方波通过简单的RC电路可以变为三角波吗?
方波通过简单的RC电路可以变为三角波吗?
理论上,方波经过积分电路变为三角波,RC低通滤波器不是积分电路,只是近似的积分电路,不能将方波变为三角波.RC低通滤波器的传递函数是：ui/uo=1/RCs+1s=jω显然,当RC或输入信号的ω足够大时,RCs>>1,那么ui/uo≈1/RCs,RC低通滤波器就变成积分器了.
与《方波通过简单的RC电路可以变为三角波吗?》相关的作业问题
必须要加上,如果不加电阻电路中就没有电流流过,虽然电容两端有电压.为了出现震荡电流必须加电阻. 再问： 但是里面有两个电阻的，一个R和一个取样电阻r，R肯定是要有，但是不知道r可不可以不加 再答： 必须要加上，因为电容放电和充电时电流的路径不一样。
一个积分运算电路就能把正弦波转换为三角波,微分电路能把正弦波转化为方波
用运放接一个有源滤波器就可以了
方波经过积分器就可以变为三角波.积分器电路如下：方波从ui输入,uo输出就是三角波.R2可以远远大于R1,R1*C取值越大,输出三角波的峰值越低.
不能!方波经积分电路得到三角波.积分环节的传递函数是1/s微分环节的传递函数是τs+1,不可逆. 再问： 但是实验（RC一阶响应）证明，确实可以通过积分电路将方波转化为三角波呀，而且在微分电路实验中输入三角波后也有可能输出方波，是为什么呢 再答： 在三角波频率足够高，或微分电路RC参数足够大时，三角波经微分电路可以得到
不会变成三角波.方波和三角波傅里叶级数展开,共同点之一是都由奇数次谐波组成.不同点在于谐波含量.方波每次谐波的含量（与基波的比值）是谐波次数的倒数,即1/n.三角波每次谐波的含量（与基波的比值）是谐波次数平方的倒数,即1/n^2.方波和三角波的共同点之二是各次谐波相位相同.也就是说,不保存谐波相位信息,再变为时域,也不
电容的性质是电压不会突变：U = Q / C电压随着电荷的积累而上升,所以电容器是并联.串联是微分电路.用恒流源供电才可以保证是三角波. 再问： 通过方波积分出三角波，三角波为什么失真了？ 再答： 积分电路的波形是按照指数规律变化，是非线性的曲线，波形自然存在失真。从公式 U = Q / C 可知，U 线性变化的条件是
如果积分电路是无损积分器,用时间常数完全相同的微分电路,理论上可以还原为方波.实际上很难实现.不过要使三角波变为方波,有更简单的办法,直接用比较器或滞回比较器即可输出同频率的方波,调整比较器门限,还可输出占空比可调的方波.
1）芯片工作原理及特点,百度百科搜“555时基电路”.2）电路设计原理分为以下几个部分a、产生方波,百度文库搜“555时基电路”,自己选一个b、产生三角波,搜“积分电路”,将方波输出接到积分电路输入,积分电路输出就是三角波.自己调节一下RC参数,RC参数过大,三角波的峰值会过小,RC参数过小,三角波会削波.c、三角波经
这种情况是可能的,比如说吧,一个简单的RC电路接直流电源E.该回路由一个开关S控制首先闭合开关,足够长时间（电容充电完毕,电容电压等于电源电压E）,然后闭合开关,电容被断开,无放电回路再次闭合开关,很明显,电路直接进入稳态,电容端电压无变化这也适用于交流电源假定也是以上同一电路,直流电源换成交流电源首先闭合开关,足够长
哪学校啥专业的?说了我就给你说咋弄 啧,你胆子太大了吧,居然辱没清华的学生?!文氏桥振荡器知道不?只要是有关电子的书上都有!先弄个文氏桥振荡器,输出的就是正弦波；此波形用一个简单的电压比较器（参考电压取零,也就是有些人叫的过零比较器）就输出方波了；此方波再用一个很简单的积分电路,输出就变成三角波了.一个电路,三个波形,
三角波的积分是方波.一般将三角波转为正弦波都是用分段转折法. 再问： 请问实际的电路该怎么连接呢？ 再答： 这个电路在仿真的例子里有，可以直接找到的。不过我也不记得是哪个文件了。最好软件版本要新一点的。再问： 为什么我查的资料说 方波的积分是三角波啊？ 再答： 哦，记错了，三角波的微分是方波。再问： 我怎么把三角波转化
许多教科书都说可以,并且设立实验课验证,学生也能得到验证的结果.但是,严格讲,只能说,得到近似的方波.为什么呢?三角波是方波经过积分获取的,理论上没有误差的存在.有源积分器的传递函数是1/s而有源微分器的传递函数是τs+1.τ为时间常数.（τs+1）/s =τ+1/s.对于高频信号而言,1/s可以忽略,对于低频信号而言
这种电压表测量的是整流平均值,再乘以π/2√2(≈1.1107).反应的是正弦波的有效值.正弦波峰值:1*1.414V 方波峰值:1/(π/2√2)V≈0.9003V 三角波峰值为方波的两倍:1/(π/√2)V≈1.8006V
频率是多少?是正弦波还是方波?如果是方波可采用多谐振荡器.
在C两端看到的将是幅值非常小的三角波,而R两端几乎就是方波.
如果时间常数太大,RC电路的充放电效应很不明显.
积分电路.把矩形脉冲当做常数,对它积分就出来一个直线方程,就是锯齿波了
频率是根据什么改变的,示波器是将电信号转化成可视信号的仪器,阻值改变,电压就改变,频率肯定也就变了,改变波形,也会得到一样的波形技术的发展很大程度上反映在元器件的发展
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模拟电子技术基础清华大学 华成英华成英 hchya@&&&&绪论一、电子技术的发展 二、模拟信号与模拟电路 三、电子信息系统的组成 四、模拟电子技术基础课的特点 五、如何学习这门课程 六、课程的目的 七、考查方法华成英 hchya@&&&&电子技术的发展，推动计算机技术的发展，使之“无 孔不入”，应用广泛！? 广播通信：发射机、接收机、扩音、录音、程控交换机、电 话、手机 ? 网络：路由器、ATM交换机、收发器、调制解调器 ? 工业：钢铁、石油化工、机加工、数控机床 ? 交通：飞机、火车、轮船、汽车 ? 军事：雷达、电子导航 ? 航空航天：卫星定位、监测 ? 医学：γ刀、CT、B超、微创手术 ? 消费类电子：家电（空调、冰箱、电视、音响、摄像机、照 相机、电子表）、电子玩具、各类报警器、保安系统华成英 hchya@一、电子技术的发展&&&&电子技术的发展很大程度上反映在元器件的发展 上。从电子管→半导体管→集成电路1904年 电子管问世1947年 晶体管诞生1958年集成电 路研制成功电子管、晶体管、集成电路比较华成英 hchya@&&&&半导体元器件的发展? ? ? ? 1947年 1958年 1969年 1975年 贝尔实验室制成第一只晶体管 集成电路 大规模集成电路 超大规模集成电路第一片集成电路只有4个晶体管，而1997年一片集成电路 中有40亿个晶体管。有科学家预测，集成度还将按10倍/6年 的速度增长，到年达到饱和。学习电子技术方面的课程需时刻关注电子技术的发展！华成英 hchya@&&&&值得纪念的几位科学家！第一只晶体管的发明者 （by John Bardeen , William Schockley and Walter Brattain in Bell Lab） 他们在1947年11月底发明了晶 体管，并在12月16日正式宣布“晶 体管”诞生。1956年获诺贝尔物理 学奖。巴因所做的超导研究于1972 年第二次获得诺贝尔物理学奖。 第一个集成电路及其发明者 （ Jack Kilby from TI ） 日，在德州仪器公司 的实验室里，实现了把电子器件集成 在一块半导体材料上的构想。42年以 后， 2000年获诺贝尔物理学奖。 “为 现代信息技术奠定了基础”。华成英 hchya@&&&&二、模拟信号与模拟电路1. 电子电路中信号的分类?数字信号：离散性 “1”的电 压当量 “1”的倍数介于K与K+1之 间时需根据阈值 确定为K或K+1任何瞬间的任何 值均是有意义的?模拟信号：连续性。大多数物理量为模拟信号。2. 模拟电路模拟电路是对模拟信号进行处理的电路。 ? 最基本的处理是对信号的放大，有功能和性能各异的放 大电路。 ? 其它模拟电路多以放大电路为基础。?华成英 hchya@&&&&三、电子信息系统的组成传感器 接收器 隔离、滤 波、放大 运算、转 换、比较 功放 执行机构模拟电子电路模拟电子系统 数字电子电路（系统） 模拟-数字混合电子电路华成英 hchya@&&&&四、模拟电子技术基础课的特点1、工程性? ?实际工程需要证明其可行性。强调定性分析。实际工程在满足基本性能指标的前提下总是容许存 在一定的误差范围的。 定量分析为“估算”。 ? 近似分析要“合理”。 抓主要矛盾和矛盾的主要方面。 ? 电子电路归根结底是电路。不同条件下构造不同模型。2. 实践性常用电子仪器的使用方法 ? 电子电路的测试方法 ? 故障的判断与排除方法 ? EDA软件的应用方法?华成英 hchya@&&&&五、如何学习这门课程1. 掌握基本概念、基本电路和基本分析方法 ? 基本概念：概念是不变的，应用是灵活的， “万变 不离其宗”。 基本电路：构成的原则是不变的，具体电路是多种 多样的。 ? 基本分析方法：不同类型的电路有不同的性能指标 和描述方法，因而有不同的分析方法。 2. 注意定性分析和近似分析的重要性 3. 学会辩证、全面地分析电子电路中的问题?根据需求，最适用的电路才是最好的电路。 ? 要研究利弊关系，通常“有一利必有一弊”。 4. 注意电路中常用定理在电子电路中的应用?华成英 hchya@&&&&六、课程的目的本课程通过对常用电子元器件、模拟电路及其系统的分 析和设计的学习，使学生获得模拟电子技术方面的基础知 识、基础理论和基本技能，为深入学习电子技术及其在专 业中的应用打下基础。 1. 掌握基本概念、基本电路、基本方法和基本实验技能。 2. 具有能够继续深入学习和接受电子技术新发展的能力， 以及将所学知识用于本专业的能力。注重培养系统的观念、工程的观念、科技进步 的观念和创新意识，学习科学的思维方法。提倡 快乐学习！华成英 hchya@&&&&七、考查方法1. 会看：读图，定性分析 2. 会算：定量计算? 考查分析问题的能力3. 会选：电路形式、器件、参数 考查解决问题的能力－－设计能力 4. 会调：仪器选用、测试方法、故障诊断、EDA 考查解决问题的能力－－实践能力综合应用所学知识的能力清华大学 华成英 hchya@华成英 hchya@&&&&第一章 半导体二极管和三极管华成英 hchya@&&&&第一章 半导体二极管和三极管§1.1 半导体基础知识 §1.2 半导体二极管 §1.3 晶体三极管华成英 hchya@&&&&§1 半导体基础知识一、本征半导体 二、杂质半导体 三、PN结的形成及其单向导电性 四、PN结的电容效应华成英 hchya@&&&&一、本征半导体1、什么是半导体？什么是本征半导体？导电性介于导体与绝缘体之间的物质称为半导体。 导体－－铁、铝、铜等金属元素等低价元素，其最外层电 子在外电场作用下很容易产生定向移动，形成电流。 绝缘体－－惰性气体、橡胶等，其原子的最外层电子受原 子核的束缚力很强，只有在外电场强到一定程度时才可能导 电。 半导体－－硅（Si）、锗（Ge），均为四价元素，它们原 子的最外层电子受原子核的束缚力介于导体与绝缘体之间。 本征半导体是纯净的晶体结构的半导体。 无杂质 稳定的结构华成英 hchya@&&&&2、本征半导体的结构共价键 由于热运动，具有足够能量 的价电子挣脱共价键的束缚 而成为自由电子 自由电子的产生使共价键中 留有一个空位置，称为空穴 自由电子与空穴相碰同时消失，称为复合。 动态平衡一定温度下，自由电子与空穴对的浓度一定；温度升 高，热运动加剧，挣脱共价键的电子增多，自由电子与空 穴对的浓度加大。华成英 hchya@&&&&3、本征半导体中的两种载流子运载电荷的粒子称为载流子。 外加电场时，带负电的自由电 子和带正电的空穴均参与导电， 且运动方向相反。由于载流子数 目很少，故导电性很差。 温度升高，热运动加剧，载 流子浓度增大，导电性增强。 热力学温度0K时不导电。 两种载流子为什么要将半导体变成导电性很差的本征半导体？华成英 hchya@&&&&二、杂质半导体1. N型半导体多数载流子 空穴比未加杂质时的数目多 了？少了？为什么？?5杂质半导体主要靠多数载流 子导电。掺入杂质越多，多子 浓度越高，导电性越强，实现 导电性可控。 磷（P）华成英 hchya@&&&&2. P型半导体多数载流子 P型半导体主要靠空穴导电， 掺入杂质越多，空穴浓度越高， 导电性越强，?3在杂质半导体中，温度变化 时，载流子的数目变化吗？少子 与多子变化的数目相同吗？少子 与多子浓度的变化相同吗？硼（B）华成英 hchya@&&&&三、PN结的形成及其单向导电性物质因浓度差而产生的运动称为扩散运动。