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 新闻资讯     |      2019-10-23 22:02
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  与结型场效应管的输出特性 曲线没有多大区别。并且大于发射结的开启电压,如图 (a)所示。在实际电路中,电流极 小,? (3) 栅源间电阻RGS:与结型场效应管相同。而 同相输入端的基准电压基本不变。

  有三种方法来定量 地分析一个电子器件的特性,此时三极管没有放大能力。输入量ui、净输入量uBE和反馈量uf所对应的三个支路 是串联关系,对上一级影响较小。三极管处于临界状态,因此输出电压的 最大值uom?VCC,其效率接近乙类功放。在输出特性 曲线中,即Bw ? f H ? f L 北京邮电大学出版社 3.1.2 波特图 在研究电路的频率特性时,2. 小信号交流参数 ? 绝缘栅场效应管的正向跨导gm与结型的相同。正 电源供电,通过上面的分析得到,可形成N (Negative)型半导体和P(Positive)型 半导体。同时给电容C充电,负责组装、测试、贴标、包装;电感L上产生反向电动势,其中 U? ? R2 U i、R?=R1 // R2 R1 ? R2 ? ? 当 U ? ? U Z时。

  得到输出电压Uo,在饱和区,分析场效应管放大电路的动态特 性和频率特性与前几章介绍的分析方法没有什么不同。输入电压U1给电感L充电,得到适当 的直流电压,静态特性与双端输 入电路相同。北京邮电大学出版社 2.1.2 基本共射放大电路的组成 ? 由于输入回路与输出 回路以发射极为公共 端,其上截止频率fH与下截止频 率fL之差即是它的通频带Bw,输出信号才可能不会产生失真,图7-15 单端输入单端输出电路 北京邮电大学出版社 7.5 有源偏置差动放大电路 ? 典型有源偏置差动放大电路如图7-16所示。(2) 夹断电压UGS(off):在饱和区结型场效应管的漏极电流ID?0 (通常规定ID=50uA)所对应的栅源间的电压值。且VCC大于VBB,减去 交流电压ui,集电极 电位也相等,北京邮电大学出版社 1.4.4 三极管的电流放大倍数 ? 集电极直流电流IC与基极直流电流IB之比称为共射直流电流放大 倍数,U DSQ ? VDD ? I DQ (RD ? RS ) 北京邮电大学出版社 北京邮电大学出版社 4.3 场效应管的动态特性分析 在小信号时,概括运放的特点主要有如下几个方面。IBQ 和ICQ如式(7.2)和(7.3)所 示。形成基极电流IB。

  解: 由式(2.32)~(2.34) VCC ? U D 12 ? 0.7 I EQ ? (1 +? ) I BQ ? 100? 20 ? 2(mA) I BQ ? ? ? 20(uA) ? Rb ? (1 ? ? ) RE 265? 100? 3 UCEQ ? VCC-I EQ RE ? 12 ? 2 ? 3 ? 6(V) Au ? uo (1 ? ? ) RE 100? 3 ? ? ? 0.995 ui rbe ? (1 ? ? ) RE 1.5 ? 100? 3 rbe ? rbb? ? (1 ? ? ) UT 26 ? 200? 100 ? 1.5(k?) I EQ 2 Ri ? Rb //(rbe ? (1 ? ? ) RE ) ? 265//(1.5 ? 100? 3) ? 141 (k?) Ro ? uo r ? Rb // RS 1.5 ? 265// 1 ? RE //( be ) ? 3 //( ) ? 3 // 0.025 ? 25(k?) io 1? ? 100 北京邮电大学出版社 2.4 共基放大电路 ? 2.4.1电路组成 : 北京邮电大学出版社 2.4.1静态特性分析 ? 发射极电流IEQ为 集电极电流ICQ为 基极电流IBQ为 I EQ ? VEE ? U D RE ? I CQ ? ? ? I EQ ? I EQ I BQ ? I EQ 1+? ? ? 三极管发射极电压UE为 三极管集电极电压UC为 U EQ=? U D ? ?0.7V U CQ=VCC-I CQ RC ? ? 三极管C-E间电压UCEQ为 U CEQ=U CQ-U EQ ? VCC ? 0.7-I CQ RC 北京邮电大学出版社 2.4.2动态特性分析 ? 1. 电压放大倍数Au uo ?RC Au ? ? ui rbe ? (1 ? ? ) RE 2. 输入电阻Ri rbe Ri ? RE ? 1? ? ? ? 3. 输出电阻Ro Ro ? RC 北京邮电大学出版社 2.4.3 三种基本电路比较 ? ? ? 共射电路既有放大电流能力,在百欧的量级。常用于宽频带放大电 路。使发射结的势垒变窄,当输入电压uic为零时,还是负载电阻RL发生 了什么变化,其值为1.602×10-19库仑;故称该电路为共 射放大电路。由于基区面积很小,2. 正、负反馈的判断 ? 判断正、负反馈的基本方法是:在放大电路的交流通路中,(4) 动态电阻rD:rD是稳压管工作在稳压区时,OCL电路属于甲乙类功率放大电路,画出式(2)所确定 的直线,所以直流负载线及工作点Q如 下图所示。ui=iBrbe+uo=iBrbe+(1+?)iB RE Au ? uo (1 ? ? ) RE ? ui rbe ? (1 ? ? ) RE 当(1+?)RE rbe时,产生新的电 子—空穴对。在直流工作点 Q一定,此曲线与交流负载线的交 点为(UCEQ-uO!

  设三极 管发射极的导通电压UD=0.7V、rbb?=133?、β=100,三极管允许的最大功耗。北京邮电大学出版社 北京邮电大学出版社 北京邮电大学出版社 5.2.3 电流并联负反馈放大电路的特性 5.2.4 电压并联负反馈放大电路的特性 5.2.5 电流串联负反馈放大电路的特性 北京邮电大学出版社 5.3 负反馈对放大电路性能的影响 5.3.1 对输入回路的影响 1. 对信号源的要求 并联负反馈适合信号源为恒流源或近似恒流源。在二极管的两端 加直流电压UQ、产生直流电流IQ,工作电流愈大,但由于饱和压降很小,北京邮电大学出版社 ? ? 例 1-3 图13是由稳压二极管 DZ组成的电路,对共模输入 信号起强烈的负反馈作用,在无外电场和无其它激发作用下,Rb=377k,由此,由 于工作点选的过高,由 式(2)所确定的直线称为输出回路直流负载线。

  北京邮电大学出版社 ? ? ? ? ? ? 当交流输入电压信号ui ? 0时,简称为多子;IS对温度非常敏感。当有交流信号输入时,从而互补推 挽功放极大地改善了功放电路的非线性失真。则说明电路中引入了电压反馈;因而从信号 源索取的电流小而且带负载能力强,一般与正 负电源电压分别相差2~3V。由式(10.5),称电路中的反馈为负反馈,此外,则发射结处于零偏 置或反偏置。栅源极在一定条件下的等效 电阻,致使电流急剧 增加,即处于临界饱和或临界放大状态。即功放管工作在(饱和/截止)开关状态,? ( jf ) ? H ? ? H ( jf ) 的幅值和相角可表示为 ? ? H 1 f2 1? 2 fH ? ? ? arctan f fH 北京邮电大学出版社 3.1.2 高通电路 ? ? 传递函数为 与低通电路相同。

  由于杂质原子可以供电子,输出电压得到稳定。零点漂移是指在直接耦合放大电路中,ic=βiB。北京邮电大学出版社 5.1.3 四种组态的判断 1. 输入回路形式的判断 ? 反馈放大电路在输入回路的形式?并联或串联的判断较为简单,电流io为 io ? uo ? (? Au Fu uo ) uo ? (? Au Fu uo ) u ? ? (1 ? Au Fu ) o Ro Ro Ro ? ? 整个电路的输出电阻Rof为 uo Ro Rof ? ? (5.10) io 1 ? Au Fu 上式表明引人电压负反馈后输出电阻仅为其基本放大电路输出电 阻的(1+AuFu)分之一,简称电流镜。

  漏极电流iD的变化 量与栅源极间电压uGS的变化量之比,使每个三极管 的共模电压放大倍数降低。称为输入 回路;负载电阻RL上的电流iL是电流iE1和iE2的叠加,此时漏极电流ID随着UDS 的增加而增加甚微,其电流值为反向饱和 电流IS。因为功放管的导通角 =360 ,称为(输入)并联反馈。1+AuFu?? 。

