電子技術(shù)基礎(chǔ)（高職）全套教學(xué)課件

電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)模塊一全套可編輯PPT課件半導(dǎo)體器件基本放大電路集成運(yùn)算放大電路直流穩(wěn)壓電源基本邏輯電路與組合邏輯電路觸發(fā)器與時序邏輯電路脈沖信號的產(chǎn)生與變換模數(shù)與數(shù)模轉(zhuǎn)換器項(xiàng)目一：半導(dǎo)體器件學(xué)習(xí)目標(biāo)

掌握半導(dǎo)體的基本特性，以及本征半導(dǎo)體和雜質(zhì)半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

掌握PN結(jié)的形成原理及其單向?qū)щ娦浴?/p>

掌握二極管的結(jié)構(gòu)、特性及主要參數(shù)。

掌握三極管的結(jié)構(gòu)、電流放大作用、特性曲線及主要參數(shù)。項(xiàng)目一半導(dǎo)體器件任務(wù)一：認(rèn)識二極管任務(wù)二：認(rèn)識三極管第4頁我們在日常生活中常會用到插線板，上面大都安裝有一個很小的電源指示燈，用來指示電源的開關(guān)狀態(tài)，這種指示燈便是一種特殊的二極管——發(fā)光二極管。本任務(wù)將主要介紹半導(dǎo)體和二極管的相關(guān)知識。第5頁半導(dǎo)體概述一1．半導(dǎo)體的基本知識（1）半導(dǎo)體的基本特性半導(dǎo)體：導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物質(zhì)，如硅、鍺、硒及大多數(shù)金屬氧化物和硫化物等。半導(dǎo)體之所以會成為制造電子器件的主要材料，是因?yàn)樗哂袩崦粜?、光敏性和摻雜性。第6頁半導(dǎo)體概述一（1）半導(dǎo)體的基本特性熱敏性導(dǎo)電能力隨著溫度的升高而迅速增加的特性。各種熱敏元件，如熱敏電阻、溫度傳感器等。制成光敏性導(dǎo)電能力隨光照的變化有顯著改變的特性。光電二極管、光電三極管、光敏電阻等。制成摻雜性導(dǎo)電能力因摻入微量雜質(zhì)而發(fā)生很大變化的特性。二極管、三極管、場效應(yīng)管等。制成第7頁半導(dǎo)體概述一（2）本征半導(dǎo)體、空穴及其導(dǎo)電作用本征半導(dǎo)體：完全純凈的、具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體。圖1-2本征半導(dǎo)體的單晶結(jié)構(gòu)模型在電子器件中，用得最多的本征半導(dǎo)體材料就是硅和鍺。將本征半導(dǎo)體材料提純并形成單晶體后，所有原子便基本上整齊排列了，其平面示意圖如圖1-2所示。第8頁半導(dǎo)體概述一（2）本征半導(dǎo)體、空穴及其導(dǎo)電作用本征半導(dǎo)體的價電子

當(dāng)溫度升高或受到光照時本征半導(dǎo)體的價電子全部束縛在共價鍵中。少數(shù)價電子掙脫共價鍵的束縛，成為自由電子，同時在原來共價鍵的相應(yīng)位置上留空位，這個空位稱為空穴。第9頁半導(dǎo)體概述一（2）本征半導(dǎo)體、空穴及其導(dǎo)電作用在本征半導(dǎo)體中：自由電子和空穴是成對出現(xiàn)的；電子與空穴的數(shù)量總是相等的，稱為電子―空穴對；在熱或光的作用下，使本征半導(dǎo)體中產(chǎn)生電子―空穴對的現(xiàn)象稱為本征激發(fā)。圖1-3本征激發(fā)示意圖第10頁半導(dǎo)體概述一（3）雜質(zhì)半導(dǎo)體在本征半導(dǎo)體中有選擇地?fù)饺肷倭科渌?，將會使其?dǎo)電能力發(fā)生顯著變化。這些摻入的元素統(tǒng)稱為雜質(zhì)，而摻入雜質(zhì)的半導(dǎo)體稱為雜質(zhì)半導(dǎo)體。根據(jù)摻入雜質(zhì)的不同，雜質(zhì)半導(dǎo)體可分為：N型半導(dǎo)體P型半導(dǎo)體第11頁半導(dǎo)體概述一（3）雜質(zhì)半導(dǎo)體---N型半導(dǎo)體N型半導(dǎo)體:又稱電子型半導(dǎo)體，每摻入一個磷原子都能提供一個自由電子，從而使半導(dǎo)體中自由電子的數(shù)目大大增加，這種半導(dǎo)體導(dǎo)電主要靠自由電子，如圖1-4（a）所示。

圖1-4（a）N型半導(dǎo)體N型半導(dǎo)體中，自由電子是多數(shù)載流子（即多子），空穴是少數(shù)載流子（即少子）。第12頁半導(dǎo)體概述一（3）雜質(zhì)半導(dǎo)體---P型半導(dǎo)體在P型半導(dǎo)體中，空穴是多子，自由電子是少子。P型半導(dǎo)體:每摻入一個硼原子都能提供一個空穴，從而使半導(dǎo)體中空穴的數(shù)目大大增加，這種半導(dǎo)體導(dǎo)電主要靠空穴，所以稱為空穴型半導(dǎo)體或P型半導(dǎo)體，如圖1-4（b）所示。

圖1-4（b）P型半導(dǎo)體第13頁半導(dǎo)體概述一2．PN結(jié)的形成（1）多子的擴(kuò)散運(yùn)動P區(qū)的空穴向N區(qū)擴(kuò)散，與N區(qū)的自由電子復(fù)合；N區(qū)的自由電子向P區(qū)擴(kuò)散，與P區(qū)的空穴復(fù)合。圖1-5PN結(jié)的形成第14頁半導(dǎo)體概述一（2）少子的飄移運(yùn)動在出現(xiàn)了空間電荷區(qū)后，內(nèi)電場有助于少子的漂移運(yùn)動，因此，在內(nèi)電場作用下，N區(qū)的空穴向P區(qū)漂移，P區(qū)的自由電子向N區(qū)漂移，其結(jié)果是使空間電荷區(qū)變窄，內(nèi)電場削弱。（3）動態(tài)平衡擴(kuò)散運(yùn)動與漂移運(yùn)動是對立的，當(dāng)二者的運(yùn)動達(dá)到動態(tài)平衡時，空間電荷區(qū)的寬度便基本穩(wěn)定下來。這種寬度穩(wěn)定的空間電荷區(qū)稱為PN結(jié)。第15頁半導(dǎo)體概述一3．PN結(jié)的單向?qū)щ娦詥蜗驅(qū)щ娦允荘N結(jié)的基本特性，只有在外加電壓時才能顯示出來。PN結(jié)無外加電壓擴(kuò)散運(yùn)動和漂移運(yùn)動處于動態(tài)平衡，流過PN結(jié)的電流為0。有外加電壓根據(jù)所加電壓極性的不同，PN結(jié)的導(dǎo)電性能會截然相反。第16頁半導(dǎo)體概述一3．PN結(jié)的單向?qū)щ娦约釉赑N結(jié)上的電壓稱為偏置電壓。偏置電壓可分為正向偏置電壓和反向偏置電壓。偏置電壓外加電壓的正極接PN結(jié)的P區(qū)，負(fù)極接N區(qū)時，稱此電壓為正向偏置電壓。此時的PN結(jié)處于正向偏置狀態(tài)，簡稱正偏。外加電壓的正極接PN結(jié)的N區(qū)，負(fù)極接P區(qū)時，稱此電壓為反向偏置電壓。此時的PN結(jié)處于反向偏置狀態(tài)，簡稱反偏。第17頁圖1-6（a）PN結(jié)正向偏置半導(dǎo)體概述一3．PN結(jié)的單向?qū)щ娦裕?）正向偏置壓（PN結(jié)處于導(dǎo)通狀態(tài)）外電場與內(nèi)電場方向相反多子的擴(kuò)散運(yùn)動加強(qiáng)整個空間電荷區(qū)變窄形成較大的擴(kuò)散電流方向由P區(qū)指向N區(qū)，稱為正向電流。第18頁半導(dǎo)體概述一3．PN結(jié)的單向?qū)щ娦裕?）反向偏置電壓（PN結(jié)處于截止?fàn)顟B(tài)）圖1-6（b）PN結(jié)反向偏置外電場與內(nèi)電場方向一致促進(jìn)少子的漂移運(yùn)動空間電荷區(qū)變寬少子的漂移運(yùn)動形成漂移電流方向由N區(qū)指向P區(qū)，稱為反向電流。第19頁二極管二1．二極管的結(jié)構(gòu)二極管的結(jié)構(gòu)可分為點(diǎn)接觸型、面接觸型和平面型三種。從二極管的P區(qū)引出的電極稱為陽極，從N區(qū)引出的電極稱為陰極。二極管的結(jié)構(gòu)點(diǎn)接觸型面接觸型平面型第20頁二極管二1．二極管的結(jié)構(gòu)---點(diǎn)接觸型特

