模擬電子技術(shù)電氣工程師培訓(xùn)演示文稿

模擬電子技術(shù)電氣工程師培訓(xùn)演示文稿當(dāng)前1頁(yè)，總共71頁(yè)。（優(yōu)選）模擬電子技術(shù)電氣工程師培訓(xùn)當(dāng)前2頁(yè)，總共71頁(yè)。3集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用3.1掌握放大電路計(jì)算；了解典型差放工作原理；差模、共模、零漂概念，靜動(dòng)態(tài)計(jì)算，輸入輸出相位關(guān)系，集成參數(shù)含義3.2掌握集成運(yùn)放特點(diǎn)和組成；了解多級(jí)放大的耦合方式；零漂抑制原理；了解復(fù)合管的正確接法及等效參數(shù)計(jì)算；恒流源作有源負(fù)載和偏置電路當(dāng)前3頁(yè)，總共71頁(yè)。3集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用3.3了解多級(jí)放大器的頻率響應(yīng)3.4掌握理想運(yùn)放的虛短、虛地、虛斷概念及其分析方法；反相、同相、差動(dòng)輸入比例器及電壓跟隨器工作原理，傳輸特性；積分、微分電路工作原理3.5掌握實(shí)際運(yùn)放電路的分析；了解對(duì)數(shù)和指數(shù)運(yùn)算電路工作原理，輸入輸出關(guān)系；應(yīng)用乘法器（平方、均方根、除法）當(dāng)前4頁(yè)，總共71頁(yè)。3集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用3.6了解模擬乘法器的工作原理當(dāng)前5頁(yè)，總共71頁(yè)。4信號(hào)處理電路4.1了解濾波器的概念、種類(lèi)和幅頻特性；比較器的工作原理，傳輸特性和閥值，輸入輸出波形關(guān)系4.2了解一階和二階低通濾波器電路分析；主要性能，傳遞函數(shù)，帶通截止頻率，電壓比較器的分析法；檢波器、采樣保持電路工作原理4.3了解高通、低通、帶通電路和低通電路的對(duì)偶關(guān)系、特性當(dāng)前6頁(yè)，總共71頁(yè)。5信號(hào)發(fā)生電路5.1掌握自激振蕩條件，RC文氏電橋振蕩器起振條件，頻率計(jì)算；LC振蕩器工作原理、相位關(guān)系；了解矩形、三角、鋸齒波發(fā)生電路工作原理，振蕩周期計(jì)算5.2了解文氏電橋振蕩器的穩(wěn)幅措施；石英晶體振蕩器工作原理；各種振蕩器適用場(chǎng)合；壓控振蕩器組成，原理，頻率估算，輸入輸出關(guān)系當(dāng)前7頁(yè)，總共71頁(yè)。6功率放大電路6.1掌握功率放大電路的特點(diǎn)；了解互補(bǔ)推挽功放電路工作原理，輸出功率和轉(zhuǎn)換功率計(jì)算6.2掌握集成功率放大器內(nèi)部組成；了解功率管的選擇、晶體管的幾種工作狀態(tài)6.3了解自舉電路；功放管的發(fā)熱當(dāng)前8頁(yè)，總共71頁(yè)。7直流穩(wěn)壓電源7.1掌握橋式整流及濾波電路工作原理、電路計(jì)算；串聯(lián)型穩(wěn)壓電路工作原理，參數(shù)選擇，電壓調(diào)節(jié)范圍，三端穩(wěn)壓塊的應(yīng)用7.2了解濾波電路外特性；硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路限流電阻選擇7.3了解倍壓整流電路原理；集成穩(wěn)壓電路工作原理及提高輸出電壓和擴(kuò)流電路工作原理當(dāng)前9頁(yè)，總共71頁(yè)。二極管伏安特性O(shè)A段正向特性O(shè)B段反向特性BC段擊穿特性VD死區(qū)電壓(硅0.6-0.7V,鍺0.1-0.2V)VB擊穿電壓(額定電壓=VB/2)VBiD(mA)vD(V)(μA)oAVDBC返回當(dāng)前10頁(yè)，總共71頁(yè)。