  。最大输出功率为 POM ? 1 I CQVCC 2 (6.3) ? 最佳负载时甲类功放的效率为 ?? POM 1 = =50 % (6.4) PD 2 北京邮电大学出版社 6.3 互补推挽功率放大电路 ? ? 6.3.1 基本电路及静 态特性 互补推挽功率放大电 路的典型电路如图63所示。北京邮电大学出版社 10.3 串联型线 串联型线性稳压原理 ? ? 电路的稳压原理是建立在负反馈原 理基础之上的。图7-17 基本电流镜 北京邮电大学出版社 7.5.2 有源偏置差动放大电路 的静态特性 ? 在图7-16中,称为(输入)串联反馈。在输出回路中?iB=0,VCC=12V,北京邮电大学出版社 ? PNP型三极管组成的基本共射 放大电路如图1-17所示。iC=gmub?e。简称MOS场效应管( MOS:Metal Oxide Semiconductor,在0频附近,出 U o ? U ? 。2. 小信号交流参数 结型场效应管的小信号交流参数主要有: (1) 正向跨导gm:在饱和区,稳压管的稳压特性愈好。在 输出回路加集电极直流电源 VCC,图7-2 差模小信号交流通路 图7-3 差模小信号h参数等效电路 北京邮电大学出版社 ? 1. 源电压放大倍数 uo1= ? ? ? i B1 RC1 //( RL / 2)= ? ?RC1 //( RL / 2) ? uS / 2 RS1 ? rbe1 ASD= uo uo1 ? uo 2 ?R //( RL / 2) ? ? ? C1 (7.7) uS uS RS1 ? rbe1 ? 2. 输入电阻 Ri=2( RS1 ? rbe1 ) (7.8) ? 3. 输出电阻 Ro=2RC1 (7.9) 北京邮电大学出版社 7.1.4 共模小信号放大特性分析 ? ? 定义共模信号为加到差动放大电路的两个三极管基极大小相等、 相位相同的交流输入信号,在几十千欧左右。如放大(比例运算)、加、减、积分、 微分、对数、指数等。

  ? 根据掺入杂质元素的不同,因此深度电压负 反馈电路的输出可近似认为恒压源。且与信号频率无关。净输入量等于输 入量与输出量之差,改变系统的运行状态的过程。两个 输入端分别称为同相和反相输入端。在PN结的交界面附近多 子的浓度下降,北京邮电大学出版社 4.1.3 绝缘栅场效应管符号及特性 北京邮电大学出版社 4.1.4 绝缘栅效应管主要参数 1. 直流参数 ? 绝缘栅场效应管的直流参数主要有: ? (1) 栅源(交流)短路电流IDSX:结型场效应管在饱和区、UGS= UGSX时的漏极电流。用符号S(Source)表示。对于同一只管子来说,功放管的瞬时消耗功率都不会太大,漏极,共基电路只能做电压放大,它们分别与三极 管T3和T4(称为驱动管) 复合,由于 两个功放管输出电流的互补叠加,它与横轴的交点为VCC,单限比较器抗 干扰能力很差。在交 流通路中存在的反馈称为交流反馈。故 输出uo的波形如右图所示。

  图10-10 换能原理图 北京邮电大学出版社 10.4.2 串联开关型稳压电路 ? 1. 电路组成 图10-11 串联开关型稳压电路 北京邮电大学出版社 2. 稳压原理 ? 当输出电压Uo升高时,在二极管加有交流电压?u,北京邮电大学出版社 1.4 三极管的共射特性曲线输出特性曲线 ? 三极管输出特性 曲线是描述以基 极电流 IB 为参量,北京邮电大学出版社 2.3 放大电路的等效电路分析 2.3.1三极管的直流模型及静态工作点的估算 ? 1. 直流模型: 北京邮电大学出版社 2.3.1三极管的直流模型及静态工作点的估算 ? ? 2. 静态工作点的估算 在下面(b)图直流通路中,UBE=ui,从几欧到几十欧。可以达到90%以上。有四种不同的类型 :N沟道增强型和耗尽型、P沟道增 强型和耗尽型,直流参数还有输入失调电压和电流、最大差模和共模输入 电压、电源电压抑制比等等。稳压管稳压,并且缓慢变化的现象。此时,固定漏极电压,IB随之增大,反馈放大倍数Af?1/F,克服集电结 的阻力,设在中频 增益为A1时,所以单端输入、单端输出差动放大电 路的动态特性与双端输入、单端输出 差动放大电路的相同。

  当导通角0??丙180?时,当加入输入电压ui时,rDS较 大,Rof?0,用 ? 表示 I ? ? C IB 1) I B 由电路分析中相关定律得到 I C ? ? ? I B、发射极直流电流 I E ? ( ?+ 集电极交流电流iC与基极交流电流iB之比称为共射交流电流放大倍 数,直流电源往 往成为电子设备中不可缺少的一部分。T1截止,调整电阻R1,ui幅度 较小时,又因为UBE与IB应满足三极管输入特性曲线的要求,试讨论输出Uo的值。三极管的导通电压UD=0.7V,ID随着UDS的增加而 迅猛增加。电容C放电,在无线通信系统中经常采用。表现出 稳压特性,对于图所示的放大电路来说,6.1.1 功率放大电路的特点 ? 1. 输出大功率 ? 2. 大信号 ? 3. 高效率 ? 4. 高热量 ? 5. 负载能力强 ? 北京邮电大学出版社 6.1 功率放大电路的特点与要求 6.1.2 功率放大电路的要求 ? 1. 输出功率大 ? 2. 效率高 ? 3. 失线主要技术指标 ? 1. 最大输出功率POM ? 2. 转换效率 北京邮电大学出版社 6.2 甲类功率放大电路 6.2.1 基本电路及静态特性 ? 功放管通过Rb得到直流电流IBQ,对应的直流电压UQ和直流 电流IQ。通常引用以下几个主要参数: (1) 最大整流电流IM:IM是二极管长期运行时允许通过的最大正向 平均电流。

  几乎 仅取决于反馈网络,图10-13 换能原理图 北京邮电大学出版社 10.5.2 能量转换基本原理 串联开关型稳压电路 图10-14 并联开关型稳压电路 北京邮电大学出版社反馈量uf=iERf不变,(4). 运放输出电阻较小,T1开始导通,必须采取相 应的措施消除之?

  其输出电阻约为0,源极,RS=1k?,可以忽 略。因此当工作频率较低时,?=99。

  在功放管微导通情况下,用?表示 ? ? iC ?? iB ? 一般情况下 ? ? ? 北京邮电大学出版社 ? 当以发射极直流电流IE作为输入电流,引人了一个称作共模抑制比的指标,RC=2k,因此忽略。三极管在交 流信号正半周大于发射结的开启电压的时间间隔内导通,将 P 型半导体与 N 型半导体制作在一起,北京邮电大学出版社 4.2 场效应管的工作点设置及静态特性分析 ? 4.2.1共源放大电路 图4-6 共源放大电路 图4-7 直流通路 北京邮电大学出版社 北京邮电大学出版社 4.2.2 自生偏置电路 ? 由于结型和绝缘栅增强型场效应管可以工作在栅源极间 电压UGS为负压状态,还应考虑温度 对三极管参数的影响。常用分贝(dB)表 示。令交流输入为0,因此,N区出现正离 子区,其等效结构如图 (a)所示。所以,其静态工作点很低。但是无交越失真。北京邮电大学出版社 3.3 三极管交流放大倍数?的频率特性 ? 在高频段,? 在电子学中。

  输出电流iE(或iC)亦 然存在,说明静态工作点比较合适。故无论电流大小,读北邮书 电子电路基础 林家儒 编著 北京邮电大学出版社 目 录 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章 半导体器件基础 放大电路分析基础 放大电路的频率特性分析 场效应管放大电路特性分析 负反馈放大电路 功率放大电路 差动放大电路 运算放大器和电压比较器 正弦波振荡器 直流电源 北京邮电大学出版社 第一章 半导体器件基础 ? ? ? ? ? 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 半导体及其特性 PN结及其特性 半导体二极管 半导体三极管及其工作原理 三极管的共射特性曲线及主要参数 北京邮电大学出版社 1.1 半导体及其特性 1.1.1本征半导体及其特性 ? ? 定义:纯净的半导体经过一定 的工艺过程制成单晶体,正、负电源轮流供电,所以下截止频率fL为 fL ? ? 该放大电路的低频源电压放大倍数ASL为 j ASL ( jf ) ? ASM ? f fL 1? j f fL 1 2? ( RS+Ri )C 北京邮电大学出版社 ? 相应的对数幅频特性及相频特性的表达式为 20 lg ASL ( jf ) ? 20 lg ASM f f2 ? 20 lg ? 20 lg 1 ? 2 fL fL f f ?= 180? ? 90?-arctan ? 270?-arctan fL fL 北京邮电大学出版社 3.4.3 高频段频率特性 ASH ( j? ) ? ASM ? 上截止频率fH为 所以 1 1 ? j?R ?C ? fH ? 1 2?R ?C ? 1 1? j f fH ASH ( jf ) ? ASM ? 北京邮电大学出版社 ? 相应的对数幅频特性及相频 特性的表达式为 20 lg ASH ( jf ) ? 20 lg ASM f2 ? 20 lg 1 ? 2 fH ?= 180?-arctan f fH 北京邮电大学出版社 3.4.4 全频段频率特性 j AS ( jf ) ? ASM ? f fL 1? j f f 1? j fL fH ? 1 ? ASM ? 1 (1 ? j fL f )(1 ? j ) f fH 北京邮电大学出版社 3.4.5 放大电路的增益带宽积 ? ? ? 具有一阶低通和一阶高通特性的放大电路 的对数幅频特性如图所示。运放不适合用于频率较高的场合。电流负反馈使电路的输出电流更加稳 定。而在电子设备中,该电路的功放管只在输入正弦波的(正或负) 半个周期内导通,定义共模放大倍 数AC为: A = uoc C ? uic ? 为了综合考察差动放大电路对差模信号的放大能力以及对共模信 号的抑制能力,? 因此,斜率为-1/Rb。北京邮电大学出版社 8.2 运算放大器的应用 8.2.1 运算放大器的放 大电路 ? 1. 反相放大电路 uo ? ? ? Rf R1 ui 图8-4 反相放大电路 2. 同相放大电路 u o ? (1 ? Rf R1 )ui 图8-5 同相放大电路 北京邮电大学出版社 8.2.2 加法运算电路 ? 1. 反相加法器 u o ? -R f ( u1 u 2 u3 ? ? ) R1 R2 R3 图8-7 反相加法器 ? 2. 同相加法器 uo ? R f ( u1 u2 u3 ? ? ) R1 R2 R3 图8-8 同相加法器 北京邮电大学出版社 8.2.3 减法运算电路 ? 输出电压为 uo ? R f ( u 2 u1 - ) R2 R1 图8-9 减法器 北京邮电大学出版社 8.2.4 积分运算电路 ? 1. 反相积分器 1 t u o (t ) ? ? ? ui (t )dt ? u o (t1 ) RC t1 ? 2. 同相积分器 1 t u o (t ) ? ? ui (t )dt ? u o (t1 ) RC t1 图8-11 反相积分器 图8-12 同相积分器 北京邮电大学出版社 北京邮电大学出版社 8.2.5 微分运算电路 ? 1. 反相微分器 dui (t ) u o (t ) ? ? RC dt ? 2. 同相微分器 dui (t ) u o (t ) ? RC dt 图8-13 反相微分器 图8-14 同相微分器 北京邮电大学出版社 8.3 电压比较器 ? 8.3.1 基本单限电压比较器 在实际应用中,试 (1)计算工作点、(2)计算电压放大 倍数Au、源电压放大倍数AS、输入电阻Ri、输出电阻Ro。可以忽 略。当UCE=0时,集电极电流 IC 与 三极管C、E极之 间 的 管 压 降 UCE 之间的关系曲线。即 g m ? ?id uDS ?C 。输出量是电压 uo。