點(diǎn)用途PN結(jié)面積小一般用于高頻和小功率的工作，或數(shù)字電路中的開關(guān)元件。結(jié)電容小工作電流小高頻性能好圖1-7二極管的結(jié)構(gòu)（a）點(diǎn)接觸型第21頁二極管二1．二極管的結(jié)構(gòu)---點(diǎn)接觸型特

點(diǎn)用途PN結(jié)面積大一般用于整流結(jié)電容大工作電流大工作頻率較低圖1-7二極管的結(jié)構(gòu)（b）面接觸型第22頁二極管二1．二極管的結(jié)構(gòu)---平面型特

點(diǎn)用途PN結(jié)面積大用于大功率整流PN結(jié)面積小作為數(shù)字脈沖電路中的開關(guān)元件圖1-7二極管的結(jié)構(gòu)（c）平面型第23頁二極管二二極管的分類：二極管的分類

①

硅二極管和鍺二極管

②

普通二極管

③

整流二極管

④

穩(wěn)壓二極管

⑤

光電二極管

⑥

變?nèi)荻O管按用途的不同按制造材料的不同圖1-8二極管的電路符號第24頁二極管二2．二極管的特性（1）伏安特性圖1-9二極管的伏安特性曲線二極管的伏安特性曲線如圖1-9所示。根據(jù)二極管所加電壓的正負(fù)，其伏安特性曲線可分為正向特性和反向特性兩部分。第25頁二極管二2．二極管的特性（1）伏安特性---正向特性導(dǎo)通后，隨著正向偏置電壓的升高，正向電流急劇增大，電壓與電流的關(guān)系基本上為一指數(shù)曲線。正向偏置電壓＞死區(qū)電壓二極管正向?qū)↖/m第26頁二極管二2．二極管的特性（1）伏安特性---反向特性當(dāng)二極管外加反向偏置電壓時，反向電流很小，且在一定的電壓范圍內(nèi)基本不隨反向電壓變化，這個電流稱為反向飽和電流。當(dāng)反向偏置電壓增大到某一數(shù)值后，反向電流急劇增大，此時二極管失去單向?qū)щ娦?，這種現(xiàn)象稱為反向擊穿，其所對應(yīng)的電壓稱為反向擊穿電壓。I/mAU/N圖1-10溫度對二極管伏安特性的影響第27頁二極管二2．二極管的特性（2）溫度特性二極管的伏安特性對溫度非常敏感。如圖1-10所示，溫度升高，正向特性曲線向左移動，反向特性曲線向下移動。在室溫附近，溫度每升高1℃，正向壓降會減小約2～2.5mV；溫度每升高10℃，反向電流會增大約1倍。第28頁二極管二3．二極管的主要參數(shù)（1）最大整流電流IF二極管長期工作允許通過的最大正向電流（2）最大反向工作電壓URM二極管工作時允許外加的最大反向電壓第29頁二極管二3．二極管的主要參數(shù)（3）最大反向電流IRM二極管在常溫下承受最大反向工作電壓URM時的反向電流（4）最高工作頻率fM二極管工作時允許外加的最大反向電壓第30頁二極管二4．二極管的應(yīng)用（1）鉗位二極管正向?qū)〞r，由于正向壓降很小，故陽極與陰極的電位基本相等。利用這個特點(diǎn)可對電路中某點(diǎn)電位進(jìn)行鉗位。圖1-11二極管的鉗位電路第31頁二極管二4．二極管的應(yīng)用（2）限幅利用二極管導(dǎo)通后，兩端電壓基本不變的特點(diǎn)（硅管約為0.7V），可組成限幅電路，如圖1-12（a）所示。這種電路常用于某些放大器輸入端，對放大器起保護(hù)作用。（a）電路圖

（b）波形圖圖1-12二極管的限幅電路第32頁二極管二4．二極管的應(yīng)用（3）穩(wěn)壓利用二極管的正向特性，可組成正向穩(wěn)壓電路，如圖1-13所示。圖1-13二極管的正向穩(wěn)壓電路第33頁有一種特殊的面接觸型半導(dǎo)體硅二極管稱為穩(wěn)壓二極管，它正常工作在反向擊穿區(qū)，利用二極管的反向特性實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓作用。圖1-15穩(wěn)壓二極管的伏安特性曲線二極管二4．二極管的應(yīng)用（3）穩(wěn)壓---穩(wěn)壓二極管（）第34頁任務(wù)實(shí)施——二極管伏安特性的測試詳細(xì)內(nèi)容掃描二維碼獲取。第35頁在接打電話的時候，你是否有想過手機(jī)是怎么將聲音從微弱的電信號變?yōu)槟茏屛覀兟牭降穆曇裟?？圖1-20揭示了這個過程，電信號通過各種信號放大器層層放大，最終使其功率足以驅(qū)動手機(jī)中的揚(yáng)聲器，使揚(yáng)聲器發(fā)出人耳聽得到的聲音。本任務(wù)主要介紹三極管的相關(guān)知識。圖1-20手機(jī)信號的放大原理第36頁三極管的結(jié)構(gòu)一1．三極管的分類NPN型三極管按半導(dǎo)體的組合方式按使用的半導(dǎo)體材料按工作頻率PNP型硅三極管鍺三極管高頻管低頻管第37頁集電極C基極B發(fā)射極E集電區(qū)基區(qū)發(fā)射區(qū)集電結(jié)發(fā)射結(jié)三極管的結(jié)構(gòu)一2．三極管的結(jié)構(gòu)---NPN型、PNP型NPN型三極管、PNP型三極管均有三個區(qū)，即發(fā)射區(qū)、基區(qū)和集電區(qū)。這三個區(qū)分別引出三個電極，即發(fā)射極E、基極B和集電極C。同時，在三個區(qū)的交界處形成兩個PN結(jié)，即發(fā)射結(jié)和集電結(jié)。第38頁三極管的結(jié)構(gòu)一2．三極管的結(jié)構(gòu)---NPN型、PNP型如圖1-21為三極管的結(jié)構(gòu)，它是由三層不同性質(zhì)的半導(dǎo)體組合而成的。三極管的電路符號如圖1-22所示，符號中的箭頭方向表示發(fā)射結(jié)正向偏置時的電流方向。圖1-21三極管的結(jié)構(gòu)圖1-22三極管的電路符號第39頁三極管的電流放大作用二三極管所具有的電流放大作用是由三極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)條件與外部條件共同決定的。內(nèi)部結(jié)構(gòu)條件①發(fā)射區(qū)很小，但摻雜濃度高。②基區(qū)最薄且摻雜濃度最低（比發(fā)射區(qū)低2～3個數(shù)量級）。③

集電結(jié)面積最大，且集電區(qū)的摻雜濃度低于發(fā)射區(qū)的摻雜濃度。外部結(jié)構(gòu)條件保證外加電源的極性使發(fā)射結(jié)處于正向偏置狀態(tài)，使集電結(jié)處于反向偏置狀態(tài)。第40頁三極管的電流放大作用二通過實(shí)驗(yàn)說明三極管各電流之間的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)電路如圖1-23所示。圖1-23實(shí)驗(yàn)電路第41頁在三極管的發(fā)射結(jié)加正向電壓，集電結(jié)加反向電壓，保證三極管在放大狀態(tài)工作。改變可變電阻Rp，則基極電流IB、集電極電流IC和發(fā)射極電流IE都會發(fā)生變化。測量結(jié)果如表1-3所示。三極管的電流放大作用二IB/mA00.0100.0200.0400.0600.080IC/mA0.0010.4850.9801.9902.9953.995IE/mA0.0010.4951.0002.0303.0554.075表1-3三極管電流測量數(shù)據(jù)第42頁三極管的電流放大作用二由此實(shí)驗(yàn)及測量結(jié)果可得出如下結(jié)論:①