硅穩(wěn)壓管伏安特性穩(wěn)壓管工作在反向電擊穿區(qū)VZ穩(wěn)定電壓(IW=IWmin-IWmax)IW穩(wěn)定電流電擊穿-可恢復(fù)熱擊穿-不可恢復(fù)-VZiD(mA)vD(V)o-IWmax-IWmin電擊穿區(qū)熱擊穿區(qū)返回當(dāng)前11頁(yè)，總共71頁(yè)。載流子運(yùn)動(dòng)與PN結(jié)形成P型材料-多子空穴,少子電子N型材料-多子電子,少子空穴擴(kuò)散-多子濃度差產(chǎn)生的載流子定向運(yùn)動(dòng)漂移-少子受電場(chǎng)作用產(chǎn)生的定向運(yùn)動(dòng)PN結(jié)-擴(kuò)散與漂移動(dòng)態(tài)平衡(勢(shì)壘,耗盡層)PN空間電荷區(qū)漂移擴(kuò)散返回當(dāng)前12頁(yè)，總共71頁(yè)?；痉糯箅娐啡N組態(tài)-共射，共集，共基三極管放大條件-內(nèi)部,外部VCCRBRCRECICO++TvbvcVCCRB1RECICO++TRB2CBVCCRB1RECICO++TRB2RC返回共發(fā)射極放大器共集電極放大器共基極放大器當(dāng)前13頁(yè)，總共71頁(yè)。靜態(tài)工作點(diǎn)及其估算1.直流通路和直流負(fù)載直流通路-直流電流流通路徑(電容開(kāi)路)直流負(fù)載-三極管集電極直流電阻2.固定偏置和射極偏置VCCRB1REIBICTRCI2VCCRB1REIBICTRB2RC返回當(dāng)前14頁(yè)，總共71頁(yè)。固定偏置電路VCCRBREIBICTRC返回當(dāng)前15頁(yè)，總共71頁(yè)。射極偏置電路I2VCCRB1REIBICTRB2RC返回當(dāng)前16頁(yè)，總共71頁(yè)。交流通路和交流負(fù)載1.交流通路-交流電流的通路(耦合傍路電容短路,直流恒壓源短路電流源開(kāi)路)2.交流負(fù)載-三極管集電極交流電阻R'LVCCRBRCRECICO++TRLRLRBRCRETR'L=RC//RL返回當(dāng)前17頁(yè)，總共71頁(yè)。放大電路基本分析方法1.圖解分析法——非線(xiàn)性電路的一般分析方法，需要非線(xiàn)性曲線(xiàn)求解精度不高2.微變等效電路分析法——在靜態(tài)工作點(diǎn)處線(xiàn)性展開(kāi)，適合小信號(hào)分析返回當(dāng)前18頁(yè)，總共71頁(yè)。圖解分析法直流負(fù)載線(xiàn)－ＭＮ直線(xiàn)交流負(fù)載線(xiàn)－過(guò)Ｑ點(diǎn)斜率等于-1/R'L直線(xiàn)vCEiCQOVCCVCEQICQMNPIB=0IB=20IB=40IB=60IB=802/mA/V直流負(fù)載線(xiàn)交流負(fù)載線(xiàn)α返回當(dāng)前19頁(yè)，總共71頁(yè)。微變等效電路分析法1.畫(huà)放大器交流通路2.用三極管微變等效模型替代三極管3.由所得線(xiàn)性電路求解放大器動(dòng)態(tài)指標(biāo)共發(fā)、共集、共基放大電路RLRBRCRETRLRBRCRErbe?bβ?b返回當(dāng)前20頁(yè)，總共71頁(yè)。共集電極放大電路共集放大電路又稱(chēng)射極跟隨器，隔離級(jí)A=1，輸入電阻大，輸出電阻小VCCRB1RECICO++TRB2RLR'BRE?bβ?brbeRLR'BRET返回當(dāng)前21頁(yè)，總共71頁(yè)。放大電路頻率特性1頻率響應(yīng)幅頻特性-放大倍數(shù)與頻率關(guān)系相頻特性-輸入輸出相位移與頻率關(guān)系ffLfHAVM0.707AVMfH上限頻率fL下限頻率通頻帶BW=fH

