《电子技术基础与技能》(电类专业通用)课件.ppt

电子技术基础与技能（电类专业通用）,电子技术基础与技能,第1章二极管及其应用,第5章正弦波振荡电路与高频信号处理电路,第4章直流稳压电源,第3章常用放大器,第2章三极管及放大电路基础,返回,第1章二极管及其应用,1.1.1半导体及PN结 1.本征半导体 最常用的半导体是硅和锗。硅和锗的原子核最外层都有4个价电子，如将硅、锗材料提纯并形成单晶体后，所有原子便基本上整齐排列，这种纯净半导体称为本征半导体。本征半导体中的自由电子和空穴总是成对出现，同时又不断复合。,1.1二极管的基本知识,返回,第1章二极管及其应用,晶体中硅原子的整齐排列方式,自由电子和空穴,1.1.1半导体及PN结 2.N型半导体和P型半导体 N型半导体是在硅（或锗）的晶体中掺入磷元素（或其他的5价元素）而形成的。 P型半导体是在硅（或锗）的晶体中掺入少量的硼元素（或其他3价元素）而形成的。,1.1二极管的基本知识,第1章二极管及其应用,硅晶体中掺入磷形成N型半导体,硅晶体中掺入硼形成P型半导体,3.PN结,1.1二极管的基本知识,第1章二极管及其应用,1.1.2二极管的结构及其符号 二极管是最简单的半导体元件，是单向电子阀，电流只能从一个方向通过。它是由P型半导体材料和N型半导体材料组合成的，其外形如图（a）所示。二极管的基本结构和电路符号如图（b）、（c）所示。,1.1二极管的基本知识,第1章二极管及其应用,(a)实物图,1.1.3二极管的特性 二极管的特性是单向导电，可以用加在二极管两端的电压和通过二极管的电流之间的关系，即二极管的伏安特性表示。如图所示为二极管的伏安特性曲线。,1.1二极管的基本知识,第1章二极管及其应用,1.1.4常用二极管,1.1二极管的基本知识,第1章二极管及其应用,稳压二极管,发光二极管,光电二极管,变容二极管,1.1.5二极管的主要参数及型号,1.1二极管的基本知识,第1章二极管及其应用,1.2.1单相半波整流电路 半波整流是指交流输入电压信号只有在正半周期或负半周期时才有输出，即输出波形只是输入波形的一半。只要在单相交流电路中串联一只整流二极管，利用它的单向导电性，使交流电压为正半周期时电路导通，负半周期时电路截止，如图（a）所示，就可以得到单一方向的直流电流，这个直流电流是半波脉动电流，如图（b）所示。,1.2整流电路及其应用,返回,第1章二极管及其应用,1.2.2单相半波整流电路 1.电路组成单相桥式整流电路如图所示，它由4只整流二极管接成电桥形式，其中两个共阴极组二极管的阴极接负载RL的一端，为输出直流电的正极。另两个共阳极组二极管的阳极接负载RL的另一端，为输出直流电的负极。两个二极管阳极和阴极相连的端子接整流变压器的次级绕组。,1.2整流电路及其应用,第1章二极管及其应用,1.2.2单相半波整流电路 2.工作原理当u2为正半周时，VD1、VD3导通，VD2、VD4截止，电流经VD1RLVD3形成回路，RL上输出电压波形与u2的正半周波形相同，电流iL从b流向c。当u2为负半周时，VD2、VD4导通，VD1、VD3截止，电流经VD2RLVD4形成回路，RL上输出电压波形与u2的负半周波形相反，电流iL仍从b流向c。所以无论u2为正半周还是负半周，流过RL的电流方向都是一致的。,1.2整流电路及其应用,第1章二极管及其应用,1.2.2单相半波整流电路 3.参数估算,1.2整流电路及其应用,第1章二极管及其应用,直流电压,直流电流,平均整流电流,最大反向电压,1.2.3三相桥式整流电路 当某些供电场合要求整流电路输出功率较大时，如果仍然采用单相整流电路，会造成三相电网负载不平衡，影响供电质量。这时就应采用三相桥式整流电路。三相桥式整流电路如图所示，由三相变压器和6个二极管组成。,1.2整流电路及其应用,第1章二极管及其应用,1.2整流电路及其应用,第1章二极管及其应用,1.2.3三相桥式整流电路 如图121所示为三相桥式整流电路的波形。在t1t2期间，a点电位最高，所以VD1导通，VD1导通后使VD3、VD5承受反向电压而截止；b点电位最低，所以VD4导通，VD4导通后使VD2、VD6承受反向电压而截止。此期间电流的通路为aVD1RLVD4b，负载两端电压为线电压uab。,1.3.1电容滤波电路 1.工作原理 电容滤波电路利用了电容“通交流阻直流”的特点，将电容C与负载并联后，整流后的脉动直流电中大部分交流成分就会从电容上通过，而只有直流成分和少量交流成分从负载上经过，从而使得负载上的电压、电流变得平滑。