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1、 总的来说就是以三极管为核心，以集成运放为主线。 集成运放内部主要组成单元是差分输入级、电压放大级、功率放大级、偏置电路。 集成运放的两个不同工作状态：线性和非线性应用。 模拟电路主要就是围绕集成运放的内部结构、外部特性及应用、性能改善、工作电源产生、信号源产生等展开。模拟电路知识体系模拟电路知识体系湖南科技大学信息与电气工程学院湖南科技大学信息与电气工程学院主讲主讲: : 胡仕刚胡仕刚第一章第一章 绪绪 论论一、放大电路的表示方法一、放大电路的表示方法 放大电路主要用于放大微弱的电信号，输出电压或电流放大电路主要用于放大微弱的电信号，输出电压或电流在幅度上得到了放大。放大电路为双口网络，即一
2、个信号在幅度上得到了放大。放大电路为双口网络，即一个信号输入口和一个信号输出口。输入口和一个信号输出口。放大电路基本知识放大电路基本知识1.1.放大倍数放大倍数( (增益增益) )表征放大器的放大能力表征放大器的放大能力根据放大电路输入信号的条件和对输出信号的要求，放大器根据放大电路输入信号的条件和对输出信号的要求，放大器可分为四种类型，所以有四种放大倍数的定义。可分为四种类型，所以有四种放大倍数的定义。放大电路的主要技术性能指放大电路的主要技术性能指标标（1）电压放大倍数电压放大倍数定义为定义为: AU=UO/UI（2）电流放大倍数电流放大倍数定义为定义为: : A AI I= =I IO
3、O/ /I II I （3）互阻增益互阻增益定义为定义为: Ar=UO/II（4）互导增益互导增益定义为定义为: Ag=IO/UI2. 输入电阻输入电阻Ri从放大电路输入端看进去的等效电从放大电路输入端看进去的等效电阻，决定了放大电路从信号源吸取信号幅值的大小。阻，决定了放大电路从信号源吸取信号幅值的大小。输入电阻：输入电阻：Ri=ui / ii一般来说，一般来说， Ri越大越好。越大越好。（1）Ri越大，越大，ii就越小，从信号源索取的电流越小。就越小，从信号源索取的电流越小。（2）当信号源有内阻时，）当信号源有内阻时， Ri越大，越大， ui就越接近就越接近uS。输入端输入端iiuiRiu
4、SRS信号源信号源Au输出端输出端3. 输出电阻输出电阻Ro从放大电路输出端看进从放大电路输出端看进 去的等效电阻。决定了放大电路带负载的能力。去的等效电阻。决定了放大电路带负载的能力。输出端输出端Rouo输出端输出端AuuS 输出电阻是表明放大电路带负载的能力，输出电阻是表明放大电路带负载的能力，Ro越小，放越小，放大电路带负载的能力越强，反之则差。大电路带负载的能力越强，反之则差。 0 ,.o.ooSL=URIUR 输出电阻输出电阻的定义：的定义：4. 通频带通频带通频带：通频带： fBW=fHfL放大倍数随频率放大倍数随频率变化曲线变化曲线幅幅频特性曲线频特性曲线fAAm0.7AmfL下
5、限截下限截止频率止频率fH上限截上限截止频率止频率 3dB带宽带宽湖南科技大学信息与电气工程学院湖南科技大学信息与电气工程学院主讲主讲: : 胡仕刚胡仕刚第二章第二章 运算放大器运算放大器o+Uo(sat)-Uo(sat)实际特性理想特性u+ - u-开环电压放大倍数高(104-107)； 输入电阻高（约几百K）； 输出电阻低（约几百）； 漂移小、可靠性高、体积小、重量轻、价格低 。电压传输特性电压传输特性Vo=Avo(vp-vN)3）开环输出电阻 ro02）差模输入电阻 rid 4）共模抑制比 KCMRR 理想运放及其分析依据 理想化条件理想化条件：1）开环电压放大倍数 Auo理想运算放大器
6、理想运算放大器 Avo(vp-vN)VpvNvo 理想运算放大器具有“虚短”和“虚断”的特性，这两个特性对分析线性运用的运放电路十分有用。为了保证线性运用，运放必须在闭环(负反馈）下工作。 理想运算放大器的特性 (1)(1)虚短虚短 由于运放的电压放大倍数很大，而运放的输出电压是有限的，一般在10 V14 V。因此运放的差模输入电压不足1 mV，两输入端近似等电位，相当于 “短路”。开环电压放大倍数越大，两输入端的电位越接近相等。 “虚短”是指在分析运算放大器处于线性状态时，可把两输入端视为等电位，这一特性称为虚假短路，简称虚短。显然不能将两输入端真正短路。 (2)(2)虚断虚断 由于运放的差
