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1、第一章 绪论 -所谓电子系统，通常是指由若干相互联接、相互作用的基本电路组成的具有特定功能的电路整体。由于大规模集成电路和模拟-数字混合集成电路的大量出现，单个芯片也可以自成一个系统。例如，目前有多种单个芯片构成的数据采集系统产品，芯片内部往往包括多路模拟开关、可编程放大电路、取样保持电路、模数转换电路、数字信号传输与控制电路等多种功能电路，并且已互相联接成为一个单片电子系统。这样的单片系统是功能更为完善的电子系统中的一个组成部分。一个比较复杂而完善的电子系统，往往是由许多个子系统所构成。从结构上来看，它可能是两级或是多级的。 在许多情况下，电子系统必须与其他物理系统相结合，才能构成完整的实用
2、系统。例如，常见的VCD系统，在光盘上记录的声音和图像信号，是通过激光传感系统转化为电信号的，而光盘的同步旋转和激光探头的移动则是通过电子系统控制的精密机械系统实现的。 信号与电信号一般地说，信号是信息的载体。例如，声音信号可以传达语言、音乐或其他信息，图像信号可以传达人类视觉系统能够接受的图像信息。上一个知识点中的温度波动曲线表示的是拉丝塔上加热炉内温度随时间而变化的信号，它是以信号波形表达信息的。 上述声音信号、图像信号和温度信号均为非电信号，无法直接传递给电子系统。这些非电物理量需要用适当的传感器将其转换为电信号，才能输入到电子系统中。转换后得到的电信号就代表相应物理量一定的信息。 (a
3、)(b)图1为一般化起见，常把传感器看作信号源，如图1所示。其中图(a)是电压源形式，Rs是内阻；而图(b)是电流源。虽然二者是等效的（戴维宁-诺顿等效），并可相互转换，但是在信号源电阻Rs远小于电子系统输入电阻Ri时，使用电压源形式更为有利，反之则使用电流源形式较方便。类似地，在多级电子电路中对其中某一级进行分析时，前一级电路的输出信号就是本级的输入信号，也可以用这两种信号源之一来简化表达前级输出。 电信号是随时间变化的电压或电流。它可用其电压或电流幅值与时间的函数关系来表示，也可用波形直观的表达。下面以正弦波电压信号和方波信号为例说明信号的表达方式及其基本特性。模拟信号的特点是，在时间上和
4、幅值上均是连续的，在一定动态范围内可能取任意值。从宏观上看，我们周围的世界大多数物理量都是时间连续、数值连续的变量， 在信号分析中，按时间和幅值的连续性和离散性把信号分为4类：（1）时间连续、数值连续信号；（2）时间离散、数值连续信号；（3）时间离散、数值离散信号；（4）时间连续、数值离散信号。数字系统（如微处理器系统）中运行的信号都是数字信号。从时间函数波形看，它们只存在高、低两种电平的相互转换，这两种电平分别代表了二元编码中的1和0。图1是一组数字信号的实例。 处理数字信号的电子电路称为数字电路。模拟信号放大放大是最基本的模拟信号处理功能，它是通过放大电路实现的，大多数模拟电子系统中都应用
5、了不同类型的放大电路。放大电路也是构成其他模拟电路，如滤波、振荡、稳压等功能电路的基本单元电路。电子技术里的“放大”有两方面的含义：一是能将微弱的电信号增强到人们所需要的数值（即放大电信号），以便于人们测量和使用；检测外部物理信号的传感器所输出的电信号通常是很微弱的，例如前面介绍的高温计，其输出电压仅有毫伏量级，而细胞电生理实验中所检测到的细胞膜离子单通道电流甚至只有皮安（pA,10-12A）量级。对这些能量过于微弱的信号，既无法直接显示，一般也很难作进一步分析处理。通常必须把它们放大到数百毫伏量级，才能用数字式仪表或传统的指针式仪表显示出来。若对信号进行数字化处理，则须把信号放大到数伏量级才
