模拟电子技术笔记.pdf

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1、自强不息自强不息知行合一知行合一模拟电子技术笔记模拟电子技术笔记-1-自强不息自强不息知行合一知行合一Part 1Part 1 绪论绪论&常用半导体器件常用半导体器件1.1.绪论：绪论：讲解了主要介绍的内容。1.1 电子元器件（包括二极管，三极管，集成电路）1.2 电子电路及其应用（放大，滤波，电源）1.3 参考书：模拟电子技术刘润华主编2.2.常用半导体器件常用半导体器件2.1 基本概念半导体的导电特性介于导体和绝缘体之间，如锗，硅，砷化镓等；完全纯净，结构完整的半导体晶体成为本征半导体，常温下其自由电子（即载流子，包括自由电子和空穴）很少，因此导电能力很弱；空穴的迁移是依靠吸引临近的电子来

2、填补，从而实现空穴的移动的目的。温度越高其载流子浓度越高，导电能力也就越强。半导体材料的外部特性：受到外界的热和光作用时，导电能力有明显变化；在半导体中掺入某些杂质则会改变其导电能力（载流子浓度增加）。当掺入的杂质使自由电子浓度大大增加的半导体称为 N N（negativenegative）型半导体（掺入）型半导体（掺入五价的磷）五价的磷）；自由电子（多子）的浓度远远大于空穴（少子）的浓度。使空穴浓度增加的半导体成为 P P（positivepositive）型半导体（掺入三价的硼）型半导体（掺入三价的硼）；空穴（多子）的浓度远远大于自由电子（少子）的浓度。Part 2Part 22.2 PN

3、 结及其导电性P 型半导体和 N 型半导体的交界面处由于空穴和电子的扩散运动会形成内电场（方向由 N 到 P，会抑制扩散运动，加强漂移运动），该区域为空间电荷区。单向导电性：单向导电性：PN 结加上正向电压（正向偏置），P 区加正电压，N 区加负电压，会有正向电流流过；反向偏置正好相反，没有电流在 PN 结流过。PNPN 结的伏安特性：结的伏安特性：当 PN 结加正向电压时，有电流流过，PN 结两端有电压，此时电压与电流的关系为指数关系；当 PN 结接反向电压时，当方向电压小于 UBR(方向击穿电压)时反向电流很小，但是当大于 UBR时，会出现击穿电流。下图为 PN 结的伏安特性曲线图。其电压

4、与电流的关系满足下式：u/Uu/Uqu/kTqu/kTI=Is(eI=Is(eT T-1)=Is(e-1)=Is(e-1)-1)-2-自强不息自强不息知行合一知行合一势垒电容 CT是在 PN 结反向偏置时起作用；扩散电容 CD则是在 PN 结正向偏置是起作用。2.3 半导体二极管（一个 PN 结）硅二极管的死区电压为 0.5V，导通压降 0.60.7V；锗二极管的死区电压为 0.1V，导通压降 0.20.3V。Part 3Part 3参数：最大整流电流 IF：长期连续工作允许通过的最大整流电流的平均值；反向击穿电压 UBR；最大反向工作电压 URM=0.5UBR；反向电流 IR：硅二极管（nA

5、 级），锗二极管（uA 级）；正向压降 UF：硅二极管（0.60.8V），锗二极管（0.20.3V）；动态电阻 rd：反映了二极管正向特性曲线斜率的倒数；rd=VF/IF；型号：（见上图）当温度增加时，二极管的正向压降会减小；二极管的理想模型：二极管的理想模型：正向偏置时相当于开关闭合，反向偏置时相当于开关断开；二极管的恒压降模型二极管的恒压降模型：当其正向导通时其两端电压恒定，硅二极管为 0.7V，锗二极管的压降为 0.3V；当反向时其电阻为无穷大。稳压二极管：稳压二极管：应用在反向击穿的特殊硅二极管；其主要工作在反向击穿区，应用时必须反接并串联一只电阻，电阻的作用是限流。参数有：稳定电压

6、VZ；动态电阻 rZ（由反向特性来决定，越小稳压特性越好）；-3-自强不息自强不息知行合一知行合一最大耗散功率 PZM=VZIZ，IZ为反向工作电流；最大稳定工作电流 IZmax和最小稳定工作电流 IZmin。光电二极管：反向电流随光照强度的增加而上升，工作在反向区；发光二极管：正向导通时会发出一定波长范围的光，工作在正向区；2.4 半导体三极管（两个 PN 结，分为 NPN 型和 PNP 型）三个极：发射极 E（Emit），基极 B（Base），集电极 C（Collect）；Part 4Part 4三极管内部电流分配（三极管内部电流分配（NPNNPN 型）型）：发射结正偏，集电极反偏发射结正