7、模输入电阻很大，一般都在1 M以上。因此流入运放输入端的电流往往不足1 A，远小于输入端外电路的电流。故通常可把运放的两输入端视为开路，且输入电阻越大，两输入端越接近开路。 “虚断”是指在分析运放处于线性状态时，可以把两输入端视为等效开路，这一特性称为虚假开路，简称虚断。显然不能将两输入端真正断路。 下面举两个例子说明虚短和虚断的运用。几种常见的基本运算电路 反相比例运算 同相比例运算 电压跟随器 加法电路 减法电路 积分电路3.1 半导体的基本知识半导体的基本知识3.3 半导体二极管半导体二极管3.4 二极管基本电路及其分析方法二极管基本电路及其分析方法3.5 特殊二极管特殊二极管3.2 P
8、N结的形成及特性结的形成及特性 3.1.4 杂质半导体杂质半导体 在本征半导体中掺入某些微量元素作为杂质，在本征半导体中掺入某些微量元素作为杂质，可使半导体的导电性发生显著变化。掺入的杂质可使半导体的导电性发生显著变化。掺入的杂质主要是三价或五价元素。掺入杂质的本征半导体主要是三价或五价元素。掺入杂质的本征半导体称为称为杂质半导体杂质半导体。 N N型半导体型半导体掺入五价杂质元素（如磷）的掺入五价杂质元素（如磷）的半导体。半导体。 P P型半导体型半导体掺入三价杂质元素（如硼）的掺入三价杂质元素（如硼）的半导体。半导体。3.2.1 载流子的漂移与扩散载流子的漂移与扩散漂移运动：漂移运动： 由
9、电场作用引起的载流子的运动称为由电场作用引起的载流子的运动称为漂移运动漂移运动。扩散运动：扩散运动： 由载流子浓度差引起的载流子的运动称为由载流子浓度差引起的载流子的运动称为扩散运动扩散运动。 在一块本征半导体两侧通过扩散不同的杂质在一块本征半导体两侧通过扩散不同的杂质, ,分别形成分别形成N N型半导体和型半导体和P P型半导体。此时将在型半导体。此时将在N N型半型半导体和导体和P P型半导体的结合面上形成如下物理过程型半导体的结合面上形成如下物理过程: : 因浓度差因浓度差 空间电荷区形成内电场空间电荷区形成内电场 内电场促使少子漂移内电场促使少子漂移 内电场阻止多子扩散内电场阻止多子扩
10、散 最后最后, ,多子的多子的扩散扩散和少子的和少子的漂移漂移达到达到动态平衡动态平衡。多子的扩散运动多子的扩散运动由由杂质离子形成空间电荷区杂质离子形成空间电荷区 3.2.2 PN结形成结形成 PNPN结加正向电压时，呈现低电阻，结加正向电压时，呈现低电阻，具有较大的正向扩散电流；具有较大的正向扩散电流； PNPN结加反向电压时，呈现高电阻，结加反向电压时，呈现高电阻，具有很小的反向漂移电流。具有很小的反向漂移电流。 由此可以得出结论：由此可以得出结论：PNPN结具有单结具有单向导电性。向导电性。 3.2.3 PN结的单向导电性结的单向导电性PNPN结结V V- -I I 特性表达式特性表达
11、式其中其中PNPN结的伏安特性结的伏安特性)1e (/SDD = =TVIivI IS S 反向饱和电流反向饱和电流V VT T 温度的电压当量温度的电压当量且在常温下（且在常温下（T T=300K=300K）V026. 0= = =qkTVTmV 26= = 当当PNPN结的反向电压结的反向电压增加到一定数值时，反增加到一定数值时，反向电流突然快速增加，向电流突然快速增加，此现象称为此现象称为PNPN结的结的反向反向击穿。击穿。热击穿热击穿不可逆不可逆 雪崩击穿雪崩击穿 齐纳击穿齐纳击穿 电击穿电击穿可逆可逆 3.2.4 PN结的反向击穿结的反向击穿一、一、PN PN 结的伏安方程结的伏安方
12、程D/DS(e1)TunViI=反向饱和电流反向饱和电流10-8-10-14A温度的温度的电压当量电压当量TkTVq=电子电量电子电量玻尔兹曼常数玻尔兹曼常数1.38*10-23J/K当当 T T = 300= 300( (2727 C C) )：VT = 26 mV 3.3.2 二极管的伏安特性二极管的伏安特性二、二极管的伏安特性二、二极管的伏安特性OuD /ViD /mA正向特性正向特性Vth死区死区电压电压iD = 0Vth = 0.5 V 0.1 V( (硅管硅管) )( (锗管锗管) )V VthiD 急剧上升急剧上升0 V Vth VD(on) = (0.6 0.8) V 硅管硅管