6、能被一般的模数转换器所接受。二是要求放大后的信号波形与放大前的波形的形状相同或基本相同，即信号不能失真，否则就会丢失要传送的信息，失去了放大的意义。某些电子系统需要输出较大的功率，如家用音响系统往往需要把声频信号功率提高到数瓦或数十瓦。而输入信号的能量较微弱，不足以推动负载，因此需要给放大电路另外提供一个直流能源，通过输入信号的控制，使放大电路能将直流能源的能量转化为较大的输出能量，去推动负载。这种小能量对大能量的控制作用是放大的本质。针对不同的应用，需要设计不同的放大电路。 放大电路的四种类型电压放大电路 电流放大电路 互阻放大电路 互导放大电路第二章 半导体二极管及其基本电路半导体材料导电
7、性能介于导体与绝缘体之间的材料，我们称之为半导体。在电子器件中，常用的半导体材料有：元素半导体，如硅（Si）、锗（Ge）等；化合物半导体，如砷化镓（GaAs）等；以及掺杂或制成其他化合物半导体材料，如硼（B）、磷（P）、铟（In）和锑（Sb）等。其中硅是最常用的一种半导体材料。半导体有以下特点：1半导体的导电能力介于导体与绝缘体之间。2半导体受外界光和热的刺激时，其导电能力将会有显著变化。3在纯净半导体中，加入微量的杂质，其导电能力会急剧增强半导体的共价键结构在电子器件中，用得最多的半导体材料是硅和锗，它们的简化原子模型如下图a所示。硅和锗都是四价元素，在其最外层原子轨道上具有四个电子，称为价
8、电子。由于原子呈中性，故在图中原子核用带圆圈的+4符号表示。半导体与金属和许多绝缘体一样，均具有晶体结构，它们的原子形成有序的排列，邻近原子之间由共价键联结，其晶体结构示意图如图b所示。图b中表示的是晶体的二维结构，实际上半导体晶体结构是三维的。 本征半导体是一种完全纯净、结构完整的半导体晶体。 本征半导体中的两种载流子本征激发在室温下，本征半导体共价键中的价电子获得足够的能量，挣脱共价键的束缚进入导带，成为自由电子，在晶体中产生电子-空穴对的现象称为本征激发。空穴在本征激发中，价电子成为自由电子后共价键上留下空位，这个空位称为空穴。空穴是一个带正电的粒子，其电量与电子相等，电极性相反，在外加
9、电场作用下，可以自由地在晶体中运动，它和自由电子一样可以参加导电。在硅（或锗）的晶体内掺入三价元素杂质而形成的杂质半导体，称为P型半导体。 在P型半导体中多数载流子是空穴（由掺杂产生），电子为少数载流子（由本征激发产生）。 在硅（或锗）的晶体内掺入少量三价元素杂质，如硼（或铟）等，因硼原子只有三个价电子，它与周围硅原子组成共价键时，因缺少一个电子，在晶体中便产生一个空位，当相邻共价键上的电子受到热振动或在其他激发条件下获得能量时，就有可能填补这个空位，使硼原子成为不能移动的负离子，而原来硅原子的共价键则因缺少一个电子，形成了空穴，硼原子接受电子，称硼为受主，在硅或锗的晶体中掺入五价元素杂质而形
10、成的杂质半导体，称为N型半导体。 在N型半导体中多数载流子是电子（由掺杂产生），空穴为少数载流子（由本征激发产生）。 在硅或锗的晶体中掺入五价元素，它的五个价电子中有四个与周围的硅原子结成共价键后，多出一个价电子。在室温下，原子对于这个多余的价电子束缚力较弱，它很容易被激发而成为自由电子。这样，杂质原子就变成带正电荷的离子。由于杂质原子可以提供电子，故称为施主原子。这种杂质半导体中自由电子的浓度远远大于同一温度下本征半导体中自由电子的浓度，这就大大增强了半导体的导电能力。PN结的形成在一块完整的硅片上，用不同的掺杂工艺使其一边形成N型半导体，另一边形成P型半导体，那么在两种半导体的交界面附近就