电容滤波电路及波形图如图所示。,1.3滤波电路及其应用,第1章二极管及其应用,电容滤波时的波形图,返回,1.3.1电容滤波电路 2.电容滤波的特点 (1)电容滤波电路使得整流后输出电压中的脉动成分大大减少，并且电压较高。 (2)当C一定，负载减小(即RL减小)时，负载电流IL增加，电容的放电速度加快，UL下降，一般把输出电压UL与输出电流IL的变化关系曲线称为电路的外特性。 (3)在未加入电容滤波时，整流二极管在交流电源的正半周期或负半周期导通。,1.3滤波电路及其应用,第1章二极管及其应用,1.3.2电感滤波电路 1.工作原理 电感滤波电路利用了电感“通直流阻交流”的特点，将电感L与负载串联，整流后的脉动直流电中直流成分经过电感后几乎没有损失，送到负载上，而交流成分经过分压后大部分落在电感上，从而使得负载上的电压、电流变得平滑。 电感滤波电路如图所示。,1.3滤波电路及其应用,第1章二极管及其应用,1.3.2电感滤波电路 2.电感滤波的特点 (1)桥式整流输出电压的平均值为：UO0.9U2，若忽略电感线圈的内阻，则电感滤波电路输出电压的平均值近似等于整流输出电压，即有UL0.9U2 (2)电感L与负载RL串联组成分压电路，L越大或RL越小，输出电压和电流的脉动越小，滤波效果越好，适用于负载电流较大的场合。但L越大，其体积也越大，增加了成本。 (3)由于电感上感生电动势总是阻止回路中电流的变化，因此当整流二极管上的电流在减小时，感生电动势总会阻碍这种变化，即延长二极管在一个周期内的导通时间，增大二极管的导通角，这样便减小了冲击电流所带来的影响，有利于整流二极管的选择。,1.3滤波电路及其应用,第1章二极管及其应用,晶闸管是一种大功率半导体器件，可以把它看成一个带有控制极的特殊整流管，应用它可以实现可控整流，得到可调的整流输出电压。晶闸管原称可控硅，是硅晶体闸流的简称，其外形及图形符号如图所示。,1.4晶 闸 管,第1章二极管及其应用,返回,1.4.1晶闸管的结构与性能 与整流二极管相比，晶闸管除了有阳极A和阴极K之外，还增加了一个控制极G。如图所示。,1.4晶 闸 管,第1章二极管及其应用,和整流二极管一样，晶闸管加反向电压（A接负，K接正）是不能导通的。晶闸管仅加正向电压（A接正，K接负）时，也不能导通，还需要在阴极和控制极之间再加一个正向电压（G接正，K接负）。晶闸管一旦导通之后，即可去掉在阴极和控制极之间加的电压，在正向电压作用下继续导通。,1.4.2晶闸管的参数 使用晶闸管必须了解的主要参数有：额定正向平均电流和额定正向（或反向）阻断峰值电压。选用晶闸管时，应使其额定正向平均电流是电路正常工作电流的1.52倍；额定阻断峰值电压应为工作时实际电压峰值的23倍。此外，还应了解晶闸管的控制极触发电压、触发电流、维持电流等参数，以保证在使用中满足应有条件使其正常工作。,1.4晶 闸 管,第1章二极管及其应用,第2章三极管及放大电路基础,返回,2.1.1三极管的结构及其符号如图所示为三极管的外形结构。NPN三极管由两块N型材料和一块P型材料组成，PNP型三极管由两块P型材料和一块N型材料组成。符号中的箭头表示发射结加正向电压时的内部电流方向。,2.1三极管的基本知识,返回,第2章三极管及放大电路基础,2.1.2三极管的特性曲线1.输入特性曲线 产生基极电流IB的回路称为三极管的输入电路，如图（a）的虚线所示的回路。输入电路的电压与电流关系曲线称为三极管的输入特性，如图（b）所示。,2.1三极管的基本知识,第2章三极管及放大电路基础,IB=f(UBE)UCE=常数,2.1.2三极管的特性曲线2.输出特性曲线 产生集电极电流IC的电路称为三极管的输出电路，如图（a）的虚线所示的回路。当三极管基极电流IB为常数时，输出电路中集电极电流IC同集电极与发射极之间电压UCE的关系曲线称为三极管的输出特性曲线，如图（b）所示。,2.1三极管的基本知识,第2章三极管及放大电路基础,IC=f(UCE)IB=常数,2.1.2三极管的特性曲线2.输出特性曲线 放大区在输出特性曲线上，特性曲线比较平坦的区域称为放大区。截止区 三极管工作在截止状态的条件是：发射结与集电结均为反向偏置。饱和区三极管工作在饱和区的条件是：发射结和集电结都为正向偏置。,2.1三极管的基本知识,第2章三极管及放大电路基础,截止状态的三极管等效为断开的开关,饱和状态的三极管等效为闭合的开关,2.1.3三极管的主要参数及型号1.