7、偏，集电极反偏；共基极电流放大系数 a（arf）：a=IC/IE；三极的电流关系为：IE=IB+IC；三极管的放大作用（三种接法）：其放大作用主要依靠其发射极电流能够通过基区传输然后到达集电区来实现的。共基极电路是以发射极电流 IE作为控制电流，优点信号源消耗的功率很小；共射极电路是以基极电流 IB作为控制电流，集电极电流 IC为输出电流；共发射极电流放大系数 b（bata）：b=a/(1-a)=IC/IB，可以通过电流间的关系来推导出a与 b 的关系；共发射极电路不仅可以得到电压放大，而且也可以达到电流放大作用。Part 5Part 5三极管的特性曲线包括输入特性曲线(IB与UBE之间)和输

8、出特性曲线(IC和UCE之间)；输出特性曲线分为饱和区（Ic 受 Uce 的显著控制区，发射结正偏集电结正偏或反偏电压很小），截止区（Ic 接近零的区域，发射结集电结都反偏）和放大区（Ic 平行于-4-自强不息自强不息知行合一知行合一Uce 轴的区域，发射结正偏集电结反偏）；三极管工作在放大区，满足 Ic=bIB；饱和区和截止区在数电中应用。2.5 半导体三极管的参数2.5.1 直流参数共发射极直流放大系数 b_=Ic/IB,当 Uce=const 时共基极直流放大系数 a_=Ic/IE;(上标和下标均大写表示直流量，反之表交流量)集电极基极间反向饱和电流 ICBO：集电极发射极间反向饱和电流

9、 ICEO：ICEO=（1+b_）ICBO两者均为越小越好2.5.2 交流参数共发射极交流电流放大系数 b：b=Ic/IB当 Uce=const 时；共基极交流电流放大系数 a：a=Ic/IE当 UCB=const 时；特征频率 fT：b 值与工作电流有关，当信号频率增加时 b 会下降，当 b=1 时对应的信号频率称为特征频率；2.5.3 极限参数集电极最大允许电流 ICM：当集电极电流增加时 b 值要下降，当其下降到线性放大区 b 值的 7030%时，所对应的集电极电流称为集电极最大允许电流 ICM；集电极最大允许功率损耗 PCM：集电极电流通过集电结时所产生的功耗，PCM=ICUCE；反向

10、击穿电压：V(BR)CBO，V(BR)CEO，V(BR)CES，V(BR)CER；-5-自强不息自强不息知行合一知行合一第一章总结：半导体的基本知识；PN 结的单向导电性；二极管的单向导电性及两种模型；二极管电路分析与计算；三极管分类，内部结构，特性曲线；三极管参数（动态参数），电极判断；稳压管参数，工作原理；Part 6Part 63.3.基本放大电路基本放大电路3.13.1 放大电路的基本概念及性能指标放大电路的基本概念及性能指标在放大电路中输出信号的能量是由直流电源提供的；电压放大电路的放大倍数：电压放大电路的放大倍数：Au=Uo/UiAu=Uo/Ui放大电路的源电压放大倍数：放大电路的

11、源电压放大倍数：Aus=Uo/UsAus=Uo/Us，UsUs 为输入电压源电压值为输入电压源电压值电流放大倍数：AI=Io/Ii互阻放大电路的互阻增益：AR=Uo/Ii互导放大电路的互导增益：AG=Io/Ui性能指标：增益：工程上常用以 10 为底的对数增益表示，Au=20lg|Au|输入电阻输入电阻 r ri i：Ri=Ui/IiRi=Ui/Ii；输入电阻越大越好；输入电阻越大越好；输出电阻输出电阻 r ro o：R Ro o=U=Uo o/I/Io o（当 Ui=0 时）；输出电阻越小越好；输出电阻越小越好；输出电阻的计算方法：（1）所有的电源置零，加压求流法；（2）首先测量开路电压Uo