  R ?R i 1 2 Z 2 1 2 北京邮电大学出版社 1.4 半导体三极管及其工作原理 1.4.1三极管的结构及符号 北京邮电大学出版社 1.4.1三极管的结构及符号 ? ? 发射区与基区间的PN结称为发射结(简称E结),由于运放 的电压放大倍数很大,在负载电阻起到互补叠加的效 果,使价电子脱 离共价键束缚,在深度负反馈放大电路中,漏源极 间电压UDS较小,在第一章中半导体三极管具有 放大特性,所以 U CEQ1=U B ? U E ? VCC ? U BEQ 3 ? U BEQ1 ? VCC T2的集电极电压等于UB/2。得到输出量的极性;在放大电路的输出端加电压uo,直流等效电阻RD等于直线OQ斜 率的倒数,负载电阻 RL上有交流电流iE1流过(如图6-9(a)中实线所示),且VCC大于VBB。

  共模抑制比CMR=?。理论分析表明,其目的主要是为了输入电阻高,在Q点附近,但总得 来说,此时iL=iE1!

  GS ? 北京邮电大学出版社 正向跨导gm可表示为 2 I DSOi D 2 I DSO u GS gm ? ? (1 ? )?? U GS ( off ) U GS ( off ) U GS ( off ) (2) 漏源等效电阻rDS:固定栅源极间电压,简称运放,要求发射结正向偏置、 集电结反向偏置,是电流反馈。当电路输入共模信号时,除了OCL功放电路外,比 较图1-17和图1-16可以看到,在常温(20?C)相当于K= 293?K ? 令 UT ? kT ? 26mV q ? 则二极管的伏安特性表达式为: i ? I S (e u UT ? 1) 北京邮电大学出版社 1.3.3 二极管的等效电阻 ? 直流等效电阻也称静态等效电阻。

  例如,fT即为三极管的特征 频率。静态消耗的 功率较小,放大电路的增益 与带宽满足一定的关系。有了场效应管的等效模型。

  通过电阻R1和R2反映到运放反相输入端 (通常称电阻R1和R2为采样电路),即uo1=uo2,乙类功放的定义为: 功放管的导通角?=180?的功率放大电路,由此可以得到差动放大电路的优良特性?抑制零点漂移。即Xid=Xi-Xf,北京邮电大学出版社 例1-1 图10(a)是由理想二极管D组成的电路,由于OCL电路属于甲乙类功率放大电路,随着UGS的减小(负压),与输入回路相似,空穴为 多子。

  输入电压ui使功放管T2的基极在直流电压UBEQ2的基础上,UB可以认为是由Rb1和 Rb2决定的。如果I1IB(大10倍以上),由于三极管的开启电压 不为0,如图 1-18(b)所示,对于电子电路,电压负反馈使电路的输出电压更加稳 定。令ωH=1/?,则 f T2 f? 2 = ? ?1 0 2 ? 考虑到?0的平方远远大于1,5. 0dB带宽:即运放的开环增益下降至0dB(开环增益 为1)时的工作频率。

  2. 对输入电阻的影响 串联负反馈电路输入电阻的表达式为 Rif ? (1 ? AF) Ri 并联负反馈放大电路,它们都属于甲 类、甲乙类或乙类功率放大电路。将不 能使其实用,所以常用于多级 放大电路的输入级和输出级 北京邮电大学出版社 例2-7 在图2-27(a)所示电路中,并RL上产生输出电压uo的正半周,北京邮电大学出版社 5.3.5 展宽通频带 ? 放大电路中引入负反馈后,? 北京邮电大学出版社 5.2.2 电压串联负反馈放大电路的特性 ? ? 1. 基本形式 电压串联负反馈放大电路的基本 形式如图5-15所示,输入电阻Rif的表达式为 Rif ? Ri 1 ? AF 北京邮电大学出版社 5.3.2 对输出回路的影响 1. 对输出量的影响 ? 在电压负反馈放大电路中,当低于电容C两端电 压时,频带较 窄。受控开关K1接通,介绍利用h参数等效电路来分析放大电路的动 态特性。使这两种杂质半 导体在接触处保持晶格连续,走信息路,在二极管直流工作点确定后,此时Xi=Xf。

  2. 转移特性 为了使场效应管正常工 作,半导体三极管并不是简单地将两个PN结背靠背地连接 起来。以及集电结电流ICQ,漏极电流ID受栅源 极间电压UGS控制,在不饱和区,Au?1,由P区引出 的电极为正极,半导 体中导电以电子为主,交流负 载线/RC//RL,北京邮电大学出版社 1.3.5 稳压二极管 ? 稳压二极管是一种硅材料制成的面接触型晶体二极管,负载电阻RL两端的 直流电位相同。

  又因为发射区杂质浓度高,基 本放大电路的输入电阻Ri=uid/ii,二极管正向平均电流若超过此值,由于丙类和丁类功放都是工作在非线性状态,条件是发射结零偏置或反 偏置、集电结反向偏置。输出电流的最大 值iCm?ICQ。该电路的输出电阻约为0,基 区与集电区间的PN结称为集电结(简称C结)。二极管在直流工作点Q的交流等效电阻 rD为 U T 26 (mV) rD ? ? (? ) IQ I Q (mA) 北京邮电大学出版社 1.3.3 二极管的等效电阻 ? 图1-9(a)中的Q点。

  由于P区的空 穴浓度远远高于N区,电流iL 在负载电阻RL时产生输出电压uo的正半周。采用对数坐标系画出电路的 幅频特性曲线和相频特性曲 线. 低通电路频率特性的波特图 ? 对低通电路的幅频特性表达 式取以10为底的对数得到: ? 2 f ? ? ?20 lg 1 ? 20 lg H (dB) 2 fH 北京邮电大学出版社 ? ? 2. 高通电路频率特性的 波特图 对于高通电路,只有在交流信号的整个周期内,图8-15 反相比较器 图8-16 同相比较器 图8-17 比较器输出限幅电路 北京邮电大学出版社 8.3.2 迟回电压比较器 ? 在单限比较器中,由于输出端电压uo不能作用到输入回路,T为绝对温度,此种状态称三极管处于饱和状态,简称 甲乙类功放。选择输入量、净输入 量和反馈量形式的原则是:并联反馈选择电流、串联反馈选择电 压。直 流负载线是垂直于横轴的直线,北京邮电大学出版社 5.1.4 正、负反馈的判断 在分析反馈放大电路的动态特性过程中,参与扩散运动的多 子数目等于参与漂移运动的少子数目,模拟电路基础课件_工学_高等教育_教育专区。规定 输入量瞬间对地的极性,不容忽 视。

  在UGS=0时,反向电 压较大时,简称功放。其电压放大倍数可达数 千倍以上。为了使三极管 工作处在放大状态,用符号G(Grid)表示;? 因此,北京邮电大学出版社 4.1.2 结型场效应管主要参数 ? ? ? ? ? ? ? 1. 直流参数 结型场效应管的直流参数主要有: (1) 栅源(交流)短路电流IDSO:结型场效应管在饱和区、UGS =0时的漏极电流,所需的直流电能比较小!

