模電知識點復(fù)習(xí)總結(jié)

總的來說就是以三極管為核心，以集成運放為主線。集成運放內(nèi)部主要組成單元是差分輸入級、電壓放大級、功率放大級、偏置電路。集成運放的兩個不同工作狀態(tài)[線性和非線性應(yīng)用。模擬電路主要就是圍繞集成運放的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、外部特性及應(yīng)用、性能改善、工作電源產(chǎn)生、信號源產(chǎn)生等展開。模擬電路知識體系湖南科技大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院主講:胡仕剛一、放大電路的表示方法放大電路主要用于放大微弱的電信號，輸出電壓或電流在幅度上得到了放大。放大電路為雙口網(wǎng)絡(luò)，即一個信號輸入口和一個信號輸出口。1.2

放大電路基本知識1.

放大倍數(shù)(

增益)

—

—

表征放大器的放大能力根據(jù)放大電路輸入信號的條件和對輸出信號的要求，放大器可分為四種類型，所以有四種放大倍數(shù)的定義。1.3

放大電路的主要技術(shù)性能指標(biāo)（1）電壓放大倍數(shù)定義為:AU=UO/UIAI

=I

O/

I

I（2）電流放大倍數(shù)定義為:（3）互阻增益定義為:Ar=UO/IIAg=IO/UI（4）互導(dǎo)增益定義為:2.

輸入電阻Ri—

—

從放大電路輸入端看進去的等效電阻

決定了放大電路從信號源吸取信號幅值的大小。輸入電阻Ri=ui

/

ii一般來說Ri越大越好。Ri越大

ii就越小

從信號源索取的電流越小。當(dāng)信號源有內(nèi)阻時

Ri越大

ui就越接近uS。輸入端iiuiRiuSRS信號源Au輸出端3.輸出電阻Ro——從放大電路輸出端看進去的等效電阻。決定了放大電路帶負(fù)載的能力。輸出端Rou’o輸出端AuuS

~輸出電阻是表明放大電路帶負(fù)載的能力，Ro越小，放大電路帶負(fù)載的能力越強，反之則差。.I’o.=

U’ooRL

∞

,US

0R輸出電阻的定義4.通頻帶通頻帶fBW=fH–fL放大倍數(shù)隨頻率變化曲線——幅頻特性曲線fAAm0.7AmfL

下限截止頻率上限截fH止頻率3dB帶寬湖南科技大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院主講:胡仕剛o+Uo(sat)-Uo(sat)實際特性理想特性u+

-

u-開環(huán)電壓放大倍數(shù)高(104-107)

輸入電阻高約幾百K

輸出電阻低約幾百

漂移小、可靠性高、體積小、重量輕、價格低。Vo=Avo(vp-vN)差模輸入電阻r

i

d→∞開環(huán)輸出電阻

r

o→04）共模抑制比KCMRR→∞理想運放及其分析依據(jù)理想化條件[1）開環(huán)電壓放大倍數(shù)

Auo→∞

Avo(vp-vN)

VpvNvo理想運算放大器具有“虛短”和“虛斷”的特性，這兩個特性對分析線性運用的運放電路十分有用。為了保證線性運用，運放必須在閉環(huán)(負(fù)反饋）下工作。(1)虛短由于運放的電壓放大倍數(shù)很大，而運放的輸出電壓是有限的，一般在10

V

14

V。因此運放的差模輸入電壓不足1

mV，兩輸入端近似等電位，相當(dāng)于“短路”。開環(huán)電壓放大倍數(shù)越大，兩輸入端的電位越接近相等?！疤摱獭笔侵冈诜治鲞\算放大器處于線性狀態(tài)時，可把兩輸入端視為等電位，這一特性稱為虛假短路，簡稱虛短。顯然不能將兩輸入端真正短路。理想運算放大器的特性(2)虛斷由于運放的差模輸入電阻很大，一般都在1

M

以上。因此流入運放輸入端的電流往往不足1

A，遠小于輸入端外電路的電流。故通?？砂堰\放的兩輸入端視為開路，且輸入電阻越大，兩輸入端越接近開路?！疤摂唷笔侵冈诜治鲞\放處于線性狀態(tài)時，可以把兩輸入端視為等效開路，這一特性稱為虛假開路，簡稱虛斷。顯然不能將兩輸入端真正斷路。下面舉兩個例子說明虛短和虛斷的運用。幾種常見的基本運算電路反相比例運算同相比例運算電壓跟隨器加法電路減法電路積分電路3.13.2