12、，然后在输出端接电阻 RL后测量 RL两端的电压 Uo，则 Ro=(Uo/Uo-1)RL频率特性及通频带：Au(f)=Uo(f)/Ui(f)=Au(f)Fai(f)下限截止频率 fL和上限截止频率 fH；通频带：fbw=fH=fL最大不失真输出幅度：当输入信号增大使输出波形不失真时的最大输出幅度；最大输出功率 Pom：输出信号基本不失真时所能输出的最大功率；放大电路转换效率：yit=Po/PEPart 7Part 73.23.2 单管共射极放大电路单管共射极放大电路-6-自强不息自强不息知行合一知行合一Ec为电路提供能量，同时保证集电结反偏；Rc为集电极电阻，将变化的电流转换为变化的电压；EB

13、保证发射极正偏，提供合适的静态工作点（当输入 Ui为零时的（IBQ，UBEQ）和（ICQ，UCEQ）在输入输出特性曲线上的点）；C1为输入耦合电容，C2为输出耦合电容，隔直流通交流，作用就是隔离输入输出与电路直流的联系；本电路，本电路只能用来放大交流电路。合并电源后可得到：（见上图）基本放大电路实现的条件：（1）晶体管必须工作在放大区；（2）正确设置静态工作点，使整个波形处于放大区；（3）输入回路将变化的电压转化为变化的电流；（4）输出回路将变化的电流转化为变化的电压。3.33.3 放大电路的图解分析方法放大电路的图解分析方法3.3.1 静态分析由于耦合电容的存在及其特性可以将放大电路分为直流

14、通道和交流通道两部分；静态值近似估算法：IB=(Ec-UBE)/RB=(EC-0.7)/RB;Ic=bIB;UCE=EC-ICRC;Part 8&Part 9Part 8&Part 92.3.2 放大电路的动态分析空载时：放大电路输出电压 Uo与 Ui是同频率正弦波；且 Uo与 Ui相位差值为 180；带负载：Ic=-Uo/RL非线性失真：当静态工作点设置不合适(即信号会进入截止区或饱和区)时，会造成非线性失真；会出现截止失真和饱和失真两种情况。3.43.4 放大电路的小信号模型分析方法放大电路的小信号模型分析方法三极管的 H 参数交流小信号模型-7-自强不息自强不息知行合一知行合一射极偏置电

15、路静态分析：自我稳定过程：当温度变化导致 Ic升高，则 Ue升高，因为Ub不变，则 UBE减小，则 IB减小，会导致 Ic减小，达到自我反馈控制过程；用这种电路能够稳定静态工作点，但是会使整个电路的放大倍数减小，即牺牲了放大倍数来得到稳定的工作点。3.53.5 共集电极放大电路共集电极放大电路判断电路是共集电极，基极还是发射极电路时可以采用将电路转换为微变等效电路的形式，就可以判断出结果；共集电极电路的放大倍数约等于 1（该电路也叫做射极跟随器）；输入电阻高；输出电阻低，电流放大能力较大。因此共集电极放大电路可以用作多级放大电路的输入级；由于其 Ri 大可以减小放大电路对信号源的衰减；而Ro

16、小则可以提高放大电路的带负载能力。Part 10Part 103.5.13.5.1 总结总结共射极放大电路具有较强的电压放大能力和电流放大能力，输入输出电阻适中，常用作多级放大电路的中间级。输入与输出相位相反。共集电极放大电路电压放大倍数接近于 1，有较好的电流放大能力，且输入电阻高输出电阻低又很好的隔离缓冲作用，在多级放大电路中作为输入级，输出级和中间缓冲级。输入与输出相位相同。共基极放大电路输入电阻小，电流放大能力差，但具有较好的频率特性，常用作宽带放大电路。输入与输出相位相同。3.63.6 多级放大电路多级放大电路3.6.13.6.1 设计多级放大电路时需要考虑的问题设计多级放大电路时需

17、要考虑的问题：（1）多级间的相互连接问题；（2）多级电路的静态及动态分析计算问题。-8-自强不息自强不息知行合一知行合一多级间互联问题：必须要保证信号的准确传输，且保证各级的静态工作点正确。直接耦合：耦合电路采用直接连接或电阻连接，中间不接任何电抗性的元件；可以传输低频甚至直流信号，缓慢变化的飘移信号也可以通过直接耦合放大电路。电抗性元件耦合：级间采用电容或者变压器耦合，只能传输交流信号，漂移信号和低频信号不能通过。根据输入信号的性质可以来选择耦合方式。阻容耦合阻容耦合的优点：使各级电路的静态工作点相互隔离；当电容足够大时，可以被视为交流短路；体积小，成本低。缺点：当交流信号频率较低时，电容的