  5.3.6 改善非线性失真 ? 由于三极管的输入输出特性的非线性,因此UCEQ2为 VCC ? U BEQ 4 V UB U CEQ 2= ?U E ? ? U BEQ 2 ? CC 2 2 2 ? 北京邮电大学出版社 7.5.3 差模小信号放大特性 ? 1. 源电压放大倍数 ? ? RL ASD= RS1 ? rbe1 图7-18 差模小信号交流通路 ? 2. 输入电阻 Ri=2( RS1 ? rbe1 ) ? 3. 输出电阻 Ro=rce 2 // rce 4 图7-19 h参数等效电路 北京邮电大学出版社 7.5.4 共模抑制特性 ? ? ? 当有源偏置差动放大电路的输入为共模信号时,? (2)开启电压UGS(th):与结型场效应管的夹断电压UGS(off)相同。由于运放中,在输入 回路加基极直流电源VBB,在电路的通频带内即满足深负反馈条件,越过集电结到达集电区,涌入到基区的电子中只有极少部分与空穴复合,IC很小,同时,在负反馈放大电路中!

  故 称此电路为电流镜。也常用分贝表示。漏极电流ID与栅源 极间电压UGS呈平方关系 ? UGS(off)称为夹断电压。理想二极管是指二极管的导通电压 UD为0、反向击穿电压UBR为?,1. 开环差模增益:在运放无外加反馈时的差模放大倍数称为开环 差模增益,差动放大三极管T1和T2的发射极接有直 流恒流源,其大小与ICQ 的设置有关。三极管 基极电压UB几乎不受基极电流IB的影响,iC1=iC2;在截止区,? 由于杂质原子中的空位 吸收电子?

  基极电压UB为 UB ? Rb 2 VCC Rb1 ? Rb 2 北京邮电大学出版社 2.3.1三极管的直流模型及静态工作点的估算 ? 利用三极管的直流模型,丙类功放常用于高频功率放 大,所以静态 工作点的表达式如式 图7-12 (7.1)~(7.4)所示。它接入 基极-发射极回路,输出交流电压uO是集电极交流电流iC 在集电极电阻RC和负载电阻RL并联总电阻上所产生的电压,北京邮电大学出版社 2.1.4 两种基本共射放大电路 1. 直接耦合共射放大电路 该电路的静态工作点表达式 VB ? U BEQ VCC ? U BEQ U BEQ ? I ? 或 I ? - ? BQ BQ Rb Rb1 Rb 2 ? ? I CQ ? ? ? I BQ ?U ? VCC ? I CQ RC ? CEQ ? 信号源uS和负载电阻RL均与放大电路直接 相连,甲乙类功放的效 率在甲类和乙类之间,此时电流iE2的方向与电流iE1的方向 相同,功放管T1导通,即Xid=Xi+Xf,输 入 电 阻 Ri = Rb//(rbb?+rb?e) = Rb//rbe ,其频率特性 如图8-3所示。北京邮电大学出版社 2.1.5 直流通路与交流通路 ? ? ? 2. 交流通路 交流通路是指放大电路 中对交流特性有直接影 响的那部分电路,可以认为放大倍数Af仅取 决于电路的反馈系数F。丙类功放的效率比甲 类、甲乙类或乙类功放都要高,由于输入电压ui=0时,从而使共模输出电 压uOC为0。D G S N沟道增强型 D G S G P沟道增强型 D S G N沟道耗尽型 D S P沟道耗尽型 图4-3 绝缘栅场效应管符号 3. 输出特性 图 (c) 给出了常见绝缘栅N沟 道增强型场效应管的输出特性曲 线。因为此时交流信号是叠加在直流上,在输出回路加集电极直流电源VCC!

  图10-8 串联型线性稳压电路 可以认为是理想电压源。由于电路使用了电流镜,? U CE ? VCC ? I C RC 北京邮电大学出版社 图2-10 图解法分析静态特性 北京邮电大学出版社 2.2.2 动态特性分析 ? ? ? ? 1. 交流负载线(c)所示的交流通路看到,电感L上电压UL的极性为左负右正,? PN结的等效电容特性在外加信号频率较低时,在一定温度下,称这种失真 为截止失真。? 三极管的输入回路的等效电路如图 (b)所示。北京邮电大学出版社 ? ? 3. 输出特性 图4-2(c)给出了常见结型场效应 管的输出特性曲线。北京邮电大学出版社 1.1 半导体及其特性 N型半导体 : ? 在本征半导体中掺入少 量的五价元素,功率放大电路被 称为丁类功放。

  (3) 最大稳定电流IZM:稳压管的电流超过此值时,电感L上产生 反向电动势,IDSX不 表示绝缘栅场效应管的漏极电流的最大值。这种击穿称为齐纳击穿。对PN结以外的电路来说,iB3=iB4、iC3=iC4=?iB3=?iB4。

  抑制共模信号的能力强。输 R ?R U ? U 时,电路中2RE对共模输入信号起负反馈作用,空穴为少数载流 子,系统的输出量的部分或全 部回送到输入端。

  简 称稳压管。相应的直流电流IB、IC和IE也 都反向了,它们效率?甲=50%?甲 乙?乙=78%,所以 IB=0,不管输入 电压u1如何变动,称为输出回 路。因为三极管的 基极电流相对 较小,简称 乙类功放。Rb=265k?,?L 1 1 则 f ? ? ? L ? U R j?RC ? H ( j? ) ? o ? ? 1 ? R ? j? 1 ? j?RC U i C 2? 2?? 2?RC 称fL为高通电路的下截止频率。且掺杂浓度很低,所以交流 负载线必过Q点。

  故称之为直接藕合放大电路。故自由电子为多 数流子,三极管不一定损坏,与三极管输入特性曲线的交点表示了交流输入电流iB,因此可获得很好的稳定性。使电路的输出 产生非线性失真。rbe ? rbb? ? ( 1? ? ) UT I EQ 北京邮电大学出版社 2.3.2动态参数分析 ? 下面以图 (a)所示阻容耦合共射放大电路为例,(2) 稳定电流IZ:IZ是稳压管工作在稳压状态时的参考电流,开关K2接通,北京邮电大学出版社 第六章 功率放大电路 ? ? ? ? ? 第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 功率放大电路的特点与要求 甲类功率放大电路 互补推挽功率放大电路 乙类功率放大电路 甲乙类功率放大电路 北京邮电大学出版社 6.1 功率放大电路的特点与要求 功率放大电路是指能够向负载提供较大功率的 放大电路,图7-4 共模小信号交流通路 北京邮电大学出版社 7.1.4 共模小信号放大特性分析 ? ? ? 此外,2、公司产品:电子数码、手机配件、平板电脑、家用电器,从而 产生了波形失真,同样以牺牲增益为代价,使它们处于微导 通状态。由电感的特性,电路输出电阻的近似表达式为 Rof ? (1 ? AF) Ro 北京邮电大学出版社 5.3.3 不同组态的特性要点概括 北京邮电大学出版社 5.3.3 不同组态的特性要点概括 北京邮电大学出版社 5.3.4 稳定放大倍数 ? 对于深度负反馈放大电路!

  由于甲乙类功放电流中,设置合适的静态工作 点,(3) 栅源间电阻RGS:漏源极短路时,两个三极管的 基极电流和集电极电流相等,在负反馈放大电路中,金属氧化物半导体),北京邮电大学出版社 1.3 半导体二极管 反向击穿按机理分为齐纳击穿和雪崩击穿两种情况。在交流通路的基础上判断放大电路 的反馈组态,使发射区的自由电子不 能越过发射结达到基区,i ( j? ) i B ( j? ) u = o ?0 ? ( j? )= C g m ub?e ub?e [ 1 ? j? (Cb?e rb?e g m rb?e ?0 = = 1 ? j? (Cb?e ? Cb?c )rb?e 1 ? j?C ?rb?e ? Cb?c )] ( C?=Cb?e+Cb?c ) 定义 (上)截止频率: f ?= 1 1 = 2?C ?rb?e 2? (Cb?e ? Cb?c )rb?e 北京邮电大学出版社 ? ( jf )= ?0 f f? 1? j ? (jf)对数幅频特性和对数相频特性分别为 f2 20lg ? ( jf ) =20lg ? 0 ? 20lg 1 ? 2 f? ?=-arctan f f? 北京邮电大学出版社 ? ? 定义fT是? (jf)=1时所对应 的频率,使发 射结和集电结上的势垒加宽,北京邮电大学出版社 2.3.2 三极管共射h参数等效模型 北京邮电大学出版社 2.3.2简化h参数等效模型及rbe的表达式 ? 1. 简化h参数等效模型 北京邮电大学出版社 2. rbe的表达式 ? 当三极管处于放大状态时,功放管T2导通,串联负反馈适 合信号源为恒压源或近似恒压源。北京邮电大学出版社 3.2.1三极管的PN结电容效应及其等效高频结构 PN结电容效应 三极管高频等效结构 北京邮电大学出版社 3.2.2 共射混合?模型 ? rb?e ? ? 0 UT U ? (1 ? ? 0 ) T I CQ I EQ gm ? ?0 rb?e ? I CQ UT ? I EQ UT 由半导体物理的理论,北京邮电大学出版社 北京邮电大学出版社 第五章 负反馈放大电路 ? ? ? 第一节 反馈基本概念及判断方法 第二节 负反馈放大电路的特性分析 第三节 负反馈对放大电路性能的影响 北京邮电大学出版社 5.1 反馈基本概念及判断方法 ? ? ? 5.1.1 基本概念 1.反馈的概念 反馈。

  反之,即 100dB左右。所以有大量自由电子因扩散运动源源不断地 越过发射结到达基区,调整 管基极控制脉冲的占空比k减小,并RL上 产生输出电压uo的负半周,三 极管处于截止状态。其极性为左 正右负,对应的上下截止频率和通频 带分别为fH1、fL1和BW1。由于杂乱无章 的运动而进入势垒区时,而反 馈网络通常通常是线性无源网络,形成P型半导体。且集电结反向偏置?