13、 0.7 V(0.2 0.4) V锗管锗管 0.3 V反向特性反向特性ISV (BR)反向击穿反向击穿V(BR) V 0 iD = IS U(BR) 反向电流急剧增大反向电流急剧增大 ( (反向击穿反向击穿) ) 3.4.2 二极管电路的简化模型分析方法二极管电路的简化模型分析方法1.1.二极管二极管V V- -I I 特性的建模特性的建模 将指数模型将指数模型 分段线性化，得到二极分段线性化，得到二极管特性的等效模型。管特性的等效模型。)1e (DSD = =TVIiv（1 1）理想模型）理想模型 （a a）V V- -I I特性特性 （b b）代表符号）代表符号 （c c）正向偏置时的电路
14、模型）正向偏置时的电路模型 （d d）反向偏置时的电路模型）反向偏置时的电路模型（2 2）恒压降模型）恒压降模型（a）V-I特性特性 （b）电路模型）电路模型 （3 3）折线模型）折线模型（a）V-I特性特性 （b）电路模型）电路模型 （4 4）小信号模型）小信号模型vs =0 时时, Q点称为静态工作点点称为静态工作点 ，反映直流时的工作状态。，反映直流时的工作状态。)(11sDDDDvv = =VRRivs =Vmsin t 时（时（VmVT 。 （a）V-I特性特性 （b）电路模型）电路模型(2) 主要特点：主要特点：(a) 正向特性同普通二极管正向特性同普通二极管(b) 反向特性反向特
15、性 较大的较大的 I 较小的较小的 U 工作在反向击穿状态。工作在反向击穿状态。 在一定范围内，反向击穿在一定范围内，反向击穿 具有可逆性。具有可逆性。（一）稳压二极管（一）稳压二极管（3）主要参数）主要参数 稳定电压：稳定电压：Uz 最小稳定电流：最小稳定电流：Izmin 最大稳定电流：最大稳定电流：Izmax(1) 结构：结构：面接触型硅二极管面接触型硅二极管U/VIzminIzmaxI/mAUz0上一页上一页下一页下一页返返 回回下一节下一节上一节上一节(a) 图形符号图形符号 (b) 伏安特性伏安特性303.5 特殊二极管特殊二极管湖南科技大学信息与电气工程学院湖南科技大学信息与电气工
16、程学院主讲主讲: : 胡仕刚胡仕刚第四章第四章 半导体三极管的结半导体三极管的结构示意图如图所示。构示意图如图所示。它有两种类型它有两种类型:NPN型型和和PNP型。型。(a) NPN型管结构示意图型管结构示意图(b) PNP型管结构示意图型管结构示意图(c) NPN管的电路符号管的电路符号(d) PNP管的电路符号管的电路符号 三极管的放大作用是在一定的外部条件控制下，通过载三极管的放大作用是在一定的外部条件控制下，通过载流子传输体现出来的。流子传输体现出来的。外部条件：外部条件：发射结正偏发射结正偏 集电结反偏集电结反偏4.1.2 放大状态下放大状态下BJT的工作原理的工作原理1. 内部载
17、流子的传输过程内部载流子的传输过程发射区：发射载流子发射区：发射载流子集电区：收集载流子集电区：收集载流子基区：传送和控制载流子基区：传送和控制载流子 （以（以NPNNPN为例）为例） 由于三极管内有两种载流子由于三极管内有两种载流子( (自自由电子和空穴由电子和空穴) )参与导电，故称为双参与导电，故称为双极型三极管或极型三极管或BJTBJT ( (Bipolar Junction Transistor) )。 IC= InC+ ICBOIE=IB+ IC放大状态下放大状态下BJTBJT中载流子的传输过程中载流子的传输过程2. 电流分配关系电流分配关系发射极注入电流发射极注入电流传输到集电极
18、的电流传输到集电极的电流设设= = EnCII= = 即即根据传输过程可知根据传输过程可知 IC= InC+ ICBO通常通常 IC ICBOECII 则有则有 为电流放大系数。它只为电流放大系数。它只与管子的结构尺寸和掺杂浓度与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关。一般有关，与外加电压无关。一般 = 0.9 0.99 。IE=IB+ IC放大状态下放大状态下BJTBJT中载流子的传输过程中载流子的传输过程 = =1 又设又设BCEOCIII = = 则则 是另一个电流放大系数。同样，它也只与管是另一个电流放大系数。同样，它也只与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关。子的结构尺
19、寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关。一般一般 1 。根据根据IE=IB+ IC IC= InC+ ICBOEnCII= = 且令且令BCCEOCIIII 时，时，当当ICEO= (1+ ) ICBO（穿透电流）（穿透电流）2. 电流分配关系电流分配关系3. 三极管的三种组态三极管的三种组态共集电极接法共集电极接法，集电极作为公共电极，用，集电极作为公共电极，用CC表示。表示。共基极接法共基极接法，基极作为公共电极，用基极作为公共电极，用CB表示；表示；共发射极接法共发射极接法，发射极作为公共电极，用，发射极作为公共电极，用CE表示；表示；BJT的三种组态的三种组态三极管的放大作用，主要是依靠它的