PN3.33.43.53.1.4

雜質(zhì)半導(dǎo)體在本征半導(dǎo)體中摻入某些微量元素作為雜質(zhì)可使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性發(fā)生顯著變化。摻入的雜質(zhì)主要是三價或五價元素。摻入雜質(zhì)的本征半導(dǎo)體稱為雜質(zhì)半導(dǎo)體。N型半導(dǎo)體—

—

摻入五價雜質(zhì)元素

如磷

的半導(dǎo)體。P型半導(dǎo)體—

—

摻入三價雜質(zhì)元素

如硼

的半導(dǎo)體。3.2.1

載流子的漂移與擴散漂移運動由電場作用引起的載流子的運動稱為漂移運動。擴散運動由載流子濃度差引起的載流子的運動稱為擴散運動。在一塊本征半導(dǎo)體兩側(cè)通過擴散不同的雜質(zhì),分別形成N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體。此時將在N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體的結(jié)合面上形成如下物理過程:因濃度差

多子的擴散運動

由雜質(zhì)離子形成空間電荷區(qū)

空間電荷區(qū)形成內(nèi)電場

內(nèi)電場促使少子漂移

內(nèi)電場阻止多子擴散最后,多子的擴散和少子的漂移達到動態(tài)平衡。3.2.2 PN結(jié)形成PN結(jié)加正向電壓時具有較大的正向擴散電流PN結(jié)加反向電壓時呈現(xiàn)低電阻呈現(xiàn)高電阻具有很小的反向漂移電流。由此可以得出結(jié)論

PN結(jié)具有單向?qū)щ娦浴?.2.3

PN結(jié)的單向?qū)щ娦訮N結(jié)V-I特性表達式v

D

/

VTiD

IS

(e

1)其中IS—

—

反向飽和電流VT—

—

溫度的電壓當(dāng)量PN結(jié)的伏安特性且在常溫下

T=30KqTV

kT

0.026

V

26

mV當(dāng)PN結(jié)的反向電壓增加到一定數(shù)值時

反向電流突然快速增加此現(xiàn)象稱為PN結(jié)的反向擊穿。熱擊穿——不可逆雪崩擊穿齊納擊穿電擊穿——可逆3.2.4 PN結(jié)的反向擊穿一、PN結(jié)的伏安方程DTu /

nV

1)iD

IS

(e反向飽和電流10-8---10-14A溫度的電壓當(dāng)量T

kTVq電子電量玻爾茲曼常數(shù)1.38*10-23J/K當(dāng)T=30(27

C)VT

=

26

mV3.3.2二、二極管的伏安特性O(shè)uD

/ViD

/mA正向特性VthiD

=

0(硅管)(鍺管)thV =

0.5V0.1

VV

VthDi

急劇上升0

V

VthVD(on)=(0.6

0.8)V

硅管0.7

V(0.2

0.4)V

鍺管0.3

V反向特性死區(qū)電壓V(BR)反向擊穿

V(BR)

>

V

>

0iD

=IS

<0.1

A(硅)幾十

A(鍺)反向電流急劇增大(反向擊穿)

V

>

U(BR)

3.4.2

二極管電路的簡化模型分析方法

1)分段線性化得到二極1.二極管V-I特性的建模v

D

VT將指數(shù)模型iD

IS

(e管特性的等效模型。1理想模型（a）V-I特性（b）代表符號（c）正向偏置時的電路模型（d）反向偏置時的電路模型2恒壓降模型a

V-I特性b

電路模型3折線模型a

V-I特性b

電路模型4小信號模型v

s

=0

時,

Q點稱為靜態(tài)工作點

反映直流時的工作狀態(tài)。v

s

=Vmsin

t

時

Vm<<VDD

,

將Q點附近小范圍內(nèi)的V-I

特性線性化

得到小信號模型

即以Q點為切點的一條直線。sDDDD

1

(V

v

)RRi

1

v過Q點的切線可以等效成一個微變電阻D

v

Dd

ir即v

D

/

VT

IS

(e

1)根據(jù)iD得Q點處的微變電導(dǎo)QgD

Tdd

v

V

diD

ISQev

D

/

VTTV

I

Ddd1

VTg

Ir

則D常溫下

T=30KdI

D

I

D

(mA

)V

26(mV

)r

T

QTV

iDa

V-I特性b

電路模型特別注意小信號模型中的微變電阻rd與靜態(tài)工作點Q有關(guān)。該模型用于二極管處于正向偏置條件下

且v

D>>VT

。a

V-I特性b

電路模型一

穩(wěn)壓二極管結(jié)構(gòu)