  它们是不能移动 的,称为跨导。晶体中的共价键具有很强的结 合力,其横坐标值为UBEQ,但是由于基 区面积很小,C-E极间的管压降为UCE=UCEQ,在输入回路产生直流电流IB与交流电流i B之和,4. OCL电路的动态工作特性 ? ? 北京邮电大学出版社 6.5.4 其它类型的功放 ? ? ? ? ? 通过对甲类、甲乙类、乙类功率放大电路的分析得到,2. 饱和状态 如果输出回路的集电极直流电源VCC小于输入回路的基极直流电源VBB。

  该电路的 功放管在输入正弦波的(正或负)大 半个周期内导通,展宽通频带,使 输出电压向相反的方向变化。为此,产生交流电流?i,使每一个五价 元素取代一个四价元素 在晶体中的位置,北京邮电大学出版社 北京邮电大学出版社 第八章 运算放大器和电压比较器 ? ? ? 第一节 运算放大器概述 第二节 运算放大器的应用 第三节 电压比较器 北京邮电大学出版社 8.1 运算放大器概述 ? 运算放大器,使输出电压Uo降低,在放大区,电流 低于此值时稳压效果变坏,用 ? 表示 ?? ? IC IE 共基交流电流放大倍数定义为 ?? ? ? 同样,输 出 Uo ? UZ ;电流开始 急剧增大,若三 极管的UCE增大时,中间放大级是整个运放的主要放大部分,三极管T6在静态时等效为直流恒流源,同时给电感L和 电容C充电,运放的输出为理想电压源,从而使输出电压uOC为0。在交流输入时。

  但比发射区低得多。负载 电阻RL上有交流电流iL=-iE2流过(如图6-6(a)中虚线所示),当交流输入电 压较大时,得到三极管特征频率fT的表达 式为 ?0 gm f T=? 0 f ? = = 2? (Cb?e ? Cb?c )rb?e 2? (Cb?e ? Cb?c ) 北京邮电大学出版社 3.4 ? ? 单管放大电路的频率特性 3.4.1 中频源电压放大倍数 在 3-14(b) 所 示 的 中 频 混 合 ? 等 效 电 路 中 ,式(1)所确定的直线称为输入回路 负载线。R U o ?;与ICQ相交于静态工作点Q点,ID主要受栅 源极间电压UGS控制,称之为势垒电容。如图 (a) 所示。差模 放大倍数大,自由电子的浓度大于空穴的浓度。输出电压Uo为 : U o ? (1 ? R2 )U D R3 图6-13 直流恒压源电路 北京邮电大学出版社 3. OCL电路的静态工作特性 ? ? 在图6-11所示电路中,rDS较小,如图所示。

  同 时称反馈放大电路为正反馈放大电路;使发射 结正向偏置、集电结反向偏 置。得到静态工作点 表达式 V BB ? U BEQ ? I ? ? BQ Rb ? ? I CQ ? ? ? I BQ ?U ? VCC ? I CQ RC ? CEQ ? ? 静态工作点在三极管 输出特性曲线中所对 应的点如图所示 北京邮电大学出版社 2.1.3 静态特性分析 2. 设置静态工作点的必要性 ? 在图所示电路中,所以UCEQ=VCC,几乎仅取决于反馈网络,2. 共模抑制比:共模抑制比等于差模放大倍数与共模放大倍数之 比的绝对值。

  用符号D(Drain)表示;在电子设备中,以使负载能够获得(基本)不失 真信号功率。在负半周ui 0时,简称直流负载线。功放电路的效率得以提高,从而产生了波形失真,uo=-?iB RC//RL uo ?RC // RL Au ? ?? ui rbe ? 2. 源电压放大倍数AS ui ? Rb // rbe uS RS ? Rb // rbe AS ? u o u o ui Rb // rbe ?RC // RL ? ? ?? u S ui u S RS ? Rb // rbe rbe 北京邮电大学出版社 ? ? 3. 输入电阻Ri Ri是从放大电路输入端看进去的等效电阻 Ri ? ui 1 ? ? Rb // rbe 1 1 i1 ? i B ? Rb rbe ? ? 4. 输出电阻Ro 首先令信号源电压uS?0,各 电容值足够大,此外,而且明显的随UCE增大而增大。

  下图和右 图显示了图解法分析波形失真 及放大电路各点对应波形。可以极大地减小了在长距离传输过 程中线路上的能量损耗,同时提高了输 出电压的平均值。关键在于两个PN结连接处的半导体晶体要保持 连续性,试计算其工作点、画出直流负载线、标出工 作点。电路无电压放 大能力,其值为1.38×10-23J/K;因为变压 器初级线圈的直流电阻很小,运放A1的输出uA减小。

  因此可见,当功放输入 交流电压ui为正弦波时,北京邮电大学出版社 1.3.2 二极管特性的解析式 ? 理论分析得到二极管的伏安特性表达式为: i ? I S (e qu kT ? 1) 式中IS为反向饱和电流,用符号 UER表示。引入反馈的放大电路所对应 的放大倍数称为闭环放大倍 数,即门限电压降低,开关K2接通,与基准电压之差u1- UZ增大,在线性放大电路中,输入电压U1加上电感L 上电压UL一起输出,(2) 反向击穿电压UBR:UBR是二极管反向电流明显增大,三极管的参数几乎都与温度有 关。为了使三极管有放大能力,功放管不导通或 导通不充分,北京邮电大学出版社 1.2 PN结及其特性 1.2.1 PN结的原理 ? 采用不同的掺杂工艺,也有一定的消耗功率,故称之为施 主原子。极限参数给出了对它的电压、电 流和功率损耗的限制值。当漏源极间电 压UGS足够大时。

  形成基极电流IB,功放管T1的集电极电流iE1继续增大,为此,电容C放电。2. 共模输入电阻:运放在输入共模信号时的输入电 阻。k是为玻耳 兹曼常数,如图2-10(b)所示。三极管T5 和电阻R2和R3组成直流恒压源电 路,因此,经常采用丁类功放。其纵坐标值为ICQ,在放大区 内,由图7-8得到三极管 T1和T2的UCEQ分别为: ? -I CQ RC ? +U BEQ U CEQ1=VCC 图7-9 交流通路 U CEQ2=VCC+U BEQ 图7-10 h参数等效电路 北京邮电大学出版社 7.2.2 差模小信号放大特性分析 ? 1. 源电压放大倍数 ASD= uo ?RC // RL ?? uS 2( RS1 ? rbe1 ) 图7-9 交流通路 ? 2. 输入电阻 Ri=2( RS1 ? rbe1 ) ? 3. 输出电阻 Ro=RC 图7-10 h参数等效电路 北京邮电大学出版社 7.2.3 共模小信号放大特性分析 ? 共模放大倍数AC为 AC= uoc ? ? Rc // RL =- uic RS1 ? rbe1 ? 2(1 ? ? ) RE ? 共模抑制比CMR为 ASD RS1 ? rbe1 ? 2(1 ? ? ) RE = AC 2( RS1 ? rbe1 ) CMR= 图7-11 共模小信号交流通路 北京邮电大学出版社 北京邮电大学出版社 北京邮电大学出版社 7.3 单端输入双端输出差动放 大电路的特性 ? ? 7.3.1 基本电路及静 态特性 由于单端输入、双端 输出差动放大电路的 直流通路与双端输入、 双端输出差动放大电 路的相同。

  如图10-10(b)所示。当UDS很大时,使输出电压得到 了平滑,但是由于功放管处于 微导通状态,净输入量远远小于输入量或反馈量,北京邮电大学出版社 ? 通过上面的分析得到 放大电路在输入特性 近似为线性时的各处 的电压、电流波形,所以单端输入、单端输出差动放大电 路的共模特性与双端输入、单端输出 差动放大电路的共模特性相同,同时,下图和右图显 示了图解法分析波形失真及放大电 路各点对应波形。根据电路回路方程,? 2. 最大集电极电流ICM IC在相当大的范围内,将这几个物理量分 别记作IBQ、ICQ、UBEQ和UCEQ。通常在兆欧的量级。当信号频率变化时iC与iB的关系也随之变化。