三极管的主要性能参数 电流放大系数三极管的电流放大系数分为动态电流放大系数和静态电流放大系数。极间反向饱和电流 （1）集电极基极之间的反向饱和电流ICBO是指发射极开路，集电极加反向电压时测得的集电极电流。（2）集电极发射极反向电流ICEO是指基极开路时，集电极与发射极之间的反向电流即穿透电流。穿透电流的大小受温度的影响较大。,2.1三极管的基本知识,第2章三极管及放大电路基础,2.1.3三极管的主要参数及型号2.三极管的极限参数 集电极最大允许电流当IC过大时，值将减小。当值减小到正常值的2/3时，此时的集电极电流即称为集电极最大允许电流ICM。集电极发射极间反向击穿电压 基极开路时，加在集电极与发射极之间的最大允许电压称为集电极发射极反向击穿电压。 集电极最大允许管耗集电结上消耗的功率称耗散功率，用PC表示。PC将使集电结发热，结温升高。,2.1三极管的基本知识,第2章三极管及放大电路基础,2.1.3三极管的主要参数及型号3.三极管的型号 国产的三极管的型号一般由5部分组成。,2.1三极管的基本知识,第2章三极管及放大电路基础,三极管是放大器的核心元件。如图()所示，放大器有两个输入端和两个输出端，在输入端加一个微弱的信号ui，通过放大器放大的信号uo从输出端输出。根据公共端选用基极、发射极或集电极的不同，三极管在放大器中有共基极、共射极和共集电极3种连接方式，即分别把基极、发射极和集电极作为输入和输出的公共端，如图(b)所示。,2.2基本放大电路,第2章三极管及放大电路基础,(b),返回,2.2.1共射极放大电路 1.共射极放大电路的基本特征 共射极放大电路的基本特征如下： （1）一个微弱的电信号通过放大器后，输出电压或电流的幅度得到放大，它随时间变化的规律不变。 （2）输出信号的能量得到加强，这个能量是由直流电源提供的，经过三极管的控制，使之转换成信号能量，提供给负载。,第2章三极管及放大电路基础,2.2基本放大电路,2.2.1共射极放大电路 2.共射极放大电路的基本组成,第2章三极管及放大电路基础,2.2基本放大电路,2.2.1共射极放大电路 3.静态工作点 在没有加入输入信号ui时，放大电路中都是直流量，这种工作状态称为静态或直流工作状态。此时放大电路中的直流电压、直流电流均是一确定的量，在三极管的特性曲线上即对应一个确定的点，习惯上称该点为静态工作点Q。,第2章三极管及放大电路基础,2.2基本放大电路,2.2.1共射极放大电路 4.共射极放大电路的工作原理 在共射极放大电路的输入端加入微弱的交流信号后，三极管上的各极电流、电压大小都是在直流的基础上叠加了一个交流量,如图所示。,第2章三极管及放大电路基础,2.2基本放大电路,2.2.2共基极放大电路与共集电极放大电路 1.共基极放大电路 在三极管电路中，以基极为公共点，发射极和基极为输入端，集电极和基极为输出端，这样连接成的电路称为共基极放大电路，如图所示。,第2章三极管及放大电路基础,2.2基本放大电路,2.2.2共基极放大电路与共集电极放大电路 2.共集电极放大电路 在三极管电路中，集电极是输入电路和输出电路的公共端，这样的电路称为共集电极放大电路，如图所示。,第2章三极管及放大电路基础,2.2基本放大电路,2.3.1温度对静态工作点的影响 从对三极管电流放大作用分析可知，三极管各极电流，如集电极电流IC=IBICEO，ICEO、等参数都会受到温度的影响，随着温度的升高而增大。共射极放大电路是一种固定偏置电路，静态工作点由UBE、和ICEO决定，这3个参数会随温度升高而增加，从而使Q点随温度升高而沿负载线上移，将易使三极管进入饱和区，产生失真，甚至引起过热烧坏三极管。可见，固定偏置电路的Q点不稳定。 要想稳定电路的静态工作点，需要改进偏置电路，只要在温度升高时使电路能够适当地自动减小基极电流IBQ，抑制Q点的变化，就能保持Q点基本稳定。,2.3分压偏置式放大电路,第2章三极管及放大电路基础,返回,2.3.2分压偏置式放大电路的工作原理 如图所示为分压偏置式放大电路，Rb1、Rb2为基极电阻，构成分压电路，用于固定三极管的基极电位UB，即使温度变化，基极电位也能基本不变，则可实现静态工作点的稳定。,2.3分压偏置式放大电路,返回,第2章三极管及放大电路基础,2.4.1流通路与交流通路 如图所示为共射极放大电路的直、交流通路。