面接觸型硅二極管主要特點正向特性同普通二極管反向特性較大的

I

較小的

U?工作在反向擊穿狀態(tài)。在一定范圍內(nèi)

反向擊穿具有可逆性。3

主要參數(shù)穩(wěn)定電壓

Uz最小穩(wěn)定電流Izmin最大穩(wěn)定電流IzmaxU/VIzminIzmaxI/mAUz0(a)圖形符號(b)伏安特性303.5湖南科技大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院主講:胡仕剛半導(dǎo)體三極管的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。它有兩種類型:NPN型和PNP型。NPN型管結(jié)構(gòu)示意圖PNP型管結(jié)構(gòu)示意圖NPN管的電路符號PNP管的電路符號三極管的放大作用是在一定的外部條件控制下，通過載4.1.2

放大狀態(tài)下BJT的工作原理流子傳輸體現(xiàn)出來的。外部條件[發(fā)射結(jié)正偏集電結(jié)反偏1.內(nèi)部載流子的傳輸過程由于三極管內(nèi)有兩種載流子(自由電子和空穴)參與導(dǎo)電

故稱為雙極型三極管或BJT(Bipolar

JunctionTransistor)。發(fā)射區(qū)

發(fā)射載流子集電區(qū)

收集載流子基區(qū)

傳送和控制載流子以NPN為例IE=IB+

ICIC=

InC+

ICBO放大狀態(tài)下BJT中載流子的傳輸過程2.電流分配關(guān)系設(shè)

傳輸?shù)郊姌O的電流

發(fā)射極注入電流

I

nC即根據(jù)傳輸過程可知

IE=IB+

ICIC=

InC+

ICBOIE通常

IC

>>

ICBO則有

ICIE

為電流放大系數(shù)。它只與管子的結(jié)構(gòu)尺寸和摻雜濃度有關(guān)，與外加電壓無關(guān)。一般

=0.9

0.99

。放大狀態(tài)下BJT中載流子的傳輸過程1

又設(shè)

B

ICEO

是另一個電流放大系數(shù)。同樣，它也只與管子的結(jié)構(gòu)尺寸和摻雜濃度有關(guān)，與外加電壓無關(guān)。一般

>>1

。根據(jù)

IE=IB+

IC

IC=

InC+

ICBOE

I

nCI且令

ICEO=

(1+

)

ICBO

（穿透電流）BC

CEOI

I時，

IC

則

IC

當(dāng)

I

I2.電流分配關(guān)系3.三極管的三種組態(tài)BJT的三種組態(tài)共發(fā)射極接法，發(fā)射極作為公共電極，用CE表示]共基極接法

基極作為公共電極，用CB表示]共集電極接法，集電極作為公共電極，用CC表示。三極管的放大作用，主要是依靠它的發(fā)射極電流能夠通過基區(qū)傳輸，然后到達集電極而實現(xiàn)的。實現(xiàn)這一傳輸過程的兩個條件是[內(nèi)部條件[發(fā)射區(qū)雜質(zhì)濃度遠大于基區(qū)雜質(zhì)濃度，且基區(qū)很薄。外部條件[發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置。4.1.3 BJT的V-I

特性曲線iB=f(v

BE)

v

CE=const當(dāng)v

CE=0V時，相當(dāng)于發(fā)射結(jié)的正向伏安特性曲線。當(dāng)v

CE≥1V時，v

CB=v

CE

-v

BE>0，集電結(jié)已進入反偏狀態(tài)，開始收 集電子，基區(qū)復(fù)合減少，同樣的v

BE下IB減小，特性曲線右移。1.輸入特性曲線（以共射極放大電路為例）共射極連接2.

輸出特性曲線iC=f(v

CE)

iB=const輸出特性曲線的三個區(qū)域:飽和區(qū)

iC明顯受v

CE控制的區(qū)域該區(qū)域內(nèi)

一般v

CE

0.7V

(硅管)。此時

發(fā)射結(jié)正偏 集電結(jié)正偏或反偏電壓很小。截止區(qū)iC接近零的區(qū)域相當(dāng)iB=0的曲線的下方。此時v

BE小于死區(qū)電壓。放大區(qū)iC平行于v

CE軸的區(qū)域曲線基本平行等距。此時發(fā)射結(jié)正偏集電結(jié)反偏。4.1.3 BJT的V-I

特性曲線極限參數(shù)集電極最大允許電流ICM集電極最大允許功率損耗PCMPCM=

ICVCE4.1.4 BJT的主要參數(shù)