气 体、液体、固体均有之。P区空穴 浓度远高 于N区。 N区自由电 子浓度远高 于P区。扩散运动 扩散运动使靠近接触面P区的空穴浓度降低、靠近接触面 N区的自由电子浓度降低，产生内电场。华成英 hchya@&&&&PN 结的形成由于扩散运动使P区与N区的交界面缺少多数载流子，形成内 电场，从而阻止扩散运动的进行。内电场使空穴从N区向P区、 自由电子从P区向N 区运动。 漂移运动 因电场作用所产 生的运动称为漂移 运动。参与扩散运动和漂移运动的载流子数目相同，达到动态 平衡，就形成了PN结。华成英 hchya@&&&&PN 结的单向导电性PN结加正向电压导通： 耗尽层变窄，扩散运动加 剧，由于外电源的作用，形 成扩散电流，PN结处于导通 状态。必要吗？ PN结加反向电压截止： 耗尽层变宽，阻止扩散运 动，有利于漂移运动，形成漂 移电流。由于电流很小，故可 近似认为其截止。华成英 hchya@&&&&四、PN 结的电容效应1. 势垒电容PN结外加电压变化时，空间电荷区的宽度将发生变 化，有电荷的积累和释放的过程，与电容的充放电相 同，其等效电容称为势垒电容Cb。2. 扩散电容PN结外加的正向电压变化时，在扩散路程中载流子 的浓度及其梯度均有变化，也有电荷的积累和释放的 过程，其等效电容称为扩散电容Cd。 结电容： C j ? Cb ? Cd 结电容不是常量！若PN结外加电压频率高到一定程 度，则失去单向导电性！清华大学 华成英 hchya@华成英 hchya@&&&&问题? 为什么将自然界导电性能中等的半导体材料制 成本征半导体，导电性能极差，又将其掺杂， 改善导电性能？ ? 为什么半导体器件的温度稳定性差？是多子还 是少子是影响温度稳定性的主要因素？ ? 为什么半导体器件有最高工作频率？华成英 hchya@&&&&§2 半导体二极管一、二极管的组成 二、二极管的伏安特性及电流方程 三、二极管的等效电路 四、二极管的主要参数 五、稳压二极管华成英 hchya@&&&&一、二极管的组成将PN结封装，引出两个电极，就构成了二极管。小功率 二极管大功率 二极管稳压 二极管发光 二极管华成英 hchya@&&&&一、二极管的组成点接触型：结面积 小，结电容小，故结 允许的电流小，最高 工作频率高。面接触型：结面积 大，结电容大，故结 允许的电流大，最高 工作频率低。平面型：结面积可小、 可大，小的工作频率 高，大的结允许的电 流大。华成英 hchya@&&&&二、二极管的伏安特性及电流方程二极管的电流与其端电压的关系称为伏安特性。i ? f (u )i ? I S (eu UT? 1)(常温下U T ? 26mV)材料 硅Si 锗Ge 开启电压 0.5V 0.1V击穿 电压导通电压 0.5~0.8V 0.1~0.3V反向饱 和电流开启 电压温度的 电压当量反向饱和电流 1?A以下 几十?A华成英 hchya@&&&&华成英 hchya@&&&&利用Multisim测试二极管伏安特性华成英 hchya@&&&&从二极管的伏安特性可以反映出： 1. 单向导电性 u i ? I S (e U T ? 1) 正向特性为指数曲线若正向电压u ?? U T，则i ? I Seu UT若反向电压 u ?? U T，则i ? ? I S2. 伏安特性受温度影响反向特性为横轴的平行线 增大1倍/10℃T（℃）↑→在电流不变情况下管压降u↓ →反向饱和电流IS↑，U(BR) ↓T（℃）↑→正向特性左移，反向特性下移华成英 hchya@&&&&三、二极管的等效电路1. 将伏安特性折线化理想 二极管 导通时△i与△u 成线性关系理想开关 导通时 UD＝0 截止时IS＝0近似分析 中最常用导通时UD＝Uon 截止时IS＝0应根据不同情况选择不同的等效电路！100V？5V？1V？？华成英 hchya@&&&&2. 微变等效电路当二极管在静态基础上有一动态信号作用时，则可将二极 管等效为一个电阻，称为动态电阻，也就是微变等效电路。ui=0时直流电源作用?uD U T ? 根据电流方程，rd ? ?iD ID小信号作用 Q越高，rd越小。 静态电流华成英 hchya@&&&&四、二极管的主要参数? ? ? ? 最大整流电流IF：最大平均值 最大反向工作电压UR：最大瞬时值 反向电流 IR：即IS 最高工作频率fM：因PN结有电容效应第四版——P20华成英 hchya@&&&&讨论：解决两个问题? 如何判断二极管的工作状态？ ? 什么情况下应选用二极管的什么等效电路？V ? uD iD ? R对V和Ui二极管的模 型有什么不同？ V与uD可比，则需图解： ID 实测特性QuD=V－iR UD华成英 hchya@&&&&五、稳压二极管1. 伏安特性由一个PN结组 成，反向击穿后 在一定的电流范 围内端电压基本 不变，为稳定电 压。限流电阻斜率？ 进入稳压区的最小电流 不至于损坏的最大电流2. 主要参数稳定电压UZ、稳定电流IZ最大功耗PZM＝ IZM UZ 动态电阻rz＝ΔUZ /ΔIZ 若稳压管的电流太小则不稳压，若稳压管的电流太大则会 因功耗过大而损坏，因而稳压管电路中必需有限制稳压管电 流的限流电阻！华成英 hchya@&&&&§1.3晶体三极管一、晶体管的结构和符号 二、晶体管的放大原理 三、晶体管的共射输入特性和输出特性 四、温度对晶体管特性的影响 五、主要参数华成英 hchya@&&&&一、晶体管的结构和符号为什么有孔？小功率管中功率管大功率管多子浓度高 多子浓度很 低，且很薄 面积大晶体管有三个极、三个区、两个PN结。华成英 hchya@&&&&二、晶体管的放大原理（发射结正偏） ?uBE ? U on 放大的条件? （集电结反偏） ?uCB ? 0，即uCE ? u BE少数载流 子的运动 因集电区面积大，在外电场作用下大 部分扩散到基区的电子漂移到集电区 因基区薄且多子浓度低，使极少 数扩散到基区的电子与空穴复合 因发射区多子浓度高使大量 电子从发射区扩散到基区基区空穴 的扩散扩散运动形成发射极电流IE，复合运动形成基极电 流IB，漂移运动形成集电极电流IC。华成英 hchya@&&&&? 电流分配：IE＝IB＋ICIE－扩散运动形成的电流 IB－复合运动形成的电流 IC－漂移运动形成的电流直流电流 放大系数IC ? ? IB?iC ?? ?iB交流电流放大系数I CEO ? (1 ? ? ) I CBO穿透电流 集电结反向电流 为什么基极开路集电极回 路会有穿透电流？华成英 hchya@&&&&三、晶体管的共射输入特性和输出特性1. 输入特性iB ? f (uBE ) U CE为什么像PN结的伏安特性？ 为什么UCE增大曲线右移？ 为什么UCE增大到一定值曲线 右移就不明显了？ 对于小功率晶体管，UCE大于1V的一条输入特性曲线 可以取代UCE大于1V的所有输入特性曲线。华成英 hchya@&&&&2. 输出特性饱和区iC ? f (uCE ) I B对应于一个IB就有一条iC随uCE变化的曲线。为什么uCE较小时iC随uCE变 化很大？为什么进入放大状态 曲线几乎是横轴的平行线？?iC?iB?iC ?? ?iBU CE ?常量放大区 截止区β是常数吗？什么是理想晶体管？什么情况下? ???华成英 hchya@&&&&晶体管的三个工作区域状态 截止 放大 饱和uBE ＜Uon ≥ Uon ≥ UoniC ICEO βiB ＜βiBuCE VCC ≥ uBE ≤ uBE晶体管工作在放大状态时，输出回路的电流 iC几乎仅仅 决定于输入回路的电流 iB，即可将输出回路等效为电流 iB 控制的电流源iC 。华成英 hchya@&&&&四、温度对晶体管特性的影响T (℃) ?? I CEO ? ?? ? ? uBE不变时iB ? ，即iB不变时u BE ?华成英 hchya@&&&&五、主要参数? ? 直流参数：? 、 、ICBO、 ICEO? ? IC IE???iC ? ? ?iE 1 ? ?? 交流参数：β、α、fT（使β＝1的信号频率） ? 极限参数：ICM、PCM、U（BR）CEO最大集电 极电流 c-e间击穿电压 最大集电极耗散功 率，PCM＝iCuCE安全工作区华成英 hchya@&&&&讨论一PCM ? iCuCEuCE=1V时的iC就是ICM2.7???iC ?iBU CEU（BR）CEO 由图示特性求出PCM、ICM、U （BR）CEO 、β。清华大学 华成英 hchya@华成英 hchya@&&&&讨论二：利用Multisim测试晶体管的输出特性华成英 hchya@&&&&讨论三? 利用Multisim分析图示 电路在V2小于何值时晶 体管截止、大于何值时 晶体管饱和。 以V2作为输入、以节 点1作为输出，采用直流 扫描的方法可得！约小于0.5V时 截止 约大于1V时 饱和描述输出电压与输出电 压之间函数关系的曲线， 称为电压传输特性。华成英 hchya@&&&&第二章 基本放大电路华成英 hchya@&&&&第二章 基本放大电路§2.1 放大的概念与放大电路的性能指标 §2.2 基本共射放大电路的工作原理 §2.3 放大电路的分析方法 §2.4 静态工作点的稳定 §2.5 晶体管放大电路的三种接法 §2.6 场效应管及其基本放大电路 §2.7 基本放大电路的派生电路华成英 hchya@&&&&§2.1 放大的概念与放大电路 的性能指标一、放大的概念 二、放大电路的性能指标华成英 hchya@&&&&一、放大的概念VCC至少一路直流 电源供电?放大的对象：变化量 ?放大的本质：能量的控制 ?放大的特征：功率放大判断电路能否放 大的基本出发点?放大的基本要求：不失真——放大的前提华成英 hchya@&&&&二、性能指标对信号而言，任何放大电路均可看成二端口网络。输出电流 输入电流 信号源 内阻 信号源 输入电压 输出电压1. 放大倍数：输出量与输入量之比? Uo ? ? Auu ? Au ? ? Ui? Io ? ? Aii ? Ai ? ? Ii? Uo ? Aui ? ? Ii? Io ? Aiu ? ? Ui电压放大倍数是最常被研究和测试的参数华成英 hchya@&&&&2. 输入电阻和输出电阻从输入端看进去的 等效电阻Ui Ri ? Ii输入电压与 输入电流有 效值之比。U ?Uo U Ro ? ? ( ? 1) RL Uo Uo RL' o ' o将输出等效 成有内阻的电 压源，内阻就 是输出电阻。 带RL时的输出 电压有效值华成英 hchya@空载时输出 电压有效值&&&&3. 通频带衡量放大电路对不同频率信号的适应能力。 由于电容、电感及放大管PN结的电容效应，使放大电路在信 号频率较低和较高时电压放大倍数数值下降，并产生相移。下限频率f bw ? f H ? f L上限频率4. 最大不失真输出电压Uom：交流有效值。 5. 最大输出功率Pom和效率η：功率放大电路的参数华成英 hchya@&&&&§2.2 基本共射放大电路的工作原理一、电路的组成及各元件的作用 二、设置静态工作点的必要性 三、波形分析 四、放大电路的组成原则华成英 hchya@&&&&一、电路的组成及各元件的作用VBB、Rb：使UBE＞ Uon，且有 合适的IB。 VCC：使UCE≥UBE，同时作为 负载的能源。 Rc：将ΔiC转换成ΔuCE(uo) 。 动态信号作用时：?uI ? ib ? ic ? ?u Rc ? ?uCE (uo ) 共射输入电压ui为零时，晶体管各极的电流、b-e间的电压、 管压降称为静态工作点Q，记作IBQ、 ICQ（IEQ）、 UBEQ、 UCEQ。华成英 hchya@&&&&二、设置静态工作点的必要性为什么放大的对象是动态信号，却要晶体管在信号为零 时有合适的直流电流和极间电压？输出电压必然失真！ 设置合适的静态工作点，首先要解决失真问题，但Q点 几乎影响着所有的动态参数！华成英 hchya@&&&&三、基本共射放大电路的波形分析动态信号 驮载在静 态之上 与iC变化 方向相反uCEVCC UCEQ O饱和失真uCEVCC UCEQ截止失真 要想不失真，就要 输出和输入反相！ 在信号的整个周期内 保证晶体管始终工作 在放大区！华成英 hchya@tOt底部失真顶部失真&&&&四、放大电路的组成原则? 静态工作点合适：合适的直流电源、合适的电 路参数。 ? 动态信号能够作用于晶体管的输入回路，在负 载上能够获得放大了的动态信号。 ? 对实用放大电路的要求：共地、直流电源种类 尽可能少、负载上无直流分量。华成英 hchya@&&&&两种实用放大电路：（1）直接耦合放大电路－ ＋ UBEQ将两个电源 有交流损失 有直流分量 问题： 合二为一 静态时，U BEQ ? U Rb1 1. 