–fLAVM中頻放大倍數(shù)返回當(dāng)前22頁(yè)，總共71頁(yè)。電壓放大電路主要指標(biāo)電壓放大器主要技術(shù)指標(biāo)有：1。電壓放大倍數(shù)AV=ΔVO/ΔVI|RL=C2。輸入電阻Ri=ΔVI/ΔII|RL=C3。輸出電阻RO=ΔVO/ΔIO|RL=∞

放大器等效電路+-r0RL-+～放大器riRS返回當(dāng)前23頁(yè)，總共71頁(yè)。放大器等效電路放大器對(duì)信號(hào)源而言是一負(fù)載，用ri等效對(duì)負(fù)載RL而言，放大器等效為信號(hào)源Eo和ro+-r0RL-+～放大器riRS返回當(dāng)前24頁(yè)，總共71頁(yè)。反饋概念反饋-放大器輸出信號(hào)反送到輸入端，從而影響放大器性能正反饋（使凈輸入增加）和負(fù)反饋（使凈輸入減?。┲绷鞣答仯ǚ€(wěn)定工作點(diǎn)）和交流反饋（改善交流特性）局部反饋（影響局部性能）和級(jí)間反饋（影響整體性能）返回當(dāng)前25頁(yè)，總共71頁(yè)。四種反饋類(lèi)型電壓反饋：XO=VO，Xf

∝VO；電流反饋：XO=IO，Xf

∝IO串聯(lián)反饋：Xf=Vf，并聯(lián)反饋：Xf=If反饋一般表達(dá)式：Af=A/(1+AF)基本放大器反饋網(wǎng)絡(luò)+–1。電壓串聯(lián)負(fù)反饋2。電流串聯(lián)負(fù)反饋3。電壓并聯(lián)負(fù)反饋4。電流并聯(lián)負(fù)反饋返回反饋框圖當(dāng)前26頁(yè)，總共71頁(yè)。電壓串聯(lián)負(fù)反饋共集放大器，同相比例運(yùn)算電路都是電壓串聯(lián)反饋基本放大器反饋網(wǎng)絡(luò)返回放大電路基礎(chǔ)例一返回四種反饋類(lèi)型當(dāng)前27頁(yè)，總共71頁(yè)。電壓串聯(lián)負(fù)反饋分析計(jì)算電路分析：1。兩級(jí)電容耦合NPN放大電路（負(fù)電源）2。級(jí)間反饋元件引入電壓串聯(lián)反饋3。瞬時(shí)極性判定為負(fù)反饋4。反饋信號(hào)是RE1上電壓Vf正比于輸出電壓Vf100k30k10k3.3k1001.5k10k1.5k6.2k1k9.12.7k2.7kRLRf=4.7kvOvI10μF10μF10μF100μF33μF-VCCRE1T1T2S深度負(fù)反饋分析：Vf=VoRE1/(RE1+Rf)AVf=Vo/Vf=(RE1+Rf)/RE1返回1電壓串聯(lián)負(fù)反饋返回2放大電路基礎(chǔ)當(dāng)前28頁(yè)，總共71頁(yè)。電壓并聯(lián)負(fù)反饋集基偏置電路，反相比例運(yùn)算電路都是電壓并聯(lián)反饋