20、发射极电三极管的放大作用，主要是依靠它的发射极电流能够通过基区传输，然后到达集电极而实现流能够通过基区传输，然后到达集电极而实现的。的。实现这一传输过程的两个条件是：实现这一传输过程的两个条件是：（1）内部条件：内部条件：发射区杂质浓度远大于基区发射区杂质浓度远大于基区杂质浓度，且基区很薄。杂质浓度，且基区很薄。（2）外部条件：外部条件：发射结正向偏置，集电结反发射结正向偏置，集电结反向偏置。向偏置。4.1.3 BJT的的V-I 特性曲线特性曲线 iB=f(vBE) vCE=const(2) 当当vCE1V时，时， vCB= vCE - - vBE0，集电结已进入反偏状态，开始收，集电结已进入
21、反偏状态，开始收 集电子，基区复合减少，同样的集电子，基区复合减少，同样的vBE下下 IB减小，特性曲线右移。减小，特性曲线右移。(1) 当当vCE=0V时，相当于发射结的正向伏安特性曲线。时，相当于发射结的正向伏安特性曲线。1. 输入特性曲线输入特性曲线（以共射极放大电路为例）（以共射极放大电路为例）共射极连接共射极连接饱和区：饱和区：iC明显受明显受vCE控制的区域，控制的区域，该区域内，一般该区域内，一般vCE0.7V (硅管硅管)。此时，此时，发射结正偏，集电结正偏或反发射结正偏，集电结正偏或反偏电压很小偏电压很小。iC=f(vCE) iB=const2. 2. 输出特性曲线输出特性曲
22、线输出特性曲线的三个区域输出特性曲线的三个区域: :截止区：截止区：iC接近零的区域，相当接近零的区域，相当iB=0的曲线的下方。此时，的曲线的下方。此时， vBE小于死区小于死区电压电压。放大区：放大区：iC平行于平行于vCE轴的区域，曲轴的区域，曲线基本平行等距。此时，线基本平行等距。此时，发射结正偏，发射结正偏，集电结反偏集电结反偏。4.1.3 BJT的的V-I 特性曲线特性曲线(1) 集电极最大允许电流集电极最大允许电流ICM(2) 集电极最大允许功率损耗集电极最大允许功率损耗PCM PCM= ICVCE 极限参数极限参数4.1.4 BJT的主要参数的主要参数 V(BR)CEO基极开路
23、时集电极和发射基极开路时集电极和发射 极间的击穿电压。极间的击穿电压。 在输出特性曲线上，作出直流负载线在输出特性曲线上，作出直流负载线 VCE=VCCiCRc，与，与IBQ曲曲线的交点即为线的交点即为Q点，从而得到点，从而得到VCEQ 和和ICQ。 在输入特性曲线上，作出直线在输入特性曲线上，作出直线 ，两线的交点，两线的交点即是即是Q点，得到点，得到IBQ。bBBBBERiV = =v4.3.1 图解分析法图解分析法1. 静态工作点的图解分析静态工作点的图解分析 根据根据vs的波形，在的波形，在BJT的输入特性曲线图上画出的输入特性曲线图上画出vBE 、 iB 的的波形波形2. 动态工作情
24、况的图解分析动态工作情况的图解分析tsinsmsV= =vbBsBBBERiV = =vv 根据根据iB的变化范围在输出特性曲线图上画出的变化范围在输出特性曲线图上画出iC和和vCE 的波形的波形2. 动态工作情况的图解分析动态工作情况的图解分析cCCCCERiV = =v3. 静态工作点对波形失真的影响静态工作点对波形失真的影响截止失真的波形截止失真的波形 饱和失真的波形饱和失真的波形3. 静态工作点对波形失真的影响静态工作点对波形失真的影响4.3.2 小信号模型分析法小信号模型分析法1. BJT的的H参数及小信号模型参数及小信号模型建立小信号模型的意义建立小信号模型的意义建立小信号模型的思
25、路建立小信号模型的思路 当放大电路的输入信号电压很小时，就可以把三极当放大电路的输入信号电压很小时，就可以把三极管小范围内的特性曲线近似地用直线来代替，从而可以管小范围内的特性曲线近似地用直线来代替，从而可以把三极管这个非线性器件所组成的电路当作线性电路来把三极管这个非线性器件所组成的电路当作线性电路来处理。处理。 由于三极管是非线性器件，这样就使得放大电路的由于三极管是非线性器件，这样就使得放大电路的分析非常困难。建立小信号模型，就是将非线性器件做分析非常困难。建立小信号模型，就是将非线性器件做线性化处理，从而简化放大电路的分析和设计。线性化处理，从而简化放大电路的分析和设计。BJT的的H参
