 条件:有源电路; 前提:信号不失真。

2.1.2

放大电路的性能指标

从外部将放大器看作一个 BLOCK,

一、放大倍数
? ? ?

Voltage gain

A uu = A u =

UO Ui
?

(VCVS)

Current Gain

A ii = A i =
? ?

?

?

IO Ii
?

?

(CCCS)

Transinpedence gain

A ui =

?

Uo Io

(CCVS)

Transconductance gain
二、输入电阻

A

?

iu

=

IO U
? i

?

(VCCS)

+
Rs Ri Ro
?
?

U

S

U 'o

RL

U

?

o

Ri =
& V i & I i

三、输出电阻
?

Ro =

U Io
? R L = ∞ ,U S = 0
?

? ? U'o Ro = ? ?R L ? U ? 1? ? ? o

组成多级放大器后,前级输出电阻相当于后级的电源内阻,后级的输入电阻相当于前级的负载。 四、通频带

fbw=fH-fL bw: Bandwidth fH: Upper cutoff frequency fL: Lower cutoff frequency
五、非线性失真 六、最大输出功率与效率 注意: 放大倍数、输入电阻、输出电阻通常都是在正弦信号下的交流参数, 只有在放大电路处于放大状态且输出不失真的条件下才有意义

2.2
2.2.1

基本共射放大上电路的工作原理
电路组成及各元件的作用

iC + Rb iB

RC T + VCC

静态时,ui=0 V; VBB 使发射结正向偏置; VCC 使集电结反向偏置; 输入回路、输出回路 以发射极为公共点

ui

uo
-

VBB
2.2.2 静态工作点

一、静态工作点

iB

I BQ =

V BB ? U Rb

BEQ

why quiescent point
Q t

I CQ = β I BQ
V CEQ = V CC ? I CQ × R C

vBE

t

二、静态工作点的必要性 没有合适的静态工作点将出现非线性失真。

2.2.3

工作原理
ui t

ui 为输入(正弦信号) iB=IBQ+ib iC=β(IBQ+ib)=ICQ+iC uCE=VCC-ICRC=UCEQ+uc

iB (i ) C IBQ(ICQ) uCE UCEQ t t t

u i → u be → i b → i c (β i b ) → i c R c → u c → u o
必须保证晶体管始终工作在放大状态(工作在放大区) 放大即:利用晶体管的电流放大作用,依靠 RC 将电流变化转换为电压变化。

2.2.4

放大电路组成原则
1. 合适的静态工作点; 2. 输入信号作用于输入回路,即产生?uBE;

一、组成原则

3. 合适的输出信号提取。 二、常见的两种共射放大电路 1. 直接耦合式

VCC Rb2 + ui Rb1 uo RC + RL

I BQ =

VCC ? U BEQ R b2

?

U BEQ R b1

ICQ = β I BQ VCEQ = VCC ? ICQ × R C
2. 组容耦合方式

VCC Rb2 + ui VCC ? U BEQ Rb

RC + uo RL

Rb1

I BQ =

ICQ = β I BQ
VCEQ = VCC ? ICQ × R C

C1,C2 耦合电容,C1 保证信号从信号源到 输入的传递; 偏置电路保证晶体管工作在放大区; 晶体管负责放大作用,将输入的小信号放大; Rc 将变化的集电极电流变换成电压信号。

2.3
2.3.1

放大电路的分析方法
直流通路与交流通路
R b2 R b1 RS us RC + uo 共射放大电路

V CC

直流通路与交流通路的概念 直流通路:能通过直流信号的通道; 交流通路:能通过交流信号的通道。 直流通路的确定: 1. 电容开路; 2. 电感短路; 3. 信号源短路(保留内阻)。 交流通路的确定: 1. 大电容短路; 2. 无内阻直流电源短路。

+ -

RL

例:

Rb2 Rb1 RS

RC

Rb1 RS

RL

Rb2

RC

RL

直流通路

交流通路

vi

Rb

RC

RL

2.3.2

图解法

一、静态工作点分析

IC Rb + IB

RC + T VCC

us

uo
-

us

+ -

Rb

+

iB uBE

iC

+

RC VCC

uCE


VBB

VBB –

器件本身约束:输入输出特性 输入回路:输入伏安特性; 输出回路:输出特性。

外电路约束:放大电路方程 输入回路:uBE=VBB +us -iBRb; 输出回路:uCE=VCC-iCRC

V BB/R b

IBQ Q1

Q2
u BE

us=0时,外电路约束: 放大电路方程 输入回路:uBE=VBB-iBRb; If If uBE=0, then: iB= VBB/Rb iB=0; then: uBE=VBB

V BEQ

V BB

外电路约束:放大电路方程 输出回路:uCE=VCC-iCRC If uCE=0, then: iC=VCC/RC If iC=0, then: uCE=VCC
二、压放大倍数分析 当有?uI 时,

IC Rb + IB

RC + T VCC

? u S ? ? i B ? ? i C ? ? i C R C ? ? u CE ?