V(BR)CEO—

—

基極開路時集電極和發(fā)射極間的擊穿電壓。

根據(jù)v

s的波形在BJT的輸入特性曲線圖上畫出v

BE

、iB

的波形2.動態(tài)工作情況的圖解分析v

s

Vsm

sin

ω

t

VBB

v

s

iB

Rbv

BE

根據(jù)iB的變化范圍在輸出特性曲線圖上畫出iC和v

CE

的波形2.動態(tài)工作情況的圖解分析

VCC

iC

Rcv

CE3.靜態(tài)工作點對波形失真的影響截止失真的波形飽和失真的波形3.靜態(tài)工作點對波形失真的影響4.3.2

小信號模型分析法1.BJT的H參數(shù)及小信號模型建立小信號模型的意義由于三極管是非線性器件分析非常困難。建立小信號模型建立小信號模型的思路當(dāng)放大電路的輸入信號電壓很小時就可以把三極管小范圍內(nèi)的特性曲線近似地用直線來代替

從而可以把三極管這個非線性器件所組成的電路當(dāng)作線性電路來處理。這樣就使得放大電路的就是將非線性器件做線性化處理

從而簡化放大電路的分析和設(shè)計。BJT的H參數(shù)及小信號模型

H參數(shù)的確定一般也用公式估算

rbe

忽略

r’erbe=

rbb’

+

(1+

)re其中對于低頻小功率管

rbb’≈200

則EQbeI (

mA

)r

200

(1

)

26(

mV

)EQ

EQI

(mA

)

I

(mA

)V (mV

) 26

(mV

)er

T

而(T=300K)重點掌握固定偏流射極電路和分壓式射極電路4.4.2

射極偏置電路小信號模型等效電路法的步驟[首先利用圖解法或近似估算法確定放大電路的靜態(tài)工作點Q

。求出靜態(tài)工作點處的微變等效電路參數(shù)

和rbe

。畫出放大電路的微變等效電路?？上犬嫵鋈龢O管的等效電路，然后畫出放大電路其余部分的交流通路。列出電路方程并求解。三種組態(tài)的特點及用途共射極放大電路電壓和電流增益都大于1輸入電阻在三種組態(tài)中居中輸出電阻與集電極電阻有很大關(guān)系。適用于低頻情況下

作多級放大電路的中間級。共集電極放大電路只有電流放大作用

沒有電壓放大

有電壓跟隨作用。在三種組態(tài)中

輸入電阻最高

輸出電阻最小用于輸入級、輸出級或緩沖級。共基極放大電路頻率特性好?？芍挥须妷悍糯笞饔脹]有電流放大有電流跟隨作用輸入電阻小輸出電阻與集電極電阻有關(guān)。高頻特性較好常用于高頻或?qū)掝l帶低輸入阻抗的場合模擬集成電路中亦兼有電位移動的功能。阻容耦合放大電路由于存在級間耦合電容、發(fā)射極旁路電容及三極管的結(jié)電容等，它們的容抗隨頻率變化，故當(dāng)信號頻率不同時，放大電路的輸出電壓相對于輸入電壓的幅值和相位都將發(fā)生變化。頻率特性A

A (

f)

(

f)u

u幅頻特性[電壓放大倍數(shù)的模|Au|與頻率f的關(guān)系相頻特性[輸出電壓相對于輸入電壓的相位移

與頻率f

的關(guān)系

(f)

—

相頻特性Au(f)—

幅頻特性4.6

放大電路的頻率響應(yīng)f|Au

|fLfH|

Auo

|0.707|

Auo

|通頻帶幅頻特性下限截止頻率上限截止頻率耦合、旁路電容造成。三極管結(jié)電容、

造成f–180°–270°

相頻特性

–90°O基本放大電路

多級放大電路一級級間耦合耦合方式級與級之間的連接??

直接耦合②

阻容耦合③

變壓器耦合④

光電耦合1.直接耦合將前一級的輸出端直接連接到后一級的輸入端稱為直接耦合。如圖所示4.7.1

級間耦合方式耦合方式有考點二、直接耦合方式的優(yōu)缺點優(yōu)點

??

低頻特性好

可放大變化緩慢的信號②

易于集成化。缺點

??

Q點相互影響②

電平偏移③

存在零點漂移簡稱零漂

現(xiàn)象不便于分析、設(shè)計和調(diào)試。適用場合

集成電路中。2.

阻容耦合將前級的輸出端通過電容接到后級的輸入端稱為阻容耦合。優(yōu)點

Q點相互獨立缺點

??