基本放大器反饋網(wǎng)絡(luò)返回當(dāng)前29頁(yè)，總共71頁(yè)。電流串聯(lián)負(fù)反饋射極偏置共發(fā)電路（微變等效電路中RE≠0）是電流串聯(lián)負(fù)反饋基本放大器反饋網(wǎng)絡(luò)返回當(dāng)前30頁(yè)，總共71頁(yè)。電流并聯(lián)負(fù)反饋電流并聯(lián)負(fù)反饋電路基本放大器反饋網(wǎng)絡(luò)返回當(dāng)前31頁(yè)，總共71頁(yè)。電壓并聯(lián)負(fù)反饋電路當(dāng)前32頁(yè)，總共71頁(yè)。電流串聯(lián)負(fù)反饋電路當(dāng)前33頁(yè)，總共71頁(yè)。電流并聯(lián)負(fù)反饋電路當(dāng)前34頁(yè)，總共71頁(yè)。負(fù)反饋對(duì)放大電路性能影響1.閉環(huán)放大倍數(shù)穩(wěn)定性提高2.減小環(huán)路內(nèi)非線(xiàn)性失真3.閉環(huán)帶寬增大4.對(duì)輸入輸出電阻影響：電壓反饋輸出電阻減小電流反饋輸出電阻增大串聯(lián)反饋輸入電阻增大并聯(lián)反饋輸入電阻減小返回當(dāng)前35頁(yè)，總共71頁(yè)。差動(dòng)放大器基本概念直流放大器零漂問(wèn)題差模(輸入)信號(hào)vi1=-vi2=vid/2共模(輸入)信號(hào)vi1=vi2=vic差模放大倍數(shù)Avd=vod/vid

共模放大倍數(shù)Avc=voc/vic

共模抑制比KCMR(

CMRR)=Avd/Avc放大器vi1vi2vivovo2vo1RRvid=vi1

-vi2vic=(

vi1

+vi2)/2當(dāng)前36頁(yè)，總共71頁(yè)。零漂問(wèn)題和抑制零漂的差動(dòng)原理采用直接耦合以放大極低頻率及直流信號(hào)。但因溫度變化前級(jí)工作點(diǎn)狀態(tài)變化被后級(jí)作為信號(hào)而加以放大,造成零輸入而非零輸出現(xiàn)象—零點(diǎn)漂移利用差動(dòng)原理可抑制零漂vi2vo2Av2vi1vo1Av1vivovi1vo1Av1vo=vo1-vo2=Av1vi1-Av2vi2=Av1vid=Av2vid=Avdvid

返回差放基本概念返回集成運(yùn)放當(dāng)前37頁(yè)，總共71頁(yè)。典型差放動(dòng)態(tài)和靜態(tài)分析長(zhǎng)尾電路和帶恒流源差放靜態(tài)計(jì)算典型差放動(dòng)態(tài)計(jì)算vi1vO+VCCT1RERWT2-VCCvi2RRRbARbRcRcvi1vO+VCCT1RERWT2-VCCvi2RbARbRcRcRb2Rb1T3返回當(dāng)前38頁(yè)，總共71頁(yè)。典型差放動(dòng)態(tài)分析雙端輸出：Avd=Av1(R'L=