? u CE ? Au ? uS

us

uo
-

VBB
三、波形非线性失真

iB

Q





vBE

正常不失真放大
iB Q





vBE

工作点高,饱和失真

iB

Q



v BE



工作点太低,截止失真
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 NPN 管,输出电压表现 为底部失真。 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 NPN 管,输出电压表现 为顶部失真。 对于饱和失真,应减小 VBB、Rc 或增加 Rb; 对于截止失真应加大 VBB 或减小 Rb。 四、直流负载线和交流负载线

斜 率 1 /R C

V C C /R C

ICQ



Q

直流负载

斜率 1 /R ’ L
I C Q ( R C // R L )

V CC

交流负载线

2.3.3

等效电路法

一、直流模型及静态工作点估算法 近似:输入特性折线化

输出特性理想化

IBQ

Q

ICQ


uBE Uon

IBQ b UBEQ Uon

βIBQ

ICQ

c
对应放大状态即工作在放大区时, UBE≥Uon,UCE≥UBE

UCEQ e

例:

iB


iC

Uon

uBE

uCE

Vcc Rb b U BEQ
IBQ U on e

I BQ =

β IBQ

ICQ

Rc c

VCC ? U on Rb

I CQ = β I BQ

U CEQ

VCEQ = VCC ? ICQ × R C

二、射 h 参数等效模型(h Parameter model)

small-signal low requency ac model 1.模型
b e c e

b-e 间: c-e 间:

u BE = f (i B , u CE ) i C = f (i B , u CE )

du

BE

=

? u BE ?iB

di
U
CE

B

+

?u ?u

BE CE IB

du

CE

di

C

=

?iC ?iB

di
U
CE

B

+

?iC ? u CE

du
IB

CE

h11e =
h 12 e =

?u BE ?i B
? u BE ? u CE
? iC ?iB

U CE

du BE = h11 e di B + h12 e du CE

IB

diC = h21e di B + h22 e du CE

h 21 e =

U CE

h 22 e =

?iC ? u CE

IB

U be = h11e I b + h12e U ce I C = h21e I b + h22 e U ce
2.h 参数的物理意义
? ? ?

?

?

?

h11e =

?u BE ?iB U

CE

h12 e =

?u BE ?u CE ?i C ?i B

IB

体现集电极收集基-集结, 基区非平衡载流子的能力对 uBE 的影响 电流放大倍数

h 21e =

U CE

h 22e =

?i C ?u CE

IB

3. 简化 h 参数等效模型

4. rbe 的近似表达式

VB'E

i E = IES (e VT ? 1) ≈ IES e

VB'E VT

1 re

d iE 1 = = IES e d vB' E VT

VB'E VT



iE VT

re≈VT / iE re|Q≈VT /IEQ=26 (mV)/ IEQ ( mA) rbe|Q= rbb' + rb′e ≈rbb’+(1+β) 26 / IEQ

三、共射放大电路动态参数分析

2.4

Au :
?

? 静态工作点的稳定
?

U i = I b rbe
U O = ? IC (R C // R L ) = ?β I b (R C // R L )
? ? ?

Ri :
Ro :

R i = R b1 // R b 2 // rbe
Ro = Rc

Au =

?

Uo Ui
?

?

=?

β I b R C // R L

?

I b rbe

?

=?

β R C // R L rbe

2.4.1

静态工作点稳定的必要性

主要是温度升高时,Q 变化,而放大特性取决于 Q 的位置。

2.4.2

典型电路

一、电路组成及静态工作点

V 'CC= VCC Rb2 / (Rb1+Rb2) R'b= Rb1∥Rb2 IB=(V 'CC-VBE) / [R'b+(1+β )Re] IC=β IB VC= VCC -ICRc VCE= VCC -ICRc-IERe= VCC -IC(Rc+Re) 二、动态参数

T

IC IC

UE IBQ

UBE

& =V & /V & = ? β I b R 'L = ? β R 'L 1. A v o i ? rbe I b rbe

?

& /& Ri = V i Ii = R b1 // R b 2 // rbe

例题:

Ib

?

β Ib
Uo
?

?

Ui

?

Uo = β Ib R C // R L Ui = Ib rbe + (1 + β ) Ib Re
? ? ?

?

?

Au =

?

Uo Ui
?

?

=?

β ( R C // R L ) I b

?

[ rbe + (1 + β )R e ] I b

?

R 'i =

Ui
?

?

=

= rbe + (1 + β ) R e

β ( R C // R L ) rbe + (1 + β )R e

Ib R i = [ rbe + (1 + β ) R e ] // R b1 // R b 2

RO = RC

2.5
2.5.1

三种基本放大电路
基本共集放大电路

一、 电路组成

Ic

+ -

ui

IB
IE

+ uo

Ic
IB

uo
IE

直流通路

交流通路

二、静态分析

I BQ =

VBB ? U BEQ R b + (1 + β )R e

I EQ = (1 + β )I BQ = (1 + β ) U CEQ = VCC ? I EQ R e
三、动态分析

VBB ? U BEQ R b + (1 + β )R e

Ib Ui
?

?

β Ib
Uo
?

?

b

e

Ie
Uo
?

?

+

Ui

?

Ib

?

β Ib
c

?

Au =

?

Uo Ui
?

?

=

I b (R b + rbe ) + Ie R e

?

Ie R e

?

?

=

I b (1 + β )R e

?

[R b + rbe + (1 + β )R e ] I b

?

Ib
β Ib
?

?

Ie

?

Io

?

