电子装调工考证培训.ppt

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1、第一章 基础知识,模拟电子篇,第一节 线性电路的常用定理,补充知识,0.1 无源元件,1.电阻元件,电阻元件是一种消耗电能的元件。,伏安关系（欧姆定律）：,2电感元件,电感元件是一种能够贮存磁场能量的元件，是实际电感器的理想化模型。,第一节 线性电路的常用定理,3.电容元件,电容元件是一种能够贮存电场能量的元件，是实际电容器的理想化模型。,0.2 有源元件,电压源与电流源,1.伏安关系,电压源：端电压为，与流过电压源的电流无关，由电源本身确定，电流任意，由外电路确定。,电流源：流过电流为，与电源两端电压无关，由电源本身确定，电压任意，由外电路确定。,第一节 线性电路的常用定理,2.特性曲线与符

2、号,电压源,电流源,第一节 线性电路的常用定理,一、欧姆定律,二、基尔霍夫电流定律（节电电流定律）,3条或3条以上支路的连接点称为节点。,电路中通过统一电流的每个分支称为支路。,电路中任意闭合路径称为回路。,第一节 线性电路的常用定理,表述一,表述二,在任一瞬时，流入任一节点的电流之和必定等于从该节点流出的电流之和。,在任一瞬时，通过任一节点电流的代数和恒等于零。,3条支路2个节点3个回路,第一节 线性电路的常用定理,KCL通常用于节点，对于包围几个节点的闭合面也是适用的。,例：列出下图中各节点的KCL方程,解：取流入为正,节点,节点,节点,三式相加得：,第一节 线性电路的常用定理,三、基尔霍

3、夫电压定律（回路电压定律）,表述一,表述二,在任一瞬时，任一闭合回路中，电动势的代数和等于电压降的代数和。,在任一瞬时，任一回路电压的代数和恒等于零。,第一节 线性电路的常用定理,例1.1.1 如图电路，试求各电阻中流过的电流及电阻两端的电压值。,解：设电流方向如图示，由节电电流定律，电流方程为,由回路电压定律,将已知电阻和电动势数据代入上式即可求出结果,第一节 线性电路的常用定理,四、叠加原理,在线性电路中，任何一条支路的电流（或电压），都是各个电源单独作用时在该支路中所产生的电流（或电压）的代数和。这就是叠加定理。,说明：当某一独立源单独作用时，其他独立源置零。即：,例 如图求电流,第一节

4、 线性电路的常用定理,解：应用叠加定理，上图变为,第一节 线性电路的常用定理,五、戴维南定理,对外电路来说，任何一个线性有源二端网络，都可以用一条含源支路即电压源和电阻串联的支路来代替，其电压源电压等于线性有源二端网络的开路电压，电阻等于线性有源二端网络除源后两端间的等效电阻。这就是戴维南定理。,第一节 线性电路的常用定理,例：用戴维南定理求图示电路的电流I。,解：(1)断开待求支路，得有源二端网络如图(b)所示。由图可求得开路电压UOC为：,第一节 线性电路的常用定理,(2)将图(b)中的电压源短路，电流源开路，得除源后的无源二端网络如图(c)所示，由图可求得等效电阻Ro为：,(3)根据UO

5、C和Ro画出戴维南等效电路并接上待求支路，得图(a)的等效电路，如图(d)所示，由图可求得I 为：,第一节 线性电路的常用定理,六、诺顿定理,诺顿定理描述了电压源与电流源之间的等效互换关系。一个内阻为 的恒压源 可以等效变换成一个内阻 为的恒流源。其中,同样，一个内阻为 的恒流源 可以等效变换成一个内阻 为的恒压源。其中,第一节 线性电路的常用定理,例1.1-2 试将下图所示电路变换成电压源和电流源形式，并求出 和。,第一节 线性电路的常用定理,解：（1）将恒流源开路，恒压源短路，先求出等效电阻（如右图示）,（2）开路电压,按叠加原理求出，再用上式得出,（3）最后由诺顿定律得出 和,一、半导体

6、基础知识,导体：自然界中很容易导电的物质称为导体，金属一般都是导体。绝缘体：有的物质几乎不导电，称为绝缘体，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。半导体：另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体之间，称为半导体，如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。,第二节 半导体二极管及整流电路,1.半导体,半导体的导电机理不同于其它物质，所以它具有不同于其它物质的特点。,热敏性 光敏性 掺杂性,2.本征半导体,第二节 半导体二极管及整流电路,完全纯净的、结构完整的半导体材料称为本征半导体。本征半导体的原子结构及共价键。,共价键内的两个电子由相邻的原子各用一个价电子组成，称为束缚电子。,第二节 半导体二极管及整流电路,