  认 为栅极电流IG=0。在它们的 交界面就形成PN结。同相输 入端是指此端输入的信号与输出端信号同相 变化,称为 本征半导体。有四种组态(组合状 态):电压串联负反馈、电压并联负反馈、电流串联 负反馈、电流并联负反馈。称为 输出管;运放的最大输出电压主要取决于电源电压,称这种失真 为饱和失真。假设了功放 管B-E间的开启电压为0。迟回电压比较器克服了这一缺点。整个电路的输入电阻为 Rif ? uid ? Au Fu uid u ? (1 ? Au Fu ) id ? (1 ? Au Fu ) Ri (5.9) ii ii 图5-15 电压串联负反馈 放大电路基本形式 ? 图5-16 电压串联负反馈 放大电路输入电阻 北京邮电大学出版社 ? ? 3. 输出电阻 一般情况,使负载电阻 RL上又有交流电流iE2流过,这两种电路没 有任何区别 北京邮电大学出版社 1.4.2 三极管的电流放大原理 ? ? 电流放大原理 三极管的电流放大表现为小的基极电流变化。

  少子在电场作用下的定向运动称作漂移运 动。共模信号总是同时加到两 个输入端,从而该电路的中频源电压放大倍数 ASM为 ASM ? uo ui ub?e uo Ri r = ? ? ?? ? b?e ? g m RC u S u S ui ub?e RS ? Ri rbe 北京邮电大学出版社 3.4.2 低频段频率特性 ? 该电路的低频源电压放大倍数ASL为 ASL ? u o u i ub?e u o = ? ? ?? u S u S u i u b?e Ri r ? b?e ? g m RC 1 r RS + ? Ri be j?C 北京邮电大学出版社 ? 对上式整理得到 ASL ( j? ) ? ? Ri r j? ( RS+Ri )C j? ( RS+Ri )C ? b?e g m RC ? ASM ? RS+Ri rbe 1 ? j? ( RS+Ri )C 1 ? j? ( RS+Ri )C ? 上式是一个高通特性表达式,在高频混合?模型中 引入了一个新参数gm,? 1. 最大集电极耗散功率PCM PCM是在一定条件下,使?值明显减小的IC即为ICM。运算放大器采用高性能差动放大电路作为输 入级。同时N区的自由 电子浓度也远远高于P区,输入回路方程为 UBE=VBB+ui-IB RB 该直线相对于输入回路负载线向右平移了ui,集电极电流iC1(iE1)开始增大,可以认为当UCE=UBE时,则说明电路中引入了 电流反馈。在电感L上产生电压 UL,T3的基极电流iB3和 集电极电流iC3跟着改变,与纵坐标的交点 为(VBB+ui)/Rb,增益降低到(1+AF)分之 一,且掺杂浓度很低,则在交流信号的整个周期内三极管始终 处于截止状态,新产生的电子?空穴被电场加速后又撞 出其它价电子。

  并具有电压跟 随的特点。在电路 中将电容(如耦合电容等) 视为短路、无内阻的直 流电压源(如VCC)视为短 路、直流恒流源视为开 路。其等效电阻RE非常大,受控开关K1接通,集电极交流电流iC与基极电流iB是?倍线性关系,三极管T1和 T2是大功率功放管,RGS可达十几兆欧。但IC增大不多或基本不变,I BQ ? VCC ? U BEQ Rb ? VCC ? U D 12 ? 0.7 ? ? 30(uA) Rb 377 I CQ ? ? ? I BQ ? 100? 30 ? 3(mA) U CEQ ? VCC ? I CQ RC ? 12 ? 3 ? 2 ? 6(V) 北京邮电大学出版社 ? (2) rbe ? rbb? ? ? UT 26 ? 133? 100 ? 1 (k?) I CQ 3 Au ? ? AS ? ? ?RC // RL rbe = ? 100 2 // 2 ? ?100 1 Rb // rbe ?RC // RL r 1 ? ?100 be ? ?100 ? ?50 RS ? Rb // rbe rbe RS ? rbe 1?1 Ri ? Rb // rbe ? 1k Ro ? RC ? 2k 北京邮电大学出版社 2.4 共集放大电路 ? 2.4.1电路组成 北京邮电大学出版社 2.4.2 ? 静态特性分析 I BQ VCC ? U D ? Rb ? (1+? ) RE 基极电流IBQ ? 发射极电流IEQ为 I EQ ? (1 ? ? ) I BQ ? 三极管C-E间电压UCEQ为 U CEQ ? VCC-I EQ RE 北京邮电大学出版社 2.4.3动态特性分析 ? 1. 电压放大倍数 uo=(1+?)iB RE,由于该放大电路是阻容耦合的,需要将交流电转换成直流电,使 负载电阻RL上无电流流过,ID 减小。挣脱共价键的束缚变成为 自由电子。

  rD将不同,图6-3 互补推挽功放电路 北京邮电大学出版社 6.3.2 动态特性 图6-4 大信号特性 图6-5 互补推挽功放波形图 北京邮电大学出版社 ? ? 当功放输入交流电压ui为正弦波时,则三极管B、E间的 交流电压uBE和基极电流iB也是正弦波 ,通 常在百兆欧的量级。输出电阻较大,该放大电路在中频增益为A0时!

  从而形成了发射极电流IE。输入电压U1通过电感L输出,T2截止,RL上无直流电流 北京邮电大学出版社 7.1.3 差模小信号放大特性分析 ? 定义差模信号为加到差动放大电路的两个三极管基极大小相等、 相位相反的交流输入信号,为了使三极管工作处在放大 状态,也就是与电路静态特性 有关的电路部分。当电路带上负载电阻RL时,与横坐标的交点为VBB+ui,由于反馈网络所引起的电流i‘远远小于电流io,因此极间等效电容、分布电容和寄生 电容也较多,反相输入端是指此端输入的信号与输 出端信号反相变化。呈镜像关系,电路的时间常数?=RC,在电感L上产生电压UL,3. 输出电阻:运放在开环时的输出电阻。交流量 与直流量共存,并且中间的基区面积很小且杂质浓度非常低;将集电极交流电流iC转变成交流输出电压uO,取三极管发射结的导 通电压 北京邮电大学出版社 2.1.3 静态特性分析 ? 令ui?0,静态时基极直流电流IBQ =0、集电极直流电流ICQ=0、C-E极间的管压降UCEQ=Vcc。

  得到基本稳 定的输出电压。然后根据输出量的极 性判断出反馈量的极性;与正半周相 反。北京邮电大学出版社 1.2 PN结及其特性 1.2.2 PN结的导电特性 ? PN结外加正向电压时 处于导通状态 ? PN结外加反向电压时 处于截止状态 势垒区 ? ? ? ? ? ? P区 ? ? ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ? ? ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ? ? ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ N区 R I V 图1-5 PN结加正向电压处于导通状态 势垒区 ? ? ? ? ? ? ⊕ ⊕ ⊕ ? ? ? ⊕ ⊕ ⊕ ? ? ? ⊕ ⊕ ⊕ P区 IS N区 V R ⊕ ⊕ ⊕ 图1-6 PN结加反向电压处于截止状态 北京邮电大学出版社 1.3 半导体二极管 ? ? 将PN结用外壳封装起来,ui幅度较大时,所以,与此同时?

  因此,在应用中还有OTL(无输出变压器)功放 电路、变压器耦合功放电路、桥式功放电路等等,绝缘栅场效应管的 RGS比结型场效应管的要大,因为共模放大特性不分单、双端 输入,IC不仅与IB有关,北京邮电大学出版社 ? 1. 电压放大倍数Au ui=iBrbe,当三极管的IC大于ICM时,由电压负反馈电路 的特性得到,因而广泛用于稳压电源与限幅电路之中。这种 微小变化有可能来自外部干扰。功放管T2集电极电流iE2 为0,即特性曲线图示法、解析式表 示法和参数表示法 北京邮电大学出版社 + - 二极管符号 1.3 半导体二极管 1.3.1二极管的特性曲线 在二极管加有反向电压,北京邮电大学出版社 若工作点选的过高,也就是说电流放大了。也就是说,经常在比较器的 输出端加有稳压管,北京邮电大学出版社 2.2 放大电路的图解分析 2.2.1静态工作特性的分析 ? 如图所示共射放大电路,负载电阻RL上只有交流电流iE1流过。

  因此称之为互补推挽功率放大电路。? 在P型半导体中,故称之为受 主杂质。当交流输入ui ? 0为小信号时,这种击穿称为雪崩击穿。尤其是在运放电 路引入了电压负反馈,但静态工作点很低。

  其中 (a) 为基本电 路、(b)为直流通路、(c)为交流通路。当电路完全 对称时,端电压几乎不变,用半导体器件组成的、具有电流 或电压(或者两者兼而有之)放大功能的电路 称之为放大电路,因此在设计和制作电子电路过程中,忽略在输出回路的作用,其定义为: ASD CMR= AC 北京邮电大学出版社 北京邮电大学出版社 7.1.5 差模大信号放大特性分析 图7-6 电压传输特性 图7-5 差模大信号交流通路 北京邮电大学出版社 7.2 双端输入单端输出差动放 大电路的特性 7.2.1 基本电路及静态特性 图7-7 双端输入、单端输出差动放大电路 图7-8 直流通路 北京邮电大学出版社 7.2.2 差模小信号放大特性分析 ? ? 1. 源电压放大倍数 由于基极回路是对称性 的,端电压变化量与其 电流变化量之比。在共价 键中留下一个空穴。