Rc//(RL/2)),Ro=2Rc,Rid=2Ri1單端輸出：Avd=Av1(R'L=

Rc//RL)/2,Ro=Rc,Rid=2Ri1

Avc=A'v1(R'L=

Rc//RL)vi1vO1T1RW/2RbRcvi1vO1T1RW/2RbRc2RE恒流源電路用替代RE

返回差放動(dòng)靜態(tài)分析返回集成運(yùn)放當(dāng)前39頁(yè)，總共71頁(yè)。集成運(yùn)放主要參數(shù)開(kāi)環(huán)(差模)電壓放大倍數(shù)Avd(Avo)(差模)輸入電阻Ri(d)和輸出電阻Ro共模抑制比KCMR輸入失調(diào)電壓VIO和輸入失調(diào)電流IIO基極電流IB開(kāi)環(huán)帶寬BW和單位增益帶寬BWG最大差模輸入電壓Vidmax最大共模輸入電壓VIcmax等返回當(dāng)前40頁(yè)，總共71頁(yè)。集成運(yùn)放特點(diǎn)和組成特點(diǎn)：三極管參數(shù)一致性好；電阻為溝道電阻，大電阻需外接；PN結(jié)電容，大電容需外接；恒流源作偏置電路和有源負(fù)載四部分組成：差動(dòng)輸入級(jí)，中間電壓放大級(jí)，（功率）輸出級(jí)和偏置電路新舊符號(hào)+-+∞vPvNvO+-vPvNvO返回當(dāng)前41頁(yè)，總共71頁(yè)。恒流源電路恒流源具有靜態(tài)電阻小動(dòng)態(tài)電阻大的特點(diǎn)有三極管恒流源，鏡像恒流源和微電流源+VCCT1IoT2RIREF2IBREIO+VCCTRb1Rb2D返回當(dāng)前42頁(yè)，總共71頁(yè)。復(fù)合管NPN+NPN復(fù)合NPN+PNP復(fù)合PNP+NPN復(fù)合PNP+PNP復(fù)合T1T2IC1IC2ICIB1IBIE2IET1T2IBIEICIEIBT1T2ICIBT1T2ICIE返回當(dāng)前43頁(yè)，總共71頁(yè)。理想運(yùn)算放大器及其分析法理想運(yùn)放條件：AVO→∞，Ri→∞，Ro→0，KCMR→∞，BW→∞運(yùn)放線(xiàn)性應(yīng)用特點(diǎn)：VP=VN，Ii=0，“虛短”+-+∞vPvNvO返回當(dāng)前44頁(yè)，總共71頁(yè)。反相比例運(yùn)算因?yàn)镮i=0，所以VP=0因?yàn)閂N=VP=0，所以N點(diǎn)地電位“虛地”R平衡電阻+-+∞vivORR1RFI1IiIF返回當(dāng)前45頁(yè)，總共71頁(yè)。同相比例運(yùn)算因?yàn)镮i=0，所以VP=vi因?yàn)檫\(yùn)放輸入端電流為0，所以反相端“虛斷”R平衡電阻返回+-+∞vivORR1RFIi當(dāng)前46頁(yè)，總共71頁(yè)。差動(dòng)運(yùn)算利用迭加原理和虛短虛斷概念+-+∞vi1vOR1RFIiR2R3vi2返回當(dāng)前47頁(yè)，總共71頁(yè)。電壓跟隨器+-+∞vOIivi返回當(dāng)前48頁(yè)，總共71頁(yè)。積分、微分電路積分電路，時(shí)間常數(shù)τ=RC要大于Tvi=E，Vo=0時(shí)+-+∞vivORCiitvivoRC越大三角波幅度越小返回當(dāng)前49頁(yè)，總共71頁(yè)。微分電路微分電路時(shí)間常數(shù)τ=RC要小于T/2+-+∞vivORCiitvivo返回當(dāng)前50頁(yè)，總共71頁(yè)。對(duì)數(shù)、反對(duì)數(shù)運(yùn)算對(duì)數(shù)運(yùn)算+-+∞vivORiEiF反對(duì)數(shù)運(yùn)算+-+∞vivORiCi都與溫度有關(guān)返回當(dāng)前51頁(yè)，總共71頁(yè)。模擬乘法器及應(yīng)用乘法器符號(hào)乘法器應(yīng)用注意負(fù)反饋,運(yùn)放線(xiàn)性應(yīng)用vXvYvO=KvXvY+-+∞vi1vORv2Rvi2+-+∞vivORv2R返回二象限除法vi2大于0負(fù)電壓開(kāi)方當(dāng)前52頁(yè)，總共71頁(yè)。有源濾波器概念傳遞函數(shù)頻率特性(幅頻和相頻)理想特性ωωHωωLωωLωHω0ωωLωH返回當(dāng)前53頁(yè)，總共71頁(yè)。一階低通濾波器其中是通帶內(nèi)放大倍數(shù)是上限截止角頻率

+-∞+236RvOR1vICRFωA00.707A0ωH20dB/10倍頻返回當(dāng)前54頁(yè)，總共71頁(yè)。二階低通濾波器二階壓控電壓源有源低通濾波器