26、数及小信号模型参数及小信号模型 H参数的确定参数的确定rbe= rbb + (1+ ) re其中对于低频小功率管其中对于低频小功率管 rbb200 则则 )mA()mV(26)1(200EQbeIr )mA()mV(26)mA()mV(EQEQeIIVrT= = =而而 (T=300K) 一般也用公式估算一般也用公式估算 rbe （忽略（忽略 re ） 重点掌握固定偏流射极电路和分压式射极电路4.4.2 射极偏置电路射极偏置电路小信号模型小信号模型等效电路法的步骤等效电路法的步骤：1. 首先利用图解法或近似估算法确定放大电路首先利用图解法或近似估算法确定放大电路的静态工作点的静态工作点 Q 。
27、2. 求出静态工作点处的微变等效电路参数求出静态工作点处的微变等效电路参数 和和 rbe 。3. 画出放大电路的微变等效电路。可先画出三画出放大电路的微变等效电路。可先画出三极管的等效电路，然后画出放大电路其余部分的交极管的等效电路，然后画出放大电路其余部分的交流通路。流通路。4. 列出电路方程并求解。列出电路方程并求解。三种组态的特点及用途三种组态的特点及用途共射极放大电路：共射极放大电路： 电压和电流增益都大于电压和电流增益都大于1 1，输入电阻在三种组态中居中，输，输入电阻在三种组态中居中，输出电阻与集电极电阻有很大关系。适用于低频情况下，作多级出电阻与集电极电阻有很大关系。适用于低频情
28、况下，作多级放大电路的中间级。放大电路的中间级。共集电极放大电路：共集电极放大电路： 只有电流放大作用，没有电压放大，有电压跟随作用。在只有电流放大作用，没有电压放大，有电压跟随作用。在三种组态中，输入电阻最高，输出电阻最小，频率特性好。可三种组态中，输入电阻最高，输出电阻最小，频率特性好。可用于输入级、输出级或缓冲级。用于输入级、输出级或缓冲级。共基极放大电路：共基极放大电路： 只有电压放大作用，没有电流放大，有电流跟随作用，输只有电压放大作用，没有电流放大，有电流跟随作用，输入电阻小，输出电阻与集电极电阻有关。高频特性较好，常用入电阻小，输出电阻与集电极电阻有关。高频特性较好，常用于高频或
29、宽频带低输入阻抗的场合，模拟集成电路中亦兼有电于高频或宽频带低输入阻抗的场合，模拟集成电路中亦兼有电位移动的功能。位移动的功能。 阻容耦合放大电路由于存在级间耦合电容、发射极旁路电阻容耦合放大电路由于存在级间耦合电容、发射极旁路电容及三极管的结电容等，它们的容抗随频率变化，故当信号容及三极管的结电容等，它们的容抗随频率变化，故当信号频率不同时，放大电路的输出电压相对于输入电压的幅值和频率不同时，放大电路的输出电压相对于输入电压的幅值和相位都将发生变化。相位都将发生变化。)()( ffAAuu = =Au( f ) 幅频特性幅频特性 ( f ) 相频特性相频特性f|Au |0.707| Auo
30、|fLfH| Auo |幅频特性幅频特性f 270 180 90相频特性相频特性 4.7 4.7 多级多级( (组合组合) )放大电路放大电路 基本放大电路基本放大电路多级放大电路多级放大电路 一级一级 耦合方式耦合方式直接耦合直接耦合阻容耦合阻容耦合变压器耦合变压器耦合光电耦合光电耦合 1. 直接耦合直接耦合 如图所示如图所示耦合方式有耦合方式有考点考点二、直接耦合方式的优缺点二、直接耦合方式的优缺点 2. 阻容耦合阻容耦合 3 3、变压器耦合、变压器耦合 4.7.2 4.7.2 多级（组合）放大电路的动态分析多级（组合）放大电路的动态分析 一、电压放大倍数一、电压放大倍数 in-1)o(n
31、i3o2i2o1UUUUUU= = = =、unAAAUUUUUUUUAu2u1inoi2o2io1iou = = = = = = =njAA1uju注意注意 二、输入电阻二、输入电阻 三、输出电阻三、输出电阻第六章第六章 模拟集成电路模拟集成电路湖南科技大学信息与电气工程学院湖南科技大学信息与电气工程学院主讲主讲: :胡仕刚胡仕刚6.1.1 BJT电流源电路电流源电路1. 镜像电流源镜像电流源BE1BE2=VVE1E2= IIC1C2= IIT T1 1、T T2 2的参数全同的参数全同 即即12，ICEO1ICEO2 当当BJT的的较大时，基极电流较大时，基极电流IB可以忽略可以忽略 Io