7、本征激发和两种载流子自由电子和空穴温度越高，半导体材料中产生的自由电子便越多。束缚电子脱离共价键成为自由电子后，在原来的位置留有一个空位，称此空位为空穴。本征半导体中，自由电子和空穴成对出现，数目相同。,第二节 半导体二极管及整流电路,空穴出现以后，邻近的束缚电子可能获取足够的能量来填补这个空穴，而在这个束缚电子的位置又出现一个新的空位，另一个束缚电子又会填补这个新的空位，这样就形成束缚电子填补空穴的运动。为了区别自由电子的运动，称此束缚电子填补空穴的运动为空穴运动。,结 论(1)半导体中存在两种载流子，一种是带负电的自由电子，另一种是带正电的空穴，它们都可以运载电荷形成电流。(2)本征半导体

8、中，自由电子和空穴结伴产生，数目相同。(3)一定温度下，本征半导体中电子空穴对的产生与复合相对平衡，电子空穴对的数目相对稳定。(4)温度升高，激发的电子空穴对数目增加，半导体的导电能力增强。空穴的出现是半导体导电区别导体导电的一个主要特征。,3.杂质半导体,在本征半导体中加入微量杂质，可使其导电性能显著 改变。根据掺入杂质的性质不同，杂质半导体分为两类：电子型（N型）半导体和空穴型（P型）半导体。N 型半导体：自由电子浓度大大增加的杂质半导体，也称为电子半导体。P 型半导体：空穴浓度大大增加的杂质半导体，也称 为空穴半导体。,第二节 半导体二极管及整流电路,（1）N型半导体 在硅（或锗）半导体

9、晶体中，掺入微量的五价元素，如磷（P）、砷（As）等，则构成N型半导体。五价的元素具有五个价电子，它们进入由硅（或锗）组成的半导体晶体 中，五价的原子取代四价的硅（或锗）原子，在与相邻的硅（或锗）原子组成共价键时，因为多一个价电子不受共价键的束缚，很容易成为自由电子，于是半导体中自由电子的数目大量增加。自由电子参与导电移动后，在原来的位置留下一个不能移动的正离子。每个五价原子给出一个电子，称为施主原子。,第二节 半导体二极管及整流电路,N型半导体的共价键结构,N型半导体中的载流子：(1)由施主原子提供的电子，浓度与施主原子相同。(2)本征半导体中成对产生的电子和空穴。掺杂浓度远大于本征半导体中

10、载流子浓度，所以，自由电子浓度远大于空穴浓度。自由电子称为多数载流子(多子)，空穴称为少数载流子(少子)。,第二节 半导体二极管及整流电路,2、P型半导体,在硅（或锗）半导体晶体中，掺入微量的三价元素，如硼（B）、铟（In）等，则构成P型半导体。三价的元素只有三个价电子，在与相邻的硅（或锗）原子组成共价键时，由于缺少一个价电子，在晶体中便产生一个空位，邻近的束缚电子如果获取足够的能量，有可能填补这个空位，使原子成为一个不能移动的负离子。由于三价原子接受电子，所以称为受主原子。,P型半导体中的共价键结构如右图,P 型半导体中空穴是多子，电子是少子。,杂质半导体的示意表示,杂质型半导体多子和少子的

11、移动都能形成电流。但由于数量的关系，起导电作用的主要是多子。近似认为多子与杂质浓度相等。,第二节 半导体二极管及整流电路,一、半导体基础知识,选择题,1 空穴为少子的的半导体称为AP型半导体 BN型半导体C纯净半导体 D金属导体,B,2 本征半导体硅或者锗中掺入微量三价元素后，其中多数载流子是A自由电子 B空穴C正离子 D负离子,B,3 N型半导体的多数载流子是A自由电子 B空穴C正离子 D负离子,A,此外：该部分还会出现一些填空题之类的，关键考察对杂质半导体的掌握情况,4 杂质半导体中的少数载流子的浓度取决于A掺杂浓度 B制造工艺C晶体结构 D温度,D,第二节 半导体二极管及整流电路,二、半

12、导体二极管,1.PN结及其单向导电性,利用半导体的制作工艺，在同一片半导体基片上，分别制造P型半导体和N型半导体，经过载流子的扩散，在它们的交界面处就形成了PN结。PN结具有单一型半导体所不具有的新特性，利用这种新特性可以制造出各种半导体器件。如二极管、三极管和场效应管等。,（1）PN结的形成,多数载流子因浓度上的差异而形成的运动称为扩散运动。,第二节 半导体二极管及整流电路,扩散运动的结果，在交界面P区一侧因失去了空穴而出现负离子区；而N区一侧因失去自由电子出现了正离子区。正负离子都被束缚在晶格内不能移动，于是在交界面两侧形成了正、负空间电荷区。在空间电荷区内可以认为载流子已被“耗尽”，故又

