模拟电路总复习课件.ppt
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1、2023/3/20,陇东学院电气工程学院,1,电子技术基础(模拟部分),模拟电路总复习,2023/3/20,陇东学院电气工程学院,2,第一章 总结,1.半导体的基本知识,2.Pn结的单向导电性,3.二极管的单向导电性及两种模型,4.二极管电路分析与计算,5.三极管分类、内部结构、特性曲线,.三极管参数、电极判断,.稳压管参数、工作原理,2023/3/20,陇东学院电气工程学院,3,一、两种半导体和两种载流子,两种载流子的运动,电子,自由电子,空穴,价电子,两 种半导体,N 型(多电子),P 型(多空穴),二、二极管,1.特性,单向导电,正向电阻小(理想为 0),反向电阻大()。,2023/3/
2、20,陇东学院电气工程学院,4,2.主要参数,正向 最大平均电流 IF,反向,最大反向工作电压 U(BR)(超过则击穿),反向饱和电流 IR(IS)(受温度影响),IS,2023/3/20,陇东学院电气工程学院,5,3.二极管的等效模型,理想模型(大信号状态采用),正偏导通 电压降为零 相当于理想开关闭合,反偏截止 电流为零 相当于理想开关断开,恒压降模型,UD(on),正偏电压 UD(on)时导通 等效为恒压源UD(on),否则截止,相当于二极管支路断开,UD(on)=(0.6 0.8)V,估算时取 0.7 V,硅管:,锗管:,(0.1 0.3)V,0.2 V,折线近似模型,相当于有内阻的恒
3、压源 UD(on),2023/3/20,陇东学院电气工程学院,6,4.二极管的分析方法,图解法,微变等效电路法,5.特殊二极管,工作条件,主要用途,稳压二极管,反 偏,稳 压,发光二极管,正 偏,发 光,光敏二极管,反 偏,光电转换,2023/3/20,陇东学院电气工程学院,7,三、两种半导体放大器件,双极型半导体三极管(晶体三极管 BJT),单极型半导体三极管(场效应管 FET),两种载流子导电,单一载流子导电,晶体三极管,1.形式与结构,NPN,PNP,三区、三极、两结,2.特点,基极电流控制集电极电流并实现放大,2023/3/20,陇东学院电气工程学院,8,放大条件,内因:发射区载流子浓
4、度高、基区薄、集电区面积大,外因:发射结正偏、集电结反偏,3.电流关系,IE=IC+IB,IC=IB+ICEO,IE=(1+)IB+ICEO,IE=IC+IB,IC=IB,IE=(1+)IB,2023/3/20,陇东学院电气工程学院,9,4.特性,死区电压(Uth):,0.5 V(硅管),0.1 V(锗管),工作电压(UBE(on):,0.6 0.8 V 取 0.7 V(硅管),0.2 0.3 V 取 0.3 V(锗管),饱和区,截止区,2023/3/20,陇东学院电气工程学院,10,放大区,饱和区,截止区,放大区特点:,1)iB 决定 iC,2)曲线水平表示恒流,3)曲线间隔表示受控,202
5、3/3/20,陇东学院电气工程学院,11,5.参数,特性参数,电流放大倍数,=/(1),=/(1+),极间反向电流,ICBO,ICEO,极限参数,ICM,PCM,U(BR)CEO,ICM,U(BR)CEO,PCM,安 全 工 作 区,=(1+)ICBO,过损耗区,2023/3/20,陇东学院电气工程学院,12,例.在晶体管放大电路中,测得三个晶体管的各个电极的电位如图所示。试判断各晶体管的类型(是PNP管还是NPN管,是硅管还是锗管),并区分e、b、c三个电极。,2023/3/20,陇东学院电气工程学院,13,小 结,第一节 放大电路组成及工作原理,一、基本放大电路定义,由一个放大元件所构成的
6、简单放大电路。放大元件:三极管、场效应管,二、基本放大电路组成,第二章 放大电路基础,2023/3/20,陇东学院电气工程学院,14,2023/3/20,陇东学院电气工程学院,15,三、各元件作用,四.放大电路的组成原则,1.电路中要有放大元件,而且电源的设置应与三极管的类型相匹配,使三极管的发射结正向偏置,集电结反向偏置,以保证三极管工作在放大状态。对于NPN管,必须使:UBE0,UBC0。,.元件的安排要保证信号的传输。,2023/3/20,陇东学院电气工程学院,16,第二节放大电路的分析方法,一、放大电路的基本概念,静态和动态,(1)外加输入信号为零时放大电路的工作状态,称为静态。此时放
7、大电路各处的电流和电压都是直流量。,(2)加入输入信号以后放大电路的工作状态,称为动态。此时放大电路中既有交流分量又有直流分量。,2023/3/20,陇东学院电气工程学院,17,直流通路和交流通路,2023/3/20,陇东学院电气工程学院,18,二、静态工作点Q:,2023/3/20,陇东学院电气工程学院,19,(1)静态工作点的估算,UCEQ=UCC-ICQRC,2023/3/20,陇东学院电气工程学院,20,(2).图解法,在三极管的输入输出特性曲线上,用作图的方法,来分析放大电路的工作情况。,图解法是分析非线性电路的一种基本方法。,2023/3/20,陇东学院电气工程学院,21,2.2.