11、形成了PN结。PN结是构成各种半导体器件的基础。 在P型半导体和N型半导体结合后，由于N型区内电子很多而空穴很少，而P型区内空穴很多电子很少，在它们的交界处就出现了电子和空穴的浓度差别。这样，电子和空穴都要从浓度高的地方向浓度低的地方扩散。于是，有一些电子要从N型区向P型区扩散，也有一些空穴要从P型区向N型区扩散。它们扩散的结果就使P区一边失去空穴，留下了带负电的杂质离子,N区一边失去电子，留下了带正电的杂质离子。半导体中的离子不能任意移动，因此不参与导电。这些不能移动的带电粒子在P和N区交界面附近，形成了一个很薄的空间电荷区，就是所谓的PN结。空间电荷区有时又称为耗尽区。扩散越强，空间电荷区
12、越宽。在出现了空间电荷区以后，由于正负电荷之间的相互作用，在空间电荷区就形成了一个内电场，其方向是从带正电的N区指向带负电的P区。显然，这个电场的方向与载流子扩散运动的方向相反，它是阻止扩散的。另一方面，这个电场将使N区的少数载流子空穴向P区漂移，使P区的少数载流子电子向N区漂移，漂移运动的方向正好与扩散运动的方向相反。从N区漂移到P区的空穴补充了原来交界面上P区所失去的空穴，从P区漂移到N区的电子补充了原来交界面上N区所失去的电子，这就使空间电荷减少，因此，漂移运动的结果是使空间电荷区变窄。当漂移运动和扩散运动相等时，PN结便处于动态平衡状态。 PN结的正向导电性当PN结加上外加正向电压，即
13、电源的正极接P区，负极接N区时，外加电场与PN结内电场方向相反。在这个外加电场作用下，PN结的平衡状态被打破，P区中的多数载流子空穴和N区中的多数载流子电子都要向PN结移动，当P区空穴进入PN结后，就要和原来的一部分负离子中和，使P区的空间电荷量减少。同样，当N区电子进入PN结时，中和了部分正离子，使N区的空间电荷量减少，结果使PN结变窄，即耗尽区由厚变薄，由于这时耗尽区中载流子增加，因而电阻减小。势垒降低使P区和N区中能越过这个势垒的多数载流子大大增加，形成扩散电流。在这种情况下，由少数载流了形成的漂移电流，其方向与扩散电流相反，和正向电流比较，其数值很小，可忽略不计。这时PN结内的电流由起
14、支配地位的扩散电流所决定。在外电路上形成一个流入P区的电流，称为正向电流。当外加电压稍有变化（如O.1V），便能引起电流的显著变化，因此电流是随外加电压急速上升的。 这时，正向的PN结表现为一个很小的电阻。 PN结的反向导电性当PN结外加反向电压，即电源的正极接N区，负极接P区。外加电场方向与PN结内电场方向相同，PN结处于反向偏置。在反向电压的作用下，P区中的空穴和N区中的电子都将进一步离开PN结，使耗尽区厚度加宽，PN结的内电场加强。这一结果，一方面使P区和N区中的多数载流子就很难越过势垒，扩散电流趋近于零。另一方面，由于内电场的加强，使得N区和P区中的少数载流子更容易产生漂移运动。这样，
15、流过PN结的电流由起支配地位的漂移电流所决定。漂移电流表现在外电路上有一个流入N区的反向电流IR。由于少数载流子是由本征激发产生的，其浓度很小，所以IR是很微弱的，一般为微安数量级。当管子制成后，IR数值决定于温度，而几乎与外加电压无关。IR受温度的影响较大，在某些实际应用中，还必须予以考虑。 PN结在反向偏置时，IR很小，PN结呈现一个很大的电阻，可认为它基本是不导电的。PN结的伏安特性表达式PN结的反向击穿现象反向击穿分为电击穿和热击穿，电击穿包括雪崩击穿和齐纳击穿。PN结热击穿后电流很大，电压又很高，消耗在结上的功率很大，容易使PN结发热，把PN结烧毁。热击穿是不可逆的。半导体二极管的结