低頻特性差②

不便于集成化。適用場合

特殊需要的分立元件電路中。便于分析、設(shè)計和調(diào)試。不能放大變化緩慢的低頻信號3、變壓器耦合將前級的輸出端通過變壓器接到后級的輸入端或負(fù)載電阻上稱為變壓器耦合。優(yōu)點

??

Q點相互獨立②

能實現(xiàn)阻抗變換。便于分析、設(shè)計和調(diào)試4.7.2多級組合放大電路的動態(tài)分析n級放大電路交流等效電路的方框圖一、電壓放大倍數(shù)放大電路中

前一級的輸出電壓等于后一級的輸入電壓

即o1

i2

o2

i3 o(n-1)

inU

U

、U

U

、

、U

U

U

U

U

U

U

U

U

U

inoi

i

i2u

A

A

A

u1

u2

uno2

A

o

o1

即AA

j

1nu

uj

注意必須將后級輸入電阻作為前級的負(fù)載電阻。二、輸入電阻Ri=Ri1三、輸出電阻Ro=Ron湖南科技大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院主講:胡仕剛6.1.1 BJT電流源電路1.鏡像電流源T1、T2的參數(shù)全同即β1

β2，ICEO1

ICEO2VBE2

=

VBE1

IE2IC2

=

IC1=

IE1當(dāng)BJT的β較大時

基極電流IB可以忽略Io

IC2≈IREFR

VEEV

V

(

V

)

V

CC

BE

EE

CCR代表符號6.1.1 BJT電流源電路1.鏡像電流源動態(tài)電阻I

B

2)

1CE

2

(

i

C

2o

v

rcer一般ro在幾百千歐以上6.2.1

差分式放大電路的一般結(jié)構(gòu)2.有關(guān)概念v

id=

v

i1

v

i2差模信號21=v

ic(v

i1

v

i2

)共模信號idvv

d=

v

oA差模電壓增益ic=

v

o

v

cvA共模電壓增益

Av

d

v

id

Av

c

v

icv

o

=

v

o

v

o總輸出電壓其中

v

o

—

—

差模信號產(chǎn)生的輸出ov

—

—

共模信號產(chǎn)生的輸出共模抑制比反映抑制零漂能力的指標(biāo)v

c

v

d

CMRK

=AA6.2.1

差分式放大電路的一般結(jié)構(gòu)2.有關(guān)概念根據(jù)2ici1v

=

v

v

id2v

i2

=

v

ic

v

idv

id=

v

i1

v

i22i2i1icv=

1

(v

v

)有共模信號相當(dāng)于兩個輸入端信號中相同的部分差模信號相當(dāng)于兩個輸入端信號中不同的部分兩輸入端中的共模信號大小相等

相位相同

差模信號大小相等

相位相反。3.差分放大電路四種接法雙入雙出單入單出單入雙出單入單出1.差分放大電路的任意輸入信號都可以分解為一對共模信號和一對差模信號組合，因此單端輸入的差分電路仍可看作雙端輸入時的工作狀態(tài)。2.差分放大電路的差模電壓放大倍數(shù)只與輸出方式有關(guān)，而于輸入方式無關(guān)，即輸入方式無論是單端輸入還是雙端輸入，只要是雙端輸出，差動放大電路的差模電壓放大倍數(shù)就等于單管放大電路的電壓放大倍數(shù)]凡是單端輸出，差動放大電路的差模電壓放大倍數(shù)就只等于單管放大電路電壓放大倍數(shù)的一半。湖南科技大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院主講:胡仕剛7.1.1

什么是反饋電壓或電流hfeibvceIb

icvbe

hrevcehiehoe將電子系統(tǒng)輸出回路的電量送回到輸入回路的過程。內(nèi)部反饋外部反饋輸出信號反饋放大電路的輸入信號基本放大電路的輸入信號（凈輸入信號）7.1.1

什么是反饋反饋放大電路組成框圖反饋信號反饋通路——信號反向傳輸?shù)那篱_環(huán)——無反饋通路閉環(huán)——有反饋通路7.1.3

正反饋與負(fù)反饋正反饋

輸入量不變時

引入反饋后輸出量變大了。負(fù)反饋

輸入量不變時

引入反饋后輸出量變小了。從輸出端看從輸入端看正反饋

引入反饋后

使凈輸入量變大了。負(fù)反饋

引入反饋后

使凈輸入量變小了。凈輸入量可以是電壓也可以是電流。7.1.3

正反饋與負(fù)反饋判別方法瞬時極性法。即在電路中從輸入端開始沿著信號流向標(biāo)出某一時刻有關(guān)節(jié)點電壓變化的斜率正斜率或負(fù)斜率用“+”、“-”號表示。凈輸入量減小凈輸入量增大負(fù)反饋正反饋反饋通路反饋通路7.1.5