32、IC2IREF RVVRVVVEECCEEBECC)( 代表符号代表符号6.1.1 BJT电流源电路电流源电路1. 镜像电流源镜像电流源动态电阻动态电阻 2B12CE2Co)(Ivir = =一般一般ro在几百千欧以上在几百千欧以上ce r= =6.2.1 差分式放大电路的一般结构差分式放大电路的一般结构2. 有关概念有关概念i2i1id=vvv 差模信号差模信号)(21=i2i1icvvv 共模信号共模信号idod=vvv A差模电压增益差模电压增益icoc=vvv A共模电压增益共模电压增益icciddooo =vvvvvvvAA = = 总输出电压总输出电压其中其中ov 差模信号产生的输
33、出差模信号产生的输出ov 共模信号产生的输出共模信号产生的输出共模抑制比共模抑制比反映抑制零漂能力的指标反映抑制零漂能力的指标cdCMR=vvAAK6.2.1 差分式放大电路的一般结构差分式放大电路的一般结构2. 有关概念有关概念根据根据2=idici1vvv 2=idici2vvv i2i1id=vvv )(21=i2i1icvvv 有有 共模信号相当于两个输入共模信号相当于两个输入端信号中相同的部分端信号中相同的部分 差模信号相当于两个输入差模信号相当于两个输入端信号中不同的部分端信号中不同的部分 两输入端中的共模信号两输入端中的共模信号大小相等，相位相同；差模信大小相等，相位相同；差模信
34、号大小相等，相位相反。号大小相等，相位相反。3.差分放大电路四种接法 双入双出 单入单出 单入双出 单入单出 1.差分放大电路的任意输入信号都可以分解为一对共模信号和一对差模信号组合，因此单端输入的差分电路仍可看作双端输入时的工作状态。 2.差分放大电路的差模电压放大倍数只与输出方式有关，而于输入方式无关，即输入方式无论是单端输入还是双端输入，只要是双端输出，差动放大电路的差模电压放大倍数就等于单管放大电路的电压放大倍数；凡是单端输出，差动放大电路的差模电压放大倍数就只等于单管放大电路电压放大倍数的一半。湖南科技大学信息与电气工程学院湖南科技大学信息与电气工程学院主讲主讲: :胡仕刚胡仕刚第七
35、章第七章 放大电路中的反馈放大电路中的反馈7.1.1 什么是反馈什么是反馈 将电子系统输出回路的电量（电压或电流），将电子系统输出回路的电量（电压或电流），送回到输入回路的过程。送回到输入回路的过程。hfeibicvceIbvbehrevcehiehoe内部反馈内部反馈外部反馈外部反馈输出信号输出信号反馈放大电路反馈放大电路的输入信号的输入信号反馈信号反馈信号基本放大电路的输入基本放大电路的输入信号（净输入信号）信号（净输入信号）7.1.1 什么是反馈什么是反馈反馈放大电路组成框图反馈放大电路组成框图反馈通路反馈通路信号反向传输的渠道信号反向传输的渠道开环开环 无反馈通路无反馈通路闭环闭环 有
36、反馈通路有反馈通路7.1.3 正反馈与负反馈正反馈与负反馈正反馈：输入量不变时，引入反馈后输出量变大了。正反馈：输入量不变时，引入反馈后输出量变大了。负反馈：输入量不变时，引入反馈后输出量变小了。负反馈：输入量不变时，引入反馈后输出量变小了。从输出端看从输出端看从输入端看从输入端看正反馈：引入反馈后，使净输入量变大了。正反馈：引入反馈后，使净输入量变大了。负反馈：引入反馈后，使净输入量变小了。负反馈：引入反馈后，使净输入量变小了。净输入量可以是电压，也可以是电流。净输入量可以是电压，也可以是电流。7.1.3 正反馈与负反馈正反馈与负反馈判别方法：判别方法：瞬时极性法瞬时极性法。即在电路中，从输
37、入端开始，沿着。即在电路中，从输入端开始，沿着 信号流向，标出某一时刻有关节点电压变化的斜率信号流向，标出某一时刻有关节点电压变化的斜率 （正斜率或负斜率，用（正斜率或负斜率，用“+ +”、“- -”号表示）。号表示）。净输入量减小净输入量减小净输入量增大净输入量增大负反馈负反馈正反馈正反馈反馈通路反馈通路反馈通路反馈通路7.1.5 电压反馈与电流反馈电压反馈与电流反馈 电压反馈与电流反馈由反馈网络在放大电路输出电压反馈与电流反馈由反馈网络在放大电路输出端的取样对象决定端的取样对象决定电压反馈：反馈信号电压反馈：反馈信号xf和输出电压成比例，即和输出电压成比例，即xf=Fvo电流反馈：反馈信号