13、称耗尽区或耗尽层。,空间电荷区出现后，因为正负电荷的作用，将产生一个从N区指向P区的内电场。内电场的方向，会对多数载流子的扩散运动起阻碍作用。同时，内电场则可推动少数载流子（P区的自由电子和N区的空穴）越过空间电荷区，进入对方。少数载流子在内电场作用下有规则的运动称为漂移运动。漂移运动和扩散运动的方向相反。无外加电场时，通过PN结的扩散电流等于漂移电流，PN结中无电流流过，PN结的宽度保持一定而处于稳定状态。,第二节 半导体二极管及整流电路,（2）PN结的单向导电性,处于平衡状态下的PN结没有实用价值。如果在PN结两端加上不同极性的电压，PN结会呈现出不同的导电性能。当PN结在一定的电压范围内

14、外加正向电压时，处于低电阻的导通状态。当外加反向电压时，处于高电阻的截止状态，这种导电特性，就是PN结单向导电性。,第二节 半导体二极管及整流电路,PN结外加正向电压：PN结P端接高电位，N端接低电位，称PN结外加正向电压，又称PN结正向偏置，简称为正偏。,PN结外加反向电压：PN结P端接低电位，N端接高电位，称PN结外加反向电压，又称PN结反向偏置，简称为反偏。,结论：PN结外加正向电压导通，加反向电压截止，即PN结具有单向导电性,第二节 半导体二极管及整流电路,2.半导体二极管,（1）二极管的结构及符号,半导体二极管是由一个PN结加上相应的电极和引线及管壳封装而成的。由P区引出的电极称为阳

15、极（正极），N区引出的为阴极（负极）。因为PN结的单向导电性，二极管导通时的电流方向是由阳极通过管子内部流向阴极。,二极管按材料的可分为硅二极管、锗二极管和砷化镓二极管等。按结构不同可分为点接触型、面接触型和平面型二极管等。,第二节 半导体二极管及整流电路,（2）二极管的电流方程及伏安特性,I 通过二极管的电流；U 加在二极管两端的电压；Is二极管的反向饱和电流；UT温度的电压当量UT=kT/q。k是玻尔兹曼常数，,当外加正向电压UUT时：,当外加反向电压|U|UT时,第二节 半导体二极管及整流电路,二极管两端的电压U及其流过二极管的电流I之间的关系曲线，称为二极管的伏安特性曲线。用实验的方法

16、，在二极管的正极和负极加上不同极性和不同数值的电压，同时测量流过二极管的电流值，就得到二极管的伏安特性。,二极管外加正向电压时，电流和电压的关系称为二极管的正向特性。当二极管所加正向电压比较小时0UUth），二极管上流经的电流为0，管子仍截止，此区域称为死区，Uth称为死区电压（门坎电压）。硅二极管的死区电压约为0.5V，锗二极管的死区电压约为0.1V。当正向电压超过死区电压时，二极管才呈现低电阻值，处于正向导通状态。,二极管正向导通状态时，其两端电压：硅材料：锗材料：,第二节 半导体二极管及整流电路,二极管外加反向电压时，电流和电压的关系称为二极管的反向特性。二极管外加反向电压时，反向电流很

17、小（I-IS），而且在相当宽的反向电压范围内，反向电流几乎不变，因此，称此电流值为二极管的反向饱和电流。,击穿特性：当反向电压的值增大到UBR时，反向电压值稍有增大，反向电流会急剧增大，称此现象为反向击穿，UBR为反向击穿电压。利用二极管的反向击穿特性，可以做成稳压二极管，但一般的二极管不允许工作在反向击穿区。,温度特性：二极管是对温度非常敏感的器件。实验表明，随温度升高，二极管的正向压降会减小，正向伏安特性左移，即二极管的正向压降具有负的温度系数（约为-2mV/）；温度升高，反向饱和电流会增大，反向伏安特性下移，温度每升高10，反向电流大约增加一倍。,第二节 半导体二极管及整流电路,最大平均

18、整流电流IF 最大整流电流IF是指二极管长期连续工作时，允 许通过二极管的最大正向电流的平均值。反向击穿电压UB 反向击穿电压是指二极管击穿时的电压值。最高反向工作电压UR 二极管长期连续工作时，允许加在二极管两端的 最大反向电压（峰值）。常取0.5UB 反向电流IR 它是指管子没有击穿时的反向电流值。其值愈 小，说明二极管的单向导电性愈好,（3）二极管的主要参数,二、半导体二极管,选择题,1.有关二极管单向导电性的说法正确的是,A.正偏时，通过的电流小，呈现的电阻大；反偏时，通过的电流大，呈现的电阻小,B.正偏时，通过的电流大，呈现的电阻大；反偏时，通过的电流小，呈现的电阻小,C.正偏时，通