電壓反饋與電流反饋電壓反饋與電流反饋由反饋網(wǎng)絡(luò)在放大電路輸出端的取樣對象決定電壓反饋電流反饋反饋信號xf和輸出電壓成比例反饋信號xf與輸出電流成比例即xf=Fv

o即xf=Fio并聯(lián)結(jié)構(gòu)串聯(lián)結(jié)構(gòu)7.1.5

電壓反饋與電流反饋判斷方法

負(fù)載短路法將負(fù)載短路—

電壓反饋。將負(fù)載短路反饋量仍然存在—

—

電流反饋。未接負(fù)載時輸出對地短路反饋量為零—電壓反饋電流反饋反饋通路反饋通路7.2電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路電壓并聯(lián)負(fù)反饋放大電路電流串聯(lián)負(fù)反饋放大電路電流并聯(lián)負(fù)反饋放大電路反饋組態(tài)判斷舉例交流

信號源對反饋效果的影響7.2.1

電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路特點輸入以電壓形式求和

KVL

v

id=v

i-v

f穩(wěn)定輸出電壓電壓控制的電壓源R

L

↓

→

v

o↓

→

v

f↓

→

v

id(=

v

i

v

f)↑v

o↑7.2.2

電壓并聯(lián)負(fù)反饋放大電路i

id=i

i-i

f特點輸入以電流形式求和

KCL穩(wěn)定輸出電壓電流控制的電壓源7.2.3

電流串聯(lián)負(fù)反饋放大電路特點輸入以電壓形式求和

KVLv

id=v

i-v

f穩(wěn)定輸出電流電壓控制的電流源

RLiov

f

(=io

Rf

)iv一定時v

i

dio7.2.4

電流并聯(lián)負(fù)反饋放大電路特點輸入以電流形式求和

KCL穩(wěn)定輸出電流電流控制的電流源i

id=i

i-i

f具有恒壓特性具有恒流特性串聯(lián)反饋并聯(lián)反饋電壓負(fù)反饋電流負(fù)反饋輸入端電壓求和

KVL輸入端電流求和

KCL穩(wěn)定輸出電壓穩(wěn)定輸出電流7.3

負(fù)反饋放大電路增益的一般表達式1.2.3.1.閉環(huán)增益的一般表達式開環(huán)增益x

idA

x

ox

oF

x

f反饋系數(shù)i

x

ofxA閉環(huán)增益因為x

id

x

i

xf所以fA

x

ofi

idx

o

x

ox

x

x

x

o

/

A

x

o

F

已知1

AFA

x

i

x

id

xf閉環(huán)增益的一般表達式即A

A

1

AFf7.3

負(fù)反饋放大電路增益的一般表達式負(fù)反饋放大電路中各種信號量的含義7.3

負(fù)反饋放大電路增益的一般表達式2.反饋深度討論一般情況下

A和F都是頻率的函數(shù)

當(dāng)考慮信號頻率的影一般負(fù)反饋(1

A

F

)

稱為反饋深度(1) 1

A

F

1

時，F(xiàn)A

A

，(2) 1

A

F

1

時，深度負(fù)反饋正反饋F(3) 1

A

F

1

時，

A

A

，(4) 1

A

F

0

時，F(xiàn)A

，自激振蕩f響時

A

、A和F分別用、

和

表示。fAAF

即A

A

1

A

F

fend7.3

負(fù)反饋放大電路增益的一般表達式7.47.4.27.4.37.4.47.4.1特別注意表7.4.1的內(nèi)容負(fù)反饋對放大電路性能的改善 是以犧牲增益為代價的 且僅對環(huán)內(nèi)的性能產(chǎn)生影響。串聯(lián)負(fù)反饋