18、容抗较大，会使交流信号失真；不能放大缓慢变化的信号或直流信号；阻容电路不便于集成制造。直接耦合直接耦合优点：前后级间的直接连接，不仅可以放大交流信号还可以放大直流信号和缓变的信号；低频特性很好；由于电路中没有大电容，所以便于集成制造。缺点：前后级之间的静态工作点相互影响；可能会使工作点的温度漂移逐级放大，造成输出级工作点的严重偏移。变压器耦合变压器耦合优点：不能传递直流信号，因此各级间静态工作点相互独立；其在传递交流信号时还可以进行阻抗变换来获得更加合适的负载电阻，得到最大的输出功率；在功率放大电路中常用这种耦合方式。缺点：其低频和高频信号都比较差；该电路体积大成本高，不便于集成。3.6.23

19、.6.2 多级放大电路的电压放大倍数的计算多级放大电路的电压放大倍数的计算输入电阻法：输入电阻法：在计算前一级的放大倍数的时候，把后一级的输入电阻作为前一级电路的负载来计算；在计算后一级的放大倍数时把前一级的输出电阻作为后一级电路的输入电阻。开环电压法：开环电压法：计算前一级放大倍数时不考虑后一级的影响；计算后一级放大倍数时必须考虑前一级的影响。即计算后一级放大倍数时计算其源电压放大倍数。Part 11Part 113.73.7 放大电路的频率特性放大电路的频率特性幅度频率特性：输入信号幅度固定，输出信号的幅度随频率变化而变化的规律；幅频特性偏离中频值的现象称为幅度频率失真；相位频率特性：输出

20、信号与输入信号之间相位差随频率变化而变化的规律；相频特性偏离中频值的现象称为相位频率失真。-9-自强不息自强不息知行合一知行合一产生频率失真的原因：放大电路中存在电抗性元件（如耦合电容，旁路电容，分布电容等）；三极管的 b(bata)是频率的函数。3.7.1 RC3.7.1 RC 低通电路低通电路可以通过写出其电压放大倍数式分析该电路的低通特性；该电路的最大放大倍数为1；随着输入信号频率的增加，其放大倍数逐渐减小。3.7.2 RC3.7.2 RC 高通电路（见上图）高通电路（见上图）其高通特性同样可以通过写出其电压放大倍数式分析；Part 12Part 123.83.8 总结总结放大电路的基本

21、概念；共发射极放大电路的基本原理；放大电路静态参数的计算；三极管的小信号模型；放大电路动态参数的计算；多级放大电路静态动态参数的计算（重点：输入电阻法）；无源 RC 电路的频率响应。4.4.集成运算放大器集成运算放大器特点：所有元件制作在一个芯片上，各元件参数偏差方向一致温度均一性好；电阻元件由硅半导体构成，高阻值电阻用三极管有源元件代替或外接；几十 PF 一下的小电容用 PN 结的结电容构成，大电容必须外接；二极管用三极管的发射结构成；集成电路的芯片面积小，集成度高，各元件工作电流小，功耗小；多级放大电路级间采用直接耦合的方式；4.14.1 集成运算放大器的组成集成运算放大器的组成（高增益直

22、流多级放大器）-10-自强不息自强不息知行合一知行合一输入级：要排除各种干扰，通常采用高性能的差动放大电路，以减小零点漂移；中间级：完成电压放大任务，要有高的电压增益，一般采用带有源负载的共射极电压放大器；输出级：任务是功率放大，以驱动负载工作，一般采用互补对称的功率放大器；偏置电路：为各级放大器提供合适的静态工作电流；4.24.2 集成运算放大器的单元电路集成运算放大器的单元电路4.2.14.2.1 零点漂移零点漂移：是由于温度变化等原因引起的，也叫做温漂；温度变化会引起三极管的 ICEO，b 和 UBE发生变化，从而引起放大器静态工作点的变化。4.2.24.2.2 差动放大电路的原理差动放

23、大电路的原理：由于电路的完全对称性决定了两边的电路特性完全相同，则在静态时电路输出电压为零；当温度发生变化时会使两管的集电极电流和电位发生相同的变化，因此会抑制零点的漂移；4.2.34.2.3 动态分析动态分析：共模信号共模信号：两个输入信号电压大小相等，极性相同的信号；在放大电路中应该抑制。-11-自强不息自强不息知行合一知行合一差模信号差模信号：两个输入信号电压大小相等，而极性相反的信号；可以被放大的信号。比较输入信号比较输入信号：两个输入信号电压大小和极性都不相等；每一对比较信号都可以转换为一个共模信号和一个差模信号；令：差模分量 Uid=Ui1-Ui2共模分量Uic=（Ui1+Ui2）