+ ? Uo Ro

2.5.2

基本共基放大电路

=

(1 + β )R e R b + rbe + (1 + β )R e
?

(R b + rbe ) << (1 + β )R e , , A u ≈ 1
Ri = Ui Ib
? ?

=

I b (rbe + R b ) + Ie R e Ib
?

?

?

= R b + rbe + (1 + β )R e

Ro =

Uo Io
?

?

= R e //(

Uo Ie
?

?

) = Re//

R b + rbe (1 + β )

ui

+ uo

ui

uo

e β Ib = Ic

?

?

c

交流通路

U i Ie

?

?

Ib
b

?

r be

Uo

?

等效通路

Q:

I EQ =

VBB ? U BEQ Re

I BQ =

I EQ 1+β

U CEQ = VCC ? ICQ R C ? U EQ = VCC ? ICQ R C + U BEQ
动态参数:
? ? ?

Au =

Uo Ui
?
? ?

=
?

Ie R e + I b rbe
= Ie R e + I b rbe Ie
? ?

?

Ic R c
?

=

β Rc rbe + (1 + β )R e
rbe 1+β

Ri =

Ui

= Re +

Ii Ro = RC
2.5.3 三种接法比较
共发射极放大电路:

既放大电压信号,又放大电路信号; 做低频电压放大单元用。 共集电极放大电路: 只能放大电流信号,不能放大电压信号; 输入电阻大,输出电阻小,做缓冲器用。

共基极放大电路:
不能放大电流信号,输入电阻小,频率特性好; 适用于高频宽带放大电路应用。

2.6

晶体管放大电路的派生电路
复合管

i C1

iC

i C = i C1 + i C 2 = β 1i B1 + β 2i B 2
= β 1i B1 + β 2 (1 + β 1 )i B1

i B (i B1 ) i B2 (i E1 )

i C2

= (β 1 + β 2 + β 1β 2 )i B1 ≈ β 1β 2i B1
iE

iC iB(iB1)
iB(iB1)

iB2(iC1)

iC

iB2(iE1)

iE

iE

iB2(iE1) iB(iB1)

iE

iB(iB1)

iE

iC

iB2(iC1)

iC

ib1
Ui
?

β ib1

ic

+
Uo
?

r be1
R
b

β ib
2

rbe2 ib2

Au =

?

Uo Ui
?

?



I b1[rbe1 + (1 + β 1 )rbe 2 ]

?

β 1β 2 I b1 (R C // R L )

?

=

β 1β 2 (R C // R L ) rbe1 + (1 + β 1 )rbe 2

2.6.1

共射-共基放大电路

R i = R b //[ rbe1 + (1 + β 1 )rbe 2 ]

IC1 (Ie 2 ) I b1 Ui
? ?

?

?

IC 2

?

+
?

Au =

?

Uo Ui
?

?



IC1 U o Ui Ie 2
? ?

?

?

=

β 1 I b1
?

?

Uo
?

?

U i (1 + β 2 ) I b 2
?

+

Ib 2

?

Uo
-

=

I b1 rbe1

?

β 1 I b1

?

×

? β 2 (R C // R L ) I b 2 (1 + β 2 ) I b 2
?

≈?

β 1 (R C // R L ) rbe1

第三章

多级放大电路 (5 学时)

(2 学时)多级放大电路的耦合方式 直接耦合;阻容耦合;变压器耦合简介;光电耦合简介;多级放大电路的 Au、Ri、Ro (2 学时)直接耦合放大电路 基本差放;长尾差放;恒流源差放;CMRR (1 学时)输出级电路

第3章
主要知识要点: 多级放大器的耦合方式: 1. 直接耦合:零点漂移;电平移动。 2. 组容耦合 3. 变压器耦合 4. 光耦合 多级放大器的性能指标: 1. 放大倍数; 2. 输入电阻; 3. 输出电阻。 直接耦合放大电路:

多级放大器

1. 基本差动放大电路:基本结构;差模信号及差模特性;共模信号及共模特性;零漂的克服。 2. 长尾电路。 3. 恒流源差动放大电路。 4. 共模抑制比。 5. 输出级电路:互补推挽结构及甲已类放大。

3.1

多级放大器的耦合方式
多级放大器的级: 一个基本的放大单元 级与级之间的连接方法:耦合方式。 直接耦合; RC 耦合; 变压器耦合; 光耦合。

RC 耦合

直接耦合

变压器耦合

3.1.1

直接耦合

一、直接耦合放大电路的静态工作点设置

两极放大器如左图,T1 集电极电位受 T2 积极基极电位影响在 0。7V 左右。如右图加上 Re2 后可 得到较为合适的静态工作点。 T2 的发射极电阻 Re2 影响放大器放大倍数,该改为用稳压管即可以保证 T1 管的集电极电位又可 以对放大倍数不影响。

为了极联方便,还可以用 NPN,PNP 结构。 直接耦合低频特性好,无电容,易集成。 交直流兼顾难。

3.1.2

RC 耦合

各级静态工作点独立, 不能放大低频 直流信号。

3.1.3

变压器耦合

R 'L = (

I2 2 N ) R L = ( 1 )2 R L I1 N2

Au =
3.1.4 光耦合

? β R 'L rbe

3.2 多级放大电路的动态分析

Au =
? ?