19、过的电流小，呈现的电阻小；反偏时，通过的电流大，呈现的电阻大,D.正偏时，通过的电流大，呈现的电阻小；反偏时，通过的电流小，呈现的电阻大,D,二、半导体二极管,2.图中二极管为理想器件，VD1、VD2的导通情况为,A.VD1截止，VD2导通,B.VD1导通，VD2导通,C.VD1截止，VD2截止,D.VD1导通，VD2截止,3.图中二极管为理想器件，则输出电压Uab为,A.-15V,B.-7V,C.-6V,D.+6V,A,C,第三节 稳压二极管及其稳压电路,稳压管是利用半导体特殊工艺制成，实质上也是一个半导体二极管，外形也相似，因为具有稳定电压的作用，称它为稳压管。在电子电路中，稳压管工作于反

20、向击穿状态。击穿电压从几伏到几十伏，反向电流也较一般二极管大。在反向击穿状态下正常工作而不损坏，是稳压管的特点。,一、稳压二极管,1.稳压管的伏安特性和符号,二、稳压管的稳压电路,第三节 稳压二极管及其稳压电路,1.稳压原理,限流电阻R必不可少,第四节 半导体三极管及基本放大电路,半导体三极管又称晶体三极管（下称三极管），一般简称晶体管，或双极型晶体管。它是通过一定的制作工艺，将两个PN结结合在一起的器件，两个PN结相互作用，使三极管成为一个具有控制电流作用的半导体器件。,一、半导体三极管,1.基本结构和类型,三极管可以是由半导体硅材料制成，称为硅三极管；也可以由锗材料制成，称为锗三极管。三极

21、管从应用的角度讲，种类很多。根据工作频率分为高频管、低频管和开关管；根据工作功率分为大功率管、中功率管和小功率管。,第四节 半导体三极管及基本放大电路,三极管从结构上分为两类：NPN型三极管和PNP型三极管。,符号中发射极上的箭头方向，表示发射结正偏时电流的流向。三极管制作时，通常它们的基区做得很薄（几微米到几十微米），且掺杂浓度低；发射区的杂质浓度则比较高；集电区的面积则比发射区做得大，这是三极管实现电流放大的内部条件。,第四节 半导体三极管及基本放大电路,2、电流分配与放大（NPN）,要实现三极管的电流放大作用，首先要给三极管各电极加上正确的电压。三极管实现放大的外部条件是：发射结必须加正

22、向电压（正偏），集电结必须加反向电压（反偏）。（如图）,第四节 半导体三极管及基本放大电路,三极管实现电流分配的原理 上述实验结论可以用载流子在三极管内部的运动规律来解释。（1）发射区向基区发射自由电子，形成发射极电流。（2）自由电子在基区与空穴复合，形成基极电流。（3）集电区收集从发射区扩散过来的自由电子，形成集电极电流。,结论：（1）要使三极管具有放大作用，发射结必须正向偏置，而集电结必须反向偏置。（2）一般有1；（3）三极管的电流分配及放大关系式为：,第四节 半导体三极管及基本放大电路,(1)输入特性曲线,是指一定集电极和发射极电压 下，三极管的基极电流 与发射结电压 之间的关系曲线。如

23、右图示,(2)输出特性曲线,是指一定基极电流 下，三极管的集电极电流 与集电结电压 之间的关系曲线,3.三极管的共射极特性曲线,第四节 半导体三极管及基本放大电路,一般把三极管的输出特性分为3个工作区域，分别介绍。,截止区 三极管工作在截止状态时，具有以下几个特点：（a）发射结和集电结均反向偏置；（b）若不计穿透电流，有、近似为0；（c）三极管的集电极和发射极之间电阻很大，三极管 相当于一个开关断开。,放大区输出特性曲线近似平坦的区域称为放大区。三极管工作在放大状态时，具有以下特点：（a）三极管的发射结正向偏置，集电结反向偏置；对NPN型的三极管，有电位关系：UCUBUE；（b）基极电流 微小