24、/2则：Ui1=Uic+Uid/2Ui2=Uic-Uid/2指标计算：指标计算：(1)(1)差模电压增益：放大电路的输出电压 Uo与差模输入电压 Ui=Ui1-Ui2的比值 Aud；双端输入双端输出：等于单边时的放大倍数；单边的负载电阻为 RL/2；输入电阻为2(rbe+Rb)；输出电阻为单边的两倍：2Rc；Part 13Part 13双端输入单端输出：放大倍数等于双端输出时的一半；输入电阻不变，输出电阻为Rc；但是该电路并不能抑制零点漂移，常用于集成运放的中间级。单端输入：可以按照双端输入时的方法来进行分析。(2)(2)共模电压增益：放大电路的输出电压 Uo与共模输入电压 Uic的比值 Au

25、c；双端输出时的 Auc=0；单端输出时的 Auc计算时按照单端计算增益即可，Auc=(Rc/Rl)/(2Re)，则 Re越大单端输入时的 Auc越小，因此在设计电路时 Re越大越好；(3)(3)共模抑制比：差模放大倍数与共模放大倍数的比值 KCMR=20lg(|Aud/Auc|)；双端输出情况共模抑制比为无穷大；单端输出时 Re越大 KCMR也越大，因此要尽量提高 Re；4.2.44.2.4 差动放大电路的改进差动放大电路的改进-12-自强不息自强不息知行合一知行合一应用时在两端输入共模信号，测量输出是否为零，如果不为零，就对 Rw进行调整。4.2.54.2.5 电流源电路电流源电路Part

26、 14Part 144.34.3 集成运算放大器介绍集成运算放大器介绍4.44.4 运算放大器的主要参数运算放大器的主要参数4.4.14.4.1 运算放大器的静态技术指标运算放大器的静态技术指标-13-自强不息自强不息知行合一知行合一输入失调电压 Uio（input offset voltage）：输入电压为零时，将输出电压除以电压增益，即为折算到输入端的失调电压；输入失调电流 Iio（input offset current）：在输入为零时，差分输入级的差分对管基极电流之差；输入偏置电流 IiB（input bias current）：运放两个输入端偏置电流的平均值；输入失调电压的温漂 dU

27、io/dT：在规定温度变化范围内，输入失调电压随温度的变化量与温度变化量之比；输入失调电流温漂 dIio/dT：在规定温度变化范围内，输入失调电流随温度的变化量与温度变化量之比；最大差模输入电压 Uidmax（maximum differential mode input voltage）：运放两个输入端能承受的最大差模输入电压，超过此电压时，差分管将出现反向击穿现象；最大共模输入电压 Uicmax：在保持运放正常工作的条件下，共模输入电压的允许范围。4.4.24.4.2 运算放大器的动态技术指标运算放大器的动态技术指标开环差模电压放大倍数 Auo：（open loop voltage gai

28、n）运放在无外加反馈的条件下，输出电压的变化量与输入电压的变化量之比；差模输入电阻 rid：（input resistance）输入差模信号时，运放的输入电阻；共模抑制比 KCMR：（common mode rejection ratio）差模电压增益Avd与共模电压增益Avc之比；-3dB 带宽 fH：（-3dB band width）运算放大器的差模电压放大倍数在高频段下降 3dB所定义的带宽 fH；单位增益带宽 fc（BWG）（unit gain band width）Avd下降到 1 时所对应的频率；转换速率 SR（压摆率）：（slew rate）反映运放对于快速变化的输入信号的响应能

29、力，SR=|dV0/dt|；等效的输入噪声电压 Vn（noise voltage）：输入端短路时，输出端的噪声电压折算到输入端的数值；Part 15Part 154.54.5 运算放大器的传输特性和应用模型运算放大器的传输特性和应用模型4.5.14.5.1 电压传输特性电压传输特性：开环时，输出电压与差模输入电压之间的关系；即u0=Auo*uid；实际运放的特点：rid高(几十 k 到几百 k)；KCMR很大；ro小（几十到几百）；Auo很大-14-自强不息自强不息知行合一知行合一（104107）；理想运放的特点：rid为无穷大；KCMR为无穷大；ro为 零；Auo为无穷大。4.5.24.5.