?

Uo Ui
?

?

=

U o1 Ui
?

?

×

Uo2 Ui 2
?

?

×???

U on U in
?

?

= A1× A 2 × ? ? ? A n = ∏ A j
j=1

?

?

?

n ?

Ri =

Ui Ii

= R i1

R o = R on

3.3 直接耦合放大电路
3.3.1 直接耦合放大电路的零点漂移现象

一、零点漂移现象和产生的原因 零点漂移现象:晶体管的工作点随时间而偏离原设定的静态值的现象。 二、抑制温度漂移的方法 主要有三中方法: 1. 采用负反馈方法; 2. 采用温度补偿的方法; 3. 采用对称电路的方法;

3.3.2

差分放大电路

差分放大电路是构成直接耦合多级放大器的基本单元。 一、电路构成

有零点漂移现象

利用对称克服零点漂移现象

二、长尾式差分放大电路

1. 静态分析

I EQ ≈

I EQ VEE ? U BEQ , I BQ = , U CEQ = U CQ ? U EQ = VCC ? I C R C + U BEQ 2 Re (1 + β )

I Re = I EQ1 + I EQ 2 = 2I EQ ,
2. 对共模信号的抑制作用

I BQR b + U BEQ + 2I EQ R e = VEE

UIC ↑→ iB1 ↑→ iC1 ↑ (iE1 ↑) UIC ↑→ iB2 ↑→ iC2 ↑ (iE2 ↑)

UE ↑

U E ↑→

U BE1 ↓→ i B1 ↓→ i C1 ↓ (i E1 ↓)
U BE 2 ↓→ i B 2 ↓→ i C 2 ↓ (i E 2 ↓)

3.对差模信号的放大作用

AC =

? u oc ? u IC

共模电压放大倍数 (common mode voltage gain)

Ad =

? u od , ? u Id

1 ? u Id = 2? i B1 (R b + rbe ) ,? u od = ?2? i c1 (R c // R L ) , 2

R i = 2( R b + rbe ) , R o = 2R C

1 1 β (R c // R L ) 2 × ? i c1 (R c // R L ) 2 2 =? Ad = ? 2 × ? i B1 (R b + rbe ) R b + rbe

K CMR =
4. 压传输特性

Ad :共模抑制比。在完全对称的情况下。共模抑制比为零。 Ac

三、差分放大电路的四种接法 1. 双端输入,双端输出电路 2.双端输入单端输出

静态工作点 Q:

V 'CC =

RL RL VCC = VCC R 'C = R C1 // R L = R C // R L R C1 + R L RC + RL

I EQ =

I EQ VEE ? U BEQ , I BQ = , I CQ = β I BQ , U CQ1 = V 'CC ? ICQ R 'C 2R e 1+β

U CQ 2 = VCC ? I CQ R C
交流小信号差模分析: 等效电路 差模增益:

Ad =

? u od ? β ( R C // R L )? i B ? β ( R C // R L ) = = 2(R b + rbe )? i B 2( R b + rbe ) ? u Id

输入电阻:

R i = 2(R b + rbe )
输出电阻:

R o = R C1
共模信号分析: 等效电路:

AC =

? β (R C // R L ) ? β ( R C // R L )? i B = [(R b + rbe ) + 2(1 + β )]R e? i B R b + rbe + 2(1 + β ) R e ? β ( R C // R L ) 2( R b + rbe )

共模抑制比:

Ad =

K CMR =

A d R b + rbe + 2(1 + β )R e = AC 2(R b + rbe )

3.单端输入双端输出

差模信号: u I = + 共模信号:

1 1 u I ? (? u I ) 2 2

1 uI 2

1 u o = Adu I + Ac ( u I ) 2
4. 单端输如,单端输出电路 5. 小结 I. II. III. IV. 输入电阻相同, 2(Rb+rbe); 输出电阻:双端输出时:2Rc,单端时: Rc; Ad , Ac 不同; 单端输入时有共模信号。

四、改进型差分电路 长尾型电路提高 Re 可提高共模抑制比,但是不能兼顾静态工作点和动态放大倍数。解决方案可以 用电流源,即有合适的静态工作点有能提高增益。

IC3恒定!内阻大

UR 2 ≈

R2 VEE , R1 + R 2

IC3 ≈ I E 3 =

U R 2 ? U BE 3 R3

3.3.3

直接耦合互补输出级

一、基本电路

ui 0 t

uo t
交越失真 Crossover distortion

uo t

二、消除交越失真的互补输出级(互补推挽甲乙类放大电路)

U B1, B2 =

U BE5 R × (R 3 + R 4 ) = (1 + 3 ) U BE5 R4 R4

UBE 倍增电路

甲乙类准互补推挽输出级

第四章

集成运算放大电路(3 学时)

(3 学时)集成运算放大电路概述
集成运放中的电流源电路 基本电流源电路;改进型电流源电路;多路电流源电路 集成运放电路

第4章
主要知识要点: 集成运算放大电路概述:

集成运算放大电路

1. 结构特点(有源负载、电流源偏置、复杂电路) 2. 功能分工组成(输入级、输出级、偏置电路、中间放大级) 电流源电路: 1. 基本电流源电路; 2. 改进型电流源电路 3. 多路电流源电路。 集成运放电路