两种电源 动态时，VCC和uI同时作用 2. 信号源与放大电路不“共地” 于晶体管的输入回路。 共地，且要使信号 驮载在静态之上华成英 hchya@&&&&两种实用放大电路：（2）阻容耦合放大电路C1、C2为耦合电容！＋ － ＋ －UCEQUBEQ耦合电容的容量应足够 大，即对于交流信号近似 为短路。其作用是“隔离 直流、通过交流”。静态时，C1、C2上电压？U C1 ? U BEQ，U C2 ? U CEQ动态时， uBE＝uI＋UBEQ，信号驮载在静态之上。 负载上只有交流信号。华成英 hchya@&&&&§2.3 放大电路的分析方法一、放大电路的直流通路和交流通路 二、图解法 三、等效电路法华成英 hchya@&&&&一、放大电路的直流通路和交流通路通常，放大电路中直流电源的作用和交流信号 的作用共存，这使得电路的分析复杂化。为简化 分析，将它们分开作用，引入直流通路和交流通 路的概念。1. 直流通路：① Us=0，保留Rs；②电容开路；③电感相当于短路（线圈电阻近似为0）。2. 交流通路：①大容量电容相当于短路；②直流电源相当于短路（内阻为0）。华成英 hchya@&&&&基本共射放大电路的直流通路和交流通路VBB－U BEQ RbVBB越大， UBEQ取不同的 值所引起的IBQ 的误差越小。I BQ＝I CQ ? ? I BQ U CEQ ? VCC ? I CQ Rc列晶体管输入、输出回路方程，将UBEQ作为已知条 件，令ICQ＝βIBQ，可估算出静态工作点。华成英 hchya@&&&&阻容耦合单管共射放大电路的直流通路和交流通路直流通路I BQ＝VCC－U BEQ RbI CQ ? ? I BQ U CEQ ? VCC ? I CQ RcVCC 当VCC&&UBEQ时，I BQ ? Rb 已知：VCC＝12V， Rb＝600kΩ， Rc＝3kΩ ， β＝100。 Q＝ ？华成英 hchya@&&&&二、图解法uBE ? VBB ? iB Rb应实测特性曲线uCE ? VCC ? iC Rc1. 静态分析：图解二元方程输入回路 负载线 Q IBQ ICQ负载线 Q IBQUBEQUCEQ华成英 hchya@&&&&2. 电压放大倍数的分析u BE ? VBB ? ?uI ? iB Rb斜率不变I B ? I BQ ? ?iB?iC?u I?uCE?uO 给定?uI ? ?iB ? ?iC ? ?uCE (?uO ) ? Au ? ?uI ?uO与?uI反相，Au 符号为“－”。华成英 hchya@&&&&3. 失真分析? 截止失真截止失真是在输入回路首先产生失真！ 消除方法：增大VBB，即向上平移输入回路负载线。t减小Rb能消除截止失真吗？华成英 hchya@&&&&? 饱和失真 ：饱和失真是输出回路产生失真。Rc↓或VCC↑Q ''' Q ''Rb↑或 β↓或 VBB ↓这可不是 好办法！? 消除方法：增大Rb，减小Rc，减小β，减小VBB，增大VCC。 ? 最大不失真输出电压Uom ：比较UCEQ与（ VCC－ UCEQ ），取 其小者，除以2。华成英 hchya@&&&&讨论一1. 用NPN型晶体管组成一个在本节课中未见 过的共射放大电路。 2. 用PNP型晶体管组成一个共射放大电路。 3. 画出图示电路的直流通路和交流通路。清华大学 华成英 hchya@华成英 hchya@&&&&三、等效电路法输入回路等效为 恒压源VBB－U BEQ ? 半导体器件的非线性特性使放大电路的分析复杂化。 I BQ＝ Rb 利用线性元件建立模型，来描述非线性器件的特性。 I CQ ? ? I BQ 1. 直流模型：适于Q点的分析输出回路等效为电流控制的电流源U CEQ ? VCC ? I CQ Rc理想二极管利用估算法求解静态工作点，实质上利用了直流模型。华成英 hchya@&&&&2. 晶体管的h参数等效模型（交流等效模型）低频小信号模型 ? 在交流通路中可将晶体管看成 为一个二端口网络，输入回路、 输出回路各为一个端口。u ?u BE ? f (iB， CE ) ? u ?iC ? f (iB， CE )华成英 hchya@&&&&在低频、小信号作用下的关系式?u ?u ? duBE ? BE U CE diB ? BE I B duCE ? ?iB ?uCE ? ? ?i ?di ? ?iC diB ? C I B duCE ? C ?iB U CE ?uCE ?电阻无量纲 ? ? ?U be ? h11 I b ? h12U ce ?? ? ? ? ? ? I c ? h21 I b ? h22U ce ? 电导无量纲交流等效模型（按式子画模型）华成英 hchya@&&&&h参数的物理意义?u BE ?iBh11 ?U CE? rbeh12 ??u BE ?uCEIBb-e间的 动态电阻内反馈 系数?iC h21 ? ?iBU CE??h22 ?电流放大系数?iC ?uCEiB?1 rcec-e间的电导分清主次，合理近似！什么情况下h12和h22的作用可忽略不计？华成英 hchya@&&&&简化的h参数等效电路－交流等效模型基区体电阻 发射结电阻 发射区体电阻 数值小可忽略 利用PN结的电流方程可求得U be UT rbe ? ? rbb' ? rb'e ? rbb' ? (1 ? ? ) Ib I EQ查阅手册 在输入特性曲线上，Q点越高，rbe越小！华成英 hchya@由IEQ算出&&&&3. 放大电路的动态分析放大电路的 交流等效电路? ? ? U i ? I i ( Rb ? rbe ) ? I b ( Rb ? rbe )? ? U o ? ? I c RcRo ? Rc? ? ? U o ? ? ? Rc Au ? Ui Rb ? rbeUi Ri ? ? Rb ? rbe Ii华成英 hchya@&&&&阻容耦合共射放大电路的动态分析' ? ? U o ? I c ( Rc ‖ RL ) ? RL ? Au ? ? ?? ? ?r Ui I b be rbe ? ? ? Uo Ui Uo Ri ? ? Aus ? ? ? ? ? Au ? ? ? U U U R ?Rs s i s iRi ? Rb ‖ rbe ? rbeRo ? Rc输入电 阻中不 应含有 R s!输出电 阻中不 应含有 RL!华成英 hchya@&&&&讨论一1. 在什么参数、如何变化时Q1→ Q2 → Q3 → Q4？ 2. 从输出电压上看，哪个Q点下最易产生截止失真？哪 个Q点下最易产生饱和失真？哪个Q点下Uom最大？ 3. 设计放大电路时，应根据什么选择VCC？华成英 hchya@&&&&讨论二? ( Rc ‖ RL ) U ? Au ? ? rbe ? rbb' ? (1 ? ? ) T rbe I EQ已知ICQ＝2mA，UCES＝ 0.7V。 1. 在空载情况下，当输 入信号增大时，电路首先出 现饱和失真还是截止失真？ 若带负载的情况下呢？2. 空载和带载两种情况下Uom分别为多少？ 3. 在图示电路中，有无可能在空载时输出电压失真，而 带上负载后这种失真消除？ 4. 增强电压放大能力的方法？华成英 hchya@&&&&讨论三：基本共射放大电路的静态分析和动态分析? ? 80rbb' ? 200?Q为什么用 图解法求解 IBQ和UBEQ？IBQ≈35μAI CQ ? ? I BQ ? 2.8mA' U CEQ ? VCC ? I CQ Rc' ? 3.8VUBEQ≈0.65VUT ? 952? rbe ? rbb' ? (1 ? ? ) I EQ? ? ? ? ( Rc ‖ RL ) ? ?11 Ri ? Rb ? rbe ? 11k? Au Ro ? Rc ? 3k? Rb ? rbe华成英 hchya@&&&&讨论四：阻容耦合共射放大电路的静态分析和动态分析? ? 80，rbe ? 1k?I BQ ?VCC ? U BEQ RbVCC ? ? 20μA RbI CQ ? ? I BQ ? 1.6mA U CEQ ? VCC ? I CQ Rc ? 7.2V? ? ? ? ( Rc ‖ RL ) ? ?120 Au rbe ? ? ? ? ( Rc ‖ RL ) Uo Ui Uo Ri ? Aus ? ? ? ?? ? ? ?60 ? ? U ? U U R ?R rs s i s i beRi ? Rb ‖ rbe ? rbe ? 1k?Ro ? Rc ? 3k?华成英 hchya@&&&&讨论五：波形分析失真了吗？如何判 断？原因？饱和 失真华成英 hchya@&&&&§2.4 静态工作点的稳定一、温度对静态工作点的影响 二、静态工作点稳定的典型电路 三、稳定静态工作点的方法华成英 hchya@&&&&一、温度对静态工作点的影响T（ ℃ ）→β↑→ICQ↑ ’ →QQ’ICEO↑ 若UBEQ不变IBQ↑ 若温度升高时要Q’回到Q， 则只有减小IBQ所谓Q点稳定，是指ICQ和UCEQ在温度变化时基本不 变，这是靠IBQ的变化得来的。华成英 hchya@&&&&二、静态工作点稳定的典型电路1. 电路组成直流通路？Ce为旁路电容，在交流 通路中可视为短路华成英 hchya@&&&&2. 稳定原理为了稳定Q点，通常I1&& IB，即 I1≈ I2；因此U BQ ? R b1 ? V CC R b1 ? R b2基本不随温度变化。 U BQ ? U BEQ I EQ ? Re 设UBEQ＝ UBE＋ΔUBE，若UBQ－ UBE&&ΔUBE，则IEQ稳定。华成英 hchya@&&&&Re 的作用T(℃)↑→IC↑→UE ↑→UBE↓（UB基本不变）→ IB ↓→ IC↓ 关于反馈的一些概念： 将输出量通过一定的方式引回输入回路影响输入量的措 施称为反馈。 直流通路中的反馈称为直流反馈。 反馈的结果使输出量的变化减小的称为负反馈，反之称 为正反馈。 IC通过Re转换为ΔUE影响UBE 温度升高IC增大，反馈的结果使之减小 Re起直流负反馈作用，其值越大，反馈越强，Q点越稳定。 Re有上限值吗？华成英 hchya@&&&&3. Q 点分析分压式电流负反馈工作点稳定电路VBB Rb1 ? ? VCC Rb1 ? Rb2Rb ? Rb1 ‖ Rb2Rb上静态电压是 否可忽略不计？VBB ? I BQ Rb ? U BEQ ? I EQ ReU BQ Rb1 ? ? VCC Rb1 ? Rb2 U BQ ? U BEQ Re判断方法：Rb1 ‖ Rb2 ?? (1 ? ? ) Re ?I EQ 1? ?U CEQ ? VCC ? I CQ Rc ? I EQ Re ? VCC ? I EQ ( Rc ? Re )华成英 hchya@I EQ ?I BQ ?&&&&4. 动态分析如何提高电压 放大能力？' ? Uo ? RL ? Au ? ?? ? Ui rbeRi ? Rb1 ‖ Rb2 ‖ rbeRo ? Rc无旁路电容Ce时：? ? ? Uo Au ? Ui ? ? ? I b ( Rc ‖ RL ) ? ? ? I b rbe ? I e R eRi ? Rb1 ‖ Rb2 ‖[rbe ? (1 ? ? ) Re ]' ? RL ?? rbe ? (1 ? ? ) Re利?弊?' RL 若(1 ? ? ) Re ?? rbe，则Au ? ? Re华成英 hchya@&&&&三、稳定静态工作点的方法? 引入直流负反馈 ? 温度补偿：利用对温度敏 感的元件，在温度变化时 直接影响输入回路。 ? 例如，Rb1或Rb2采用热敏 电阻。 它们的温度系数？T (℃ ) ?? I C ?? U E ?? U BE ?? I B ?? I C ? R b1 ?? U B ?华成英 hchya@&&&&讨论一图示两个电路中是否采用了措施来稳定静态工作点？IS若采用了措施，则是什么措施？清华大学 华成英 hchya@华成英 hchya@&&&&§2.5 晶体管放大电路的三种接法一、基本共集放大电路 二、基本共基放大电路 三、三种接法放大电路的比较华成英 hchya@&&&&一、基本共集放大电路1. 静态分析VBB ? I BQ Rb ? U BEQ ? I EQ Re VCC ? U CEQ ? I EQ ReI BQ ?VBB ? U BEQ Rb ? (1 ? ? ) ReI EQ ? (1 ? ? ) I BQ U CEQ ? VCC ? I EQ Re华成英 hchya@&&&&2. 动态分析：电压放大倍数? ? Uo I e Re ? Au ? ? ? ? ? U i I b ( Rb ? rbe ) ? I e Re (1 ? ? ) Re ? Rb ? rbe ? (1 ? ? ) ReUo ＜ U i 故称之为射 极跟随器? 