38、电流反馈：反馈信号xf与输出电流成比例，即与输出电流成比例，即xf=Fio 并联结构并联结构串联结构串联结构7.1.5 电压反馈与电流反馈电压反馈与电流反馈判断方法：负载短路法判断方法：负载短路法 将将负载负载短路，反馈量仍然存在短路，反馈量仍然存在电流反馈。电流反馈。 将将负载负载短路（未接负载时输出对地短路），反馈量为零短路（未接负载时输出对地短路），反馈量为零电压反馈。电压反馈。电压反馈电压反馈电流反馈电流反馈反馈通路反馈通路反馈通路反馈通路7.2 负反馈放大电路的四种组态负反馈放大电路的四种组态7.2.2 电压并联负反馈放大电路电压并联负反馈放大电路7.2.3 电流串联负反馈放大电路电
39、流串联负反馈放大电路7.2.4 电流并联负反馈放大电路电流并联负反馈放大电路7.2.1 电压串联负反馈放大电路电压串联负反馈放大电路 反馈组态判断举例（交流）反馈组态判断举例（交流） 信号源对反馈效果的影响信号源对反馈效果的影响7.2.1 电压串联负反馈放大电路电压串联负反馈放大电路 输入以电压形式求和输入以电压形式求和（KVLKVL）： vidid= =vi i- - vf f 稳定输出电压稳定输出电压特点：特点： 电压控制的电压源电压控制的电压源RLvovfvid(=vivf) vo 7.2.2 电压并联负反馈放大电路电压并联负反馈放大电路 输入以电流形式求和输入以电流形式求和（KCLKC
40、L）： iidid= =ii i- -if f 稳定输出电压稳定输出电压 电流控制的电压源电流控制的电压源特点：特点：7.2.3 电流串联负反馈放大电路电流串联负反馈放大电路 输入以电压形式求和输入以电压形式求和（KVLKVL）： vidid= =vi i- - vf f 稳定输出电流稳定输出电流 电压控制的电流源电压控制的电流源特点：特点： RL io vf (=ioRf ) vi一定时 vi d io 7.2.4 电流并联负反馈放大电路电流并联负反馈放大电路 输入以电流形式求和输入以电流形式求和（KCLKCL）： iidid= =ii i- -if f 稳定输出电流稳定输出电流 电流控制的
41、电流源电流控制的电流源特点：特点：电压负反馈：电压负反馈：稳定输出电压，具有恒压特性稳定输出电压，具有恒压特性串联反馈：串联反馈：输入端电压求和（输入端电压求和（KVLKVL）电流负反馈：电流负反馈：稳定输出电流，具有恒流特性稳定输出电流，具有恒流特性并联反馈：并联反馈：输入端电流求和（输入端电流求和（KCLKCL）特点小结：特点小结：7.3 负反馈放大电路增益的一般表达式负反馈放大电路增益的一般表达式1. 闭环增益的一般表达式闭环增益的一般表达式2. 反馈深度讨论反馈深度讨论3. 环路增益环路增益1. 闭环增益的一般表达式闭环增益的一般表达式开环增益开环增益idoxxA = =ofxxF =
42、 =反馈系数反馈系数iofxxA = =闭环增益闭环增益因为因为fiidxxx = =所以所以iofxxA = =fidoxxx = =FxAxxooo/ = =已知已知AFA = =1fidixxx = =闭环增益的一般表达式闭环增益的一般表达式即即AFAA = =1f7.3 负反馈放大电路增益的一般表达式负反馈放大电路增益的一般表达式负反馈放大电路中各种信号量的含义负反馈放大电路中各种信号量的含义7.3 负反馈放大电路增益的一般表达式负反馈放大电路增益的一般表达式2. 反馈深度讨论反馈深度讨论一般负反馈一般负反馈称为反馈深度称为反馈深度)1(FA 时，时， 11 )1( FA， FAA 时
43、，时， 11 )2( FA深度负反馈深度负反馈正反馈正反馈时，时， 11 )3( FA， FAA 自激振荡自激振荡时，时， 01 )4(= = FA， F A 一般情况下，一般情况下，A和和F都是频率的函数，当考虑信号频率的影都是频率的函数，当考虑信号频率的影响时，响时，Af、A和和F分别用分别用 、 和和 表示。表示。 fAAF即即FAAA = =1fend7.3 负反馈放大电路增益的一般表达式负反馈放大电路增益的一般表达式7.4 负反馈对放大电负反馈对放大电路性能的影响路性能的影响7.4.2 减小非线性失真减小非线性失真7.4.3 抑制反馈环内噪声抑制反馈环内噪声7.4.4 对输入电阻和输
44、出电阻的影响对输入电阻和输出电阻的影响7.4.1 提高增益的稳定性提高增益的稳定性 负反馈对放大电路性能的改善，是以牺牲增负反馈对放大电路性能的改善，是以牺牲增益为代价的，且仅对环内的性能产生影响。益为代价的，且仅对环内的性能产生影响。串联负反馈串联负反馈 并联负反馈并联负反馈 电压负反馈电压负反馈 电流负反馈电流负反馈 特别注意表特别注意表7.4.1的内容的内容增大输入电阻增大输入电阻减小输入电阻减小输入电阻减小输出电阻，稳定输出电压减小输出电阻，稳定输出电压增大输出电阻，稳定输出电流增大输出电阻，稳定输出电流7.4.4 对输入电阻和输出电阻的影响对输入电阻和输出电阻的影响end7.5 深度