24、的变化会引起集电极电流 较大的变化，有电流关系式：,第四节 半导体三极管及基本放大电路,饱和区 三极管工作在饱和状态时具有如下特点：（a）三极管的发射结和集电结均正向偏置；（b）三极管的电流放大能力下降，通常有ICIB；（c）UCE的值很小，称此时的电压UCE为三极管的饱和 压降，用UCES表示。一般硅三极管的UCES约为 0.3V，锗三极管的UCES约为0.1V；（d）三极管的集电极和发射极近似短接，三极管类似 于一个开关导通。,三极管作为开关使用时，通常工作在截止和饱和状态；作为放大元件使用时，一般要工作在放大状态。,第四节 半导体三极管及基本放大电路,4.三极管的主要参数,（2）极间反向

25、电流 集电极基极间的反向饱和电流 集电极发射极间的穿透电流,（1）共发射极电流放大系数是指从基极输入信号，从集电极输出信号，此种接法（共发射极）下的电流放大系数。,（3）极限参数 集电极最大允许电流 集电极最大允许功率损耗PCM 反向击穿电压BUCEO,（4）特征频率,第四节 半导体三极管及基本放大电路,二、基本共射极放大电路,（1）三极管（2）隔直耦合电容C1和C2（3）基极回路电源VBB和 基极偏置电阻Rb（4）集电极电源VCC（5）集电极电阻Rc,1.电路中各元件的作用,2.工作原理,要求：一不失真；二要放大,第四节 半导体三极管及基本放大电路,3.静态工作点的设置,静态工作点（）是指当

26、输入信号为 零时，三极管的基极电流、集电极电流、管压降 和发射结压降，通常 作为已知条件。,大写字母，大写下标表示直流量，如、等。小写字母，小写下标表示交流量，如、等。小写字母，大写下标表示瞬时量，如、等。大写字母，小写下标表示有效值，如、等。,第四节 半导体三极管及基本放大电路,三、放大电路的分析方法,任务：定量确定放大电路的静态工作点及主要动态参数,1.放大电路的直流通路和交流通路,第四节 半导体三极管及基本放大电路,直流通路：,是指静态（）时，电路中只有直流量流过的通路。画直流通路有两个要点：电容视为开路 电感视为短路 估算电路的静态工作点Q时必须依据直流通路。,交流通路：,指静态（）时

27、，电路中交流分量流过的通路。画直流通路有两个要点：耦合电容视为短路 直流电压源（内阻很小，忽略不计）视为短路。,第四节 半导体三极管及基本放大电路,2.放大电路静态工作点的分析,（1）估算法,共射极放大电路,直流通路,关键是,按方程作一条直流负载线,第四节 半导体三极管及基本放大电路,（2）图解法,令，求得，即直线与纵轴的交点,第四节 半导体三极管及基本放大电路,3.三极管简化的微变等效电路,输入正弦交流信号,为正弦信号,为正弦信号,三极管的输出回路可以等效为一个电流（）控制的电流（）源。,第四节 半导体三极管及基本放大电路,4.放大电路的动态分析,分析电路的动态特性就是分析微变电路,三极管的

28、微变电路如下所示,三极管,微变等效电路,简化后的微变等效电路(rce阻值很大，一般为几十千欧到几百千欧，常视为开路),第四节 半导体三极管及基本放大电路,共射极放大电路的微变等效电路如图示,（1）电压放大倍数,将信号源短路，负载开路，在输出端加入测试电压u，产生电流i，由于ib=0，,第四节 半导体三极管及基本放大电路,（2）输入电阻和输出电阻,输入电阻,输出电阻,ib=0，u=iRc，则输出电阻,第四节 半导体三极管及基本放大电路,（3）失真分析,截止失真：当放大电路的静态工作点Q 选取比较低时，IBQ较小，输入信号的负半周进入截止区而造成的失真称为截止失真。,第四节 半导体三极管及基本放大

29、电路,饱和失真：当放大电路的静态工作点Q选取比较高时，IBQ较大，UCEQ较小，输入信号的正半周进入饱和区而造成的失真称为饱和失真。,参看例1.4-1 1.4-2,第四节 半导体三极管及基本放大电路,四、基本工作点稳定电路,分压式共发射极放大电路,1.稳定原理,B点的电流方程为：,为了稳定Q点，通常选择合适的电阻Rb1、Rb2，使I1IB，I1I2。,第四节 半导体三极管及基本放大电路,B点的电位,基极电位UB仅由Rb1、Rb2和VCC决定，与环境温度无关，即当温度升高时，UB基本不变。,第四节 半导体三极管及基本放大电路,2.静态工作点的估算,I1越大于IB，电路稳定Q 点的效果越好，但为了