16、构半导体二极管按其结构的不同可分为点接触型和面接触型两类。 点接触型二极管是将一根很细的金属触丝（如三价元素铝）和一块半导体（如锗）熔接后做出相应的电极引线，再外加管壳密封而成。其结构图如图（a）所示。点接触型二极管的极间电容很小，不能承受高的反向电压和大的电流，往往用来作小电流整流、高频检波及开关管。面接触型二极管的结构如图（b）所示。这种二极管的PN结面积大，可承受较大的电流，但极间电容也大。这类器件适用于整流，而不宜用于高频电路中。图（c）为集成电路中的平面型二极管的结构图，图(d)为二极管的代表符号。二极管的VI 特性 半导体二极管的VI 特性如图所示。下面对VI 特性分三部分加以说明
17、。1正向特性 正向特性表现为图中的段。此时正向电压较小，正向电流几乎为零。此工作区域称为死区。Vth称为门坎电压或死区电压（该电压硅管约为0.5V，锗管为0.1V)。当正向电压大于Vth时，内电场削弱，电流因而迅速增长，呈现出很小的正向电阻。2反向特性 反向特性表现为如图中的段。由于是少数载流子形成的反向饱和电流，所以其数值很小。但温度对它影响很大，当温度升高时，反向电流将随之增加。 3反向击穿特性 反向击穿特性对应于图中段，当反向电压增加到一定值时，反向电流急剧增加，二极管被反向击穿。其原因和PN击穿相同。 二极管的主要参数器件的参数是对其特性的定量描述，也是我们正确使用和合理选择器件的依据
18、。半导体二极管主要参数有：最大整流电流IF指二极管长期运行时允许通过的最大正向平均电流，它是由PN结的结面积和外界散热条件决定的。实际应用时，二极管的平均电流不能超过此值，并要满足散热条件，否则会烧坏二极管。最大反向工作电压VR指二极管使用时所允许加的最大反向电压，超过此值二极管就有发生反向击穿的危险。通常取反向击穿电压的一半作为VR。反向电流IR指二极管未反向击穿时的反向电流值。此值越小，二极管的单向导电性越好。此值与温度有密切关系，在高温运行时要特别注意。最高工作频率fM主要由PN结的结电容大小决定，超过此值，二极管的单向导电性将不能很好地体现。由于制造工艺的限制，即使是同一型号的管子，参
19、数的分散性也很大，手册上往往是给出参数的范围。二极管的类型和参数可查阅厂家提供的产品手册。二极管限幅电路分析一种简单的限幅电路如图所示。当vI小于二极管导通电压时，二极管不导通，vO vI；当vI超过二极管的导通电压vD，二极管导通，其两端电压就是vD。由于二极管正向导通后，其两端电压变化很小，所以当vI有很大变化时，vO的值却被限制在一定范围内。这种电路可用来减少某些信号的幅值，以适应不同的要求或保护电路中的元器件。二极管开关电路从二极管的伏安特性分析可以知道，当其两端电压低于导通电压时，二极管不导通，相当于开关断开；当其两端电压超过导通电压时，二极管导通，相当于开关接通。所以，二极管的实际
20、作用很像一个开关，只是这个开关不够理想，开关接通时其导通压降不为零。此开关特性在数字电路中得到广泛的应用。要判断电路中二极管处于导通状态还是截止状态，应当掌握的基本方法是：可以先将二极管断开，然后计算二极管两端的电位，若是外加的是正向电压则二极管导通，否则二极管截止。 稳压管及其稳压特性稳压管（也称为齐纳二极管）是一种用特殊工艺制造的面结型硅半导体二极管，其代表符号如图(a)所示。这种管子的杂质浓度比较大，空间电荷区内的电荷密度高，且很窄，容易形成强电场。当反向电压加到某一定值时，反向电流急剧增加，产生反向击穿，其特性如图(b)所示。图中的VZ表示反向击穿电压，即稳压管的稳定电压。稳压管的稳压