各極電流的關(guān)系滿足

IE=IB+IC,其中IE

≈IC?IB,此結(jié)果符合基爾霍夫電流定律，即流進(jìn)三極管的電流等于流出三極管的電流。

第43頁

三極管的電流放大作用二由此實(shí)驗(yàn)及測量結(jié)果可得出如下結(jié)論:第44頁三極管的特性曲線三1．輸入特性曲線

圖1-24三極管的輸入特性曲線第45頁三極管的特性曲線三1．輸入特性曲線---分析當(dāng)UCE=0時，集電極與發(fā)射極短接，三極管相當(dāng)于兩個二極管并聯(lián)，UBE即為加在并聯(lián)二極管上的正向電壓，故三極管的輸入特性曲線與二極管伏安特性曲線的正向特性相似。當(dāng)UCE…1V時，曲線右移，因?yàn)榇藭r集電結(jié)已反向偏置，內(nèi)電場足夠大，可以把從發(fā)射區(qū)進(jìn)入基區(qū)的電子中的絕大部分拉入集電區(qū)。第46頁三極管的特性曲線三2．輸出特性曲線

圖1-25三極管的輸出特性曲線第47頁三極管的特性曲線三2．輸出特性曲線---放大區(qū)輸出特性曲線的近于水平部分是放大區(qū)。

所以，放大區(qū)又稱為線性區(qū)。放大區(qū)的特性：可控性、恒流性三極管工作在放大區(qū)的電壓條件是：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。此時，UCE>UBE。第48頁三極管的特性曲線三2．輸出特性曲線---飽和區(qū)（三極管不起放大作用）輸出特性曲線對應(yīng)于UCE較小的區(qū)域是飽和區(qū)。UCE=UBE的情況稱為臨界飽和狀態(tài)，對應(yīng)點(diǎn)的軌跡稱為臨界飽和線。飽和時，集電極與發(fā)射極之間的電壓稱為飽和壓降。三極管工作在飽和區(qū)的電壓條件是：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)也正偏。第49頁三極管的特性曲線三2．輸出特性曲線---截止區(qū)基極電流IB=0對應(yīng)曲線下方的區(qū)域是截止區(qū)。在截止區(qū)，IB=0，IC≈0，三極管不導(dǎo)通，同樣也失去了電流的放大作用。三極管工作在截止區(qū)的電壓條件是：發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)也反偏。第50頁三極管的特性曲線三2．輸出特性曲線綜上所述，當(dāng)三極管飽和時，UCE≈0，發(fā)射極與集電極之間如同開關(guān)閉合，其間電阻很?。划?dāng)三極管截止時，IC≈0，發(fā)射極與集電極之間如同開關(guān)斷開，其間電阻很大?？梢姡龢O管除了具有放大作用外，還具有開關(guān)作用。第51頁三極管的主要參數(shù)四1．電流放大系數(shù)

第52頁三極管的主要參數(shù)四2．極間反向電流---集電極－基極反向飽和電流ICBOICBO是指發(fā)射極開路時，集電極和基極之間的反向電流。ICBO受溫度影響較大，溫度升高，其值增加。ICBO越小越好。第53頁三極管的主要參數(shù)四2．極間反向電流---集電極－發(fā)射極穿透電流ICEOICEO是指基極開路時，由集電區(qū)穿過基區(qū)流入發(fā)射區(qū)的電流。由于，,因此溫度升高時，ICEO比ICBO增加得更快，ICEO對三極管的工作影響更大，是衡量三極管質(zhì)量好壞的重要參數(shù)，其值越小越好。第54頁三極管的主要參數(shù)四3．極限參數(shù)集電極最大允許電流ICM集電極－發(fā)射極反向擊穿電壓U(BR)CEO基極開路時，加在集電極和發(fā)射極之間的最大允許電壓第55頁三極管的主要參數(shù)四3．極限參數(shù)---集電極最大允許耗散功率PCM集電極最大允許耗散功率PCM三極管因受熱而引起的參數(shù)變化不超過允許值時，集電極所消耗的最大功率。計算公式為：PCM=ICUCE第56頁三極管的主要參數(shù)四由

ICM、U(BR)CEO、PCM三者可以共同確定三極管的安全工作區(qū)，如圖1-26所示。圖1-26三極管的安全工作區(qū)第57頁任務(wù)實(shí)施——三極管伏安特性的測試一、任務(wù)目的①能夠判斷三極管的類型和管腳極性。②能夠用逐點(diǎn)法測試三極管的伏安特性。二、任務(wù)器材直流穩(wěn)壓電源、萬用表、電流表（毫安表和微安表各一臺）、電阻（1kΩx1、100kΩx1）、電位器（10kΩx2）、三極管3DG6。第58頁任務(wù)實(shí)施——三極管伏安特性的測試三、任務(wù)步驟1．判斷三極管的類型和管腳極性。2．三極管的輸入特性測試。3．三極管的輸出特性測試。4．繪制三極管的輸入、輸出特性曲線。電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)模塊一項(xiàng)目二：基本放大電路學(xué)習(xí)目標(biāo)

掌握基本放大電路的組成和分類。

掌握共發(fā)射極放大電路、分壓式偏置放大電路、共集電極放大電路和多級放大電路的放大原理和分析方法。

熟悉功率放大電路。項(xiàng)目二基本放大電路任務(wù)一：認(rèn)識基本放大電路任務(wù)二：認(rèn)識功率放大電路第62頁如圖2-1所示為擴(kuò)音器的原理圖。當(dāng)人對著話筒講話時，聲音先經(jīng)過話筒變成微弱的電信號，再經(jīng)過放大電路將微弱的電信號進(jìn)行放大，最后經(jīng)過揚(yáng)聲器將放大后的信號輸出。本任務(wù)主要介紹基本放大電路的組成及分析方法。圖2-1擴(kuò)音器的原理第63頁放大電路概述一1．放大電路的組成及作用（1）放大電路的組成放大電路三極管（或場效應(yīng)管）電阻電源電容第64頁放大電路概述一1．放大電路的組成及作用（2）放大電路的作用放大電路的作用是將微弱的電信號（非電信號可以通過傳感器轉(zhuǎn)變成電信號）放大成幅度足夠大且與原來信號變化規(guī)律一致的信號，以便人們測量和使用。圖2-2信號的放大過程第65頁放大電路概述一2．放大電路的分類按信號源交流放大電路、直流放大電路按工作頻率低頻放大電路、中頻放大電路、高頻放大電路按元件集約程度分立元件放大電路、集成放大電路按三極管連接方式共發(fā)射極放大電路、共基極放大電路、共集電極放大電路按放大電路級數(shù)單級放大電路、多級放大電路第66頁共發(fā)射極放大電路二1．共發(fā)射極放大電路的結(jié)構(gòu)共發(fā)射極放大電路：輸入信號加到基極和發(fā)射極之間，而輸出信號從集電極和發(fā)射極間取出，這樣的電路便稱為共發(fā)射極放大電路。共發(fā)射級放大電路是最基本的放大電路，如圖2-3所示。圖2-3共發(fā)射極放大電路第67頁三極管VT放大電路的核心、能量轉(zhuǎn)換控制器件、起電流放大作用集電極直流電壓源UCC為輸出信號提供能量、保證集電結(jié)處于反向偏置給基極提供合適的基極電流????、保證發(fā)射結(jié)處于正向偏置1．共發(fā)射極放大電路的結(jié)構(gòu)---電路中各器件的作用共發(fā)射極放大電路二第68頁放大電路的核心、能量轉(zhuǎn)換控制器件、起電流放大作用集電極負(fù)載電阻RC提供直流通路、將集電極電流的變化變換為電壓的變化耦合電容C1和C2隔直流、通交流、耦合電容一般采用電解電容共發(fā)射極放大電路二1．共發(fā)射極放大電路的結(jié)構(gòu)---電路中各器件的作用第69頁共發(fā)射極放大電路二2．共發(fā)射極放大電路的分析任何放大電路的分析都要從靜態(tài)和動態(tài)兩個方面來進(jìn)行。放大電路的分析靜

態(tài)動

態(tài)放大電路沒有交流輸入信號（ui=0）時的直流工作狀態(tài)。放大電路在有交流輸入信號（ui≠0）時的工作狀態(tài)。第70頁共發(fā)射極放大電路二2．共發(fā)射極放大電路的分析放大電路中的電流和電壓稱為靜態(tài)值。靜態(tài)分析的目的是確定三極管是否處在其伏安特性曲線的合適位置。靜

態(tài)第71頁共發(fā)射極放大電路二2．共發(fā)射極放大電路的分析

動

態(tài)動態(tài)分析的目的是：第72頁共發(fā)射極放大電路二2．共發(fā)射極放大電路的分析（1）共發(fā)射極放大電路的靜態(tài)分析靜態(tài)時直流成分名稱可表示為備注三極管基極電流IBIBQ它們在三極管特性曲線上可確定為一個點(diǎn)，稱為靜態(tài)工作點(diǎn)，用Q表示。集電極電流ICICQ集-射間電壓UCEUCEQ靜態(tài)工作點(diǎn)是由直流通路決定的。直流通路是指靜態(tài)電流流經(jīng)的通路。第73頁圖2-4直流通路共發(fā)射極放大電路二2．共發(fā)射極放大電路的分析（1）共發(fā)射極放大電路的靜態(tài)分析進(jìn)行靜態(tài)分析便是以直流通路進(jìn)行分析。畫直流通路時電容視為開路電感視為短路信號源視為短路，但保留其內(nèi)阻。第74頁由圖2-4所示直流通路可得靜態(tài)值IBQ為:

（2-1）三極管工作于放大狀態(tài)時，發(fā)射結(jié)正偏，UBE基本不變，所以，UBE一般比UCC小得多。此時，式（2-1）可寫為：

（2-2）1）靜態(tài)工作點(diǎn)的近似估算法（1）共發(fā)射極放大電路的靜態(tài)分析---定量或定性地確定靜態(tài)工作點(diǎn)根據(jù)三極管的電流放大能力可得:

（2-3）（2-4）第75頁【例2-1】

在如圖2-3所示電路中，已知UCC=12V,RC=4kΩ,RB=300kΩ,β=37.5試求放大電路的靜態(tài)值。圖2-3共發(fā)射極放大電路第76頁【例2-1】

【解】根據(jù)圖2-4所示直流通路可得：圖2-4直流通路

第77頁2）靜態(tài)工作點(diǎn)的圖解分析法（1）共發(fā)射極放大電路的靜態(tài)分析---定量或定性地確定靜態(tài)工作點(diǎn)圖解分析法:利用三極管的輸入、輸出特性曲線，通過作圖對放大電路的性能指標(biāo)進(jìn)行分析的方法。①

在輸入特性曲線上確定Q點(diǎn)。圖2-5（a）輸入回路中的Q點(diǎn)由直流通路求出靜態(tài)電流IBQ，在輸入特性曲線上找到與IBQ對應(yīng)的點(diǎn)即為輸入回路中的Q點(diǎn)，如圖2-5（a）所示。第78頁2）靜態(tài)工作點(diǎn)的圖解分析法（1）共發(fā)射極放大電路的靜態(tài)分析---定量或定性地確定靜態(tài)工作點(diǎn)②在輸出特性曲線上確定Q點(diǎn)。圖2-5（b）輸出回路中的Q點(diǎn)直流負(fù)載線與三極管輸出特性曲線的交點(diǎn)即為輸出回路中的Q點(diǎn)，如圖2-5（b）所示。第79頁共發(fā)射極放大電路二2．共發(fā)射極放大電路的分析（2）共發(fā)射極放大電路的動態(tài)分析動態(tài)分析是在靜態(tài)值確定后分析信號的傳輸情況，考慮的只是電流和電壓的交流分量。動態(tài)分析的基本方法有圖解分析法和微變等效電路分析法兩種。動態(tài)分析圖解分析法微變等效電路分析法第80頁1）圖解分析法（2）共發(fā)射極放大電路的動態(tài)分析如圖2-6所示為交流放大電路有信號輸入時的圖解分析。圖2-6交流放大電路有信號輸入時的圖解分析第81頁1）圖解分析法（2）共發(fā)射極放大電路的動態(tài)分析由圖2-6可以得出以下幾點(diǎn)：①交流信號的傳輸過程為：ui（即UBE）→ib→ic→io（即UCE）。②電壓和電流都含有直流分量和交流分量，即，，，③輸入電壓ui和輸出電壓uo相位相反，即電路具有倒相作用；同時，輸出電壓uo比輸入電壓ui大得多，表明電路具有電壓放大能力。第82頁非線性失真一般包括截止失真和飽和失真。1）圖解分析法（2）共發(fā)射極放大電路的動態(tài)分析

（a）截止失真（b）飽和失真

圖2-7非線性失真第83頁截止失真：由于三極管進(jìn)入截止區(qū)工作而引起的失真。通過減小基極偏置電阻RB，增大IBQ,可將靜態(tài)工作點(diǎn)適當(dāng)上移，以消除截止失真。截止失真和飽和失真及其解決辦法：1）圖解分析法（2）共發(fā)射極放大電路的動態(tài)分析飽和失真：由于三極管進(jìn)入飽和區(qū)工作而引起的失真。通過增大基極偏置電阻RB，減小IBQ，可將靜態(tài)工作點(diǎn)適當(dāng)下移，以消除飽和失真。第84頁2）微變等效電路分析法（僅適用于輸入信號是低頻小信號的情況）（2）共發(fā)射極放大電路的動態(tài)分析①三極管的微變等效電路。（a）輸入特性曲線

（b）輸出特性曲線圖2-8三極管的特性曲線第85頁2）微變等效電路分析法（2）共發(fā)射極放大電路的動態(tài)分析①三極管的微變等效電路。

（如圖2-8（a）所示三極管的輸入特性曲線是非線性的。）（2-5）（2-6）（

IEQ的單位為毫安（mA）

）低頻小功率三極管的輸入電阻常用下式估算，即:第86頁（如圖2-8（b）所示為三極管的輸出特性曲線。）2）微變等效電路分析法（2）共發(fā)射極放大電路的動態(tài)分析①三極管的微變等效電路。

（2-7）第87頁2）微變等效電路分析法（2）共發(fā)射極放大電路的動態(tài)分析①三極管的微變等效電路。如圖2-9所示為三極管的微變等效電路。圖2-9三極管的微變等效電路第88頁2）微變等效電路分析法（2）共發(fā)射極放大電路的動態(tài)分析②放大電路的微變等效電路。由三極管的微變等效電路和放大電路的交流通路即可得出放大電路的微變等效電路，如圖2-10（b）所示。圖2-10(b)微變等效電路第89頁

2）微變等效電路分析法（2）共發(fā)射極放大電路的動態(tài)分析③放大電路的電壓放大倍數(shù)。

（2-8）由圖2-10所示可知:故式（2-8）可寫為:（2-9）

（2-10）第90頁2）微變等效電路分析法（2）共發(fā)射極放大電路的動態(tài)分析④放大電路的輸入、輸出電阻。

（2-11）（2-12）由圖2-10所示的電路可知:

第91頁2）微變等效電路分析法（2）共發(fā)射極放大電路的動態(tài)分析④放大電路的輸入、輸出電阻。b．放大電路的輸出電阻ro。

第92頁【例2-2】

在如圖2-3所示電路中，已知UCC=12V,RC=4kΩ,RL=

4kΩ,RB=300kΩ,β=37.5求電壓放大倍數(shù)Au。圖2-3共發(fā)射極放大電路第93頁【例2-2】

【解】在例2-1中以求出：

由式（2-6）可得:

又因?yàn)?

所

以:

第94頁分壓偏置放大電路三1．分壓偏置放大電路的靜態(tài)分析分壓偏置放大電路如圖2-11所示。（a）放大電路

（b）直流通路圖2-11分壓偏置放大電路第95頁分壓偏置放大電路三1．分壓偏置放大電路的靜態(tài)分析一般IBQ很小，若使I2?IBQ，則基極的電壓為:（2-14）

由式（2-14）可知，UBQ與三極管的參數(shù)無關(guān)，不受溫度影響。（2-15）

第96頁分壓偏置放大電路三1．分壓偏置放大電路的靜態(tài)分析

第97頁分壓偏置放大電路三2．分壓偏置放大電路的動態(tài)分析圖2-12分壓偏置放大電路的交流通路

第98頁共集電極放大電路四共集電極放大電路的原理圖如圖2-13所示。在此電路中，交流信號從基極輸入，從發(fā)射極輸出，因此該電路又稱為射極輸出器。

圖2-13共集電極放大電路的原理圖第99頁圖2-14共集電極放大電路的直流通路共集電極放大電路四1．共集電極放大電路的靜態(tài)分析由此可求得共集電極放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)電流為：根據(jù)共集電極放大電路的直流通路可得：第100頁共集電極放大電路四2．共集電極放大電路的動態(tài)分析共集電極放大電路的交流微變等效電路如圖2-15所示，據(jù)此可分析其動態(tài)性能指標(biāo)。圖2-15共集電極放大電路的交流微變等效電路電壓放大倍數(shù)輸入電阻輸出電阻動態(tài)性能指標(biāo)第101頁共集電極放大電路四2．共集電極放大電路的動態(tài)分析---電壓放大倍數(shù)由圖2-15所示電路可得：