4.1 概述
4.1.1 集成运放的电路结构特点

直接耦合; 差分电路; 恒流源电路; 复杂电路; 有源器件; 复合型式

4.1.2

集成运放电路组成及作用
input

输入级

中间级

输出级

ouput

偏置电路
一、输入级:高输入电阻; 二、中间级:高增益; 三、输出级:低输出电阻; 四、偏置电路:提供直流偏置。

4.1.3

电压传输特性
uo
Positive saturation voltage

VCC
u P --u N
Negtive saturation voltage

uP uN

uo -VEE Aod

Aod 可达百万倍

4.2
4.2.1

集成运放中的电流源电路
基本电流源电路

一、镜像电流源

IR =

VCC ? VBE I = I C + 2I B = I C + 2 C R β β IC = IR ≈ IR β +2

问题:IR 大时,损耗大;IR 小时,R 阻值本身太大,不易集成。 二、比例电流源

VCC IR T0 IE0 Re0 Re1 IE1 R IC1 T1
IC1=Re0/Re1IR 问题:IC1 的大小取决于电阻比,当 希望 IC1 很小时,工艺上受到限制。

三、微电流源

V CC IR
T0
RE R

I C1 T1

当β较小时,误差不能忽略

I E1

4.2.2

改进型电流源电路

一、加射极输出器的电流源

V CC IR
R

T2 IE2
IC1

I C1 =

IR 2 1+ (1 + β )β

≈ IR

T0

T1

二、威尔逊电流源

V CC

I C1 I C0 IR
4.2.3

I C2

B

2 β 2 + 2β )I R ≈ I R IR = (1 ? 2 = 2 β + 2β + 2 β + 2β + 2

I E2 I C2

多路电流源电路

V CC IR R I C1

I C2

I C3

IE0Re0≈IE1Re1≈IE2Re2≈IE3Re3
I E0 R e0
4.2.4

I E1

R e1

R e2

I E2

R e3

I E3

有源负载放大电路

一、有源负载共射放大电路

VCC T2 Rb uI + R uo Au =
二、有源负载差分放大电路

T3

Rb I b1

β Ib1

+ RL uo -

T1

RL

IR

rbe1

rce1

rce2

? β ( rce1 // rce 2 // R L ) ?β RL = R b + rbe1 R b + rbe1

V CC
i c3 i c1

T3 T1 T2
I -V E E

T4 i c4
i c2

io

+ uo -

+ uI -

RL

Au ≈

?β R L rbe

4.3

集成运放电路简介
偏置电路 输入级:

中间放大级

输出级

偏置电路:T8,T9,T11~T13,R4,R5; 输入级:T1-T6,T7. T1,T2,T3,T4:共集-共基电路; 中间级:T16,T17 复合共射放大,R7,R8,T15Ube 倍增器; 输出级:T14,T18,T19, 甲乙类准互补推挽输出级, D1,D2,过流保护,R9,R10:过流保护及不对称补偿。

4.4 集成运放的性能指标及低频等效电路
4.4.1 主要性能指标
1. 开环电压增益; 2. 共模抑制比 3. 差模输入电阻; 4. 输入失调电压; 5. 输入失调电流; 6. 输入偏置电流; 7. 最大共模输入电压; 8. 最大差模输入电压; 9. 带宽; 10. 11. 单位增益带宽; 转换速率。

4.4.2

低频等效电路

+
uI

AoduI +

ro

uo

-

第五章 放大电路的频率响应(3 学时)
(2 学时)基本概念 高通电路;低通电路;波特图 晶体管的高频等效模型 完整的混合π模型;简化的混合π模型;π模型的主要参数 (2 学时)单管放大电路的频率响应 中频电压放大倍数;低频电压放大倍数;高频电压放大倍数

第5 章
主要知识要点: 基本概念: 1. 高通电路; 2. 低通电路。 波特图: 1. 频率特性分析法,波特图法。 晶体管的高频等效模型: 1.混合π型模型; 2. 简化的混合π型模型; 3. π型模型的主要参数。 单管放大电路的频率响应: 1. 中频电压放大倍数; 2. 低频电压放大倍数; 3. 高频电压放大倍数。 多级放大器的频率响应分析要点。

放大电路的频率响应

5.1 频率响应概述
5.1.1 研究频率响应的必要性

C1,C2: C3: Cπ

coupling capacitor bypass capacitor junction capacitor

耦合电容和旁路电容影响带宽。

5.1.2

频率响应的基本概念

幅频特性:描述输入信号幅度固定,输出信号的幅度随频率而变化的规律; 相频特性:描述输入信号和输出信号之间相位差随频率变化的规律。 一、高通特性

Au =

?

Uo Ui
?

?

=

R 1 = 1 1 + R 1+ jω C jω RC

ωL =
fL =

1 1 = RC τ
1 2π RC

jω f j 1 ωL fL = = = ω jω f 1+ L +1 1+ j jω ωL fL

Au =

?

j

f fL f fL

, | A u |=

?

1+ j

f / fL f ) o , ? = 90 ? arctg( fL 1 + ( f )2 fL
|Au| 1 0.707

f ?
90o 45o

f fL

二、低通特性

+
Ui
?

Uo

?