—

—增大輸入電阻并聯(lián)負(fù)反饋

—

—減小輸入電阻電壓負(fù)反饋

—

—減小輸出電阻穩(wěn)定輸出電壓電流負(fù)反饋

—

—增大輸出電阻穩(wěn)定輸出電流7.4.4

對輸入電阻和輸出電阻的影響end7.51.2.1.深度負(fù)反饋的特點即

深度負(fù)反饋條件下

閉環(huán)增益只與反饋網(wǎng)絡(luò)有關(guān)1

A

F

1由于1

A

F

A

F

A

f則A

F

A

1

又因為i

o

fAX

X

o

f

X

F

X

代入上式得fX

X

也常寫為

x

xf

iiX

X

X

0id

i

f由此可得深度負(fù)反饋條件下基本放大電路“兩虛”的概念id輸入量近似等于反饋量x

0

凈輸入量近似等于零1.深度負(fù)反饋的特點

0i

v

ididri虛斷深度負(fù)反饋條件下xid=xi-xf

0串聯(lián)負(fù)反饋

輸入端電壓求和v

id=v

i-v

f

0

虛短并聯(lián)負(fù)反饋

輸入端電流求和i

id=i

i-i

f

0

虛斷v

id=i

idri

0

虛短8.11.2.8.0

功率放大電路概述能夠向負(fù)載提供足夠信號功率的放大電路稱為功率放大電路，簡稱功放。功放既不是單純追求輸出高電壓，也不是單純追求輸出大電流，而是追求在電源電壓確定的情況下，輸出盡可能大的功率。功放電路的要求[Pomax

大，三極管極限工作

=Pomax

/PV

要高失真要小一、主要技術(shù)指標(biāo)最大輸出功率Pom功率放大電路提供給負(fù)載的信號功率稱為輸出功率。是交流功率，表達式為Po

IoUo。最大輸出功率是在電路參數(shù)確定的情況下，負(fù)載上可能獲得的最大交流功率轉(zhuǎn)換效率

功率放大電路的最大輸出功率與電源提供的直流功率之比。直流功率等于電源輸出電流平均值及電壓之積。最大輸出電壓Vom二、功率放大電路中的晶體管在功率放大電路中，為使輸出功率盡可能大，要求晶體管工作在極限應(yīng)用狀態(tài)。晶體管集電極電流最大時接近ICM

（集電極最大允許電流）晶體管管壓降最大時接近V（BR）CEO晶體管耗散功率最大時接近PCM（集電極最大允許耗散功率）選擇功放管時，要注意極限參數(shù)的選擇，還要注意其散熱條件，使用時必須安裝合適的散熱片和各種保護措施。三、功率放大電路的分析方法采用圖解法四種工作狀態(tài)根據(jù)正弦信號整個周期內(nèi)三極管的導(dǎo)通情況劃分甲類

一個周期內(nèi)均導(dǎo)通乙類

導(dǎo)通角等于180°甲乙類

導(dǎo)通角大于180°丙類

導(dǎo)通角小于180°

8.2—

—簡化電路帶電流源詳圖的電路圖特點

電壓增益近似為1

電流增益很大

可獲得較大的功率增益

輸出電阻小

帶負(fù)載能力強。8.38.3.28.3.38.3.1BJT8.3.1

乙類雙電源互補對稱功率放大電路

電路組成由一對NPN、PNP特性相同的互補三極管組成，采用正、負(fù)雙電源供電。這種電路也稱為OCL(OutputCapacitorless)互補功率放大電路。工作原理兩個三極管在信號正、負(fù)半周輪流導(dǎo)通，使負(fù)載得到一個完整的波形。

3.

分析計算QiC

1OVC

C

vC

E

1iB

=常數(shù)Icm

1AVC

ESVomBiC

1QiB

=常數(shù)OvC

EiC

2OVC

E

SVC

E

SBAIcm2IcmVo

m2

Vo

m圖解分析

3.

分析計算)

2Lomax=

2

V

CC

2

RL(V

V

CC

CES

2

RL2（1）最大不失真輸出功率Pomax(V

CC

V

CES

)

2RP實際輸出功率PoL2LPo

=

Vo

I

oVV

Vom

om

2

R

om

2 2

RiC

1iC

2Icm2

IcmQVCE

SiB

=常數(shù)Vom2

VomVCE

SOOvCEBA因電壓增益近似為1，當(dāng)輸入信號足夠大，VCES很小時,使Vim=Vom

VCC時，可獲得最大功率輸出。PT1

=0LCC

oR

π

v(V

v

)

o

d(

t)12π

3.