30、兼顾其他指标，设计电路时，一般选取：,硅管,禇管,第四节 半导体三极管及基本放大电路,电压放大倍数,3.动态参数的估算,第四节 半导体三极管及基本放大电路,输入电阻,输出电阻,第四节 半导体三极管及基本放大电路,Re越大，Au下降越多，为了不使电压放大倍数下降，常在Re两端并联一个大电容Ce，容值约为几十到几百微法，称为旁路电容。电压放大倍数不会下降，直流通路不变。,第四节 半导体三极管及基本放大电路,电压放大系数,输入电阻,输出电阻,对应在射极电阻并上电容以后的动态参数,第四节 半导体三极管及基本放大电路,五、基本共集电极放大电路（射极输出器）,第四节 半导体三极管及基本放大电路,1.静态分

31、析：求静态工作点,基极电流,发射极电流,管压降,当 时：,第四节 半导体三极管及基本放大电路,2.动态分析,（1）电压放大倍数,可见，共集电极放大电路没有电压放大作用，输入输出相位相同，故称射随器,第四节 半导体三极管及基本放大电路,输入电阻,输出电阻,将信号源短路，负载开路，在输出端加入测试电压u，产生电流i，如图,通常,第四节 半导体三极管及基本放大电路,基本共集电极放大电路的显著特点,输入电阻高,输出电阻低,当 时，表现出跟随特性,基本共集电极放大电路的电压放大倍数小于1，即无电压放大作用。但其输入电阻高，从信号源索取的电流小；输出电阻低，从而带负载能力强，即有足够的电流放大作用。因此得

32、到广泛应用,例1.4-4,基本放大电路动态参数比较见表1.4-1,第四节 半导体三极管及基本放大电路,六、多级放大电路,高的电压放大倍数，很大的输入电阻，很小的输出电阻等，通常就将基本放大电路连接起来，组成多级放大电路。级与级之间的连接，称为耦合，常见的耦合方式有阻容耦合、直接耦合、变压器耦合和光电耦合等。,第四节 半导体三极管及基本放大电路,1.阻容耦合放大电路,将放大电路的前级输出端通过电容连接到后级输入端，称为阻容耦合。由于电容对直流量的容抗为无穷大，各级间的直流通路相互独立，每级的静态工作点Q互不干扰,第四节 半导体三极管及基本放大电路,n级放大电路的交流等效电路框图,放大电路前级的输

33、出电压就是后级的输入电压，即uo1=ui2，uo2=ui3，所以，多级放大电路的电压放大倍数为各级放大电路电压放大倍数之积,第四节 半导体三极管及基本放大电路,多级放大电路的输入电阻就是第一级放大电路的输入电阻，即,输出电阻就是多级放大电路最后一级的输出电阻，即,阻容耦合放大电路不适用放大缓慢变化的信号；在集成电路中制造大容量的电容很困难，不便于集成化；,例1.4-5,第四节 半导体三极管及基本放大电路,2.直接耦合放大电路,将放大电路的前级输出端直接连接到后一级输入端，称为直接耦合。直接耦合放大电路能够放大缓慢变化的信号，易于集成化，因此，得到越来越广泛的应用。由于其静态工作点相互影响，给分

34、析、设计、调试电路带来一定困难。,在直接耦合放大电路中，若将输入信号短接(ui=0)，输出端仍有缓慢变化的输出信号uo，这种现象称为零点漂移，简称零漂。引起零漂的原因很多，如电源电压的波动，元件的老化等，但主要是由于温度对三极管参数的影响造成的，因此，也称零点漂移为温度漂移，简称温漂。,一、填空题1.1本征半导体硅或锗中掺入微量的三价元素后，其中多数载流子是。1.2本征半导体硅或锗中掺入微量的五价元素后，其中多数载流子是。1.3二极管的主要特征是。1.4硅材料二极管导通时，其两端电压为 伏；锗材料二极管导通时，其两端电压为 伏。1.5半导体二极管的反向饱和电流越，说明该二极管的单向导电性越好。

35、,习题解析,空穴,自由电子,单向导电性,0.60.8,0.10.3,小,习题解析,1.6稳压管击穿区的特性曲线越陡，管子的动态电阻越，稳压性能就越。1.7三极管的三种状态分别是、；若发射结反偏，则三极管工作在；若发射结正偏、集电结反偏，则三极管工作在；若发射结正偏、集电结正偏，则三极管工作在。1.8半导体三极管属于 控制型器件，场效应管属于 控制型器件，二者相比，的输入电阻更高1.9根据导电沟道的不同，场效应管可分为 和。1.10共集电极放大电路没有 放大作用，但有 和 放大作用1.11多级放大电路的三种耦合方式是、和。静态工作点相互独立的是 电路，既能放大直流信号又能放大交流信号的是 电路。