8、3、动态分析,静态工作点分析:估算法、图解法。,图解法分析幅值及失真情况。,微变等效电路法分析放大倍数,输入电阻、输出电阻,电压放大倍数,2023/3/20,陇东学院电气工程学院,22,2023/3/20,陇东学院电气工程学院,23,2023/3/20,陇东学院电气工程学院,24,已知两只晶体管的电流放大系数分别为50和100,现测得放大电路中这两只管子两个电极的电流如图3所示。分别求另一电极的电流,标出其实际方向,并在圆圈中画出管子。,2023/3/20,陇东学院电气工程学院,25,NPN型半导体三极管构成的基本放大电路中(图),由于电路参数不同,在信号源电压为正弦波时,测得输出波形如图1(
9、a)、(b)、(c)所示,试说明电路分别产生了什么失真,如何消除。a 饱和失真;b 截止失真;c。,2023/3/20,陇东学院电气工程学院,26,3.3.3 静态工作点估算,若IRIB,则,UEQ UBQUBEQ,2023/3/20,陇东学院电气工程学院,27,UCEQ=UCCICQRC IEQRE=UCCICQ(RC+RE),Q值仅与电阻和电源数值有关,而基本与管子的参数无关。,注意:该电路计算Q点应从UB入手:,UBQUEQIEQICQIBQ、UCEQ,2023/3/20,陇东学院电气工程学院,28,ri=RB1 RB2 rbe,rO RC,.,2023/3/20,陇东学院电气工程学院,
10、29,2023/3/20,陇东学院电气工程学院,30,基本放大电路的三种组态,3.4.1 共集电极放大电路 射极输出器,1、电路结构,2023/3/20,陇东学院电气工程学院,31,2、静态分析,UCEQ=UCCIEQRE=UCCICQRE,ICQ=IBQ,2023/3/20,陇东学院电气工程学院,32,3、动态分析,1)求电压放大倍数Au,Uo=Ie(RE RL)=(1+)IbRE,Ui=Ib rbe+Ie RE=Ib rbe+(1+)Ib RE,2023/3/20,陇东学院电气工程学院,33,2)求输入电阻ri,射极输出器的输入电阻较大,2023/3/20,陇东学院电气工程学院,34,)求
11、输出电阻ro,I=IRe+Ib+Ib,射极输出器的输出电阻很小。,2023/3/20,陇东学院电气工程学院,35,(a)作多级放大电路的输入极。,(b)作多级放大电路的输出极。,)特点和应用,(c)作多级放大电路的缓冲级,由于ro较小,可提高电路的带载能力。,由于ri较大,可提高输入信号的利用率。,应用:,2023/3/20,陇东学院电气工程学院,36,3.4.2、共基极放大电路,1、电路结构,2023/3/20,陇东学院电气工程学院,37,2、静态分析,UCEQ=UCCICQRC IEQRE=UCCICQ(RC+RE),2023/3/20,陇东学院电气工程学院,38,3、动态分析,2023/
12、3/20,陇东学院电气工程学院,39,1)求电压放大倍数,Ui=Ib rbe,2)求输入电阻,I1=Ii+Ie,2023/3/20,陇东学院电气工程学院,40,3)求输出电阻,Us=0,则 Ib=0,Ic=0,ro=Rc,4、三极管共基极电流放大倍数,在共基极接法中,三极管的输入电流为Ie,输出电流为Ic,因此,2023/3/20,陇东学院电气工程学院,41,2.4.3、三种组态的比较(总结),ri高,ro低,Au小于接近于1,无电压放大作用,具有电压跟随的特点;有电流放大作用。常用作电压放大电路的输入级与输出级,三种接法的主要特点和应用,具有较大的电压、电流放大倍数,同时ri高,ro比较适中
13、,故常用作放大电路的输入/输出/中间级;具有倒相作用。,1共射电路:,2射随:,2023/3/20,陇东学院电气工程学院,42,3共基电路,作输出级(输出阻抗低,带负载能力强),ri低,结电容影响小,频率特性好,常用于宽带放大器;ro高,可用作恒流源(在运放内部结构中可以看到它的应用);无电流放大作用,有电压放大作用,且Uo与Ui同相。,2023/3/20,陇东学院电气工程学院,43,2.4.3、三种组态的比较(总结),ri高,ro低,Au小于接近于1,无电压放大作用,具有电压跟随的特点;有电流放大作用。常用作电压放大电路的输入级与输出级,三种接法的主要特点和应用,具有较大的电压、电流放大倍数