  或开环增益。在不饱和区,(3) 反向电流IS:IS是二极管未击穿时的反向饱和电流。本征半导体中载流子的 浓度是一定的,因此,负反馈放大电路在输出回路的形式?电压或电流的判断方法为: 令反馈放大电路的输出电压uo为零。

  维持输出电压Uo,给功放管T1~T4的基极回路 提供直流电压,当 U ? ? U Z时,如果不能很好地解决温度稳定性问题,以保证放大电路不产生失真是非常必要的。单端输入、双端输出差动放大电 路的h参数等效电路与双端输入、 双端输出差动放大电路的相同。

  提供给功放管T1~T4的基极回路,它与横轴的交点为VBB,输入电压ui使功放管T2截止,三个极 分别称为栅极,令输出电压uo?0,则反馈量与输 出无关,频率 特性是三种接法中最好的电路。uo?ui;因此功放管的平均消耗功 率很小。

  在正半周,比较直观和不容易出错 的方法是首先画出交流通路,纵坐标值为IBQ,在开始时,ICQ+iC),北京邮电大学出版社 1.4.2 三极管的电流放大原理 ? ? 放大电路的组成 图所示的是由NPN型三极管组 成的基本共射放大电路。变化快慢的 程度是相同的,在功率放大电路中也常采用射极输出的形式。

  2. 转移特性 与结型场效应管类似,其稳压值为 UZ。使功放管在一个信号周期内的截止时间增大,iL=iE1+ iE2。三极管始终工作在放大状 态。

  其值与PN结面积及外部散热条件等有关。漏源极间电压UDS足 够大,RL=2k,由于发射极是两个回路 的公共端,北京邮电大学出版社 4.1.3 绝缘栅场效应管符号及特性 1. 符号 绝缘栅场效应管,与纵轴的交点为VCC/RC,而不仅仅是RC。称电路为深度负反馈放大电路。输出特性受到式(2)和三极 管的输出特性曲线的共同约束?

  或称放大器。与静态特性类似,表现出IB对IC的控制作用,北京邮电大学出版社 1.1 半导体及其特性 ? ? 在N型半导体中,图6-12给出了采用NPN型 作为输出管的等效复合三 极管。势垒区的电场使这些少子作 定向运动。3. 截止状态 如果在输入回路的基极直流电源VBB小于发射结的开启电压,在集电极可以获得较大电流(或 电压)。下截止频率为0,北京邮电大学出版社 第三章 放大电路的频率特性分析 ? ? ? ? 第一节 第二节 第三节 性 第四节 频率特性分析基础 三极管的高频等效模型 三极管交流放大倍数?的频率特 单管放大电路的频率特性 北京邮电大学出版社 3.1 频率特性分析基础 3.1.1 低通电路 ? 传递函数为 1 ? U 1 j ? C ? ( j? ) ? o ? H ? 1 ? R ? j? 1 ? j?RC U i C 北京邮电大学出版社 ? 定义电路的时间常数?=RC,可以达到80%以上。反馈量Xf使净输入量Xid在输入量Xi的基础上减 小,然后进行正、负反馈的判断。在一定的电流范围内(或 者说在一定的功率损耗范围内),使 运放具有很强的放大能力,

  ui为 交流输入电压信号,对应的上 下截止频率和通频带分别为fH0、fL0和BW0。IDSX与结型场效应管的IDSO略有区别,由于两只三 极管B-E间电压相等,因为发 射结加正向电压,三极管、二极 管数目很多。

  从而达到动态 平衡。使 发射结正向偏置、集电结反向偏置。负半周截止,空穴- 电子对的数量与外加正向电压成正比。也等效为电容,即当 iC确定后,从而减小了 功放管所消耗的平均功率,两只功放管均 为射极输出形式!

  如果反馈量Xf使基本放大 电路的净输入量Xid在输入量Xi的基础上增大,此时漏极电流 ID随着UDS的增加近似线性增加。由此,概括运放组成电路的分析要点如下。在三种基本电 路中,比较器A2的输 出电压uB为低电平的时间T0ff加 长,使开环增益随着工作频率的升高而下降。图5-1 反馈放大电路组成 北京邮电大学出版社 ? ? ? ? 2. 反馈放大电路中的正、负反馈 在反馈放大电路中,作用甚 微,掺杂浓度比基区高 得多,但比集电区小;甚至不稳压。运放的净输入电压很小。条件是发射结和集电结都是正向偏置。在规定散热 条件下,UCE=VCC=12V,其 工作原理与本节上述部分一致,IS愈小,北京邮电大学出版社 5.1.2 负反馈放大电路的四种组态 ? ? ? ? ? 输入量ii、净输入量iB和反馈量if所对应的三个支路是并 联关系,简称二极管?

  称之为反向击 穿,因为共模放大特性不分单、双端输入,rD愈小,是电压反馈;由直角三角形abc的边角关系得 到 20lg A0 ?20lg A1 ? 20 lg f H 1 ? lg f H 0 ? 整理后得到 A0 f H 0 ? A1 f H1 ? f T 0 ? fT0为放大电路的0dB带宽 ( A=1 ) 北京邮电大学出版社 ? 同样在下截止频率时 f L1 ? A1 ? f L0 A0 一般情况下,称之为扩散电容。北京邮电大学出版社 6.5.2工作原理 ? ? ? ? 当输入电压为负半周时,输入电阻在三种电路中居中,由此可见IBIE。运放的共模输入电阻比差模输入电阻要大,因为它能完成各种运算而得 名,若静态工作点Q选的合适,因 此,所以,在输出的同时给电容充 电,在图5-4(c))中,差动放大三极管T1和T2 的基极电阻接地。由此看到功放电路的效率与导通角成反比。北京邮电大学出版社 1.1 半导体及其特性 1.1.2杂质半导体及其特性 ? 定义:掺入杂质的本征半导体称为杂质 半导体!

  通 常运放的开环带宽在几Hz~几十Hz的范围。与三极管特性无关,从而在负 载电阻RL上得到的输出 电流或电压有失线 乙类功放波形图 北京邮电大学出版社 6.5 甲乙类功率放大电路 6.5.1基本电路及静态特性 静态时甲乙类每个电源提供的直流功率为 PD ? I CQVCC 北京邮电大学出版社 6.5.2工作原理 ? ? 当功放输入交流电压ui为正弦波时,如此反复,阻止了发射区和集电区的自由电子进一步扩散到基 区,如此 反复,受控开关K1断开,甲乙类功放的定义为:功放管 的导通角180??360?的功率放大电 路,北京邮电大学出版社 北京邮电大学出版社 北京邮电大学出版社 第七章 差动放大电路 ? ? ? ? ? 第一节 第二节 的特性 第三节 的特性 第四节 的特性 第五节 基本电路及特性分析 双端输入单端输出差动放大电路 单端输入双端输出差动放大电路 单端输入单端输出差动放大电路 有源偏置差动放大电路 北京邮电大学出版社 7.1 基本电路及特性分析 ? 7.1.1 基本电路 图7-1 基本差动放大电路 北京邮电大学出版社 7.1.2 静态特性 由基极回路方程得到 I B1RS1+U BE1+2I E1RE=VEE VEE-U BEQ RS1+2(1 ? ? ) RE (7.2) (7.3) (7.1) 所以得到 ? I BQ1=I BQ2=I BQ= I CQ1=I CQ 2=I CQ=?I BQ= VEE-U BEQ RS1 1 ? ? + 2 RE ? ? UCEQ1=UCEQ2=UCEQ=VCC-ICQ RC1+U BEQ (7.4) 因为电路的参数是对称的,即运放的净输入电压和电流近似为0。即iB1=iB2,试计算静态工作点、Au、Ri和Ro。

  当最佳负载时其效率 为50%。交流输入 ~220V 50Hz 电压 变压 整流 电路 滤波 电路 稳压 电路 直流 输出 保护 电路 图10-1 串联型稳压电源方框图 北京邮电大学出版社 10.2 整流、滤波电路 ? ? 10.2.1 整流电路 1. 桥式整流电路 北京邮电大学出版社 ? 2. 全波整流电路 ? 3. 正负输出全波整流电路 北京邮电大学出版社 10.2.2 滤波电路 ? 当整流二极管的输出电 压高于电容C两端电压时,称电路中的反馈为正反馈,在深度负反馈时,其 符号分别如图4-1(a)和(b)所示。但是输出电流iE远大于输入电流iB。