若（ ＋?）Re ?? Rb ? rbe，则 Au ? 1，即 U o ? U i 。 1华成英 hchya@&&&&2. 动态分析：输入电阻的分析RLUi Ui ? ? Rb ? rbe ? (1 ? ? ) Re Ri ? Ii Ib从基极看Re，被增 大到（1+β）倍带负载电阻后Ri ? Rb ? rbe ? (1 ? ? )( Re // RL )Ri与负载有关！华成英 hchya@&&&&2. 动态分析：输出电阻的分析令Us为零，保留Rs，在输出端加Uo，产生Io, Ro ? U o I o 。?? Uo?Uo Uo Ro ? ? I o I Re ? I e ? Uo Uo Uo ? (1 ? ? ) Re Rb ? rbeRo与信号源内阻有关！ 从射极看基极回路电阻，被减 小到（1+β）倍 压；在一定条件下有电压跟随作用！Rb ? rbe ? Re ‖ 1? ?3. 特点：输入电阻大，输出电阻小；只放大电流，不放大电华成英 hchya@&&&&二、基本共基放大电路1. 静态分析?U BEQ ? I EQ Re ? VBB ? ? ? I CQ Re ? U CEQ ? U BEQ ? VCC ?I EQ ?VBB ? U BEQ ReI BQ ?I EQ 1? ?U CEQ ? VCC ? I EQ Rc ? U BEQ华成英 hchya@&&&&2. 动态分析? ? I c Rc ? Rc ? ? Uo ? Au ? ? ? R ?I r ? Ui Ie e rbe ? (1 ? ? ) Re b berbe Ri ? Re ? 1? ?Ro ? Rc3. 特点：输入电阻小，频带宽！只放大电压，不放大电流！华成英 hchya@&&&&三、三种接法的比较：空载情况下接法 Au Ai Ri Ro 频带 共射 大 共集 小于1 1＋β 大 小 中 共基 大β中 大 窄α小 大 宽华成英 hchya@&&&&讨论一：图示电路为哪种基本接法的放大电路？它们的静态工作点 有可能稳定吗？求解静态工作点、电压放大倍数、输入电阻和 输出电阻的表达式。接法 输入 输出共射 b c共集 b e共基 e c华成英 hchya@&&&&讨论二电路如图，所有电容对交流信号均可视为短路。1. 2. 3. 4.Q为多少？ Re有稳定Q点的作用吗？ 电路的交流等效电路？ V 变化时，电压放大倍数如何变化？华成英 hchya@&&&&讨论二? Au ? ?? ( Rc ‖ RL ) rbe ? (1 ? ? )( Re ‖ rD ‖ R)改变电压放大倍数当Re ‖ R＞＞rD时，? ? ? ? ( Rc ‖ RL ) ，V ?? r ?? A ? ? Au D u rbe ? (1 ? ? )rD清华大学 华成英 hchya@华成英 hchya@&&&&§2.6 场效应管及其基本放大电路一、场效应管 二、场效应管放大电路静态工作点的设置方法 三、场效应管放大电路的动态分析华成英 hchya@&&&&一、场效应管（以N沟道为例）单极型管∶噪声小、抗辐射能力强、低电压工作场效应管有三个极：源极（s）、栅极（g）、漏极（d）， 对应于晶体管的e、b、c；有三个工作区域：截止区、恒流区、 可变电阻区，对应于晶体管的截止区、放大区、饱和区。1. 结型场效应管符号结构示意图 栅极漏极导电 沟道源极华成英 hchya@&&&&栅-源电压对导电沟道宽度的控制作用UGS（off）沟道最宽沟道变窄沟道消失 称为夹断uGS可以控制导电沟道的宽度。为什么g-s必须加 负电压？华成英 hchya@&&&&漏-源电压对漏极电流的影响uGD&UGS（off） uGD＝UGS（off） 预夹断uGD&UGS（off）uGS＞UGS（off）且不变，VDD增大，iD增大。 VDD的增大，几乎全部用来克服沟道的 电阻，iD几乎不变，进入恒流区，iD几乎 仅仅决定于uGS。场效应管工作在恒流区的条件是什么？华成英 hchya@&&&&转移特性iD ? f (uGS ) U DS ?常量场效应管工作在恒流区，因而uGS＞UGS（off）且uGD＜UGS（off）。 uDG＞－UGS（off）漏极饱 和电流 夹断 电压u DS＞uGS ? U GS(off)在恒流区时 uGS 2 iD ? I DSS (1 ? ) U GS(off)华成英 hchya@&&&&输出特性iD ? f (uDS ) U GS ?常量IDSS g-s电压控 制d-s的等 效电阻可 变 电 阻 区 恒 流 区 击 穿 区预夹断轨迹，uGD＝UGS（off）iD几乎仅决 定于uGSΔiD低频跨导：gm ? ?iD ?uGSU DS ?常量夹断区（截止区）夹断电压不同型号的管子UGS（off）、IDSS 将不同。华成英 hchya@&&&&2. 绝缘栅型场效应管增强型管大到一定 值才开启高掺杂 耗尽层空穴衬底 SiO2绝缘层 反型层uGS增大，反型层（导电沟道）将变厚变长。当 反型层将两个N区相接时，形成导电沟道。华成英 hchya@&&&&增强型MOS管uDS对iD的影响刚出现夹断uGD＝UGS（th）, iD几乎仅仅 iD随uDS的增 受控于uGS，恒 预夹断 大而增大，可 流区 变电阻区 uGS的增大几乎全部用 来克服夹断区的电阻 用场效应管组成放大电路时应使之工作在恒流区。N 沟道增强型MOS管工作在恒流区的条件是什么？华成英 hchya@&&&&耗尽型 MOS管小到一定 值才夹断 uGS=0时就存在 导电沟道 加正离子耗尽型MOS管在 uGS＞0、 uGS ＜0、 uGS ＝0时均可导 通，且与结型场效应管不同，由于SiO2绝缘层的存在，在 uGS＞0时仍保持g-s间电阻非常大的特点。华成英 hchya@&&&&MOS管的特性1)增强型MOS管开启 电压在恒流区时，iD ? I DO (uGS ? 1) 2 U GS(th)式中I DO为uGS ? 2U GS(th)时的iD2)耗尽型MOS管夹断 电压华成英 hchya@&&&&利用Multisim测试场效应管的输出特性从输出特性曲线说明场效应管的哪些特点？华成英 hchya@&&&&3. 场效应管的分类工作在恒流区时g-s、d-s间的电压极性? ? N沟道(uGS＜0，u DS＞0) ?结型? ?P沟道(uGS＞0，u DS＜0) ? ? ? ? N沟道(uGS＞0，u DS＞0) ? 场效应管 ? ?增强型? ?P沟道(uGS＜0，u DS＜0) ? ? ?绝缘栅型? ? N沟道(uGS极性任意， u DS＞0) ? ? ?耗尽型?P沟道(u 极性任意， u ＜0) ? GS DS ? ? ?uGS=0可工作在恒流区的场效应管有哪几种？ uGS＞0才可能工作在恒流区的场效应管有哪几种？ uGS＜0才可能工作在恒流区的场效应管有哪几种？华成英 hchya@&&&&二、场效应管静态工作点的设置方法1. 基本共源放大电路根据场效应管工作在恒流区的条件，在g-s、d-s间 加极性合适的电源U GSQ ? VBB I DQ VBB ? I DO ( ? 1) 2 U GS(th)U DSQ ? VDD ? I DQ Rd华成英 hchya@&&&&2. 自给偏压电路U GQ ? 0，U SQ ? I DQ Rs U GSQ ? U GQ ? U SQ ? ? I DQ Rs由正电源获得负偏压 称为自给偏压I DQ ? I DSS (1 ?U GSQ U GS(off))2U DSQ ? VDD ? I DQ ( Rd ? Rs )哪种场效应管能够采用这种电路形式设置Q点？华成英 hchya@&&&&3. 分压式偏置电路即典型的Q点稳定电路U GQ ? U AQ ? U SQ ? I DQ Rs Rg1 Rg1 ? Rg2 ? VDDI DQ ? I DO (U GSQ U GS(th)? 1) 2U DSQ ? VDD ? I DQ ( Rd ? Rs )为什么加Rg3?其数值应大些小些？ 哪种场效应管能够采用这种电路形式设置Q点？华成英 hchya@&&&&三、场效应管放大电路的动态分析1. 场效应管的交流等效模型与晶体管的h参数等效模型类比：近似分析时可认 为其为无穷大！?iD gm ? ?uGSU DS根据iD的表达式或转移特性可求得gm。华成英 hchya@&&&&2. 基本共源放大电路的动态分析? ? U o ? I d Rd ? Au ? ? ? ? g m Rd ? ? Ui U gs Ri ? ? Ro ? Rd若Rd=3kΩ， Rg=5kΩ，? gm=2mS，则 Au ? ?与共射电路比较。华成英 hchya@&&&&3. 基本共漏放大电路的动态分析? ? g m Rs ? ? U o ? I d Rs Au ? ? ? ? I R 1? g R ? U i U gs d s m s Ri ? ?若Rs=3kΩ，gm=2mS，则? Au ? ?华成英 hchya@&&&&基本共漏放大电路输出电阻的分析Uo Uo 1 Ro ? ? ? Rs ‖ Io Uo ? g U gm m o Rs若Rs=3kΩ， gm=2mS，则Ro=?华成英 hchya@&&&&§2.7 派生电路一、复合管 二、派生电路举例华成英 hchya@&&&&一、复合管复合管的组成：多只管子合理连接等效成一只管子。 目的：增大β，减小前级驱动电流，改变管子的类型。iE ? iB1 (1 ? ?1 )(1 ? ? 2 )iB方向决定复 合管的类型? ? ?1 ? 2不同类型的管子复合后， 其类型决定于T1管。华成英 hchya@&&&&讨论一：判断下列各图是否能组成复合管在合适的外加电压 下，每只管子的电流都 有合适的通路，才能组 成复合管。华成英 hchya@&&&&讨论二Ri=? Ro=?Ri ? Rb ‖{rbe1 ? (1 ? ?1 )[rbe2 ? (1 ? ? 2 )( Re ‖ RL )]}rbe1 ? Rb ‖ Rs rbe2 ? 1 ? ?1 Ro ? Re ‖ 1? ?2清华大学 华成英 hchya@华成英 hchya@&&&&二、派生电路举例：组合的结果带来什么好处？华成英 hchya@&&&&第三章 多级放大电路华成英 hchya@&&&&第三章 多级放大电路§3.1 多级放大电路的耦合方式 §3.2 多级放大电路的动态分析 §3.3 差分放大电路 §3.4 互补输出级 §3.5 直接耦合多级放大电路读图华成英 hchya@&&&&§3.1 多级放大电路的耦合方式一、直接耦合 二、阻容耦合 三、变压器耦合华成英 hchya@&&&&一、直接耦合直接 连接 既是第一级的集电极电阻， 又是第二级的基极电阻 能够放大变化缓慢的信 号，便于集成化， Q点相互 影响，存在零点漂移现象。 输入为零，输出 产生变化的现象 称为零点漂移第一级 Q1合适吗？第二级当输入信号为零时，前级由温度变化所引起的电流、电位 的变化会逐级放大。 求解Q点时应按各回路列多元一次方程，然后解方程组。华成英 hchya@&&&&如何设置合适的静态工作点？稳压管 伏安特性对哪些动态参 数产生影响？Re必要性？用什么元件取代Re既可设置合适的Q点，又可使第 二级放大倍数不至于下降太多？ 二极管导通电压UD≈？动态电阻rd特点？ 若要UCEQ＝5V，则应怎么办？用多个二极管吗？ UCEQ1太小→加Re（Au2数值↓）→改用D→若要UCEQ1 大，则改用DZ。华成英 hchya@&&&&NPN型管和PNP型管混合使用UCQ1 （ UBQ2 ） ＞ UBQ1 UCQ2 ＞ UCQ1UCQ1 （ UBQ2 ） ＞ UBQ1 UCQ2 ＜ UCQ1在用NPN型管组成N级共射放大电路，由于UCQi＞ UBQi， 所以 UCQi＞ UCQ(i-1）（i=1～N），以致于后级集电极电位接 近电源电压，Q点不合适。华成英 hchya@&&&&二、阻容耦合利用电容连接信号 源与放大电路、放大 电路的前后级、放大 电路与负载，为阻容 耦合。 有零点漂移吗？ 共射电路 共集电路Q点相互独立。不能放大变化缓慢的信号，低频 特性差，不能集成化。华成英 hchya@&&&&三、变压器耦合可能是实际的负载，也 可能是下级放大电路从变压器原 边看到的等 效电阻 理想变压器情 况下，负载上获 得的功率等于原 边消耗的功率。' P ? P2，I c2 RL ? I l2 RL 1I l2 N1 2 ' RL ? 2 ? RL ? ( ) ? RL，实现了阻抗变换。 Ic N2华成英 hchya@&&&&讨论：两级直接耦合放大电路选择合适参数使 电路正常工作电位高 低关系华成英 hchya@&&&&从Multisim “参数扫描” 结果分析两级放大电路Q点的 相互影响。 R1取何值时T2工作在饱和 区？ uC2 uC1T2工作在 放大区华成英 hchya@&&&&§3.2 多级放大电路的动态分析一、动态参数分析 二、分析举例华成英 hchya@&&&&一、动态参数分析1.电压放大倍数n ? ? ? ? U o U o1 U o2 Uo ? ? Au ? ? ? ?????? ? ? Auj ? ? ? ? U i U i U i2 U in j ?12. 输入电阻 3. 输出电阻Ri ? Ri1Ro ? Ron对电压放大电路的要求：Ri大， Ro小，Au的数值 大，最大不失真输出电压大。华成英 hchya@&&&&二、分析举例? ? ? ? ( R3 ‖ Ri2 ) Au1 rbe1 (1＋? 2 ) ( R6 ‖ RL ) ? Au 2 ? rbe2 ? (1＋? 2 ) ( R6 ‖ RL ) ? ? ? A ? A ?Au u1 u2Ri2 ? R5 ‖[rbe 2 ? (1 ? ? 2 )( R6 ‖ RL )]Ri ? R1 ‖ R2 ‖ rbe1Ro ? R6 ‖ R3 ‖ R5 ? rbe2 1? ?华成英 hchya@&&&&讨论一失真分析：由NPN型管组成的两级共射放大电路ui共射放 大电路共射放 大电路uo饱和失真？截止失真？ 首先确定在哪一级出现了失真，再判断是什么失真。 比较Uom1和Uim2，则可判断在输入信号逐渐增大时 哪一级首先出现失真。 在前级均未出现失真的情况下，多级放大电路的最 大不失真电压等于输出级的最大不失真电压。华成英 hchya@&&&&讨论二：放大电路的选用1. 按下列要求组成两级放大电路： ? ① Ri＝1～2kΩ，Au 的数值≥3000； ? ② Ri ≥ 10MΩ，Au的数值≥300； ? ③ Ri＝100～200kΩ，Au的数值≥150； ? ④ Ri ≥ 10MΩ ，Au的数值≥10，Ro≤100Ω。 ①共射、共射；②共源、共射； ③共集、共射；④共源、共集。 2. 若测得三个单管放大电路的输入电阻、输出电阻和空载 电压放大倍数，则如何求解它们连接后的三级放大电路的 电压放大倍数？ 清华大学 华成英hchya@注意级联时两级 的相互影响！华成英 hchya@&&&&§3.3 差分放大电路一、零点漂移现象及其产生的原因 二、长尾式差分放大电路的组成 三、长尾式差分放大电路的分析 四、差分放大电路的四种接法 五、具有恒流源的差分放大电路 六、差分放大电路的改进华成英 hchya@&&&&一、零点漂移现象及其产生的原因1. 什么是零点漂移现象：ΔuI＝0，ΔuO≠0的现象。产生原因：温度变化，直流电源波动，元器件老化。其中晶 体管的特性对温度敏感是主要原因，故也称零漂为温漂。 克服温漂的方法：引入直流负反馈，温度补偿。 典型电路：差分放大电路华成英 hchya@&&&&二、长尾式差分放大电路的组成零点漂移 零输入 零输出 理想对称信号特点？ 能否放大？信号特点？能否放大？共模信号：大小相等，极性相同。 差模信号：大小相等，极性相反.华成英 hchya@&&&&典型电路I BQ1 ? I BQ 2 ? I BQ I CQ1 ? I CQ 2 ? I CQ I EQ1 ? I EQ 2 ? I EQ U CQ1 ? U CQ 2 ? U CQ uO ? U CQ1 ? U CQ 2 ? 0+V CC在理想对称的情况下： 1. 克服零点漂移； 2. 零输入零输出； 3. 抑制共模信号； 4. 放大差模信号。RRRtR uI华成英 hchya@&&&&三、长尾式差分放大电路的分析1. Q点：I BQ1 ? I BQ 2 ? I BQ I CQ1 ? I CQ 2 ? I CQ I EQ1 ? I EQ 2 ? I EQ U CQ1 ? U CQ 2 ? U CQ uO ? U CQ1 ? U CQ 2 ? 0Rb是必要的吗？U CEQ ? VCC ? I CQ Rc ? U BEQV 晶体管输入回路方程： EE ? I BQ Rb ? U BEQ ? 2 I EQ Re VEE ? U BEQ I EQ 通常，Rb较小，且IBQ很小，故 I EQ ? I BQ ? 2Re 1? ?选合适的VEE和Re就 可得合适的Q华成英 hchya@&&&&2. 抑制共模信号共模信号：数值相等、极性相同的 输入信号，即uI1 ? uI2 ? uIc?iB1 ? ?iB2 ?iC1 ? ?iC2 ?uC1 ? ?uC2uO ? uC1 ? uC2 ? (uCQ1 ? ?uC1 ) ? (uCQ2 ? ?uC2 ) ? 0?uOc 共模放大倍数 Ac ? ，参数理想对称时 Ac ? 0 ?uIc华成英 hchya@&&&&2. 抑制共模信号 ：Re的共模负反馈作用?uOc 共模放大倍数 Ac ? ?uIc 参数理想对称时 Ac ? 0对于每一边电 路，Re=?Re的共模负反馈作用：温度变化所引起的变化等效为共模信号 如 T(℃)↑→IC1↑ IC2 ↑→UE↑→ IB1 ↓IB2 ↓→ IC1 ↓ IC2 ↓ 抑制了每只差分管集电极电流、电位的变化。华成英 hchya@&&&&3. 放大差模信号差模信号：数值相等，极性相反 的输入信号，即uI1 ? ?uI2 ? uId / 2?iB1 ? ??iB2 ?iC1 ? ??iC2 ?uC1 ? ??uC2 ?uO ? 2?uC1＋u Id 2 －＋uId 2 －△iE1=－△ iE2，Re中电流不变，即Re 对差模信号无反馈作用。华成英 hchya@&&&&差模信号作用时的动态分析为什么？ 差模放大倍数?uOd Ad ? ?uIdAd ? ?? ( Rc ‖R b ? rbeRL ) 2R i ? 2 ( R b ? rbe ) ， R o ? 2 R c?uId ? ?iB ? 2( Rb ? rbe )?uOd RL ? ??iC ? 2( Rc ‖ ) 2华成英 hchya@&&&&4. 动态参数：Ad、Ri、 Ro、 Ac、KCMR共模抑制比KCMR：综合考察差分放大电路放大差模信 号的能力和抑制共模信号的能力。K CMR Ad ? Ac在参数理想对称的情况 下， K CMR ? ?。在实际应用时，信号源需要有“ 接地”点，以避免干 扰；或负载需要有“ 接地”点，以安全工作。 根据信号源和负载的接地情况，差分放大电路有四种 接法：双端输入双端输出、双端输入单端输出、单端输 入双端输出、单端输入单端输出。华成英 hchya@&&&&四、差分放大电路的四种接法1. 双端输入单端输出：Q点分析由于输入回路没有变 化，所以IEQ、IBQ、ICQ U CQ1 ? 与双端输出时一样。但 是UCEQ1≠ UCEQ2。RL ? VCC ? I CQ ( Rc ‖ RL ) Rc ? RLU CQ2 ? VCC ? I CQ Rc华成英 hchya@&&&&1. 双端输入单端输出：差模信号作用下的分析1 ? ( Rc ‖ RL ) Ad ? ? ? 2 Rb ? rbeRi ? 2( Rb ? rbe )，Ro ? Rc华成英 hchya@&&&&1. 双端输入单端输出：共模信号作用下的分析? ( Rc ‖ RL ) Ac ? ? Rb ? rbe ? 2(1 ? ? ) Re1 ? ( Rc ‖ RL ) Ad ? ? ? 2 Rb ? rbeK CMRRb ? rbe ? 2(1 ? ? ) Re ? Rb ? rbe华成英 hchya@&&&&1. 双端输入单端输出：问题讨论1 ? ( Rc ‖ RL ) Ad ? ? ? 2 Rb ? rbeK CMR Rb ? rbe ? 2(1 ? ? ) Re ? Rb ? rbeRi ? 2( Rb ? rbe )，Ro ? Rc（1）T2的Rc可以短路吗？ （2）什么情况下Ad为“＋”？ （3）双端输出时的Ad是单端输出时的2倍吗？华成英 hchya@&&&&2. 单端输入双端输出在输入信号作用下发射极 的电位变化吗？说明什么？共模输入电压 差模输入电压输入差模信号的同时总是伴随着共模信号输入：uId ? uI，uIc ? uI / 2华成英 hchya@&&&&2. 单端输入双端输出问题讨论： （1）UOQ产生的原因？ （2）如何减小共模输出 电压？ 静态时的值 测试: 差模输出uI uO ? Ad ? uI ? Ac ? ? U OQ 2共模输出华成英 hchya@&&&&3. 四种接法的比较：电路参数理想对称条件下输入方式： Ri均为2(Rb+rbe)；双端输入时无共模信号输 入，单端输入时有共模信号输入。 输出方式：Q点、Ad、 Ac、 KCMR、Ro均与之有关。RL 单端输出：Ad ? 2( Rb ? rbe ) ? ( Rc ‖ ) 2 双端输出：Ad ? ? ( Rc ‖ RL ) Rb ? rbe Ac ? Rb ? rbe ? 2(1 ? ? ) Re Ac ? 0 R ? r ? 2(1 ? ? ) Re K CMR ? b be K CMR ? ? 2( Rb ? rbe ) Ro ? 2 Rc Ro ? Rc华成英 hchya@? ( Rc ‖ RL )&&&&五、具有恒流源的差分放大电路Re 越大，每一边的漂移越小，共模负反馈越 强，单端输出时的Ac越小，KCMR越大，差分放 大电路的性能越好。 但为使静态电流不变，Re 越大，VEE越大，以 至于Re太大就不合理了。 需在低电源条件下，设置合适的IEQ，并得到 得到趋于无穷大的Re。 解决方法：采用电流源取代Re！华成英 hchya@&&&&具有恒流源差分放大电路的组成等效电阻 为无穷大近似为 恒流I 2 ?? I B3，I E 3R2 ? VEE ? U BEQ R1 ? R2 ? R3华成英 hchya@&&&&六、差分放大电路的改进1. 加调零电位器 RW1) RW取值应大些？还是小些？ 2) RW对动态参数的影响？ 3) 若RW滑动端在中点，写出Ad、 Ri的表达式。Ad ? ??RcRW Rb ? rbe ? (1 ? ? ) 2Ri ? 2( Rb ? rbe ) ? (1 ? ? ) RW华成英 hchya@&&&&2. 场效应管差分放大电路Ad ? ? g m Rd， i ? ?， o ? 2 Rd R R华成英 hchya@&&&&讨论一若uI1=10mV，uI2=5mV，则 uId=？ uIc=？ uId=5mV ，uIc=7.5mV+V CC R R若将电桥的输出作为差放 的输入，则其共模信号约为 多少？如何设置Q点时如何 考虑？RtR uI华成英 hchya@&&&&讨论二1、uI=10mV，则uId=? uIc=? 2、若Ad=－102、KCMR＝103 用直流表测uO ，uO=?uId=10mV ，uIc=5mV uO= Ad uId+ Ac uIc+UCQ1 =? =? =?华成英 hchya@&&&&§3.4 互补输出级一、对输出级的要求 二、基本电路 三、消除交越失真的互补输出级 四、准互补输出级华成英 hchya@&&&&一、对输出级的要求互补输出级是直接耦合的功率放大电路。 对输出级的要求：带负载能力强；直流功耗小； 负载电阻上无直流功耗； 射极输出形式 最大不失真输出电压最大。静态工作电流小 不符合 要求！ 输入为零时输出为零 双电源供电时Uom的峰 值接近电源电压。 单电源供电Uom的峰值 接近二分之一电源电压。华成英 hchya@&&&&二、基本电路 1. 特征：T1、T2特性理想对称。 2. 静态分析T1的输入特性理想化特性静态时T1、T2均截止，UB= UE=0华成英 hchya@&&&&3. 动态分析ui正半周，电流通路为 +VCC→T1→RL→地， uo = ui ui负半周，电流通路为 地→ RL → T2 → -VCC， uo = ui＋ ＋两只管子交替工作，两路电源交替供 电，双向跟随。华成英 hchya@&&&&4. 交越失真信号在零附近两 只管子均截止＋ ＋消除失真的方法： 设置合适的静态工作点。开启 电压① 静态时T1、T2处于临界导通状 态，有信号时至少有一只导通； ② 偏置电路对动态性能影响要小。华成英 hchya@&&&&三、消除交越失真的互补输出级若I 2＞＞I B，则静态：U B1B2 ? U D1 ? U D2 动态：ub1 ? ub2 ? uiU B1B2R3＋R4 ? ? U BE R4故称之为U BE 倍增电路华成英 hchya@&&&&四、准互补输出级为保持输出管的良好对称性，输出管应为同 类型晶体管。静态时：U BE1 ? U BE2 ? U EB3 ? (1 ? R5 )U BE5 R4动态时：ub1 ? ub3 ? ui大！华成英 hchya@&&&&§3.5 直接耦合多级放大电路读图一、放大电路的读图方法 二、例题华成英 hchya@&&&&一、放大电路的读图方法1. 