第102頁共集電極放大電路四2．共集電極放大電路的動態(tài)分析---輸入電阻由圖2-15所示電路可得共集電極放大電路的輸入電阻為：共集電極放大電路的輸入電阻比較大，可達(dá)幾十千歐到幾百千歐。第103頁共集電極放大電路四2．共集電極放大電路的動態(tài)分析---輸出電阻共集電極放大電路的輸出電阻為：式中，RS'=RS//RB。共集電極放大電路的輸出電阻很小，一般只有幾歐到幾十歐。第104頁共集電極放大電路四2．共集電極放大電路的動態(tài)分析---輸出電阻綜上所述，共集電極放大電路具有以下特點(diǎn):①電壓放大倍數(shù)小于1且接近于1，輸出與輸入同相，具有電壓跟隨作用。②輸入電阻大，有利于減小放大電路對信號電流的索取。③輸出電阻小，具有較強(qiáng)的帶負(fù)載能力。④具有電流放大和功率放大作用。第105頁【例2-3】在如圖2-13所示電路中，已知UCC=12V,UBEO=0.7V,RE=2kΩ,RL=

2kΩ,RB=200kΩ,RS=1kΩ,β=100試求：①靜態(tài)工作點(diǎn)；②電壓放大倍數(shù)、輸入電路和輸出電阻。

圖2-13共集電極放大電路的原理圖第106頁【例2-3】【解】①計算靜態(tài)工作點(diǎn)。

第107頁【例2-3】【解】②計算電壓放大倍數(shù)、輸入電路和輸出電阻。

第108頁【例2-3】【解】②計算電壓放大倍數(shù)、輸入電路和輸出電阻。

第109頁多級放大電路五1．多級放大電路的組成如圖2-16所示為多級放大電路的組成框圖。圖2-16多級放大電路的組成框輸入級：主要完成與信號源的銜接并對信號進(jìn)行放大。中間級：用于將微弱的輸入電壓放大到足夠的幅度，進(jìn)行電壓放大。輸出級

用于對信號進(jìn)行功率放大，以滿足輸出負(fù)載所需要的功率，并實(shí)

現(xiàn)和負(fù)載的阻抗匹配。第110頁多級放大電路五2．多級放大電路的耦合方式耦合：多級放大電路前后兩級之間的連接方式。常用的耦合方式：1直接耦合2阻容耦合3變壓器耦合第111頁多級放大電路五2．多級放大電路的耦合方式---直接耦合直接耦合：各級放大電路之間通過導(dǎo)線直接相連的連接方式。圖2-17直接耦合的兩級放大電路直接耦合電路中存在以下兩個問題:①

級與級之間的直接相連導(dǎo)致各級靜態(tài)工作點(diǎn)之間相互影響，不利于電路的設(shè)計、調(diào)試和維修。②

直接耦合電路中存在零點(diǎn)漂移現(xiàn)象。第112頁多級放大電路五2．多級放大電路的耦合方式---阻容耦合阻容耦合：各級放大電路之間通過電容和電阻相連的連接方式。如圖2-18所示為阻容耦合兩級放大電路。圖2-18阻容耦合兩級放大電路第113頁多級放大電路五2．多級放大電路的耦合方式---變壓器耦合變壓器耦合：各級放大電路之間通過耦合變壓器相連的連接方式。圖2-19變壓器耦合兩級放大電路第114頁多級放大電路五3．多級放大電路的分析多級放大電路的電壓放大倍數(shù)等于各級電壓放大倍數(shù)的乘積，即：最后一級的輸出電阻，即：ro=ron。第一級的輸入電阻，即:ri=ri1。第115頁【例2-4】

在如圖2-20所示的共發(fā)射極阻容耦合兩級放大電路中，若三極管VT1的β1=60、rbe1=2kΩ,VT2的β2=100、rbe2=2.2kΩ

，其他參數(shù)如圖2-20所示（各電容的容量足夠大），試求放大電路的電壓放大倍數(shù)、輸入電路和輸出電阻。圖2-20共發(fā)射極阻容耦合兩級放大電路第116頁【例2-4】【解】在小信號工作情況下，共發(fā)射極阻容耦合兩級放大電路的微變等效電路如圖2-21所示。其中，圖2-21（a）中的負(fù)載電阻Ri2即為后級放大電路的輸入電阻，有：（a）第一級微變等效電路

（b）第二級微變等效電路圖2-21共發(fā)射極阻容耦合兩級放大電路的微變等效電路第117頁【例2-4】

第118頁

【例2-4】

第119頁

【例2-4】

上式中沒有負(fù)號，說明兩級放大電路的輸出電壓和輸入電壓同相。第120頁【例2-4】兩級放大電路的輸入電阻等于第一級的輸入電阻，即:

第121頁任務(wù)實(shí)施——基本放大電路的測試一、任務(wù)目的①掌握基本放大電路最佳靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)測方法。②了解靜態(tài)工作點(diǎn)對輸出波形失真的影響。③能夠測量基本放大電路的輸入電阻和輸出電阻。第122頁任務(wù)實(shí)施——基本放大電路的測試二、任務(wù)器材直流穩(wěn)壓電源信號發(fā)生器示波器毫伏表三極管3DG6電阻（1kΩ、4.7kΩ、10kΩ、3.3kΩ、6.8kΩ）電位器（100kΩ）電容（10μF、47μF）第123頁任務(wù)實(shí)施——二極管伏安特性的測試三、任務(wù)步驟1．連接電路。2．調(diào)測最佳靜態(tài)工作點(diǎn)。3．測量放大倍數(shù)。第124頁隨著人民生活水平的提高，很多家庭中安裝了音響設(shè)備。而在音響設(shè)備中常配有一個或幾個名為“功放”的電器，如圖2-24所示。這個功放便是功率放大電路物質(zhì)化的體現(xiàn)。功放的好壞直接決定了音響設(shè)備最終帶給人的聽覺體驗(yàn)。本任務(wù)將主要介紹功率放大電路的相關(guān)知識。圖2-24功放第125頁功率放大器概述一1．功率放大電路應(yīng)滿足的要求（4）（3）（2）（1）足夠大的輸出功率效率要盡可能高非線性失真要小三極管要采取散熱等保護(hù)措施第126頁功率放大器概述一2．功率放大電路的工作狀態(tài)（a）甲類

（b）乙類

（c）甲乙類圖2-25功率放大電路的工作狀態(tài)第127頁功率放大器概述一2．功率放大電路的工作狀態(tài)靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)功耗效率失真甲類位于放大區(qū)大低較小乙類位于截止區(qū)接近于零高嚴(yán)重甲乙類接近截止區(qū)較甲類小高較乙類輕工作狀態(tài)指標(biāo)第128頁無輸出電容（OCL）的互補(bǔ)對稱功率放大電路二（a）輸入信號波形

（b）電路

（c）輸出信號波形圖2-26無輸出電容（OCL）的互補(bǔ)對稱功率放大電路第129頁無輸出電容（OCL）的互補(bǔ)對稱功率放大電路二1．工作原理---靜態(tài)分析靜態(tài)時，由于兩個三極管的基極都未加偏置電壓，因此:它們都不導(dǎo)通，電流為零。工作于截止區(qū)，屬于乙類工作狀態(tài)。發(fā)射極的電位為零，負(fù)載上無電流。第130頁無輸出電容（OCL）的互補(bǔ)對稱功率放大電路二1．工作原理---動態(tài)分析當(dāng)輸入位于正半周VT1的發(fā)射結(jié)正偏導(dǎo)通VT2的發(fā)射結(jié)反偏截止當(dāng)輸入位于負(fù)半周VT1的發(fā)射結(jié)反偏截止VT2的發(fā)射結(jié)正偏導(dǎo)通第131頁無輸出電容（OCL）的互補(bǔ)對稱功率放大電路二2．性能參數(shù)計算---最大輸出功率OCL電路的輸出功率為：（2-25）

（2-26）第132頁無輸出電容（OCL）的互補(bǔ)對稱功率放大電路二2．性能參數(shù)計算---電源功率直流電源提供的功率為半個正弦波的平均功率，信號越大，電流越大，電源功率也越大。（2-27）第133頁無輸出電容（OCL）的互補(bǔ)對稱功率放大電路二2．性能參數(shù)計算---效率（2-28）OCL電路的效率η為:當(dāng)電路輸出最大功率時，功率放大電路的效率達(dá)到最大，即:（2-29）第134頁無輸出電容（OCL）的互補(bǔ)對稱功率放大電路二2．性能參數(shù)計算---管耗

（2-30）（2-31）

對一個三極管，有:（2-32）第135頁無輸出變壓器（OTL）的互補(bǔ)對稱功率放大電路三無輸出變壓器（OTL）的互補(bǔ)對稱功率放大電路屬于甲乙類功率放大電路。如圖2-28所示為OTL電路。（a）輸入信號波形