+ -

| A u |=

?

1 1+ ( f 2 ) fH

-

φ = ? arctan

f fH

|Au| 1 0.707

f ? fH f

0o -45o -90o

三、带通特性
?

Au =

A mid j (1 + j

f f )(1 + j ) fL fH

f fL

|Au| 1 0.707

f ? fL fH f

90o 45o 0 o -45 -90o

5.1.3

波特图
频率轴,对数坐标;幅度轴,分贝坐标。

波特图:

Au =

?

j

f 1+ j fL
1 1+ j f fH

f fL

20 log | A u |= 20 log

?

f f ? 20 log 1 + ( ) 2 fL fH

Au =

?

20 log | A u |= ?20 log 1 + (

?

f 2 ) fH

5.2

晶体管的高频等效模型

rc c' b'

b
+
?

rbb' Ib b' +

?

C? rb‘c
?

IC c
rce

?

e' re

Ube
-

Ub'e
-

?

rb‘e

gm Ub'e
Cπ e
?
?

b
+
?

rbb'

? Ib

+

b'

IC? C?

?

c
?

Ube
-

Ub'e
-

?

rb‘e

gm Ub'e

e

?

Uce

R'L

b +

rbb' +
?

IC? b'

g m Ub 'e
C''?

c

Ube
-

?

Ub'e rb‘e C C' π ?
e

中频时:gmUb’e=βIb gm=β(Ib/Ub’e)=β/rb’e ≈IEQ/UT 密勒变换
?

C'? = (1 ? K )C? = (1+ | K |)C? C'π = Cπ + (1+ | K |)C?
b + rbb' +
?
?

?

C' '? =

(K ? 1) K
?

?

C?

b'

g m U b 'e

?

c

U be

?

U b 'e
-

rb‘e C' π e

5.2.1

晶体管电流放大倍数的频率响应

20logβ

β0
f fβ fT f

β =

?

?
-45o -90o

f 1+ j fβ
β
? ?

βo

f = f T ,... | β |= 1

?

f T = β 0fβ

α=

?

=

1+β

f 1+ j fα

αo

fα = (1 + β 0 )fβ ≈ f T

5.2.2

单管放大电路的频率响应

A
+ + uS ui -

f fL fH

低频段:

C1,C2,Ce作用,增益变小
高频段:

Cπ ,C? 作用。增益变小
一、中频电压放大倍数

中频段: 耦合电容C1,C2,Ce容量足够大,可看作短路, Cπ ,C?足够小,可看作开路。 增益恒定

rbe = rbb ' + rb 'e A usm
?

U i U b 'e U O Ri rb 'e = ? = ? ? ? ? ? = ? ? (?g m R 'L ) R S + R i rb 'e + rbb ' U S U S U i U b 'e

UO

?

?

?

?

R is = R s + R b // rbe

二、低频电压放大倍数和下限截止频率
rbb’ rb’e

g m U b 'e

?

A suL =

?

j

f fL

1+ j

f fL

? A sum

?

rbb’
?

Ub
Us
rb’e

?

US

?

=

Ri RS + Ri +

1 jω C1

=

jω R i C1 jω C1 (R S + R i ) + 1

C1回路(设C2, Ce 短路)

A suL =

?

j

f 1+ j fL

f fL

? A sum

?

f LC1 =

1 2π (R i + R s )C1

g m U b 'e

?

+

Uo

?

C2回路(设C1,Ce短路)

f LC2 =

1 2π (R C + R L )C 2
Ce回路 (设C1, C2短路)

f L Ce =

1 2π R e //( rbe // R b1 // R b 2 // R e )C e 1+β

R?
C1回路 (设C2, Ce 短路) C2回路 (设C1,Ce短路) Ce回路 (设C1, C2短路) fLC1, fLC2, fLCe差别大时, 取高值为fL。相近时:

fL =

k =1

∑f

n

2

Lk

三、高频电压放大倍数和上限截止频率

A ush = A usm

?

?

1 f 1+ j fH
rbb’ C’π rb’e

R = (R S // R b + rb 'b ) // rb 'e

C'π = (1+ | K |)C? + Cπ
r bb’ C ’π

?

r b’e

R C’π

fH =

1 2π RC'π

第六章

反馈放大器(7 学时)

(3 学时)反馈的基本概念及判别 负反馈放大电路的组态 (1 学时)反馈的表示方法 (1 学时)方框图、表达式、各种组态的 A、F 含义、 深负反馈放大电路 AF 的估算 (1 学时)负反馈对放大电路的影响 (1 学时)反馈放大电路的稳定性 负反馈放大电路的自激:原因与条件、判别方法、消振方法

第6章 反馈放大器
主要知识要点: 反馈的基本概念及判别: 1. 有无判断; 2. 极性判断(瞬时极性法); 反馈放大电路的组态: 1. 组态判别法; 2. 四种广义放大倍数的定义 3. 四种负反馈组态输入输出信号作用关系。 反馈的表示方法: 1. 方框图表示; 2. 一般表达式; 深度负反馈 负反馈对放大器性能的影响: 1. 二端口网络的概念; 2. 利用二端口网络分析负反馈放大器; 3. 负反馈对放大器性能的影响。 负反馈放大电路的稳定性: 1. 自激振荡现象; 2. 自激振荡条件; 3. 自激振荡判别方法; 4. 自激振荡消除方法。