36、,小,好,截止区,放大区,饱和区,截止区,放大区,饱和区,电流,电压,场效应管,N沟道,P沟道,电压,电流,功率,直接耦合,阻容耦合,变压器耦合,直接耦合,阻容耦合,习题解析,二、选择题1.1 在一个由NPN晶体管组成的基本共射放大电路中，当输入信号为1kHz、5mv正弦波时，输出电压波形出现了顶部削平的失真，这种失真是（）A 饱和失真 B 截止失真 C 交越失真 D 频率失真,B,B,习题解析,1.3二极管构成的电路，如下图所示，设二极管加反向电压截止，反向电流为零，二极管加正向电压导通，正向导通压降为0.7V。图中VD1、VD2导通情况及输出电压Uab为（）A VD1截止、VD2导通，Ua

37、b=-12V B VD1截止、VD2导通，Uab=-9V C VD1导通、VD2截止，Uab=-0.7V D VD1导通、VD2截止，Uab=9V,1.4有两个电压放大倍数Au=100的放大电路A和B，分别对同一个具有内阻的信号源电压进行放大，在相同的负载电阻RL的情况下，测得U01=4.5V，U02=4.6V，则知B放大电路的（）A 输入电阻小 B 输入电阻大 C 输出电阻小 D 输出电阻大,C,B,习题解析,答：（1）求静态工作点，首先画出该放大电路的直流通路，由该直流通路求出静态工作点,图1-4,习题解析,(2)求输入电阻和输出电阻，首先画出该放大电路的交流通路，由交流通路求出输入、输出

38、电阻,1.3 如图1-4所示电路，三极管的输出特性见图1-6，试说明是什么参数变化使,习题解析,移到,，又从,移到,图1-6,答：,习题解析,1.4多级放大电路如图1-7所示，已知三极管电流放大系数均为50，,均为300,，,，,，,，,，,（1）电压放大倍数、输入电阻及输出电阻；（2）若输入电压为10，输出电压=？若输出电压为1V，输入电压=？,试求：,图1-7,答：（1）由于该多级放大电路采用的是阻容耦合方式，故其前级与后级之间的静态工作点之间互不影响，可分别求出两级放大电路的静态值。可求得：,习题解析,，,习题解析,所以：,（2）若输入电压为10mV，输出电压为-1.465V；若输出电压

39、为1V，输入电压为-6.8mV。,第一节 概述,（1）开环电压放大倍数Aod=；（2）开环输入电阻Rid=；（3）开环输出电阻Ro=0；（4）共模抑制比KCMR=。（5）上限频率fH=。（6）输入偏置电流、失调电压、失调电流以及 它们的温漂均为零，且无任何干扰,一、集成运放,第一节 概述,二、集成运放的两个工作区域,输出电压与其两个输入端的电压之间存在线性放大关系，即,1.理想运放工作在线性区特点：,（1）理想运放的差模输入电压等于零,即,“虚短”,集成运放的电压和电流,第一节 概述,（2）理想运放的输入电流等于零,由于 rid=，两个输入端均没有电流，即,“虚断”,2.理想运放工作在非线性区

40、时的特点,传输特性,+UOPP,-UOPP,集成运放的传输特性,第一节 概述,理想运放工作在非线性区特点：,当 u+u-时，uO=+UOPP当 u+u-时,uO=-UOPP,1.uO 的值只有两种可能,在非线性区内，(u+-u-)可能很大，即 u+u-。“虚地”不存在,2.理想运放的输入电流等于零,第一节 概述,实际运放 Aod，当 u+与 u-差值比较小时，仍有 Aod(u+-u-)UOPP，运放工作在线性区。,例如：F007 的 Uopp=14 V，Aod 2 105，线性区内输入电压范围,但线性区范围很小。,集成运放的传输特性,第二节 基本运算电路,一、比例运算电路,1、反相输入比例运算

41、电路,ii=if,放大倍数,虚短,虚断,虚断,第二节 基本运算电路,电路的输入电阻,ri=R1,R=R1/Rf,为保证一定的输入电阻，当放大倍数大时，需增大Rf。,共模电压,反馈方式,电压并联负反馈,输出电阻很小！,第二节 基本运算电路,2、同相输入比例运算电路,u-=u+=ui,虚短,虚断,结构特点：负反馈引到反相输入端，信号从同相端输入。,虚断,反馈方式：电压串联负反馈。输入电阻高。,第二节 基本运算电路,解出：,3、差动比例运算电路,虚短,虚断,第二节 基本运算电路,此电路是电压串联负反馈，输入电阻大，输出电阻小，在电路中作用与分离元件的射极输出器相同，但是电压跟随性能好。,4、电压跟随