21、作用原理在于，对于反向击穿区域，电流有很大变化时，只引起很小的电压变化，即电压基本不变。反向击穿曲线愈陡，动态电阻愈小，稳压管的稳压性能愈好。在稳压管稳压电路中，一般都加限流电阻R，使稳压管电流工作在IZmax和IZmix的稳压范围。稳压管的伏安特性并联式稳压管稳压电路稳压电路如图所示。该电路能够稳定输出电压。当VI或RL变化时，电路能自动地调整IZ的大小，使R上的压降RIR改变，达到使输出电压VO（VZ）基本恒定的目的。例如，当VI恒定而RL减小时，将产生如下的自动调节过程：这样VO基本维持恒定。 光电二极管着科学技术的发展，在信号传输和存储等环节中，越来越多地应用光信号。采用光电子系统的突
22、出优点是，抗干扰能力较强、传送信息量大、传输耗损小且工作可靠。光电二极管是光电子系统的电子器件。光电二极管的结构与PN结二极管类似，管壳上的一个玻璃窗口能接收外部的光照。这种器件的PN结在反向偏置状态下运行，它的反向电流随光照强度的增加而上升。图(a)是光电二极管的代表符号，图(b)是它的等效电路，而图(c)则是它的特性曲线。光电二极管的主要特点是，它的反向电流与照度成正比，其灵敏度的典型值为0.1mA/lx数量级。发光二极管（LED）通常用元素周期表中、族元素的化合物，如砷化镓、磷化镓等所制成的。当这种管子通以电流时将发出光来，这是由于电子与空穴直接复合而放出能量的结果。它的光谱范围比较窄，
23、其波长由所使用的基本材料而定。图1表示发光二极管的代表符号。几种常见发光材料的主要参数如下表所示。发光二极管常用来作为显示器件，除单个使用外，也常作为七段式或矩阵式器件，工作电流一般为几个毫安至十几毫安之间。小 结 半导体中有两种载流子：电子和空穴。载流子有两种运动方式：扩散运动和漂移运动。本征激发使半导体中产生电子-空穴对，但它们的数目很少，并与温度有密切关系。在纯半导体中掺入不同的有用杂质，可分别形成P型和N型两种杂质半导体。它们是各种半导体器件的基本材料。 PN结是各种半导体器件的基本结构形式，如二极管由一个PN结加引线组成。因此，掌握PN结的特性对于了解和使用各种半导体器件有着十分重要
24、的意义。PN结的重要特性是单向导电性。 为合理选择和正确使用各种半导体器件，必须熟悉它们的参数。这些参数大至可分为两类，一类是性能参数，如稳压管的稳定电压VZ、稳定电流IZ、温度系数等；另一类是极限参数，如二极管的最大整流电流、最高反向工作电压等。必须结合PN结特性及应用电路，逐步领会这些参数的意义。 二极管的伏安特性是非线性的，所以它是非线性器件。为分析计算电路方便，在特定条件下，常把二极管的非线性伏安特性进行分段线性化处理，从而得到几种简化的模型，如理想模型、恒压降模型、折线模型和小信号模型。在实际应用中，应根据工作条件选择适当的模型。 对二极管伏安特性曲线中不同区段的利用，可以构成各种不