化整为零：按信号流通顺序将N级放大电路分为N个基本放大电路。 2. 识别电路：分析每级电路属于哪种基本电路， 有何特点。3. 统观总体：分析整个电路的性能特点。 4. 定量估算：必要时需估算主要动态参数。信号从放大管的哪个极输 入？又从哪个极输出？华成英 hchya@&&&&二、例题动态电阻无穷大1. 化整为零，识别电路第一级：双端输入单端输出的差放 第二级：以复合管为放大管的共射放大电路 第三级：准互补输出级华成英 hchya@&&&&2. 基本性能分析输入电阻为2rbe、电压放大倍数较大、输出电阻很 小、最大不失真输出电压的峰值接近电源电压。 整个电路可等效为一个双端输入单端输出的差分放 大电路。华成英 hchya@&&&&3. 交流等效电路＋ ＋ － － ＋ ＋可估算低 频小信号下 的电压放大 倍数、输入 电阻、输出 电阻等。清华大学 华成英 hchya@华成英 hchya@&&&&第四章 集成运算放大电路华成英 hchya@&&&&第四章 集成运算放大电路§4.1 概述 §4.2 集成运放中的电流源 §4.3 集成运放的电路分析及其性能指标华成英 hchya@&&&&§4.1 概述一、集成运放的特点 二、集成运放电路的组成 三、集成运放的电压传输特性华成英 hchya@&&&&一、集成运放的特点集成运算放大电路，简称集成运放，是一个高性能的直接 耦合多级放大电路。因首先用于信号的运算，故而得名。 （1）直接耦合方式，充分利用管子性能良好的一致性采用 差分放大电路和电流源电路。 （2）用复杂电路实现高性能的放大电路，因为电路的复杂 化并不带来工艺的复杂性。 （3）用有源元件替代无源元件，如用晶体管取代难于制作 的大电阻。 （4）采用复合管。华成英 hchya@&&&&二、集成运放电路的组成两个 输入端 一个 输出端若将集成运放看成为一个“黑盒子”，则可等效为一个双 端输入、单端输出的差分放大电路。华成英 hchya@&&&&集成运放电路四个组成部分的作用偏置电路：为各 级放大电路设置 合适的静态工作 点。采用电流源 电路。 输入级：前置级，多采用差分放大电路。要求Ri大，Ad 大， Ac小，输入端耐压高。 中间级：主放大级，多采用共射放大电路。要求有足够 的放大能力。 输出级：功率级，多采用准互补输出级。要求Ro小，最 大不失真输出电压尽可能大。 几代产品中输入级的变化最大！华成英 hchya@&&&&三、集成运放的电压传输特性uO=f(uP-uN)在线性区： uO＝Aod(uP－uN) Aod是开环差模放大倍数。非线 性区由于Aod高达几十万倍，所以集成运放工作在线性区时的 最大输入电压(uP－uN)的数值仅为几十～一百多微伏。 (uP－uN)的数值大于一定值时，集成运放的输出不是 ＋UOM , 就是－UOM，即集成运放工作在非线性区。华成英 hchya@&&&&§4.2 集成运放中的电流源一、镜像电流源 二、微电流源 三、多路电流源 四、有源负载华成英 hchya@&&&&一、镜像电流源在电流源电路中充分利用集成运放中晶体管性能的一致性。 T0 和 T1 特性完全相同。 基准电流I R ? (VCC ? U BE ) RU BE1 ? U BE0，I B1 ? I B0 I C1 ? I C0 ? I CI R ? I C 0 ? I B0 ? I B1 ? I C ?IC ?电路中有负 反馈吗？2I C? ? ?2?? IR若? ?? 2 ，则I C ? I R华成英 hchya@&&&&二、微电流源要求提供很小的静态电流，又不能用大电阻。I E1 ? (U BE0 ? U BE1 ) ReI E ? I SeU BE UT，I E0I E1?e(U BE0 ?U BE1 )UTU BE 0 ? U BE1 ? U T lnReI E0 ? I E1 Re I E1I E1 ? I C1 I E0 ? I C0 ? I R ? VCC ? U BE0 R超越 方程设计过程很简单，首先确定IE0和IE1，然后选定R和Re。华成英 hchya@&&&&三、多路电流源根据所需静态电流，来 选取发射极电阻的数值。根据所需静态电流，来 确定集电结面积。根据所需静态电流， 来确定沟道尺寸。华成英 hchya@&&&&四、有源负载1. 用于共射放大电路①哪只管子为放大管？ ②其集电结静态电流约为多少？ ③静态时UIQ为多少？ ④为什么要考虑 h22?? (r ‖ rce2 ‖ RL ) ? Au ? ? 1 ce1 Rb ? rbe1华成英 hchya@&&&&2. 用于差分放大电路①电路的输入、输出方式？ ②如何设置静态电流？ ③静态时iO约为多少？ ④动态时ΔiO约为多少？ 静态：I C1 ? I C2，I C3 ? I C1，I C4 ? I C3，I C4 ? I C2使单端输出电路 的差模放大倍数近 似等于双端输出时 的差模放大倍数。iO ? iC4 ? iC2 ? 0? 动态： ?iC1 ? ? ?iC2， iC4 ? ?iC3 ? ?iC1， ?iO ? ?iC4 ? ?iC2 ? 2?iC1华成英 hchya@&&&&§4.3 集成运放的电路分析及其 性能指标一、读图方法 二、读图举例 三、集成运放的性能指标华成英 hchya@&&&&一、读图方法已知电路图，分析其原理和功能、性能。 （1）了解用途：了解要分析的电路的应用场合、用途和技术 ）了解用途： 指标。 （2）化整为零：将整个电路图分为各自具有一定功能的基本 ）化整为零： 电路。 （3）分析功能：定性分析每一部分电路的基本功能和性能。 ）分析功能： （4）统观整体：电路相互连接关系以及连接后电路实现的功 ）统观整体： 能和性能。 （5）定量计算：必要时可估算或利用计算机计算电路的主要 ）定量计算： 参数。华成英 hchya@&&&&二、举例：F007——通用型集成运放对于集成运放电路，应首先找出偏置电路，然后根据信 号流通顺序，将其分为输入级、中间级和输出级电路。华成英 hchya@&&&&找出偏置电路若在集成运放电路中能够估算出某一支路的电流，则 这个电流往往是偏置电路中的基准电流。华成英 hchya@&&&&简化电路 分解电路三级放大电路双端输入、单端 输出差分放大电 路以复合管为放大管、 用UBE倍增电路消 除交越失真的准 恒流源作负载的共 互补输出级 射放大电路华成英 hchya@&&&&输入级的分析共集-共基形式 T1和T2从基极输入、射极输出 T3和T4从射极输入、集电极输出 T3、T4为横向PNP型管，输 入端耐压高。共集形式，输入 电阻大，允许的共模输入电压 幅值大。共基形式频带宽。 Q点的稳定： T（℃）↑→IC1↑ IC2↑ →IC8↑ IC9与IC8为镜像关系→IC9↑，因 IC10不变→ IB3↓ IB4↓ → IC3 ↓ IC4↓→ IC1↓ IC2↓华成英 hchya@&&&&输入级的分析T7的作用：抑制共模信号 放大差模信号 + + _ + + + + + T5、T6分别是T3、T4的有源负 载，而T4又是T6的有源负载，增 大电压放大倍数。 _ _ 特点： 输入电阻大、差模放大倍数大、 共模放大倍数小、输入端耐压 高，并完成电平转换（即对“地” 输出）。作用？华成英 hchya@+ _&&&&中间级的分析中间级是主放大器，它 所采取的一切措施都是为 了增大放大倍数。 F007的中间级是以复合 管为放大管、采用有源负 载的共射放大电路。由于 等效的集电极电阻趋于无 穷大，故动态电流几乎全 部流入输出级。中间级 输出级华成英 hchya@&&&&输出级的分析准互补输出级，UBE倍增电路消除交越失真。 电流采样电阻 D1和D2起过流保护作用，未 过流时，两只二极管均截止。U D1＝U BE14 ? iO R9 ? U R 7iO增大到一定程度，D1导 通，为T14基极分流，从而保 护了T14。 特点： 输出电阻小 最大不失真输出电压高华成英 hchya@中间级输出级&&&&判断同相输入端和反相输入端??? ??? ??输入电阻大、差模增益大、输出电阻小、共模抑制 能力强、允许的共模输入电压高、输入端耐压高等。华成英 hchya@&&&&三、集成运放的主要性能指标? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 指标参数 理想值 20lg│Aod│ F007典型值 开环差模增益 Aod 106dB ∞ 使uO为0在输入端所加的补偿电压 差模输入电阻 rid 2MΩ ∞ 共模抑制比 KCMR 90dB ∞ 输入失调电压 UIO 1mV 0 UIO的温漂d UIO/dT(℃) 几μV/ ℃ 0 输入失调电流 IIO (│ IB1- IB2 │) 超过此值不能正常放大 20nA 0 差模信号 0 UIO的温漂d UIO/dT(℃) 几nA/ ℃ 最大共模输入电压 UIcmax ±13V 超过此值输入级放大管击穿 最大差模输入电压 UIdmax ±30V -3dB带宽 fH 10Hz ∞ 转换速率 SR(=duO/dt│max) 0.5V/μS ∞华成英 hchya@&&&&讨论超 β管增大输入级的负载电阻 有源负载 复合管共射放大电路+ + _同相 输入端 有源负载_ _ _ _+反相 输入端1. 2. 3. 4.积累电流放大 输入级采用什么措施增大放大倍数？ 系数 中间级采用什么措施增大电压放大倍数？ 如何消除交越失真？ uI1、 uI3哪个是同相输入端？哪个是反相输入端？ 清华大学 华成英hchya@华成英 hchya@&&&&第五章 放大电路的频率响应华成英 hchya@&&&&第五章 放大电路的频率响应§5.1 频率响应的有关概念 §5.2 晶体管的高频等效电路 §5.3 放大电路的频率响应华成英 hchya@&&&&§5.1 频率响应的有关概念一、本章要研究的问题 二、高通电路和低通电路 三、放大电路中的频率参数华成英 hchya@&&&&一、研究的问题放大电路对信号频率的适应程度，即 信号频率对放大倍数的影响。 由于放大电路中耦合电容、旁路电容、 半导体器件极间电容的存在，使放大倍数 为频率的函数。 在使用一个放大电路时应了解其信号 频率的适用范围，在设计放大电路时，应 满足信号频率的范围要求。华成英 hchya@&&&&二、高通电路和低通电路1. 高通电路:信号频率越高，输出电压越接近输入电压。. Uo . I . Ui? ? U o 超前U i，当 f ? 0 时； ? ? ? U ? 0，U 超前U 90?。o o i2. 低通电路:信号频率越低，输出电压越接近输入电压。 .I . Ui . Uo? ? U o 滞后U i，当 f ? ? 时； ? ? ? U ? 0，U 滞后U 90?。o o i使输出电压幅值下降到70.7%，相位为±45?的信号频率为 截止频率。华成英 hchya@&&&&三、放大电路中的频率参数高通 电路 低通 电路结电容f bw ? f H ? f L下限频率上限频率? 在低频段，随着信号频率逐渐降低，耦合电容、旁路电容等的容抗增大，使动态信号损失，放大能力下降。 ? 在高频段，随着信号频率逐渐升高，晶体管极间电容和 分布电容、寄生电容等杂散电容的容抗减小，使动态信号 损失，放大能力下降。华成英 hchya@&&&&§5.2 晶体管的高频等效电路一、混合π模型 二、电流放大倍数的频率响应 三、晶体管的频率参数华成英 hchya@&&&&一、混合π模型阻值小1. 模型的建立：由结构而建立，形状像∏，参数量纲各不相同。阻值大连接了输入回 路和输出回路gm为跨导，它不随信 号频率的变化而变。华成英 hchya@&&&&2. 混合π模型的单向化（使信号单向传递）? ? ? U b'e ? U ce U b'e ? I Cμ ? ? (1 ? k ) X Cμ X Cμ' k ? ? g m RL等效变换后电流不变 ? X Cμ U b'e X C 'μ ? ? ? I 1 ? g R'Cμ m L' ' Cμ ? (1 ? g m RL )Cμk ?1 同理可得，C ? ? Cμ k'' μ华成英 hchya@&&&&3. 晶体管简化的高频等效电路' 为什么不考虑 Cμ'？如何得到模型中的参数？rbb'、Cμ可从手册查得? ? ? ? 0 I b ? g mU b'e ? g m I b rb'e gm ??0rb'eUT rb'e ? (1 ? ? 0 ) I EQ' ' C π ? C π ? Cμ?I EQ UT＝？华成英 hchya@&&&&二、电流放大倍数的频率响应1. 适于频率从0至无穷大的表达式? Ic ? ?? ? IbU CE' ' 因为k ? ? g m RL ? 