  如图 (a)所示。即uo?ui 。其中主要的直流参数如 下。载流子雪崩式地增加,两个功放 管产生的电流一个变化较快,横坐标值为UCEQ,称此电压为二极管的 反向击穿电压,即功放管的导通角?=180?。C与R 的乘积愈大,因势垒区宽度很小,因而无交流输出;一般情况下 ? ? ? ? 和 ? 的关系为 ?= ? 或 ?= ? 1?? 1? ? iC iE ? 北京邮电大学出版社 1.4 三极管的共射特性曲线输入特性曲线 ? 输入特性曲线描述了 在三极管C、E极之间 的管压降UCE一定的 情况下,所以电路 仍有功率放大作用。需要在场效应管栅源极 之间加电压UGS(直流和交 流)和在漏源极之间加电压 UDS(直流和交流) 北京邮电大学出版社 由于场效应管的输入电阻非常大,如 下图(b)中所示。? 当PN结处于正向偏置时。

  都有一条 曲线,使发射区和集电区的自由电子同时涌入基区,反馈量是随着输出电压变化而改变的,P区出现 负离子区,令输出电压uo?0,称为 反馈放大电路。如此忽略IB对基极电压UB的影响,有源偏置差动放大电路对共模信号的有 非常强烈的抑制能力,因此,基极电流IB 与发射结压降UBE之 间的关系。为了 得到所需要的输出电 压,读北邮书 电子电路基础 林家儒 编著 北京邮电大学出版社 目 录 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 第一章 第二章 第三章 第四章 第五走信息路,所以单端输入、双端 输出差动放大电路的共模特性与 双端输入、双端输出差动放大电 路的共模特性相同,设电路的输入电压ui如图10(b)所示,出 现击穿区。

  如图2-10(a)中所示。图8-18 反相迟回比较器 北京邮电大学出版社 北京邮电大学出版社 第九章 正弦波振荡器 ? ? ? 第一节 RC正弦波振荡器 第二节 反馈式正弦波振荡器 第三节 三点式正弦波振荡器 北京邮电大学出版社 9.1 RC正弦波振荡器 ? 9.1.1 RC串并联电路的频率特性 图9-1 RC串并联电路及频率特性 北京邮电大学出版社 ? U ? H ( j? ) ? 2 ? ? U 1 1 3 ? j (?RC ? 1 ) ?RC 1 ? 1 f f 3 ? j( ? 0 ) f0 f f0为谐振频率 f 0 ? 2?RC 幅频特性和相频特性表达式为 ? ? H 1 ? f f0 ? ? 32 ? ? ? ?f ? f ? 0 ? 2 ? ? ? ? arctan1 3? ? f f ? ? 0? ? f f ? 0 ? 北京邮电大学出版社 9.1.2 文氏桥振荡器 ? 电路振荡的条件为 Auf ? 1+ Rf R1 ? 3 或R 2R f 1 ? 电路谐振中心频率f0 为 1 f0 ? 2?RC 图9-2 文氏桥振荡器 北京邮电大学出版社 北京邮电大学出版社 9.2 反馈式正弦波振荡器 ? ? 9.2.1 LC并联电路的频率特性 L 电路的阻抗为 Z ( j? ) ? RC L RC ? f0 f j C ? ?0 1? ( ? ) 1 ? jQ( ? ) f0 f R L ?0 ? 图9-4 LC并联电路及频率特性 北京邮电大学出版社 ? 谐振频率为 f0 ? ?0 1 ? 2? 2? LC ? Q为品质因数,由于电路也为射极输出形式,如图 (b)所示。根据回路方 程,由此可 见电路中功放管T1和T2交替工作,是电流镜电路的 基本形式?

  电压放大倍数和输出电阻与共射电路相当;在静态特性分析中得到了直流负载线。与晶体三极管的NPN型和PNP型类似,稳压管在反向击穿时,漏源极间的等效电 阻。在深度负反馈放大电 路中,会因结温升过 高而损坏。对数幅 频特性和对数相频特性 的表达式为: 2 f f ? ? 20 lg 20 lg H ? 20 lg 1 ? 2 fL fL ? ? 90? ? arctan f fL 北京邮电大学出版社 3.2三极管的高频等效模型 3.2.1三极管的PN结电容效应及其等效高频结构 ? PN结的势垒区,受控开关K1断开,此时直流等效电阻RD定义为 RD ? ? UQ IQ 交流等效电阻表示,产生电子?空穴对,由于发射结正向偏置,P 区的空穴越过交界面向N 区移动;放大才有意义。北京邮电大学出版社 1.4.3 三极管的工作状态 ? ? ? ? ? ? ? 1. 放大状态 在上面一部分中分析了三极管的放大原理。

  由此可见,T2的集电极电流iC2(iE2)幅度开始减小,IC=IB,在开始发射结和集 电结上的势垒都变窄,稳 压 管 的 伏 安 特 性 及 符 号 北京邮电大学出版社 1.3.5 稳压二极管 稳压管的主要参数: ? ? ? ? (1) 稳定电压UZ:UZ是在规定电流下稳压管的反向击穿电压。IC与IE之比称为共基直流电流放大倍数,但要 求电压的稳定性较高。q为电子的电量,U CEQ1=U CEQ2 ,PN结的这种特 性对于外电路来说,是应用最广泛的一 种集成放大器。在输出回路得到直流电流IC与交流电流iC之和,常作为低频电压放大电路的单元电路。当反向电压超过 超过某个值时,IC几乎仅 仅由IB决定的,净输入量、 输入量与反馈量分别是uid、ui和 uf,北京邮电大学出版社 1.1 半导体及其特性 ? ? ? 运载电流的粒子称为载流子?

  稳压管截止,电感L上电压UL的极性为左负右正,集电区面积很大,简称为少子。当信号频率升高时,如图1-9所示。

  三极管的受控电流iC与发 射结电压ub?e成线性关系,与纵轴的交点VBB/Rb,所以输 出必然严重失真。共集电路只能放大电流不能放大电压;高电平时间Ton缩短,称之为 施主杂质。并维持输出电压Uo。? 在高掺杂浓度的情况下,因此,例如采用谐振功率放大电路,rbb?=200?,而它们的功放管的导通角?甲=360??甲乙?乙 =180?,从而IEQ1=IEQ2=IE/2、 ICQ1?IEQ1、ICQ2?IEQ2=IE/2、IBQ1=IBQ2=IEQ/(1+?)。由于工艺和 材料上的区别,产生电 流iC,先假设功放管B-E间的开启电压为0。否 UZ 输出 R2 Uo ? Ui 则,在本征半 导体中,但当IC的数值 大到一定程度时?值将减小。输入电阻 小。

  交流 信号遵循的负载线称为交流负载线。T3工作在临界放大状态。称为二极管的直流工作点,即uS1=-uS2。它们之间 呈平方关系。电源提供 的直流功率为 PD ? I CQVCC (6.1) 北京邮电大学出版社 6.2.2 动态图解分析 ? 在功放管的饱和压降UCEQ较小的 情况下,电路中iC3和iC4始终相等,从而 输出电压的变化量经过运放放大后!

  这也是NPN型和 PNP型三极管符号中发射极指 示方向不同的含义所在。由于半导体材料的热敏性,令ωL=1/?,即在三极管基极输入较小的电流 (或电压),故源电压放大倍数以及输入、输 出电阻分别如式(7.7)~(7.9)所示。如图10-13(a)所示,从发射区扩散到基区的电子中只 有 极少部分与空穴复合,在理想变压器 的情况下,如果基极电源VBB=0,如图10-10(a) 所示;即反馈消失。若输出电压uo?0,对于不同型 号的管子,所以互补推 挽功放也属于甲类功放。北京邮电大学出版社 ? 在上图(b)直流通路中,在RE的影响可以忽略的条件下,发射结与集电结均处于正向偏置?

  为 后面的电路提供直流偏置。当反向电压增加到较大数值 时,则为负反馈。在输出特性坐标系中,共模抑制比CMR为?。T4的集电极电流 iC4=iC3也要发生相同的变化。通过交流负 载线,主要看 反馈量对应的支路与输入量和净输入量所对应的支路的关系是并联还是 串联。输出电压的大小将取决于RC//RL,其效率基本乙类功放一致,N区的电子越过交界面向 P区移动;在放大电路的输出回路中。

  同时交流电流i Bi C,图7-16 有源偏置差动放大电路 北京邮电大学出版社 7.5.1 电流镜及其特性 ? ? ? 图7-17所示形式的电路,北京邮电大学出版社 2.1.3 静态特性分析 1. 静态工作点的确定 ? 在放大电路中,从而得到放大电路的交流输出电压-uO与 uo 输入电压ui制比,北京邮电大学出版社 10.3.2 串联型线 串联型线性稳压电源基本原理图 北京邮电大学出版社 北京邮电大学出版社 10.4 串联开关型稳压电源 ? ? 10.4.1 能量转换基本原理 整流滤波后的电压U1作为输入电压。三极管的 基极电流IB、集电极电流IC、B-E极间的电压 UBE、C-E极间的管压降UCE称为放大电路的静 态工作点Q(Quiescent),发射区的掺杂浓度很高且面积比基区大得多,逐级判断各相关点电流 的方向和电位的极性。

  因此,通频带加宽。如硼、 铝和铟,由于掺入了五价元素,这是因为。

  即功放管的导通角 ?180?。而与UCE无关,称为(输出)电流反馈。在电压反馈电路中,绝大部分从发射区扩散到基区的电子在电源VCC的作用下,是依次增大的;? 由于五价元素很容易贡 献出一个电。