6.1
6.1.1

反馈的概念及判别方法
反馈的基本概念

在电子电路中, 将输出两的一部分或全部通过一定的电路形式作用到输入回路, 用来影响输入量以 达到对输出量的控制作用的措施称为反馈。 目的: 通过输出对输入的影响来改善系统的运行状况及控制效果。

馈:馈送、馈送、传送

正反馈,负反馈从对输入量的影响看。净输入量增加的为正反馈,净输入量减小的是负反馈。 现实生活中反馈现象:淋浴水稳调节过程、听音乐音量调节、人随天气变化而增减衣服。

6.1.2

反馈的判断

负反馈

正反馈

有,无(从有无反馈网络,即有无从输出到输入的信号传递网络角度看) 极性判断(瞬时极性法) 电路反馈环节中任一点规定极性, 由此极性对后续接点的影响, 再逐级判断直至从输出再反馈回来的极 性。

6.2
6.2.1

反馈组态
分析要点

1. 反馈信号取自输出,量值与输出成比例; 2. 反馈量与输入量作用后为净输入量,反馈量通过影响输入量而最终影响输出量; 3. 正反馈放大器增益增加;负反馈放大器增益减小。 输出回路反馈量: 电压 电流 ; 输入回路信号作用方式: a. 串联 并联 输出回路反馈量:电压 输入回路信号作用方式:串联 电压串联反馈组态 (Series-shunt configuration) b. 输出回路反馈量:电流 输入回路信号作用方式:串联 电流串联反馈组态 (series-series configration) c. 输出回路反馈量:电压 输入回路信号作用方式:并联 电压并联反馈组态 (shunt-shunt configuration) d. 输出回路反馈量:电流 输入回路信号作用方式:并联 电流并联反馈组态 (shunt-series configuration)

6.2.2

四种负反馈组态

一、电压串联负反馈 (series-shunt configuration)

uI ↑→ uD ↑→ uO ↑→ uF ↑
uD ↓

uF =

R1 uO R1 + R2
R1 + R2 R u F = (1 + 2 )u I R1 R1

u I = u D + u R1 = u D + u F ≈ u F

uO =

反馈信号取自输出电压,在输入端信号作用关系为串联相加,结果稳定输出电压。 只要 Aod,Rid 很大,“虚短路”,“虚断路”存在,则 uo 与 RL 无关。所以输出电压稳定。 二、电流串联负反馈

i R1 =

uI = i RL = i O R1

u F = i R1R1 = i RL R1 = i O R1
iO = uF uI = R1 R1
i o ↑→ i R1 ↑→ u F ↑→ u o ↓

反馈信号在输入端串联相加,反馈量取自输出电流,结果稳定输出电流。

io ↓

三、电压并联负反馈

iF = ?

uO R

iI = iF

uO = ?iF R = ?i I R

反馈信号取自输出电压,信号在输入回路并联关系,结果稳定输出电压。 四、电流并联负反馈

iI = iF =

R2 iO R1 + R 2
R1 )i I R2

(i o ? i F )R 2 = iF R1

i O = (1 +

反馈信号取自输出电流,信号在输入回路并联关系,结果稳定输出电流 四种放大倍数(增益): 电压串联负反馈:

A uuf =

电流串联负反馈: A iif 电压并联负反馈: 电流并联负反馈:

? uO ? uI ?i = O ? iI

A iuf = A uif

? iO ? uI ? uO = ? iI

6.2.3

反馈组态的判断

输出端:反馈方式判断,令 uo=0 后观察有无反馈可判断电压及电流反馈方式; 输入端: 反馈方式判断, 分析输入回路输入信号与反馈信号作用关系;串联或并联。

6.3
6.3.1

负反馈放大电路的一般表示
方框图表示法
A:基本放大电路放大倍数 F:反馈系数

X 'i :(净输入量),误差信号; X i :输入信号; X f :反馈信号; X o :输出信号;
? ? ?

?

A F :环路放大倍数,环路增益 Af =
?

? ?

?

Xo Xi
?

?

:闭环增益
? ?
?

X'i = X i ? X f ; A =

?

?

?

Xo X 'i

;F =

?

Xf Xo
?



6.3.2
?

负反馈放大电路的一般表达式

Af =

Xo Xi
?

?

=

Xo X 'i + X f
?

?

?

?

=

X 'i + X 'i A F
?

?

A X 'i
?

? ?

? ?

=

A 1+ AF
? ?

?

| 1 + A F |> 1.时, | A f |<| A | :负反馈

? ?

| 1 + A F |>> 1.时, | A f |≈|
? ? ?

? ?

?

1 F
?

| :正反馈

A F = ?1.时, | A f |? ∞ :自激振荡

6.3.3

负反馈放大电路的基本放大电路
反馈网络对放大器有负载作用,

1. 找出反馈网络; 2. 输入端等效电阻效应:电压反馈 Uo=0;电流反馈 Io=0; 3. 输出端等效电阻效应: 串联反馈,iI=0,并联反馈 反馈点接地。 例:

6.4 深度负反馈分析 6.5
6.5.1

负反馈对放大电路性能的影响
稳定放大倍数
?