25、同的应用电路。组成各种应用电路时，关键是外电路（包括外电源、电阻等元件）必须为器件的应用提供必要的工作条件和安全保证。 BJT的结构BJT是双极结型晶体管Bipolar Junction Transistor的简写，又称为半导体三极管。它有三个电极，常见的BJT外形如图1所示，图2是一种BJT的实物图片。根据结构不同，BJT一般可分成两种类型：NPN型和PNP型。NPN型BJT结构示意图、管芯剖面图及表示符号如图3所示。半导体的三个区域分别称为发射区、基区和集电区；三个区域引出的三个电极分别叫做发射极e、基极b和集电极c；发射区与基区间的PN结称为发射结，基区与集电区间的PN结称为集电结。图3
26、BJT的结构特点 发射区：杂质浓度很高；基区：很薄且杂质浓度很低；集电区：面积很大。 图4是PNP型BJT结构示意图和符号。 BJT的放大条件BJT工作于放大状态的条件： 1器件内部条件：在制造工艺上要求发射区掺杂浓度高，基区很薄且杂质浓度低；集电区面积大，且掺杂浓度低于发射区。2外部电路条件：要使发射结正向偏置，集电结反向偏置。以共基电路为例，外加电压如下图所示。图中VBB使发射结正偏，VCC使集电结反偏。BJT的三个工作区1、截止区：工作条件：发射极电压小于导通电压Vth，对于共射电路有：vBE vBE。 特点：IB=0，iC0。 2、放大区工作条件：发射结正向偏置且大于导通电压，集电结反
27、向偏置。对共射电路而言，vBEVth，vCEvBE。于是， 。iC的值与vCE无关，仅受IB控制。 特点：DiC=bDIB3、饱和区：工作条件： 。（ICS是集电极最大电流，对于共射电路有 ） 特点：发射结与集电结均处与正向偏置，即vBE Vth，vCEvBE ，此时iC不仅与IB有关且与vCE有关，iC随vCE的增加而增加。DiCDIB， 。BJT的主要参数一、直流参数 1共射直流电流放大系数 （） 2共基直流电流放大系数（ ） 3极间反向电流ICBO和ICEO ICBO是发射极开路时，集电结的反向饱和电流。ICEO是基极开路时，集电极与发射极间的穿透电流， 。 选用BJT时要选择ICBO、
28、ICEO尽可能小，、不要过大的管子。硅管的ICBO和ICEO比锗管小，所以硅管的温度稳定性比锗管好。 二、交流参数 1共射交流电流放大系数（b ） 2共基交流电流放大系数（a ） 在近似分析时，可认为 ， 。3特征频率fT：当考虑BJT的结电容影响时，BJT的电流放大系数b随工作频率f 的升高而下降。当b下降为1时所对应的信号频率为特征频率fT。三、极限参数 1集电极最大允许电流ICM ICM是指BJT的参数变化不超过允许值时集电极允许的最大电流。 2集电极最大允许功率损耗PCM PCM表示集电结上允许损耗功率的最大值。超过此值就会使管子性能变坏或烧毁。 PCM= iCvCE 3反向击穿电压
29、V（BR）EBO V（BR）EBO 是指集电极开路时发射极-基极间的反向击穿电压。 V（BR）CBO V（BR）CBO 是指发射极开路时集电极-基极间的反向击穿电压。 V（BR）CEO V（BR）CEO 是指基极开路时集电极-发射极间的反向击穿电压。V（BR）CEO V（BR）CES V（BR）CER V（BR）CEO放大电路组成原则组成放大电路时，必须遵循的原则是： 1设置直流电源，为电路提供能源。 2电源的极性和大小应保证BJT发射结处于正向偏置，而集电结处于反向偏置，使BJT工作在放大区。(对于场效应管放大电路，则应使之工作在恒流区)。 3电路中电阻的取值与电源电压配合，使BJT有合适的