,2.4放大电路的分析,第2章三极管及放大电路基础,返回,2.4.1流通路与交流通路,第2章三极管及放大电路基础,2.4放大电路的分析,画交流通路的原则对于大容量电容，如图中的耦合电容C1、C2，其值都较大，对交流信号的容抗可忽略不计，视为短路。理想直流电源UCC，其内阻很小且恒定不变，对交流变化的量来说相当于与地短路。,2.4.2放大电路的主要性能指标,第2章三极管及放大电路基础,2.4放大电路的分析,电压放大倍数,电流放大倍数,输入电阻,输出电阻,2.4.3放大电路的估算法,第2章三极管及放大电路基础,2.4放大电路的分析,三极管输入电阻的估算,输入电阻,电压放大倍数,输出电阻,由于,所以,Uo为输出电压，Ui为输入电压,IE为放大电路静态时的发射极电流（mA）；为动态放大系数,2.5.1级间耦合方式 1.阻容耦合 如图所示，信号源uS经耦合电容Cb1与第一级的输入电阻联系起来，经第一级放大后的信号又经耦合电容Cb2与第二级的输入电阻联系起来，信号是通过电阻和电容的连接进行传递的，这种方式称为阻容耦合方式。,2.5多级放大电路,第2章三极管及放大电路基础,返回,2.5.1级间耦合方式 2.变压器耦合 变压器耦合是以变压器作为耦合元件，它利用磁路的耦合将一次绕组的交流信号传送到二次绕组，实现信号的传递。如图所示是变压器耦合放大电路的一个实例。变压器Tr1将第一级的输出信号传送给第二级，Tr2将第二级的输出信号传送给负载。两级放大器均为共射组态，实现信号的放大。,2.5多级放大电路,第2章三极管及放大电路基础,2.5.1级间耦合方式 3.直接耦合 把前级的输出端直接或通过电阻接到下级的输入端，这种连接方式称为直接耦合。如图所示，两级放大器之间的耦合方式为直接耦合方式。显然Rc1和Rb2是并联关系，用一个新的电阻Rc1代替。,2.5多级放大电路,第2章三极管及放大电路基础,2.5.2多级放大电路的基本性能指标 1.电压放大倍数 多级放大电路总的电压放大倍数等于各级电压放大倍数的乘积。,2.5多级放大电路,第2章三极管及放大电路基础,前级放大电路的电压放大倍数,后级放大电路的电压放大倍数,级联后的总电压放大倍数,2.5.2多级放大电路的基本性能指标 2.输入电阻和输出电阻 多级放大电路的输入电阻ri就是第一级放大电路的输入电阻，而多级放大电路的输出电阻ro就是末级放大电路的输出电阻。 多级放大电路的第一级常称为输入级，多级放大电路的最后一级又称为输出级。因此，在考虑输入级和输出级的电路形式和参数时，常常需要考虑实际工作对输入电阻和输出电阻的要求，而把放大倍数放在次要地位，至于放大倍数可主要由中间各放大级来提供。,2.5多级放大电路,第2章三极管及放大电路基础,第3章常用放大器,返回,3.1.1放大器中的反馈 1.反馈的定义 在电子系统中，反馈就是指把输出回路的电量(电压或电流)的一部分或者全部以某种形式反送给输入回路，从而影响输入电量的过程。引入反馈的放大电路称为反馈放大电路。如图所示，反馈放大电路是在基本放大电路的基础上加入反馈网络构成。如果反馈网络只对直流信号起作用，叫做直流反馈，直流反馈仅影响电路的直流工作状态。如果反馈网络只对交流信号起作用，叫做交流反馈。,3.1集成运算放大器,返回,第3章常用放大器,3.1.1放大器中的反馈 2.负反馈放大电路的4种组态 由于在负反馈放大电路中，反馈网络在放大电路的输出端有电压和电流两种取样方式，在放大电路的输入端有串联和并联两种求和方式，因此，根据不同的组合，可以构成4种组态的负反馈放大电路：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。,3.1集成运算放大器,第3章常用放大器,3.1.1放大器中的反馈 3.负反馈的一般表达式 一般输入信号、输出信号和反馈信号分别用符号Xi、Xo和Xf表示。在负反馈放大电路中有：,3.1集成运算放大器,第3章常用放大器,净输入信号是输入信号和反馈信号之差Xid=XiXf,基本放大电路的开环放大倍数为输出信号Xo与净输入Xid之比,反馈系数F是反馈网络的输出Xf与反馈网络的输入Xo之比,反馈放大电路的放大倍数(闭环放大倍数),3.1.2集成运放的特性和参数 1.集成运算放大器的基本特性和符号 CF741集成运算放大器通过8个管脚与外电路相接。,3.1集成运算放大器,第3章常用放大器,CF741集成运算放大器的外形,理想集成运算放大器的电路符号,3.1.2集成运放的特性和参数 2.