42、器,结构特点：输出电压全部引到反相输入端，信号从同相端输入。电压跟随器是同相比例运算放大器的特例。,第二节 基本运算电路,二、求和运算电路,1.反相求和运算,调节反相求和电路的某一路信号的输入电阻，不影响输入电压和输出电压的比例关系，调节方便。,第二节 基本运算电路,2.同相求和运算,此电路如果以 u+为输入，则输出为：,u+与 ui1 和 ui2 的关系如何？,注意：同相求和电路的各输入信号的放大倍数互相影响，不能单独调整。,流入运放输入端的电流为0（虚断）,第二节 基本运算电路,3.双端输入加减运算,实际应用时可适当增加或减少输入端的个数，以适应不同的需要。,第二节 基本运算电路,例：由三

43、运放放大器组成的温度测量电路。,Rt：热敏电阻,集成化:仪表放大器,第二节 基本运算电路,Rt=f(TC),第二节 基本运算电路,三、积分运算电路,输入方波，输出是三角波。,第二节 基本运算电路,四、微分运算电路,u=u+=0,第三节 电压比较器,电压比较器是将输入电压和一个参考电压进行比较并将比较的结果对外输出的电路。,例：,模拟量,数字量,什么是电压比较器,第三节 电压比较器,电压比较器的电压传输特性,用曲线表示,存在一个输入电压，使输出电压发生跃变，称为阈值电压，记作UT。,正确画出电压传输特性，需求出以下三个要素：,（1）输出电压高电平和低电平的数值 UOH和UOL；,（2）阈值电压的

44、数值UT；,（3）当uI变化且经过UT时，uO的跃变方向，即是从UOH跃变为UOL，还是UOL跃变为UOH。,第三节 电压比较器,一、单限比较器,1.过零比较器,阈值电压,（1）电路形式,（2）阈值电压,uO发生跳变时的uI,阈值电压,（3）传输特性曲线,?若输入信号从同相输入端输入，其传输特性曲线将怎样变化,反相输入过零比较器,第三节 电压比较器,（4）电压比较器输入级的保护电路以及输出限幅电路,输入级保护电路,输出限幅电路（1）,稳压管承受反电压超过其稳定电压时，稳压管稳压。,第三节 电压比较器,输出限幅电路（2）,稳压过程中集成运放工作在线性工作区：（1）提高输出电压的变化速度；（2）保

45、护输入级。,优点：,2.一般单限比较器,（1）电路形式,第三节 电压比较器,（2）阈值电压,令：,（3）传输特性曲线,同样：改变输入电压的输入端将改变uI过uT时的跃变方向。,第三节 电压比较器,(4)波形变换,将三角波变换成矩形波,第三节 电压比较器,二、滞回比较器,1、电路形式,电路引入正反馈,2、阈值电压,第三节 电压比较器,3、传输特性曲线,正向过程：,（uI从小到大的过程）,设uI足够小，,跳变点为：UT+,第三节 电压比较器,UT+,反向过程：,（uI从大到小的过程）,设uI足够大，,跳变点为：UT-,第三节 电压比较器,例 电路如图所示，已知R1=50k，R2=100k，稳压管的

46、稳定电压 UZ=9V,输入电压uI的波形如图所示,试画出uO波形。,解：输出高电平和低电平分别为 UZ=9V,阈值电压,第三节 电压比较器,第三节 电压比较器,4、加参考电压的滞回比较器,（1）阈值电压,第三节 电压比较器,（2）传输特性曲线,正向过程：,（uI从小到大的过程）,设uI足够小，,跳变点为：UT-,第三节 电压比较器,UT+,反向过程：,（uI从大到小的过程）,设uI足够大，,跳变点为：UT+,第三节 电压比较器,两种滞回比较器的比较,反相输入滞回比较器,同相输入滞回比较器,第三节 电压比较器,5、波形变换,UT+,注意：不是所有阈值电压和输入电压的交点都是输出跳变点。,第三节

47、电压比较器,UT+,第三节 电压比较器,三、窗口比较器,稳压管DZ工作在稳压状态，uO=+UZ。,1、电路分析,设：,uO1=+UOM，uO2=-UOM,D1导通,D2截止。,稳压管DZ工作在稳压状态，uO=+UZ。,uO1=-UOM，uO2=+UOM，,D2导通,D1截止。,uO1=uO2=-UOM，,D1和 D2均截止。,稳压管DZ截止，uO=0。,第三节 电压比较器,URL 和 URH分别为比较器的两个阈值电压。,2、传输特性曲线,第三节 电压比较器,例2 设计一个电压比较器,使其电压传输特性如下图所示，要求所用电阻阻值在20100k之间。,UZ=6V，UT=3V,解：根据电压传输特性，输入电压应作用于同相输入端。,第三节 电压比较器,R1取25k，R2取50k。,