30、静态工作点，避免产生非线性失真。 4输入信号要有效传输，且能作用于放大管的输入回路。 5接入负载时，必须保证负载获得比输入信号大得多的电流信号或电压信号。本章小结 半导体三极管是由两个PN结组成的三端有源器件。有NPN型和PNP型两大类，两者电压、电流的实际方向相反，但具有相同的结构特点，即基区宽度薄且掺杂浓度低，发射区掺杂浓度高，集电区面积大，这一结构上的特点是三极管具有电流放大作用的内部条件。 三极管是一种电流控制器件，即用基极电流或发射极电流来控制集电极电流，故所谓放大作用，实质上是一种能量控制作用。放大作用只有在三极管发射结正向偏置、集电结反向偏置，以及静态工作点的合理设置时才能实现。
31、 三极管的特性曲线是指各极间电压与各极电流间的关系曲线，最常用的是输出特性曲线和输入特性曲线。它们是三极管内部载流子运动的外部表现，因而也称外部特性。 器件的参数直观地表明了器件性能的好坏和适应的工作范围，是人们选择和正确使用器件的依据。在三极管的众多参数中，电流放大系数、极间反向饱和电流和几个极限参数是三极管的主要参数，使用中应予以重视。第四章 场效应管及其放大电路结型场效应管的结构(FET)本章小结比较内容场效应管三极管导电机理只依靠一种载流子（多子）参与导电，为单极型器件。两种载流子（多子和少子）参与导电，为双极型器件。放大原理输入电压控制输出电流，gm=0.1mS20mS输入电流控制输
32、出电流，例如， =20100特 点1. 制造工艺简单，便于大规模集成。 2. 热稳定性好，噪声低。 3. 输入电阻高，栅极电流iG0。 4. gm小，放大能力较低。 1. 受温度等外界影响较大，噪声大。 2. 输入电阻低（因发射结正偏）。 3. 较大，放大能力强。 第五章 功率放大电路功率放大电路的定义功率放大电路是一种以输出较大功率为目的的放大电路。它一般直接驱动负载，带载能力要强。前面已经介绍了一些电子电路，经过这些电路处理后的信号，往往要送到负载，去驱动一定的装置。例如，这些装置有收音机中扬声器的音圈、电动机控制绕组、计算机监视器或电视机的扫描偏转线圈等。这时我们要考虑的不仅仅是输出的电
33、压或电流的大小，而是要有一定的功率输出，才能使这些负载正常工作。这类主要用于向负载提供功率的放大电路常称为功率放大电路。功率放大电路的性能指标主要有：最大输出功率、效率等。功率放大电路与电压放大电路的区别放大电路主要用于增强电压幅度或电流幅度，因而相应地称为电压放大电路或电流放大电路。但无论哪种放大电路，在负载上都同时存在输出电压、电流和功率，从能量控制的观点来看，放大电路实质上都是能量转换电路，功率放大电路和电压放大电路没有本质的区别。上述称呼上的区别只不过是强调的输出量不同而已。但是，功率放大电路和电压放大电路所要完成的任务是不同的。对电压放大电路的主要要求是使负载得到不失真的电压信号，讨
34、论的主要指标是电压增益、输入和输出阻抗等，输出的功率并不一定大。而功率放大电路则不同，它主要要求获得一定的不失真（或失真较小）的输出功率，通常是在大信号状态下工作，因此，功率放大电路包含着一系列在电压放大电路中没有出现过的特殊问题。功率放大电路的特殊问题（1）要求输出功率尽可能大：为了获得大的功率输出，要求功放管的电压和电流都有足够大的输出幅度，因此管子往往在接近极限运用状态下工作。（2）效率要高：由于输出功率大，因此直流电源消耗的功率也大，这就存在一个效率问题。所谓效率就是负载得到的有用信号功率和电源供给的直流功率的比值。这个比值越大，意味着效率越高。（3）非线性失真要小：功率放大电路是在大