14、,同时ri高,ro比较适中,故常用作放大电路的输入/输出/中间级;具有倒相作用。,1共射电路:,2射随:,2023/3/20,陇东学院电气工程学院,44,2023/3/20,陇东学院电气工程学院,45,解:1),2.6,UCEQ=7.2 V,7.2,2023/3/20,陇东学院电气工程学院,46,UCEM UCEQ ICQ RL=9.8 V,4.8,9.8,2.6,7.2,UOM1UCEQUCES=7.24.8=2.4 V,UOM2UCEMUCEQ=9.87.2=2.6 V,UOM min(UOM1,UOM2)=2.4V,2023/3/20,陇东学院电气工程学院,47,如图电路,=100,试用
15、微变等效电路法求解:1)不接负载电阻时的电压放大倍数;2)接负载电阻时的电压放大倍数;3)ri、rO;4)信号源内阻RS 500的电压放大倍数。,2023/3/20,陇东学院电气工程学院,48,多级放大电路的分析和动态参数的计算,1、电压放大倍数Au:各级电压放大倍数之积。,2、输入电阻:第一级放大电路的输入电阻。,3、输出电阻:最后一级的输出电阻。,ri=ri1,ro=ron,在分析多级放大电路时,要考虑前、后级之间的相互影响。通常把后一级的输入电阻看作前一级的交流负载电阻,即令:rLk=ri,k+1。,2023/3/20,陇东学院电气工程学院,49,例1:如图所示两级阻容耦合放大电路,已知
16、:1=2=50,计算该电路的总的电压放大倍数、输入电阻、输出电阻。,2023/3/20,陇东学院电气工程学院,50,ICQ=IBQ 1mA,UCE1=UCC-IC1RE1=9 V,2023/3/20,陇东学院电气工程学院,51,UCE2 UCCIC2(RC 2+RE 2)=122(2+1.5)=5V,2023/3/20,陇东学院电气工程学院,52,2023/3/20,陇东学院电气工程学院,53,RL1=RE1 RL1=RE1 ri2=0.67K,RL1=ri2=RB4 RB5 rbe2=0.87K,2023/3/20,陇东学院电气工程学院,54,RL2=RC2 RL=1.5K,Au=Au1 A
17、u2=0.95(78)75,2023/3/20,陇东学院电气工程学院,55,ro=ro2 RC2 2K,ri=ri1=(RB3+RB1 RB2)rbe1+(1+)RE1 31.5 K,2023/3/20,陇东学院电气工程学院,56,基本差动放大电路,一、基本差动放大电路,2023/3/20,陇东学院电气工程学院,57,二、抑制零点漂移原理,理想情况下,电路对称,ui=0时,IC1=IC2,UC1=UC2,所以uo=UC1-UC2=0,故:零漂移被抑制。,即,2023/3/20,陇东学院电气工程学院,58,由于电路完全对称,两管uC的变化相同,所以uo=0,从而AC=0(实际上两管不可能完全对称
18、,即 Uo0,但AC很小)。,三、当有信号输入时(ui=0),对称差放的工作情况分成以下几种来讨论:,1、ui1=ui2(大小、相位均相同),称为共模输入,2023/3/20,陇东学院电气工程学院,59,2、ui1=ui2(大小相同、极性相反),称为差模输入,差模放大倍数:,(设ui1为正),即:与单管放大倍数相同。,2023/3/20,陇东学院电气工程学院,60,3、ui1 ui2(两个输入信号的大小和极性任意的)称为比较输入。,问题:为什么要引入差放呢?,引入差动电路的主要目的是多用一个放大管来换取对零漂的抑制。,可分解为共模分量和差模分量,2023/3/20,陇东学院电气工程学院,61,
19、四、共模抑制比CMRR:,差模电压放大倍数Ad对共模电压放大倍数Ac之比的绝对值。CMRR越高的差动放大电路,抑制零点漂移的能力越强。,例:电路如图(见下页),已知 Rc=10k,RB=300k,RS=2k,rbe1=rbe2=1k,1=2=50。1)此电路若采用单端输出,能抑制零漂吗?2)若结构上完全对称,求差模电压放大倍数Ad和共模电压放大倍数Ac。,2023/3/20,陇东学院电气工程学院,62,AC=0,2023/3/20,陇东学院电气工程学院,63,典型差动放大电路长尾式差放,1、利用差动抑制零漂,一、工作原理,2、利用RP调校对称性,由于长尾电路的偏流由负电源UEE提供,所以RB可
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