集成运算放大器的分类,3.1集成运算放大器,第3章常用放大器,3.1.2集成运放的特性和参数 3.集成运算放大器的主要参数 4.集成运算放大器使用时的注意事项,3.1集成运算放大器,第3章常用放大器,使用前，应认真查阅有关手册。集成运算放大器的调零。集成运算放大器接线要正确可靠。输入信号不能过大。电源电压不能过高，极性不能接反。,3.1.3集成运放的理想特性 1.理想运放 为了能方便地对集成运放电路进行分析，通常将集成运放视为一个理想器件，理想运放具有如下几个特征： （1）开环电压放大倍数趋于无穷大，可以放大几乎所有的输入信号。 （2）差模输入电阻趋于无穷大，具有这样的输入阻抗，集成运放可以不消耗信号源的能量。 （3）开环输出电阻为零，集成运放可以接任何负载。 （4）共模抑制比趋于无穷大。 （5）漂移为零。,3.1集成运算放大器,第3章常用放大器,3.1.3集成运放的理想特性 2.理想运放的特点 实际的集成运放性能和理想运放比较接近，从运放的传输特性来说，可以将集成运放的工作区域分为线性区和非线性区。当集成运放工作在线性区时，uo和u+、u是线性关系，即uo=Au（u+u） 由于集成运放的开环电压放大倍数近似无穷大，即使输入的净输入信号很小，也足以使输出电压饱和。所以，要使运算放大器工作在线性区，必须满足深度负反馈的条件。,3.1集成运算放大器,第3章常用放大器,3.1.4集成运放的基本应用 1.反相比例运算 如图所示电路是反相比例运算电路，又叫做反相放大器。输入信号从反相输入端输入，同相输入端通过电阻接地。根据“虚短”和“虚断”的特点，即u=u+，i=i+=0，可得u+=0,故u=0。这表明，运放反相输入端与地端等电位，但又不是真正接地，因此有,3.1集成运算放大器,第3章常用放大器,3.1.4集成运放的基本应用 2.同相比例运算 同相比例运算电路又叫同相放大器，其电路如图所示。R2是直流平衡电阻，其阻值等于R1Rf。R1与Rf引入串联电压负反馈，使运放工作在线性区。所以，i=i+=0，u=u+。因为i=0，并且u=u+，所以有,3.1集成运算放大器,第3章常用放大器,3.1.4集成运放的基本应用 3.差分放大电路 如图所示为差分放大电路，也叫做差分比例运算放大器。由于i+=0，所以可得,3.1集成运算放大器,第3章常用放大器,又由于i-=0，使得i1=if，则,如果选择对应元件参数一致，即R1=R2，R3=Rf，则,3.2.1功率放大电路的技术要求和分类 1.功率放大电路的技术要求,3.2功率放大器,返回,第3章常用放大器,3.2.1功率放大电路的技术要求和分类 2.功率放大器的分类 按放大信号的工作频段划分，可分为低频功率放大器和高频功率放大器。低频功放用于放大音频范围(几十赫兹至几十千赫兹)的信号；高频功放用来放大几百千赫兹至几千兆赫兹的高频信号。低频功放，根据其工作状态不同，可分为甲类、乙类和甲乙类。,3.2功率放大器,第3章常用放大器,甲类工作状态,乙类工作状态,甲乙类工作状态,3.2.2功率放大电路的技术要求和分类 1.OCL电路组成 射极输出器输入电阻高、输出电阻低，并有电流放大作用，适合作为功率放大级。乙类互补对称功放是由两个射极输出器组成，如图所示。假设晶体管为理想情况，由于管子VT1和VT2发射结都未加偏置，故当输入信号ui=0时，两个管子都截止，即工作于乙类状态。,3.2功率放大器,第3章常用放大器,3.2.2功率放大电路的技术要求和分类 2.OCL电路工作原理 当输入信号为正半周时，VT1导通VT2截止，输出电流ie1通过负载RL；而在负半周时，VT2导通VT1截止，输出电流ie2通过负载RL。利用两只特性对称的反型管子(一个为NPN型，另一个为PNP型)，把它们的基极相连作为输入，射极相连作为输出。在输入信号的作用下，VT1和VT2轮流导通，每管各承担半个周期的放大任务，就像两个人拉锯似的，你推我拉(挽)，所以把这种工作方式称为推挽方式。 在电路中，由于VT1、VT2互相对称，交替工作，相互补充，共同完成放大功能，所以称该电路为乙类互补对称功率放大电路。这种电路又称为无输出电容的功率放大电路，即OCL电路。,3.2功率放大器,第3章常用放大器,3.2.2功率放大电路的技术要求和分类 3.OCL电路性能分析 功率放大器在工作时，信号的范围将进入晶体管的非线性区，甚至工作于强非线性区内，所以晶体管不能近似等效为一个线性器件了，因此常常采用图解法来分析。,3.2功率放大器,第3章常用放大器,3.2.2功率放大电路的技术要求和分类 4.