（b）電路

（c）輸出信號波形圖2-28無輸出變壓器（OTL）的互補(bǔ)對稱功率放大電路第136頁當(dāng)輸入位于正半周VT1導(dǎo)通VT2截止當(dāng)輸入位于負(fù)半周VT1截止VT2導(dǎo)通無輸出變壓器（OTL）的互補(bǔ)對稱功率放大電路三第137頁集成功率放大器四1．集成功率放大器特點(diǎn)輸出功率大頻率特性好非線性失真小外圍元件少成本低使用方便使用方便收音機(jī)錄音機(jī)電視機(jī)音響設(shè)備應(yīng)

用第138頁集成功率放大器四2．集成功率放大器LM386LM386為8腳雙列直插塑料封裝結(jié)構(gòu)，其外形如圖2-29所示，引腳如圖2-30所示。圖2-29LM386的外形

圖2-30LM386的引腳第139頁集成功率放大器四3．集成功率放大器LM386參數(shù)通用型寬帶集成功率放大器采用的是OTL電路適用的電源電壓4～10V常溫下的功耗約為660mW第140頁集成功率放大器四圖2-31LM386的接線圖第141頁任務(wù)實(shí)施——集成功率放大器的安裝與調(diào)試一、任務(wù)目的①熟悉集成功率放大器的特點(diǎn)和應(yīng)用。②掌握集成功率放大器最大輸出功率和效率的測試方法。二、任務(wù)器材直流穩(wěn)壓電源、萬用表、交流毫伏表、信號發(fā)生器、示波器、集成功率放大器LM386、電容（10μF、220μF、0.01μF）、電阻（5.1kΩ、1kΩ）、喇叭、實(shí)驗(yàn)板。第142頁任務(wù)實(shí)施——集成功率放大器的安裝與調(diào)試三、任務(wù)步驟1．連接電路。2．測量靜態(tài)工作點(diǎn)。3．計算最大不失真功率Pom

。4．計算功率放大電路的效率η。電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)模塊一項(xiàng)目三：集成運(yùn)算放大電路學(xué)習(xí)目標(biāo)

掌握集成運(yùn)放的基本組成、主要性能指標(biāo)及理想模型。

掌握負(fù)反饋的類型及其對放大電路性能的影響。

掌握集成運(yùn)放在信號運(yùn)算電路中的應(yīng)用。項(xiàng)目三集成運(yùn)算放大電路任務(wù)一：認(rèn)識負(fù)反饋放大電路任務(wù)二：了解集成運(yùn)放在信號運(yùn)算電路中的應(yīng)用如圖3-1所示為爐溫控制系統(tǒng)工作原理圖，爐溫由感溫元件測得。如果爐子實(shí)際溫度比設(shè)定溫度高或者低，就通過執(zhí)行裝置對爐子采取相應(yīng)的措施以降低溫度或者升高溫度，最終達(dá)到穩(wěn)定爐溫的目的。本任務(wù)將主要介紹集成運(yùn)放的基本知識、反饋的分類及判別方法，并分析反饋中的負(fù)反饋對放大電路性能的影響。圖3-1爐溫控制系統(tǒng)工作原理圖第147頁集成運(yùn)放概述一1．集成運(yùn)放的外形和符號集成運(yùn)放外形有圓殼式、雙列直插式、扁平式三種，如圖3-2所示。（a）圓殼式

（b）雙列直插式

（c）扁平式圖3-2常見集成運(yùn)放的外形第148頁集成運(yùn)放概述一1．集成運(yùn)放的外形和符號

（a）三角形

（b）方框形圖3-3集成運(yùn)放的電路符號第149頁集成運(yùn)放概述一2．集成運(yùn)放的電路結(jié)構(gòu)集成運(yùn)放的電路結(jié)構(gòu)主要由四部分組成，即輸入級、中間級、輸出級和電源電路，如圖3-4所示。圖3-4集成運(yùn)放的電路結(jié)構(gòu)框圖第150頁集成運(yùn)放概述一3．集成運(yùn)放的主要性能指標(biāo)---開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)Aud

第151頁集成運(yùn)放概述一3．集成運(yùn)放的主要性能指標(biāo)---差模輸入電阻rid、開環(huán)輸出電阻ro差模輸入電阻rid：輸入差模信號時的輸入電阻。開環(huán)輸出電阻：集成運(yùn)放開環(huán)時的動態(tài)輸出電阻。3．集成運(yùn)放的主要性能指標(biāo)---共模抑制比KCMR共模抑制比KCMR：集成運(yùn)放工作于線性區(qū)時，其差模電壓放大倍數(shù)與共模電壓放大倍數(shù)之比的絕對值.第152頁集成運(yùn)放概述一3．集成運(yùn)放的主要性能指標(biāo)---最大差模輸入電壓UIdmax3．集成運(yùn)放的主要性能指標(biāo)---最大共模輸入電壓UIcmax

第153頁集成運(yùn)放概述一3．集成運(yùn)放的主要性能指標(biāo)第154頁表示集成運(yùn)放在大信號作用下，輸出電壓的最大變化率集成運(yùn)放允許的最小和最大安全工作電源電壓。集成運(yùn)放在規(guī)定的溫度范圍工作時，可以安全耗散的功率集成運(yùn)放概述一3．集成運(yùn)放的主要性能指標(biāo)①

開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)②差模輸入電阻③開環(huán)輸出電阻④共模抑制比⑤輸入失調(diào)電壓、輸入失調(diào)電流及它們的溫度漂移均為零。⑥當(dāng)輸入為零時，輸出恒為零。第155頁集成運(yùn)放概述一4．集成運(yùn)放的理想模型---理想集成運(yùn)放的性能指標(biāo)第156頁集成運(yùn)放概述一4．集成運(yùn)放的理想模型---理想集成運(yùn)放的工作特性表示輸出電壓與輸入電壓之間關(guān)系的特性曲線稱為傳輸特性，如圖3-5所示。圖3-5集成運(yùn)放的傳輸特性工作特性在線性區(qū)的工作特性在非線性區(qū)的工作特性輸出電壓和輸入差值電壓是線性關(guān)系第157頁反饋的基本概念和判斷方法二1．反饋的基本概念反饋：將放大電路輸出端的信號，通過一定的電路形式，返回到放大電路的輸入端。放大電路不加反饋引入反饋開環(huán)狀態(tài)閉環(huán)狀態(tài)第158頁反饋的基本概念和判斷方法二1．反饋的基本概念反饋放大電路由基本放大電路和反饋網(wǎng)絡(luò)組成，其結(jié)構(gòu)框圖如圖3-6所示。圖3-6反饋放大電路的結(jié)構(gòu)框圖Xi:輸入信號Xo:輸出信號Xf:反饋信號Xd:凈輸入信號F:反饋系數(shù)第159頁反饋的基本概念和判斷方法二1．反饋的基本概念設(shè)放大電路的開環(huán)放大倍數(shù)為A，閉環(huán)放大倍數(shù)為Af，反饋系數(shù)為F，則可得:開環(huán)放大倍數(shù):閉環(huán)放大倍數(shù):反饋系數(shù):將以上幾個式子進(jìn)行整理，可得：第160頁反饋的基本概念和判斷方法二2．反饋的類型與判別劃分依據(jù)類型特點(diǎn)判別方法按反饋極性正反饋使凈輸入信號增大瞬時極性法負(fù)反饋使凈輸入量減小按反饋信號成分直流反饋反饋信號只有直流分量根據(jù)電容“隔直通交”的特性交流反饋反饋信號只有交流分量第161頁劃分依據(jù)類型特點(diǎn)按反饋信號與輸出信號關(guān)系電壓反饋反饋信號取自輸出端電壓電流反饋反饋信號取自輸出端電流按反饋信號與輸入信號關(guān)系串聯(lián)反饋反饋信號與輸入信號在輸入回路中串聯(lián)并聯(lián)反饋反饋信號與輸入信號在輸入回路中并聯(lián)反饋的基本概念和判斷方法二2．反饋的類型與判別第162頁負(fù)反饋對放大電路性能的影響三提高了放大倍數(shù)的穩(wěn)定性負(fù)反饋對放大電路性能的影響展寬通頻帶減小非線性失真對放大電路輸入、輸出電阻的影響第163頁任務(wù)實(shí)施——負(fù)反饋放大電路的安裝和調(diào)試一、任務(wù)目的①判斷電路中的反饋類型。②通過測量放大電路的輸入電阻、輸出電阻，以及用示波器觀察輸出電壓波形，加深理解負(fù)反饋對放大電路的影響。第164頁任務(wù)實(shí)施——負(fù)反饋放大電路的安裝和調(diào)試二、任務(wù)器材雙直流穩(wěn)壓電源雙蹤示波器函數(shù)信號發(fā)生器萬用表面包板三極管等元器件若干第165頁任務(wù)實(shí)施——負(fù)反饋放大電路的安裝和調(diào)試三、任務(wù)步驟1．連接電路。2．測量負(fù)反饋對電壓放大倍數(shù)的影響。3．測量負(fù)反饋對輸入、輸出電阻的影響。4.測量負(fù)反饋對頻率特性的影響5.測量負(fù)反饋對失真的改善作用第166頁在汽車電子電路中，常見的蓄電池電壓過低報警電路是集成運(yùn)放非線性應(yīng)用的一個典型體現(xiàn)，它是一種電壓比較器。蓄電池電壓過低報警電路如圖3-14所示，它由集成運(yùn)放、電阻、穩(wěn)壓二極管和發(fā)光二極管組成。本任務(wù)主要介紹集成運(yùn)放在各種信號運(yùn)算電路中的應(yīng)用。圖3-14蓄電池電壓過低報警電路第167頁比例運(yùn)算電路一1．反相比例運(yùn)算電路比例運(yùn)算電路是運(yùn)算電路中最簡單的電路，它的輸出電壓和輸入電壓成比例關(guān)系。反相比例運(yùn)算電路：輸入信號從反相輸入端輸入時，輸出信號與輸入信號相位相反，這樣的集成運(yùn)放電路。圖3-15反相比例運(yùn)算電路第168頁比例運(yùn)算電路一1．反相比例運(yùn)算電路根據(jù)圖3-15所示可得:

（3-5）閉環(huán)電壓放大倍數(shù)為:

（3-6）第169頁比例運(yùn)算電路一2．同相比例運(yùn)算電路同相比例運(yùn)算電路:如果輸入信號從同相輸入端引入，輸出信號與輸入信號相位相同，這樣的集成運(yùn)放電路，如圖3-16所示。圖3-16同相比例運(yùn)算電路第170頁比例運(yùn)算電路一2．同相比例運(yùn)算電路（3-7）閉環(huán)電壓放大倍數(shù)為:（3-8）第171頁【例3-1】如圖3-17所示的電路，試求當(dāng)R5的阻值為多大時，才能使u0=-55ui?圖3-17例3-1圖第172頁【例3-1】【解】在圖3-17所示的電路中，A1構(gòu)成同相比例運(yùn)算電路，A2構(gòu)成反相比例運(yùn)算電路，因此有:

第173頁加法運(yùn)算電路二加法運(yùn)算電路反相加法運(yùn)算電路同相加法運(yùn)算電路在反相比例運(yùn)算電路的基礎(chǔ)上增加幾個輸入支路在同相比例運(yùn)算電路的基礎(chǔ)上增加幾個輸入支路性能更好第174頁加法運(yùn)算電路二1．反相加法運(yùn)算電路圖3-18反相加法運(yùn)算電路由（3-11）可知加法運(yùn)算電路也與集成運(yùn)放本身的參數(shù)無關(guān)，只要電阻值足夠精確，就可保證加法運(yùn)算的精確性和穩(wěn)定性。平衡電阻（3-11）第175頁

。圖3-18反相加法運(yùn)算電路第176頁【例3-2】【解】由式（3-9）可得:

第177頁減法運(yùn)算電路三圖3-19減法運(yùn)算電路當(dāng)Rf=R1時:閉環(huán)電壓放大倍數(shù)為：在減法運(yùn)算電路中，輸出電壓與兩個輸入電壓之差成比例關(guān)系。第178頁積分運(yùn)算電路四

圖3-20積分運(yùn)算電路第179頁積分運(yùn)算電路四

（3-17）（3-16）由于是反相輸入，且

，所以第180頁積分運(yùn)算電路四式（3-17）表明，當(dāng)輸入電壓為常數(shù)時，積分運(yùn)算電路的輸出電壓將隨時間作線性變化，直到達(dá)到飽和值為止，如圖3-21所示。圖3-21當(dāng)ui為常數(shù)時的輸入與輸出波形第181頁微分運(yùn)算電路五微分運(yùn)算是積分運(yùn)算的逆運(yùn)算，因此，將積分電路中輸入端的電阻和反饋電容互換位置就可構(gòu)成微分運(yùn)算電路，如圖3-22所示。圖3-22微分運(yùn)算電路

圖3-23矩形階躍波形的微分變換第182頁任務(wù)實(shí)施——集成運(yùn)算放大電路的性能指標(biāo)測試一、任務(wù)目的①掌握集成運(yùn)放主要性能指標(biāo)的測試方法。②通過對μA741集成運(yùn)放指標(biāo)的測試，了解集成運(yùn)放組件主要參數(shù)的定義和表示方法。第183頁任務(wù)實(shí)施——集成運(yùn)算放大電路的性能指標(biāo)測試二、任務(wù)器材±12V直流電源交流毫伏表函數(shù)信號發(fā)生器直流電壓表雙蹤示波器μA741集成運(yùn)放電阻器與電容器若干第184頁任務(wù)實(shí)施——集成運(yùn)算放大電路的性能指標(biāo)測試三、任務(wù)步驟

電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)模塊一項(xiàng)目四：直流穩(wěn)壓電源學(xué)習(xí)目標(biāo)

掌握單相半波整流電路和單相橋式整流電路的組成和工作原理。掌握電容濾波電路、電感濾波電路、復(fù)式濾波電路的組成和工作原理。

掌握穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路和串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的組成和工作原理。熟悉三端集成穩(wěn)壓器的用法。項(xiàng)目四直流穩(wěn)壓電源任務(wù)一：認(rèn)識整流濾波電路任務(wù)二：認(rèn)識穩(wěn)壓電路直流穩(wěn)壓電源可將交流電轉(zhuǎn)換成直流電。它的輸入端是由交流電網(wǎng)提供的50Hz、220V的正弦電壓，輸出端是穩(wěn)定的直流電壓。直流穩(wěn)壓電源通常由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路四部分組成，如圖4-1所示。圖4-1直流穩(wěn)壓電源組成框圖本任務(wù)主要分析整流電路和濾波電路的相關(guān)知識。第189頁劃分依據(jù)類型根據(jù)交流電源的相數(shù)單相整流電路三相整流電路根據(jù)整流電壓波形半波整流電路全波整流電路整流電路一整流電路:利用半導(dǎo)體器件的單向?qū)щ娦詫⒔涣麟娮優(yōu)閱畏较蛎}動的直流電。第190頁整流電路一1．單相半波整流電路---工作原理單相半波整流電路如圖4-2（a）所示，由電源變壓器T、整流二極管VD及負(fù)載RL組成。電路中電壓波形如圖4-2（b）所示，由圖可見負(fù)載上得到單方向的脈動電壓。由于該電路僅在半個周期內(nèi)有輸出，所以稱為半波整流電路。（a）電路

（b）輸出波形圖4-2單相半波整流電路第191頁整流電路一1．單相半波整流電路---負(fù)載上的直流電壓和直流電流直流電壓U0是指一個周期內(nèi)電壓u0的平均值，即:（4-1）流過負(fù)載的直流電流I0為：（4-2）第192頁整流電路一1．單相半波整流電路---二極管的選擇根據(jù)流過二極管的平均電流和其所承受的最高反向電壓來選擇二極管的型號。二極管截止時承受的最高反向電壓UDM與變壓器次級電壓u2的最大值相等，即:在單相半波整流電路中，流過整流二極管的平均電流ID與流過負(fù)載的直流電流相等，即：第193頁【例4-1】有一單相半波整流電路，如圖4-2（a）所示，已知負(fù)載電阻RL=1????，要求其工作電流為15mA，求變壓器副邊線圈電壓的有效值U2，并選擇合適的整流二極管。圖4-2單相半波整流電路（a）電路

第194頁【例4-1】【解】由于

故

流過二極管的平均電流ID和二極管承受的最高反向電壓UDM為:

根據(jù)以上求得的參數(shù)，并查閱相關(guān)手冊，可選用一個額定整流電流為100mA，最大反向工作電壓為50V的2CZ52B型整流二極管。第195頁整流電路一2．單相橋式整流電路單相橋式整流電路是工程中最常用的一種單相全波整流電路。它由四個二極管組成，如圖4-3（a）所示，圖4-3（b）所示為其簡化畫法。（a）單相橋式整流電路