35、信号下工作，所以不可避免地会产生非线性失真，而且同一功放管输出功率越大，非线性失真往往越严重，这就使输出功率和非线性失真成为一对主要矛盾。但是，在不同场合下，对非线性失真的要求不同，例如，在测量系统和电声设备中，这个问题显得重要，而在工业控制系统等场合中，则以输出功率为主要目的，对非线性失真的要求就降为次要问题了。（4）BJT的散热问题：在功率放大电路中，有相当大的功率消耗在管子的集电结上，使结温和管壳温度升高。为了充分利用允许的管耗而使管子输出足够大的功率，放大器件的散热就成为一个重要问题。（5）功率管的参数选择与保护：在功率放大电路中，为了输出较大的信号功率，管子承受的电压要高，通过的电流
36、要大，功率管损坏的可能性也就比较大，所以功率管的参数选择与保护问题也不容忽视。（6）功率放大电路的分析任务是：最大输出功率、最高效率及功率三极管的安全工作参数。在分析方法上，由于管子处于大信号下工作，故通常采用图解法。8基本运算电路反相比例运算电路反相输入放大电路如图1所示，信号电压通过电阻R1加至运放的反相输入端，输出电压vo通过反馈电阻Rf反馈到运放的反相输入端，构成电压并联负反馈放大电路。R 为平衡电阻，应满足R = R1/Rf。利用虚短和虚断的概念进行分析，vI=0，vN=0，iI=0，则 即 则 该电路实现反相比例运算。同相比例运算电路同相输入放大电路如图1所示，信号电压通过电阻Rs
37、加到运放的同相输入端，输出电压vo通过电阻R1和Rf反馈到运放的反相输入端，构成电压串联负反馈放大电路。根据虚短、虚断的概念有vN= vP= vS，i1= if于是求得 所以该电路实现同相比例运算。加法、减法，积分、微分电路第10章 直流稳压电源引言 小功率稳压电源的组成常用电子仪器或设备（如示波器、电视机等）所需要的直流电源，均属于单相小功率直流电源（功率在1000W以下）。它的任务是将220V、50Hz的交流电压转换为幅值稳定的直流电压（例如几伏或几十伏），同时能提供一定的直流电流（比如几安甚至几十安）。单相小功率直流电源一般由电源变压器、整流、滤波和稳压电路四部分组成，如图1所示。其工作
38、过程一般为：首先由电源变压器将220V的交流电压变换为所需要的交流电压值（图1中v2）；然后利用二极管单向导电性将交流电压整流为单向脉动的直流电压（图1中vR）；再通过电容或电感等储能元件组成的滤波电路减小其脉动成分，从而得到比较平滑的直流电压（图1中vF）；经过整流、滤波后得到的直流电压易受电网波动及负载变化的影响（一般有10%左右的波动），必须加稳压电路，可利用负反馈等措施维持输出直流电压的稳定。整流电路概述整流电路的任务是将交流电变换成直流电。完成这一任务主要是靠二极管的单向导电作用，因此二极管是构成整流电路的关键元件（常称之为整流管）。图1图1表示一个最简单的单相半波整流电路。图中TY
39、为电源变压器，将220V的电网电压变换为合适的交流电压，D为整流二极管，电阻RL代表需要用直流电源的负载。其工作原理为：在变压器副边电压v2为正的半个周期内，二极管正向导通，电流经二极管流向负载，在RL上得到一个极性为上正下负的电压；而在v2为负半周时，二极管反向截止，电流等于零。所以，在负载电阻RL两端得到的电压vL的极性是单方向的，达到了整流的目的。衡量整流电路性能的常用技术指标有两个：一个是反映转换关系的，用整流输出电压的平均值来表示；另一个是反映输出直流电压平滑程度的，称为纹波系数。此外，还有与选择整流管有关的参数：流过整流管的平均电流和整流管的反向峰值电压。常见的几种整流电路有单相半波、全波、桥式和倍压整流电路。本节主要研究单相桥式整流电路。对倍压整流电路及全波整流电路，希望读者通过习题来掌握。