交越失真 由两个射极输出器组成的乙类互补对称电路是在忽略三极管的门槛电压情况下得到的，如图(a)所示，实际上这种电路并不能使输出波形很好地反映输入的变化，因为没有直流偏置，管子的iB必须在|uBE|大于某一个数值(即门槛电压，NPN硅管约为0.6 V，PNP锗管约为0.1 V)时才有显著变化。当输入信号|ui|低于这个数值时，VT1和VT2都截止，iC1和iC2基本为零，负载RL上无电流通过，出现一段死区，如图(b)所示，这种现象称为交越失真。,3.2功率放大器,第3章常用放大器,3.2.3OTL互补对称功率放大电路 1.OTL电路组成 如图所示是采用单电源的互补对称功率放大电路，这种形式的电路称为OTL电路(无输出变压器)。图中电路中，VT1和VT2是一对类型不同、特性一致的配对管，该电路为共集电极接法，三极管没有偏置电路，属于乙类状态。,3.2功率放大器,第3章常用放大器,3.2.3OTL互补对称功率放大电路 2.OTL电路工作原理 静态时，两个三极管的参数一致，所以A点的电位为UCC/2，三极管VT1和VT2的发射结电压为零，三极管工作在截止状态，属于乙类放大电路。电容器处于充电状态，左侧极板为正，右侧极板为负。 输入信号后，当输入信号ui处于正半周期时，VT1管导通，VT2管截止，电源向负载供电，输出正半周期电压波形；当输入信号ui处于负半周期时，VT1管截止，VT2管导通，电容器向负载供电，输出负半周期电压波形。,3.2功率放大器,第3章常用放大器,3.2.3OTL互补对称功率放大电路 3.OTL电路性能分析 在OTL功放电路中，每一个功放管的实际工作电压为UCC/2(输出电压最大值也只能达到约UCC/2)。因此，在估算输出功率等指标时，可采用与OCL电路同样的公式进行计算，只需将其中的UCC全部改为UCC/2即可。,3.2功率放大器,第3章常用放大器,3.2.4集成功率放大器 1.LM386集成功率放大器 LM386集成功率放大器是一块单声道的集成功率放大电路，其各个引脚功能如图所示。LM386采用8引脚双列直插式封装，电源在引脚4和引脚6之间输出；引脚2和引脚3分别是反相与同相输入端，使用时选择其中的一个引脚，另一个引脚接地；引脚4和引脚5用于输出信号；引脚7外接旁路电容，用于消除内部元件的交流负反馈；引脚1和引脚8为增益控制，改变外界元件的参数，可以改变放大电路的放大能力。,3.2功率放大器,第3章常用放大器,3.2.4集成功率放大器 2.TBA820M集成功率放大器 TBA820M是低频乙类功率放大器，工作电压范围为316 V。它的主要特点是工作电压低(3 V)，工作电流小，外围元件少，具有较强的纹波抑制能力，无交越失真，功耗低等。TBA820M的引脚图如图所示。,3.2功率放大器,第3章常用放大器,3.2.4集成功率放大器 2.TBA820M集成功率放大器 由TBA820M构成的一种常用的功率放大器电路如图所示。第3脚和第4脚的电阻R1和三极管VT1的偏置电阻，此电阻除了对VT1的偏置电流有影响外，对输入信号也有衰减作用，通常在10100 之间选择。集成电路内部的电阻R5是负反馈电阻。第8脚和第6脚之间的电容器C7是偏置电路的滤波电容器。,3.2功率放大器,第3章常用放大器,3.3.1场效应管分类和基本结构 1.结型场效应管基本结构和符号 结型场效应管利用半导体内电场效应工作，常见的有N沟道结型场效应管和P沟道结型场效应管。,3.3场效应管放大器,返回,第3章常用放大器,N沟道结型场效应管结构示意图,结型场效应管符号,3.3.1场效应管分类和基本结构 2.MOS场效应管基本结构和符号 N沟道增强型MOS管的结构示意图如图(a)所示，N沟道耗尽型MOS管的结构示意图如图(b)所示。,第3章常用放大器,3.3场效应管放大器,3.3.1场效应管分类和基本结构 2.MOS场效应管基本结构和符号 增强型和耗尽型MOS管的电路符号如下图所示。,第3章常用放大器,增强型MOS管符号,耗尽型MOS管符号,3.3场效应管放大器,3.3.2场效应管的输出特性和转移特性曲线 1.输出特性曲线 输出特性曲线与三极管输出特性曲线相似也是一簇曲线，如图所示。,第3章常用放大器,3.3场效应管放大器,3.3.2场效应管的输出特性和转移特性曲线 2.转移特性曲线 MOS管的转移特性是指漏源电压uDS为一定时，栅源电压uGS对漏极电流iD的控制关系，即iD=f(uGS)|uDS=常数，如图所示。