分析計算（2）管耗PT單個管子在半個周期內(nèi)的管耗兩管管耗0CC

Vom

sin

t(V

Vom

sin

t)

d(

t)

π(

1

2π10RL2RLRLVCC

Vomsin2

t)

d(

t)

sin

t

Vom

π22π1

V

V

VRL

π

4(

CC

om

om

)

PT

=

PT1

PT2

RL

π

422

V

V

V(

CC om

om

)最大管耗與最大輸出功率的關(guān)系[)2T11

(VCCVom

VomR

π

4LP

因為[令dPT1/dVom=0，則[4πomCCV

V時，具有最大管子功耗。CCCComπ即[

當(dāng)

V

2

V

0.6V

42

22

π12

VCC

(

VCC

)

LRPT

1

mLRV2

CC

1

V

22

2π

2

2

R

L

1

2V

CC

CC

L2omax2

RV

CC

因為Pom2T1mL

0.2

PP

1

VCC

2

R選管依據(jù)之一

3.

分析計算（3）電源供給的功率PVPV

=

Po

PT

LπR2VCCVom當(dāng)VomL2CC2

Vπ

RVm

VCC

時，P

VCCVom

πPV

4（4）效率

=

Po

CC

V

時，om當(dāng)V

π

78.5

%4L2LPo

=

Vo

I

o2

RV

V

om

om

Vom2 2

R因為:22

V

V

V(

CC om

om

)4LR

PT每只BJT的最大允許管耗PCM必須大于PTlm

0.2Pom]考慮到當(dāng)T2導(dǎo)通時，當(dāng)-vCE2

0時，vCE1具有最大值，且等于2VCC。因此，應(yīng)選用V(BR)CEO

>2VCC的管子]通過BJT的最大集電極電流為VCC

RL，所選BJT的ICM一般不宜低于此值。

5、功率BJT的選擇[由上面的分析知，若想得到最大輸出功率，BJT的參數(shù)必須滿足下列條件[8.48.4.28.4.1

8.4.1

甲乙類雙電源互補對稱電路

乙類互補對稱電路存在的問題由于T1、T2管輸入特性存在死區(qū)，所以輸出波形在信號過零附近產(chǎn)生失真——交越失真。原因[假設(shè)T1、T2的死區(qū)電壓都是0.6V，那么在輸入信號電壓|Ui|≤0.6V期間，T1和T2

截止，輸出電壓為零，得到如圖所示失真了的波形，交越失真波形uiuott00靜態(tài)偏置可克服交越失真動態(tài)工作情況二極管等效為恒壓模型#在輸入信號的整個周期內(nèi)，兩二極管是否會出現(xiàn)反向偏置狀態(tài)

理想二極管8.4.1設(shè)甲T3已乙有類合雙適電源互補對稱電路的靜態(tài)工作點

8.4.1

甲乙類雙電源互補對稱電路

VBE4可認(rèn)為是定值

(0.6~

0.7V)R1、R2不變時

VCE4也是定值

可看作是一個直流電源。只要調(diào)節(jié)R1*、R2的比值，就可改變T1、T2的偏壓。該方法在集成電路中常用到。

VBE4221RVCE4R

R

8.4.2

甲乙類單電源互補對稱電路靜態(tài)時

偏置電路使VK

VC≈VCC/2

電容C充電達到穩(wěn)態(tài)

。當(dāng)有信號v

i時負(fù)半周T1導(dǎo)通

有電流通過負(fù)載RL

同時向C充電正半周T2導(dǎo)通

則已充電的電end容C通過負(fù)載RL放電。只要滿足RLC>>T信可充當(dāng)原來的

VCC。電容C就計算Po、PT、PV和PTm的公式必須加以修正以VCC/2代替原來公式中的VCC。湖南科技大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院主講:胡仕剛9.11.基本概念濾波器

是一種能使有用頻率信號通過而同時抑制或衰減無用頻率信號的電子裝置。有源濾波器

由有源器件構(gòu)成的濾波器。濾波電路傳遞函數(shù)定義A(

s

)

Vo

(

s

)Vi

(

s

)A(

j

)

A(

j

)

e

j

(

)

A(

j

)

(

)其中s

j

時

有A(

j

)

(

)

—

—

相位角—

—

模

幅頻響應(yīng)相頻響應(yīng)群時延響應(yīng)

(

)

d

(

)

(

s)d

9.12.分類1)按電路功能分類低通

LPF高通

HPF帶通

BPF帶阻

BEF全通

APFend9.19.51.

振蕩條件正反饋放大電路框圖注意與負(fù)反饋方框圖的差別X

X

X

a

i

f若環(huán)路增益A

F

1則X

X

，a

f去掉X

，X

仍有穩(wěn)定的輸出。i

o又

A

F

A

F

AF

a

f

a

f所以振蕩條件為A(

)

F

(

)

1振幅平衡條件

a

(

)

f

(

)

2nπ相位平衡條件只有正反饋才能產(chǎn)生