Af =

1 F
?

; | A f |=

1 1 dA f 1 dA ; dA f = ; = 2 1 + AF Af (1 + AF) A (1 + AF)

6.5.2

改变输入电阻及输出电阻

一、对输入电阻的影响

R if =

Ui Ii
?

?

=

U'i + U f Ii
?

?

?

=

U'i + AFU'i Ii

= (1 + AF)

U'i = (1 + AF)R i Ii

R if = =

Ui Ui Ui = = Ii I'i + If I'i + AFI'i 1 Ui 1 = Ri (1 + AF) Ii 1 + AF

二、对输出电阻的影响

U o ? (? A F U o ) 1 + A F ? Io = Uo = Ro Ro
?

?

? ? ?

? ?

R of =

Uo Io
?

?

=

Ro

1+ AF
? ? ? ?

? ?

? ?? Uo Io = + (? A F Io ) Ro

?

?

Uo (1 + A F) Io = Ro

R of =

Uo Io
?

?

(1 + A F)R o

? ?

6.5.3

展宽频带
R if =
? Ui Ui U i = = Ah Ii I'i + If I'i + AFI'i f ? ? 1+ j fH Ah Am = = = ? ? ? ? ? f 1 + A h Fh Ah 1+ j + Am F 1+ fH f 1+ j fH

Ah =

?

Am 1+ j f fH

?

A hf

?

Am A hf
? ?

?

?

A mf ; = 1+ Am F = f f 1+ j 1+ j ? ? f Hf (1 + A F)f H
? ?

?

f Hf = (1 + A m F)f H

6.5.4

减小非线性失真

6.6
6.6.1

负反馈放大电路的稳定性分析
自激振荡
? ? ?

一、原因 负反馈时, | X 'i |=| X i | ? | X f |

φ A + φ F = 2nπ (中频段)
当φ A + φ F = ( 2n ± 1)π 时(附加相移)
? ? ?

| X'i |=| X i | + | X f | | X i |= 0 时, X o ↑? X f ↑? X'i ↑? X o ↑ X o ↑↑
? ? ? ? ? ? ? ? ?

自激振荡过程
? ? ?

二、平衡条件

X o = A X'i = ? A F X o | A F |= 1
φ A + φ F = (2n + 1)π
三、稳定性定性分析
? ?

每一级 RC 环节最大可以产产生一个 90 的相移,要满足 180 的相移,至少需要两个 RC 环节。但 是当相移达到 180 时,幅值增益已经为零。三级放大器有三个 RC 环节可能产生自激振荡。

6.6.2

稳定性判断

1. 不存在 fo,电路稳定; 2. fo<fc,不稳定,有自激产生; 3. fo>,稳定,不自激。

6.6.3

自激振荡的消除方法

一、滞后补偿 1.简单滞后补偿

2.RC 滞后补偿

第七章
(1 学时)理想运放
基本运算电路

信号的运算和处理(4 学时)

(2 学时)比例运算(同相、反相)、 (1 学时)有源滤波电路简介

加减运算、积分和微分运算

第7章
主要知识要点: 理想运放; 基本运算电路: 1. 比例运算电路; 2. 加减运算电路; 3. 积分和微分运算电路 有源滤波电路: 1. 低通滤波电路; 2. 高通滤波电路; 3. 带通滤波电路。

信号的运算和处理

第八章

波形的发生和信号的转换(4 学时)

(1 学时) 正弦波振荡电路 振荡条件、起振和稳幅; (1 学时) RC 正弦波振荡器; (1 学时)电压比较器 简单比较器、滞回比较器、窗口比较器 (1 学时)非正弦波振荡器 矩形波发生器、三角波发生器

第8章 主要知识要点: 正弦振荡电路: 1. 振荡条件;起振和稳幅; 2. RC 正弦波振荡电路; 3. LC 正弦振荡电路;

波形的发生和信号的转换

4. 石英晶体及其组成的正弦振荡电路。 电压比较器: 1. 简单比较器; 2. 滞回比较器; 3. 窗口比较器。 非正弦波振荡器:“ 1. 矩形波发生器; 2. 三角波发生器。 3. 锁相环及其在信号转换中的应用。

第九章
(3 学时)功放电路的特点

功率放大电路(4 学时)

互补功放电路(POm、η、PT、交越失真)

(1 学时)集成功率放大电路简介 第 9章
主要知识要点: 功率放大电路的特点: 互补功放电路: 1. 乙类和甲乙类放大电路; 2. 互补电路结构; 3. 器件选择。 集成功率放大电路简介:

功率放大电路

第十章
(2 学时)直流电源的组成

直流电源(6 学时)

整流电路 半波整流;全波整流;桥式整流 滤波电路 电容滤波;其他形式滤波

(3 学时)稳压电路
稳压原理;稳压管稳压;串联型稳压

(1 学时)集成稳压器简介

第10章 直流电源 主要知识要点: 直流电源的组成: 整流电路: 1. 半波整流电路; 2. 全波整流电路; 3. 桥式整流电路。 滤波电路: 1. 电容滤波电路; 2. 其他形式的滤波; 稳压电路: 1. 稳压电路稳压原理; 2. 稳压管稳压电路; 3. 串联型稳压电路; 4. 集成稳压器简介件。


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