0， 所以 C π ? C π ? Cμ? ??? g mU b'e 1 ? U b'e [ ? j? (Cπ ? Cμ )] rb'e??01? j f f?为什么短路？1 f? ? 2 π rb'e (Cπ ? Cμ )华成英 hchya@&&&&2. 电流放大倍数的频率特性曲线?0 ? ? ?? ? f 2 ? 1? ( ) ?0 ? ? f? ?? ?? f ? 1? j f f? ?? ? ? tg－1 f? ? ?? f ?? f ? 时，? ? ? 0； ? f ? f ? 时，? ?? ? ?o?02 f? f? 0.707 ? 0 ，? ? -45?； ? ? ? 0；f ? ? 时，? ? 0 ，? ? -90?? f ?? f ? 时，? ?华成英 hchya@&&&&3. 电流放大倍数的波特图: 采用对数坐标系折线化近似画法20 lg 2 ? 3dB－20dB/十倍频 lg f5.71?注意折线化曲线的误差? 采用对数坐标系，横轴为lg f，可开阔视野；纵轴为 20 lg ? ， 单位为“分贝” （dB），使得 “ ×” →“ ＋” 。华成英 hchya@&&&&三、晶体管的频率参数共基截 止频率 共射截 止频率? ??特征 频率集电结电容?0f 1? j f?? 使 ? ? 1时的频率为f T f ? 、f?、f T、Cob (C? )。 f T ? f? ? ? 0 f ? 1 f? ? 2 π rb'e ( C π ? Cμ )手册 查得 通过以上分析得出的结论： ① 低频段和高频段放大倍数的表达式； ② 截止频率与时间常数的关系； ③ 波特图及其折线画法； ④ Cπ的求法。华成英 hchya@&&&&讨论一1. 若干个放大电路的放大倍数分别为1、10、102、 103、104、105，它们的增益分别为多少？ 2. 为什么波特图开阔了视野？同样长度的横轴，在 单位长度不变的情况下，采用对数坐标后，最高频 率是原来的多少倍？ O f 10 10 20 30 40 50 60 106 lg f 102 103 104 105华成英 hchya@&&&&讨论二电路如图。已知各电阻阻 值；静态工作点合适，集电 极电流ICQ＝2mA；晶体管的 rbb’=200Ω，Cob=5pF， fβ=1MHz。 试求解该电路中晶体管高 频等效模型中的各个参数。华成英 hchya@&&&&讨论二I CQ ? g m、rb'e' Cμ (? Cob )、g m、Rc、RL ? Cμf ? 、Cμ (? Cob )、rb'e ? C π' ' Cμ ? C π ? C π清华大学 华成英 hchya@华成英 hchya@&&&&§5.3 放大电路的频率响应一、单管共射放大电路的频率响应 二、多级放大电路的频率响应华成英 hchya@&&&&一、单管共射放大电路的频率响应适用于信号频率从0～∞的 交流等效电路中频段：C 短路， C π 开路。 低频段：考虑C 的影响，C π 开路。' 高频段：考虑 C π 的影响，C 开路。 ''华成英 hchya@&&&&1. 中频电压放大倍数? Uo ? Ausm ? ? Us ? ? ? U i U b'e U o ? ? ? ? ? ? U s U i U b'e? 带负载时： Ausm ?空载时：rb'e Ri ? ? [? g m ( Rc ‖ RL )] Rs ? Ri rberb' e Ri ? ? (? g m Rc ) R s ? R i rbe华成英 hchya@? Au smo ?&&&&2. 低频电压放大倍数:定性分析? Ausmo ? r Ri ? b'e ? (? g m Rc ) Rs＋Ri rbeRs Us . Ui . Au . UooC RL . Uo. Uo 0. Io . Uoo? ? ? ? ? U o 超前U oo，当 f ? 0 时， o ? 0，U o 超前U oo 90?。 U华成英 hchya@&&&&2. 低频电压放大倍数：定量分析Rs Us . Ui . Au . Uoo C RL . UoC所在回路的时间常数？Ausmo ? r Ri ? b'e ? (? g m Rc ) Rs＋Ri rbe? ? ? U o U oo U o RL ? ? Ausl ? ? ? ? Ausmo ? ? ? ? 1 U s U s U oo Rc ? ? RL j ?C? Rc ? RL Ausm RL ? ? Ausl ? Ausmo ? ? ? 1 1 Rc ? RL 1 ? Rc ? ? RL j ?C j? ( Rc ? RL )C ? ? Ausm Ausm ( j f f L ) 1 ? ? ? fL ? Ausl 1 ? f L (jf ) 1? j f fL 2 π( Rc ? RL )华成英 hchya@&&&&2. 低频电压放大倍数：低频段频率响应分析1 ? ? ? 20 lg Ausl ? 20 lg Ausm ? 20 lg ? ? Ausm ( jf f L ) 1 ? ? f Ausl fL ? ? 1 ? ( L )2 1 ? jf f L 2 π ( Rc ? RL )C ? f ? ? f 中频段 ?? ? ?180? ? (90? ? arctan ) ? fL ?? f ?? f L时， lg Aus ? 20 lg Ausm 20 ?f ? f L 时， lg Aus 下降 3dB ， ? ? ?135 ? 20 ?20dB/十倍频fL ? ? 20 lg( A ? f ?? f L时， lg Aus 20 ) usm f ? f ? 0 时，Aus ? 0， ? ? ?90 ?。华成英 hchya@&&&&3. 高频电压放大倍数：定性分析. Is 0 . UC . U s'R U' sb' . Au e RL . Uo?' U C π 滞后 U s'，当 f ? ? 时，? C π ? 0， U'?' U C π 滞后 U s' ( ? 90 ?)。? ? ? U s' U i U b'e rb'e Ri ? ? ? ? ，R ? rb'e ‖ (rbb ? Rb ‖ Rs ) ? U U ? ? Us Rs ? Ri rbe s i华成英 hchya@&&&&3. 高频电压放大倍数：定量分析R ? rb'e ‖ (rbb ? Rb ‖ Rs )? Aush? ? U o U s' ? ? ? ? Us Us1 ? ' U C' U ? rb'e j? C π Ri ' ? 'π ? o ? ? ? ? (? g m RL ) ? ? U s U C' Rs ? Ri rbe R ? 1 π ' j? C π1 1 fH ? ? ' ' 2 π RCπ 2 π [rb'e ‖ (rbb' ? Rb ‖ Rs )]Cπ? ? ? ? U o ? Ausm Aush ? Us 1? j f fH华成英 hchya@&&&&3. 高频电压放大倍数：高频段频率响应分析? ? ? ? U o ? Ausm Aush ? Us 1? j f fH fH ?? f ? ? 20 lg Aush ? 20 lg Aum ? 20 lg 1 ? ( ) 2 ? fH ? ? ?? ? ?180? ? arctan f ? fH ?1 ' 2 π [rb'e ‖ (rbb' ? Rb ‖ Rs )]Cπf ?? f H 时， ? ? 20 lg Aush ? 20 lg Ausm ；f ? f H 时， ? 20 lg Aush 下降 3dB ， ? ? -225 ?? f ?? f H 时， f 每增大 10 倍，20 lg Aush 下降 20 dB ；? f ? ? 时， Aush ? 0， ? ? -270 ?。华成英 hchya@&&&&4. 电压放大倍数的波特图全频段放大倍数表达式：? Uo ? Aus ? ? Us f ? Ausm ( j ) fL ? f f (1 ? j )(1 ? j ) fL fH ? Ausm ? fL f (1 ? )(1 ? j ) fH jf华成英 hchya@&&&&5. 带宽增益积：定性分析? Ausm ? rb'e Ri ? ? [? g m ( Rc ‖ RL )] Rs ? Ri rbefbw＝ fH－ fL≈ fHfH ? 1 ' 2 π [ rb' e ‖ ( rbb' ? R b ‖ Rs )]C π' ' C π ? C π ? (1 ? g m RL )Cμ? ? 带宽增益积 Aum f bw ? Aum f H' ' ? g m RL ?? Cπ ?? f H ? ? ? ' ? g m RL ?? Aum ? ? ?矛盾当提高增益时， 带宽将变窄；反 之，增益降低， 带宽将变宽。华成英 hchya@&&&&5. 带宽增益积：定量分析? 根据 Ausm ?1 fH ? ' 2 π [ rb' e ‖ ( rbb' ? R b ‖ Rs )]C π' ' C π ? C π ? (1 ? g m RL )Cμ'rb'e Ri ? ? [? g m ( Rc ‖ RL )] Rs ? Ri rbeg 若rbe&&Rb、 Rs&&Rb、 m RL ?? 1、g m RLCμ ，则可以证明 图示电路的 1 说明决定于 ? Aum f H ? 管子参数 约为常量 2π(rbb' ? Rs )Cμ'对于大多数放大电路，增益提高，带宽都将变窄。 要想制作宽频带放大电路需用高频管，必要时需采用共 基电路。华成英 hchya@&&&&二、多级放大电路的频率响应1. 讨论： 一个两级放大电路每一级（已考虑了它们的相互影响）的幅频特性均如图所示。 ? ? ? 20 lg A ? 20 lg A ? 20 lg Au u1 u2? ? 40 lg Au16dB3dB≈0.643fH1fL fHfL& fL1， fH& fH1，频带变窄！华成英 hchya@&&&&2. 多级放大电路的频率响应与各级的关系对于n级放大电路，若各级的下、上限频率分别为fL1～ fLn、 fH1～ fHn，整个电路的下、上限频率分别为fL、 fH，则? f L ? f Lk ? ? f H ? f Hk ?f ? f bwk ? bw? ? 20 lg A u ? ? ? 由于 ? n ?? ? ?1 ? k ? k? ?(k ? 1,2, ?, n)? 20 lgk ?1n? A uk求解使增益下降3dB的频 率，经修正，可得f L ? 1 .1?nfk ?12 Lk1 ? 1 .1 fH?nk ?11 f H2k1.1为修正系数华成英 hchya@&&&&讨论一1. 信号频率为0～∞时电压放大倍数的表达式？ 2. 若所有的电容容量都相同，则下限频率等于多少？华成英 hchya@&&&&时间常数分析：' 若电容值均相等，则τe&& τ1、τ2 分别考虑C1、C2、Ce、Cπ 所确定的截止频率。' C2、Ce短路，C π 开路，求出 ' C1、Ce短路，C π 开路，求出? 1 ? ( Rs ? Rb1 ‖ Rb2 ‖ rbe )C1? 2 ? ( Rc ? RL )C2无本质区别 rbe ? Rs ‖ Rb1 ‖ Rb2 ? e ? ( Re ‖ )Ce 1? ?C1、C2短路， C' 开路，求出 πC1、 C2、 Ce短路，求出' π' ? C ? [ rb'e ‖ ( rbb' ? Rs ‖ Rb1 ‖ Rb2 )] Cπ华成英 hchya@&&&&讨论二已知某放大电路的幅频 特性如图所示，讨论下列问 题：? Au ? ?1. 该放大电路为几级放大电路? 2. 耦合方式? 3. 在 f ＝104Hz 时，增益下降多少？附加相移φ’＝？ 4. 在 f ＝105Hz 时，附加相移φ’≈？ 5. 画出相频特性曲线； 6. fH＝？清华大学 华成英 hchya@华成英 hchya@&&&&讨论三：两级阻容耦合放大电路的频率响应华成英 hchya@&&&&华成英 hchya@&&&&第六章 放大电路中的反馈华成英 hchya@&&&&第六章 放大电路中的反馈§6.1 反馈的概念及判断 §6.2 负反馈放大电路的方框图及放大倍数的估算 §6.3 交流负反馈对放大电路性能的影响 §6.4 负反馈放大电路的稳定性 §6.5 放大电路中反馈的其它问题华成英 hchya@&&&&本章基本要求? ? ? ? 会判：判断电路中有无反馈及反馈的性质 会算：估算深度负反馈条件下的放大倍数 会引：根据需求引入合适的反馈 会判振消振：判断电路是否能稳定工作，会消 除自激振荡。华成英 hchya@&&&&§6.1 反馈的概念及判断一、反馈的基本概念 二、交流负反馈的四种组态 三、反馈的判断华成英 hchya@&&&&一、反馈的基本概念1. 