转移特性体现了uGS对iD的控制能力，由于在饱和区内，iD基本不受uDS影响，因此饱和区内不同的uDS所对应的转移特性曲线几乎是重合的。,第3章常用放大器,3.3场效应管放大器,3.3.3场效应管放大电路 与三极管放大电路相似，根据交流通路中输入回路、输出回路所用公共端的不同，可把场效应管放大电路分成共源极、共漏极和共栅极3种基本组态,如图(a)、(b)、(c)所示。,第3章常用放大器,3.3场效应管放大器,3.3.3场效应管放大电路 1.共源极放大电路 共源极放大电路在电路结构上类似于三极管的共发射极放大电路，并且也和三极管放大电路中一样要设置合适的静态工作点，在信号的作用下，使场效应管能始终工作在饱和区，以确保电路能实现正常放大。如图所示，是用N沟道增强型MOS管构成的共源极放大电路。,第3章常用放大器,3.3场效应管放大器,3.3.3场效应管放大电路 2.共漏极放大电路 共漏极放大电路如图所示，又称为源极输出器或源极跟随器。它与射极跟随器相类似，也具有输入电阻高、输出电阻低、电压放大倍数略小于1的特点，应用也很广泛。,第3章常用放大器,3.3场效应管放大器,第4章直流稳压电源,返回,直流稳压电源一般由电源变压器、整流电路、滤波电路及稳压电路4部分组成，其结构框图和各部分相关的波形如图所示。,4.1直流稳压电源的组成,返回,第4章直流稳压电源,4.2.1三端固定输出稳压器 1.三端固定输出稳压器型号及外形封装 三端固定集成稳压器的输出电压固定，其型号组成及其意义如图所示。,4.2三端集成稳压电源,返回,第4章直流稳压电源,4.2.1三端固定输出稳压器 1.三端固定输出稳压器型号及外形封装 常用三端固定集成稳压器其外形及封装如图(a)所示。CW78、CW79系列三端固定集成稳压器的电路符号如图(b)所示。,4.2三端集成稳压电源,第4章直流稳压电源,4.2.1三端固定输出稳压器 2.三端固定输出稳压器的应用 （1）典型应用电路。三端固定输出稳压器的典型应用电路如图所示，经过整流滤波后的直流电压UI接输入端，输出端便可得到稳定的输出电压UO，正常工作时，输入输出电压差为23 V。,4.2三端集成稳压电源,第4章直流稳压电源,4.2.1三端固定输出稳压器 2.三端固定输出稳压器的应用 （2）正负对称输出稳压电路。当需要同时输出正、负两组电压时，可采用78系列和79系列各一块，按如图所示进行接线，即可得到正、负对称的两组电源。,4.2三端集成稳压电源,第4章直流稳压电源,4.2.1三端固定输出稳压器 2.三端固定输出稳压器的应用 （3）扩大输出电流。三端集成稳压器的输出电流都有一定的限制，如果希望扩大输出电流，可在基本应用电路的基础上借助于外接大功率晶体管来扩大输出电流，如图所示。,4.2三端集成稳压电源,第4章直流稳压电源,4.2.1三端固定输出稳压器 2.三端固定输出稳压器的应用 （4）提高输出电压。如果实际工作中要求得到更高的输出电压，也可以在原有三端固定集成稳压器输出电压的基础上加以提高，如图所示。,4.2三端集成稳压电源,第4章直流稳压电源,4.2.2三端可调输出稳压器 1.三端可调输出稳压器型号及外形封装 三端固定输出稳压器只能输出固定电压值，在实际应用中不太方便。为此，在其基础上发展了三端可调输出稳压器，其型号组成及其意义如图所示。,4.2三端集成稳压电源,第4章直流稳压电源,4.2.2三端可调输出稳压器 1.三端可调输出稳压器型号及外形封装 常用三端可调集成稳压器其外形及封装与三端固定集成稳压器相似，如图(a)所示。 CW317、CW337系列三端可调集成稳压器的电路符号如图(b)所示。,4.2三端集成稳压电源,第4章直流稳压电源,4.2.2三端可调输出稳压器 2.三端可调输出稳压器的应用 由CW317构成的可调输出稳压电路如图所示，通过两个外接电阻来调节输出电压。为了使电路能正常工作，CW317的输出电流应不小于5 mA，因此R1一般取值在120240 。由于芯片1脚调节端的电流较小，约为50 A，且R2阻值不大，因此R2上的压降可以忽略，这样输出电压为,4.2三端集成稳压电源,第4章直流稳压电源,只要调节R2的阻值就可以达到改变输出电压UO的目的。,4.3.1开关稳压电源的发展及其特点,4.3开关稳压电源,返回,第4章直流稳压电源,4.3.2开关稳压电源的分类 开关稳压电源的分类如下：,4.3开关稳压电源,第4章直流稳压电源,4.3.3开关集成稳压器及其应用 开关集成稳压器是将基准电压源、三角波发生器和比较器等集成到一块芯片上，做成各种封装，使用开关集成稳压器来设计开关稳压电源可以使电路结构简化、体积减小、开发周期缩短，电路的可靠性得到提高。