45、负反馈条件下深度负反馈条件下的近似计算的近似计算1. 深度负反馈的特点深度负反馈的特点2. 举例举例1. 深度负反馈的特点深度负反馈的特点即，深度负反馈条件下，闭环增益只与反馈网络有关即，深度负反馈条件下，闭环增益只与反馈网络有关 11 FA由于由于FAAA = =1f则则FFAA1= = 又因为又因为iofXXA= =ofXXF= =代入上式代入上式ifXX 得得（也常写为（也常写为 xf f xi i）0fiid = =XXX净输入量近似等于零净输入量近似等于零由此可得深度负反馈条件下，基本放大电路由此可得深度负反馈条件下，基本放大电路“两虚两虚”的概念的概念输入量近似等于反馈量输入量近似
46、等于反馈量（xidid 0 ）1. 深度负反馈的特点深度负反馈的特点串联负反馈，输入端电压求和串联负反馈，输入端电压求和0iidid = =riv深度负反馈条件下深度负反馈条件下 xidid= = xi i - - xf f 0 虚短虚短虚断虚断虚短虚短虚断虚断并联负反馈，输入端电流求和并联负反馈，输入端电流求和vidid= = vi i - - vf f 0iidid= = ii i - - if f 0vidid= = iidid ri i 08.1 功率放大电路的一般问题功率放大电路的一般问题2. 功率放大电路提高效率的主要途径功率放大电路提高效率的主要途径1. 功率放大电路的特点及主要
47、研究对象功率放大电路的特点及主要研究对象8.0 功率放大电路功率放大电路概述概述能够向负载提供足够信号功率的放大电路称为能够向负载提供足够信号功率的放大电路称为功率放大电路功率放大电路，简称，简称功放功放。功放既不是单纯追求输出高电压，也不是单纯功放既不是单纯追求输出高电压，也不是单纯追求输出大电流，而是追求在电源电压确定的追求输出大电流，而是追求在电源电压确定的情况下，输出尽可能大的功率。情况下，输出尽可能大的功率。功放电路的要求：功放电路的要求：Pomax 大，三极管极限工作大，三极管极限工作 = Pomax / PV 要高要高失真要小失真要小一、主要技术指标一、主要技术指标1.最大输出功
48、率最大输出功率Pom功率放大电路提供给负载的信号功率称为输出功率。是功率放大电路提供给负载的信号功率称为输出功率。是交流功率，表达式为交流功率，表达式为PoIoUo。最大输出功率是在电路参数确定的情况下，负载上可能最大输出功率是在电路参数确定的情况下，负载上可能获得的最大交流功率获得的最大交流功率2.转换效率转换效率 功率放大电路的最大输出功率与电源提供的直流功率之功率放大电路的最大输出功率与电源提供的直流功率之比。比。直流功率等于电源输出电流平均值及电压之积直流功率等于电源输出电流平均值及电压之积。3.最大输出电压最大输出电压Vom二、功率放大电路中的晶体管二、功率放大电路中的晶体管在功率放
49、大电路中，为使输出功率尽可能大，要求在功率放大电路中，为使输出功率尽可能大，要求晶体管工作在极限应用状态。晶体管工作在极限应用状态。选择功放管时选择功放管时，要注意极限参数的选择，还要注意其，要注意极限参数的选择，还要注意其散散热条件热条件，使用时必须安装合适的散热片和，使用时必须安装合适的散热片和各种保护措施各种保护措施。晶体管集电极电流最大时接近晶体管集电极电流最大时接近ICM （集电极最大允许电流）（集电极最大允许电流）晶体管管压降最大时接近晶体管管压降最大时接近V（BR）CEO晶体管耗散功率最大时接近晶体管耗散功率最大时接近PCM（集电极最大（集电极最大允许耗散功率）允许耗散功率）三、
50、功率放大电路的分析方法三、功率放大电路的分析方法采用图解法采用图解法四种工作状态四种工作状态根据正弦信号整个周期内三根据正弦信号整个周期内三极管的导通情况划分极管的导通情况划分乙类：乙类：导通角等于导通角等于180甲类：甲类：一个周期内均导通一个周期内均导通甲乙类：甲乙类：导通角大于导通角大于180丙类：丙类：导通角小于导通角小于180 8.2 射极输出器射极输出器甲类放大的实例甲类放大的实例简化电路简化电路带电流源详图的电路图带电流源详图的电路图 特点：特点：电压增益近似为电压增益近似为1，电流增益很大，可获得较大的功，电流增益很大，可获得较大的功率增益，输出电阻小，带负载能力强。率增益，输