什么是反馈反馈放大电路可用 方框图表示。 要研究哪些问题？ 放大电路输出量的一部分或全部通过一定的方式 引回到输入回路，影响输入，称为反馈。怎样引回 是从输出 电压还是 输出电流 引出反馈 多少 怎样引出 影响放大电路的输入 电压还是输入电流华成英 hchya@&&&&2. 正反馈和负反馈引入反馈后其变化是增大？ 还是减小？引入反馈后其变化是 增大？还是减小？从反馈的结果来判断，凡反馈的结果使输出量 的变化减小的为负反馈，否则为正反馈； 或者，凡反馈的结果使净输入量减小的为负反 馈，否则为正反馈。华成英 hchya@&&&&3. 直流反馈和交流反馈直流通路中存在的反馈称为直流反馈，交流通 路中存在的反馈称为交流反馈。引入交流负反馈 引入直流负反馈华成英 hchya@&&&&4. 局部反馈和级间反馈只对多级放大电路中某一级起反馈作用的称为局部 反馈，将多级放大电路的输出量引回到其输入级的输 入回路的称为级间反馈。 通过R3引入的是局部反馈通过R4引入的是级间反馈 通常，重点研究级间反馈或称总体反馈。华成英 hchya@&&&&二、交流负反馈的四种组态 1. 电压反馈和电流反馈描述放大电路和反馈网络在输出端的连接方式，即 反馈网络的取样对象。 将输出电压的一部分或全 部引回到输入回路来影响净 输入量的为电压反馈，即? ? X o ? Uo将输出电流的一部分或全部引回到输入回路来影响净 输入量的为电流反馈，即? ? X o ? Io华成英 hchya@&&&&2. 串联反馈和并联反馈描述放大电路和反馈网络在输入端的连接方式， 即输入量、反馈量、净输入量的叠加关系。+ _ 负反馈? ? ? U i ? U i' ? U f --串联负反馈 ? ? ? I i ? I i' ? I f --并联负反馈华成英 hchya@&&&&3. 四种反馈组态：注意量纲电压串联负反馈电流串联负反馈为什么在并 联负反馈电路 中不加恒压源 信号？ 为什么在串 联负反馈电路 中不加恒流源 信号？电压并联负反馈电流并联负反馈华成英 hchya@&&&&三、反馈的判断1. 有无反馈的判断“找联系”：找输出回路与输入回路的联系，若有则有反 馈，否则无反馈。 有反馈吗？ 无反馈 即在输入回路 又在输出回路将输出电压全 部反馈回去华成英 hchya@&&&&2. 直流反馈和交流反馈的判断“看通路”，即看反馈是存在于直流通路还是交流通路。 设以下电路中所有电容对交流信号均可视为短路。交、直流反馈共存 仅有直 流反馈仅有交流反馈仅有直 流反馈华成英 hchya@&&&&3. 正、负反馈（反馈极性）的判断“看反馈的结果” ，即净输入量是被增大还是被减小。 瞬时极性法： ? 给定 X i 的瞬时极性， 并以此为依据分析电路中 各电流、电位的极性从而 ? 得到 X o 的极性；? ? ? X X X o 的极性→ X f 的极性→ X i 、? f 、? i' 的叠加关系? ? ? ? ? ? U i' ? U i ? U f 或 I i' ? I i ? I f －－负反馈 ? ? ? ? ? ? U i' ? U i ? U f 或 I i' ? I i ? I f －－正反馈华成英 hchya@&&&&3. 正、负反馈的判断uD ? uI ? uFR1 uF ? ? uO R1 ? R2? ?uF??反馈量是仅仅决定于输出量的物理量。华成英 hchya@&&&&反馈量仅决定于输出量???? ?反馈电流?净输入电流 增大，引入 了正反馈净输入电流减小，引入了负反馈u N ? uO iR2 ? R2反馈量在判断集成运放构成的反馈放大电路的反馈极性时，净 输入电压指的是集成运放两个输入端的电位差，净输入电 流指的是同相输入端或反相输入端的电流。华成英 hchya@&&&&4. 电压反馈和电流反馈的判断令输出电压为0，若反馈量随之为0，则为电压反馈； 若反馈量依然存在，则为电流反馈。电路引入了电压负反馈华成英 hchya@&&&&4. 电压反馈和电流反馈的判断?＋?仅受基极电流的控制 反馈电流 电路引入了电流负反馈 引入电压负反馈稳定输出电压，引入电流负反馈稳定 输出电流！华成英 hchya@&&&&5. 串联反馈和并联反馈的判断在输入端，输入量、反馈量和净输入量以电压的方式 叠加，为串联反馈；以电流的方式叠加，为并联反馈。? ??uF?????uD ? uI ? uF引入了串联反馈华成英 hchya@iN ? iI ? iF 引入了并联反馈&&&&分立元件放大电路中反馈的分析图示电路有无引入反馈？是直流反馈还是交流反馈？是 正反馈还是负反馈？若为交流负反馈，其组态为哪种？ 1. 若从第三级射 作用？ 极输出，则电路引 _ 入了哪种组态的交 流负反馈？ + + + + 2. 若在第三级的 uF 射极加旁路电容， _ _ 则反馈的性质有何 引入了电流串联负反馈 变化？ 3. 若在第三级的射极加旁路电容，且在输出端和输入 端跨接一电阻，则反馈的性质有何变化？华成英 hchya@&&&&分立元件放大电路中的净输入量和输出电流? 在判断分立元件反馈放大电路的反馈极性时，净输入 电压常指输入级晶体管的b-e（e-b）间或场效应管gs（s-g）间的电位差，净输入电流常指输入级晶体管 的基极电流（射极电流）或场效应管的栅极（源极） 电流。 ? 在分立元件电流负反馈放大电路中，反馈量常取自于 输出级晶体管的集电极电流或发射极电流，而不是负 载上的电流；此时称输出级晶体管的集电极电流或发 射极电流为输出电流，反馈的结果将稳定该电流。清华大学 华成英 hchya@华成英 hchya@&&&&§6.2 负反馈放大电路的方框图 及放大倍数的估算一、负反馈放大电路的方框图 二、负反馈放大电路放大倍数的一般表达式 三、深度负反馈的实质 四、基于反馈系数的放大倍数的估算方法 五、基于理想运放的放大倍数的计算方法华成英 hchya@&&&&一、负反馈放大电路的方框图负反馈放大电路 的基本放大电路 反馈网络 断开反馈，且 考虑反馈网络 的负载效应决定反馈量和输出量关系 的所有元件所组成的网络方框图中信号是单向流通的。 基本放大电路的放大倍数 反馈系数 ? Xf ? F? ? Xo ? Xo ? A? ' ? Xi反馈放大电路的放大倍数? Xo ? Af ? ? Xi华成英 hchya@&&&&二、负反馈放大电路放大倍数的一般表达式? ? ? A ? X o X i'? ? ? F ? Xf Xo? ? ? Af ? X o X i? ? ? ? A X i' A X i' ? Af ? ' ? ' ? ?X ? ? ?? Xi X i ? FX o f ? ? ? A X i' A ? ? ' ? Af ? ? ?? ?? X i ? A F X i' 1 ? AF反馈组态 电压串联 电压并联 电流串联 电流并联 功能 电压控制电压 电流控制电压 电压控制电流 电流控制电流 ? A? Uo ? Uo? F? U i' ? I'i? Af? Uo ? Uo? Uf ? If? Uo ? U ? Io ? Io? Ui ? Ii? ? I o U i' ? ? I o I i'? Uf ? If? Io ? Ioo? Ui ? Ii华成英 hchya@&&&&三、深度负反馈的实质? A ? Af ? ? ? 1 ? AF ?? 只有AF ? 0，环路放 大倍数电路引入的才为负反馈。? F ?? 1 ，则 A ? 1 ，即 X ? X 。 ? ? ? 若 1＋ A ? f i f ? F? ? 上式说明：在串联负反馈电路中，U i ? U f ? ? 在并联负反馈电路中，I ? Ii f净输入量 忽略不计? ? ? 在中频段，通常， A、F、Af 符号相同。华成英 hchya@&&&&四、基于反馈系数的电压放大倍数的估算方法 1. 电压串联负反馈电路? ? ? Uf Fuu ? Uo? Fuu? Uf R1 ? ? ? U o R1 ? R 2? Auuf? ? Uo Uo 1 ? ? ? ? ? ? U i U f Fuu1 R ? Auuf ? ? 1? 2 ? Fuu R1华成英 hchya@&&&&2. 电压并联负反馈电路Rif很小? F iuI?f ? ? Uo为什么?为什么?? A u sf? ? ? ? Uo Uo Uo Uo 1 1 ? ? ? ? ? ? ? ? Us I?s R s I?i R s I?f R s F iu R s华成英 hchya@&&&&2. 电压并联负反馈电路? F iu? AusfI?f ? ? Uo? Uo 1 1 ? ? ? ? ? R U s Fiu su N ? uO iR2 ? R2? If 1 ? Fiu ? ?? ? Uo R2令uN=0? ? 1 ? 1 ? ? R2 Ausf ? Fiu Rs R1华成英 hchya@&&&&3. 电流串联负反馈电流? ? ?uF?? ? ? Uf ? R Fui 1 ? Io? Uf ? Fui ? ? Io' ? ? U o I o ? RL 1 ' ? ? ? ? ? RL Auf ? ? ? Ui Uf Fui1 R ' ? Auf ? ? RL ? L ? Fui R1华成英 hchya@&&&&4. 电流并联负反馈电路? ? ? Fii ? I f I o? ? ? ? ' U s ? I f Rs，U o ? I o RL? Ausf?' ? Uo 1 RL ? ? ? ? ? R U s Fii s??? ? ? I f ? ? R2 Fii ? Io R1＋ R2? Ausf' 1 RL R1 RL ? ? ? ?(1 ? ) ? R Fii s R2 Rs华成英 hchya@&&&&深度负反馈条件下四种组态负反馈放大电路 的电压放大倍数反馈组态 电压串联 电压并联 电流串联 电流并联? ? Auf 或 Ausf? ? ? ? Uo ? Uo ? 1 Auf ? ? ? Ui Uf Fuu ? ? ? Uo ? 1 ? 1 A u sf ? ? Us F iu R s ? ? ? Uo ? 1 ? R' Auf L ? ? Ui Fui' ? ? ? U o ? 1 ? RL Ausf ? ? U s Fii Rs与负载无关与总负载成 线性关系? ? ? ? ? 通常，Auf ( Ausf )、A、F、Af 符号相同。华成英 hchya@&&&&讨论一求解在深度负反馈条件下电路的电压放大倍数。_ + _ + uF _ +_+ 比较两电路? ? Uo Re1 ? Rf ? Re3 Re1 Re3 Uf ? ? ?? Auf ?? ? ( Rc 3 ‖ RL ) F ?? ? ? Ui Re1 Re3 Io Re1 ? Rf ? Re3华成英 hchya@&&&&讨论二求解在深度负反馈条件下电路的电压放大倍数。? ? 1 ? Rf Auf Re1 ? ?? R Auf RsR1. 第三级从射极输出； 2. 若在第三级的射极加旁路电容，且在输出端和输 入端跨接一电阻。华成英 hchya@&&&&五、基于理想运放的电压放大倍数的计算方法1. 理想运放参数特点：Aod＝∞，rid＝∞， ro＝0，fH ＝ ∞，所有失调因素、温漂、噪声均 为零。无源网络2. 理想运放工作在线性区的电路特征：引入交、直流负反馈3. 理想运放工作在线性区的特点因为uO为有限值， Aod＝∞，所以 uN－uP＝0，即 uN＝uP－－虚短路 因为rid＝∞，所以 iN＝iP＝0－－虚断路华成英 hchya@求解放大倍数 的基本出发点&&&&利用“虚短”、“虚断”求解电路uF ? uI， R1 ? iR2 ? uI R1 iuI uO ? ( R1 ? R2 ) R1R2 Au ? 1 ? R1华成英 hchya@&&&&利用“虚短”、“虚断”求解电路。u N ? uP ? u I， R 2 iiR 3 ? u R1 ? u R2 R3uI ? iR1 ? R1R2 ? (1 ? )uI R3 R1iO ? iR 2 ? iR 3R1 ? R2 ? R3 ? ? uI R1 R3?uO ?iO RL R1 ? R2 ? R3 Auf ? ? ? ? RL ?uI ?uI R1 R3清华大学 华成英 hchya@华成英 hchya@&&&&讨论＋ －－ －设所有的电容对交流 信号均可视为短路。试说 明电路中是否引入了交流 负反馈；如引入了，则说 明其组态。－uf＋uf电流串联负反馈＋＋＋? Auf ? ?? ' ? ( R2 ? R3 ? R7 )( R7 // RL ) Auf R2 R9电流串联负反馈清华大学 华成英 hchya@－华成英 hchya@&&&&§6.3 交流负反馈对放大电路 性能的影响一、提高放大倍