二階有源低通濾波器

相似的頻率特性(幅頻特性)+-∞+vOvIRRCCR1RF+-∞+RvORvIC2C1返回當(dāng)前55頁(yè)，總共71頁(yè)。二階低通濾波器幅頻特性等效品質(zhì)因素Q對(duì)幅頻特性影響Q=0.707時(shí)有最大平坦通頻帶衰減特性40dB/10倍頻程Q越大峰值越大ωA00.707A0ωHQ=5Q=2Q=0.707Q=0.5返回信號(hào)處理電路返回二階低通濾波器當(dāng)前56頁(yè)，總共71頁(yè)。比較器及其傳輸特性運(yùn)放開(kāi)環(huán)(非線(xiàn)性)應(yīng)用電壓傳輸特性遲滯比較器電壓傳輸特性V0+

vIV0-

線(xiàn)性范圍+-+∞vIvO+-+∞vIvOVREFvIV0+V0-

VREF返回當(dāng)前57頁(yè)，總共71頁(yè)。遲滯比較器及其傳輸特性正向閾值V+和反向閾值V–電壓回差電壓VH=V+-V–應(yīng)用：波形變換R2+-+∞vIvOR1RDZvRvIV0+=VZV0-=-VZV+V-返回比較器返回信號(hào)處理電路當(dāng)前58頁(yè)，總共71頁(yè)。遲滯比較器波形變換電壓增大時(shí)與V+比較電壓減小時(shí)與V–比較電壓介于V+和V–之間輸出保持原先值tvivoV+V―VO+VO―返回遲滯比較器返回比較器返回信號(hào)處理電路當(dāng)前59頁(yè)，總共71頁(yè)。自激振蕩條件自激振蕩-無(wú)輸入信號(hào)電路自動(dòng)輸出一定頻率和幅度的信號(hào)正弦波振蕩器-輸出為正弦信號(hào)的振蕩器振蕩條件相位平衡條件幅度平衡條件起振條件放大器選頻網(wǎng)絡(luò)相位平衡條件決定能否振蕩及振蕩頻率返回當(dāng)前60頁(yè)，總共71頁(yè)。RC選頻特性和(電橋)振蕩器單級(jí)RC電路移相0~90度(超前或滯后)RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)選頻特性RRCCωω0φF+90–90ωω0F1/3返回當(dāng)前61頁(yè)，總共71頁(yè)。文氏電橋振蕩器運(yùn)放和R1RF組成同相放大器A=(R1+RF)/R1

φA=0由相位平衡條件必須φF=0,得振蕩頻率由幅度和起振平衡條件,A必須略大于3D起穩(wěn)幅作用18kR28.2k12kRW2.7k+-∞+236vOR3D1D2RRCC6.8kABR1RF返回RC振蕩器返回信號(hào)產(chǎn)生電路當(dāng)前62頁(yè)，總共71頁(yè)。LC選頻特性和LC振蕩器LC選頻特性(諧振)相位條件轉(zhuǎn)化為瞬時(shí)極性(正反饋)變壓器反饋LC振蕩器三點(diǎn)式振蕩器(結(jié)構(gòu)判別)T1VCCRB1RE++C1C2L**+++++RB2φA=0(共基),φF=0返回當(dāng)前63頁(yè)，總共71頁(yè)。三點(diǎn)式振蕩器Z1和Z2同電抗性質(zhì)Z3和Z2(Z1)不同電抗Z1+-∞+Z2Z3T1VCCRB1RE+C1C2L+++RB2T1VCCRB1RE++CL+++RB2L1L2電容三點(diǎn)式電感三點(diǎn)式返回LC振蕩器返回信號(hào)發(fā)生電路當(dāng)前64頁(yè)，總共71頁(yè)。非正弦波振蕩器滯廻比較器加延時(shí)環(huán)節(jié)改變時(shí)間常數(shù)RC改變頻率改變VR改變頻率(壓控振蕩)R并聯(lián)D充放電時(shí)間不同占空比不同R2+-+∞vO1R1RDZvRCvO2返回V+V–Vo+Vo–vO1vO2vO1積分當(dāng)前65頁(yè)，總共71頁(yè)。石英晶體振蕩器石英晶體振蕩器特性石英晶體振蕩電路工作于串聯(lián)諧振頻率