（b）單相橋式整流電路簡化畫法圖4-3單相橋式整流電路第196頁整流電路一2．單相橋式整流電路---工作原理圖4-4單相橋式整流電路輸出波形圖由于VD1、VD3和VD2、VD4兩對二極管交替導(dǎo)通，因此負(fù)載RL上在u2的整個周期內(nèi)都有電流流過，而且方向不變。電路中負(fù)載電阻RL兩端的電壓u0、流過RL的電流i0及iD流過二極管的電流的波形如圖4-4所示。第197頁整流電路一2．單相橋式整流電路---負(fù)載上的直流電壓和直流電負(fù)載上的直流電壓為:（4-5）負(fù)載上的直流電流為:（4-6）第198頁整流電路一1．單相半波整流電路---二極管的選擇根據(jù)流過二極管的平均電流和其所承受的最高反向電壓來選擇。（1）每個二極管的平均電流（4-7）（2）每個二極管反向截止時所

承受的最高反向電壓（4-8）第199頁【例4-2】有一單相橋式整流電路，如圖4-3（a）圖所示，若變壓器副邊線圈電壓的有效值為U2=40V,負(fù)載電阻RL=3.6Ω,試求：①

負(fù)載上的直流電壓UO,直流電流IO,每個整流二極管的平均電流ID,和其所承受的最高反向電壓UDM。②

若VD2損壞開路，UO、IO為多少？③若VD2短路會出現(xiàn)什么情況？（a）單相橋式整流電路圖4-3單相橋式整流電路第200頁【解】①由式（4-5）～式（4-8）得:【例4-2】

第201頁【解】②當(dāng)VD2損壞時，在u2正半周，VD1

、VD3導(dǎo)通，在u2負(fù)半周，因VD2開路，無二極管導(dǎo)通，所以電路相當(dāng)于半波整流電路，故直流電壓Uo、直流電流Io僅為全波整流的一半，即：【例4-2】

第202頁【解】③當(dāng)VD2短路時，在正半周電流不再通過負(fù)載RL，而通過二極管VD1和VD2構(gòu)成回路，由于二極管的導(dǎo)通壓降一般只有0.7V，因此變壓器副邊線圈相當(dāng)于短路，易造成電流過大而燒毀變壓器和二極管。【例4-2】第203頁濾波電路二電容濾波電路常用的濾波電路電感濾波電路復(fù)式濾波電路第204頁1．電容濾波電路濾波電路二電容濾波電路是最常見、最簡單的濾波電路，它利用電容的充放電來改善輸出電壓的脈動程度。如圖4-5所示為單相橋式整流電容濾波電路。圖4-5單相橋式整流電容濾波電路第205頁1．電容濾波電路---工作原理濾波電路二單相半波整流電容濾波電路的工作原理與單相橋式整流電容濾波電路工作原理相似。圖4-6波形圖經(jīng)濾波后的uo波形如圖第206頁1．電容濾波電路---負(fù)載上電壓的計算濾波電路二一般常用如下公式估算電容濾波時的輸出電壓平均值，即:

（橋式、全波）

（4-9）

（半波）

（4-10）第207頁1．電容濾波電路---元件選擇濾波電路二（1）電容的選擇:電容的放電時間常數(shù)（τ=RLC）越大，放電過程越慢，輸出電壓越高，脈動成分也越少，即濾波效果越好。一般要求：

（橋式、全波）

（4-11）式中，T——交流電源電壓的周期。

（半波）

（4-12）第208頁1．電容濾波電路---元件選擇濾波電路二（2）整流二極管的選擇:每個二極管的平均電流為：

（橋式、全波）

（4-13）

（半波）

（4-14）第209頁1．電容濾波電路---元件選擇濾波電路二（2）整流二極管的選擇:每個二極管所承受的最高反向電壓為：

（橋式）

（4-15）

（半波、全波）

（4-16）第210頁【例4-3】有一整流電容濾波電路，如圖4-5所示，已知交流電源頻率f=50Hz，要求直流輸出電壓UO=30V，直流電流IO=150mA。求電源變壓器副邊電壓u2的有效值，并選擇合適的整流二極管及濾波電容。圖4-5單相橋式整流電容濾波電路第211頁【例4-3】【解】①由式（4-9）得電源變壓器副邊電壓u2的有效值為:

②選擇二極管，流過二極管的平均電流為：

二極管承受的最高反向電壓為:

第212頁

【例4-3】

第213頁【例4-3】則:

因此，應(yīng)選用250μf，耐壓為50V的電解電容。第214頁2．電感濾波電路濾波電路二電感濾波電路由電感L和負(fù)載電阻RL串聯(lián)而成，如圖4-7所示，它利用電感對交流阻抗大的特點(diǎn)減小電壓脈動而得到平穩(wěn)的電壓。圖4-7單相橋式整流電感濾波電路第215頁當(dāng)流過電感線圈的電流增大時自感電動勢與電流方向相反，阻止電流的增加將一部分電能轉(zhuǎn)化成磁場能存儲于電感之中當(dāng)流過電感線圈的電流減小時自感電動勢與電流方向相同，補(bǔ)償電流的減小得到平穩(wěn)的電壓2．電感濾波電路---工作原理濾波電路二

第216頁3．復(fù)式濾波電路濾波電路二常見的復(fù)式濾波電路有Γ型和Π型兩種，如圖4-8所示。（a）Γ型LC濾波電路

（b）Π型LC濾波電路

（c）Π型RC濾波電路圖4-8復(fù)式濾波電路第217頁常用復(fù)式濾波電路適用場合Γ型LC濾波電路適用于電流較大、要求輸出電壓非常平穩(wěn)的場合，用于高頻時更為合適3．復(fù)式濾波電路濾波電路二這幾種復(fù)式濾波電路的適用場合如表4-1所示。表4-1常用復(fù)式濾波電路的比較（1）第218頁常用復(fù)式濾波電路適用場合Π型LC濾波電路適用于小電流負(fù)載場合Π型RC濾波電路適用于負(fù)載電流較小而又要求輸出電壓脈動小的場合表4-1常用復(fù)式濾波電路的比較（2）3．復(fù)式濾波電路濾波電路二第219頁任務(wù)實(shí)施——整流濾波電路的測試一、任務(wù)目的①加深對半波、橋式整流濾波電路工作原理的理解。②掌握整流濾波電路的測試方法。第220頁任務(wù)實(shí)施——整流濾波電路的測試二、任務(wù)器材低壓交流電源（3～24V）萬用表示波器二極管4007電阻（1kΩ、500Ω）電容（220μF）開關(guān)導(dǎo)線第221頁任務(wù)實(shí)施——整流濾波電路的測試三、任務(wù)步驟1．測試電路的半波整流及濾波作用。2．測試電路的橋式整流及濾波作用。第222頁雖然交流電壓經(jīng)整流和濾波后能夠得到較為平穩(wěn)的直流電壓，但是這種直流電壓會隨交流電源電壓的波動和負(fù)載的變化而變化，穩(wěn)定性差。因此，需要一種穩(wěn)壓電路，使輸出電壓在電網(wǎng)電壓波動或負(fù)載變化時基本穩(wěn)定在某一數(shù)值。本任務(wù)將介紹小功率直流電源設(shè)備中常用的穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路和串聯(lián)型穩(wěn)壓電路，并對三端集成穩(wěn)壓器進(jìn)行簡單介紹。第223頁1．穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路一穩(wěn)壓管DZ限流電阻R穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路

（a）電路圖

（b）穩(wěn)壓管的伏安特性曲線圖4-11穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路第224頁1．穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路---工作原理穩(wěn)壓電路一（1）負(fù)載電阻RL不變，輸入電壓波動穩(wěn)壓過程可表示為：

（2）輸入電壓Ui不變，負(fù)載發(fā)生波動穩(wěn)壓過程為：

第225頁1．穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路---元件的選擇穩(wěn)壓電路一（1）穩(wěn)壓管的選擇一般按下式選取穩(wěn)壓管，即：（4-17）第226頁1．穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路---元件的選擇穩(wěn)壓電路一（2）限流電阻的選擇

（4-18）第227頁【例4-4】有一穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路，如圖4-11（a）圖所示，

，電網(wǎng)電壓允許波動范圍為10%，穩(wěn)壓管穩(wěn)定電壓

，最小穩(wěn)定電流

，最大穩(wěn)定電流

，

負(fù)載電阻

在250～350Ω范圍內(nèi)。試問：①限流電阻R的取值范圍有多大？②若限流電阻短路，將產(chǎn)生什么現(xiàn)象？

（a）電路圖圖4-11穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路第228頁【例4-4】

由式（4-18）得:

即R的取值范圍為130.9～328Ω。②若限流電阻短路，則Ui全部加在穩(wěn)壓管上，使之因電流過大而燒壞。第229頁2．串聯(lián)型穩(wěn)壓電路---電路構(gòu)