如图所示为LM2576-ADJ的引脚图，它由振荡器、取样放大器、比较器、PWM 调制器和功率开关等部分组成，输出电压可以调节。其主要技术参数如下：输入电压为3.540 V；输出电压为1.2337 V；输出电流为3 A；振荡器固定频率为52 kHz；具有热关闭和限流保护功能。,4.3开关稳压电源,第4章直流稳压电源,第5章正弦波振荡电路与高频信号 处理电路,返回,振荡电路本质上也属于反馈电路，当|1AF|=0时，即使没有外加信号，电路也有输出，这就是常说的自激现象。引起自激振荡必须有正反馈和|AF|1，因此把它称为起振条件。其中，振幅平衡条件为|AF|1相位平衡条件为AF=2n，n=0，1，2， 这是振荡电路产生持续振荡的两个条件。正弦波振荡电路分析的要点就是讨论产生振荡的条件，振荡电路的振荡频率f0由相位平衡条件决定，利用选频网络满足相位平衡条件的电路参数和频率关系可以求出电路的振荡频率。,5.1正弦波振荡电路的振荡条件,返回,第5章正弦波振荡电路与高频信号 处理电路,5.2.1RC串并联网络的选频特性 将电阻R1和电容C1串联，R2和C2并联，就构成了RC串并联网络，如图(a)所示。在信号频率很低时，因电容的容抗很大，使得串联部分中R1的电压可以忽略不计，而并联部分中C2的分流可以忽略不计，此时电路可近似等效为高通电路，如图(b)所示。在信号频率很高时，因电容的容抗很小，使得串联部分中C1的电压可以忽略不计，并联部分中R2的分流可以忽略不计，此时电路可近似等效为低通电路，如图(c)所示。,5.2RC正弦波振荡电路,第5章正弦波振荡电路与高频信号 处理电路,返回,5.2RC正弦波振荡电路,第5章正弦波振荡电路与高频信号 处理电路,5.2.1RC串并联网络的选频特性 该RC串并联网络具有选频特性。令0=1/RC，则谐振频率为 当f=f0时，|F|max=1/3，f=0。此时RC串并联选频网络输出电压幅值最大，并为输入电压的1/3，同时输出电压和输入电压同相。RC串并联选频网络的幅频特性和相频特性如图(a)、(b)所示。,5.2RC正弦波振荡电路,第5章正弦波振荡电路与高频信号 处理电路,5.2.2RC桥式振荡电路 1.电路组成 RC桥式振荡电路的原理图如图所示。这个电路由两部分组成，即同相放大电路和选频网络。同相放大电路是由集成运放所组成的电压串联负反馈放大电路，具有高输入阻抗和低输出阻抗的特点。桥式正弦波振荡电路也称为文氏电桥(Wien-bridge)振荡电路。,5.2RC正弦波振荡电路,第5章正弦波振荡电路与高频信号 处理电路,5.2.2RC桥式振荡电路 2.振荡原理 同相放大器的输入与输出信号相位差为0，RC串并联选频网络的相移为0，满足正弦波振荡的相位平衡条件；当f=f0时，RC选频网络发生谐振，此时的RC选频网络反馈系数为1/3，同相放大器的放大倍数A=1+R4/R3，当A3时，满足振荡的振幅平衡条件。 3.振荡频率 通常情况下，选取RC选频网络的R1=R2=R，C1=C2=C，RC桥式正弦波振荡电路的振荡频率等于RC串并联选频回路的谐振频率。通过调整R和C的数值可以改变振荡频率。RC桥式正弦波振荡电路的振荡频率一般不超过1 MHz。,5.3.1LC并联回路的选频特性 LC并联回路如图所示，R表示电感线圈的等效电阻，其阻值一般很小。由电路可知，当L1/C=0时，电路产生并联谐振，此时对应的频率为,5.3LC正弦波振荡电路,返回,第5章正弦波振荡电路与高频信号 处理电路,式中，f0称为谐振频率（Hz）；L为谐振网络的总电感（H）；C为谐振网络的总电容（F）。,5.3.1LC并联回路的选频特性 Q为谐振电路的品质因数，是用来评价回路损耗大小的指标，一般为几十到几百。电路的损耗越小，且谐振频率相同条件下L取值越大、C取值越小，品质因数越大，即选频特性越好。不同Q值时LC并联电路的幅频和相频特性如图(a)、(b)所示。,5.3LC正弦波振荡电路,第5章正弦波振荡电路与高频信号 处理电路,5.3.2变压器反馈式LC振荡电路 1.电路组成 变压器反馈式LC振荡电路如图所示，它由放大电路、变压器反馈电路和选频电路3部分组成。电路图中电感L和电容C组成选频电路，N2是反馈线圈的匝数，“”表示同名端，C1为耦合电容，C2为旁路