30、2 理想的运算放大器特性：理想的运算放大器特性：虚短虚断虚短虚断4.5.34.5.3 分析运放电路的基本依据分析运放电路的基本依据（1）当运算放大器工作在线性区的时候，“虚短”和“虚断”是分析运放电路的基本依据；（2）当运放工作在非线性区时，虚短是不成立的，虚断仍然成立；4.64.6 专用集成运算放大器及电流型集成运算放大器专用集成运算放大器及电流型集成运算放大器主要有：高输入阻抗型；高精度低漂移型；高速型；低功耗型，大功率型；4.74.7 总结总结集成电路的特点；差动放大电路的工作原理；差动放大电路静态动态分析；信号分类；常用的电流源；了解集成运放的内部结构，符号，分析方法及参数；5.5.负

31、反馈放大电路负反馈放大电路5.15.1 反馈电路的分类反馈电路的分类按反馈信号的极性分类：按反馈信号的极性分类：负反馈：如果没有反馈时，Xi=Xf；有了反馈之后，Xd=|Xi-Xf|Xi 变大,则称为正反馈；会使系统性能变坏。判断正负反馈的方法：瞬时极性法：首先假设输入信号为某一极性，一般为+，然后按照信号传输方向逐级向后推断，确定输出信号的极性，再由输出端通过反馈网络返回输入回路确定反馈信号的极性；最后确定净输入信号是增大还是减小；按照输入端连接方式分：按照输入端连接方式分：串联反馈：反馈信号以电压电压形式串接在输入回路，以电压-15-自强不息自强不息知行合一知行合一形式相加决定净输入电压信

32、号；并联反馈：反馈信号以电流的形式并接在输入回路，以电流形式相加决定净输入电流信号。Part 16Part 16反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路的同一个电极，则为并联反馈，则两信号是电流相加减的关系；反之，加在放大电路输入回路的两个电极则为串联反馈，则为电压相加减的关系；对于三极管来说，反馈信号与输入信号同时加在输入三极管的基极或发射极则为并联反馈；一个加在基极一个加在发射极则为串联反馈；对于运放来说，反馈信号和输入信号同时加在同相输入端或反相输入端，则为并联反馈；一个加在同相输入端一个加在反相输入端则为串联反馈；按照输出端的取样方式按照输出端的取样方式：电压反馈：反馈信号的取样对象是输

33、出电压，反馈信号正比于输出电压；电流反馈：反馈信号的取样对象是输出电流，反馈信号正比于输出电流 Io；即在一个点就是电压反馈，不在同一个点就是电流反馈；按照交直流性质分类按照交直流性质分类：直流反馈：若反馈输入端的信号是直流成分，则为直流反馈；主要用于稳定静态工作点；交流反馈：若反馈输入端的信号是交流成分，则称为交流反馈；主要用于多方面改善放大电路的性能；-16-自强不息自强不息知行合一知行合一采用电容观察法电容观察法来判断交直流反馈；即如果反馈通路里面存在隔直电容，则为交流反馈；如果反馈通路中存在旁路电容，则是直流反馈；如果不存在电容，则称为交直流反馈。按照反馈的部位分为：内部反馈：即反馈的

34、过程存在于器件的内部；外部反馈：即反馈的过程存在于器件的外部。本级反馈和级间反馈；本级反馈和级间反馈；5.1.15.1.1 反馈放大电路的增益表达式：反馈放大电路的增益表达式：Af=A/(1+AF)若|1+AF|1,则 AfA，为负反馈；若|1+AF|A，为正反馈；若|1+AF|=0，则Af趋于无穷大；放大电路没有输入信号时也有输出，这种情况叫做放大电路的自激自激。|1+AF|值越大则反馈放大器的增益越小，把其称为反馈深度；若|1+AF|1 时，则Af=1/F，这是称为深度负反馈；多数负反馈放大电路都满足深度负反馈的条件；Part 17&Part 18Part 17&Part 185.25.2

35、 负反馈放大电路的四种组态负反馈放大电路的四种组态共射极电路的基极与集电极的电压反向，基极和发射极是同相；电流负反馈的特点：使输出电流 io趋向于维持稳定；判断是电流反馈还是电压反馈可使用输出负载短路法输出负载短路法判断。-17-自强不息自强不息知行合一知行合一5.35.3 负反馈对放大电路性能的影响负反馈对放大电路性能的影响（1）能够通过放大倍数的稳定性，但是要牺牲放大电路的放大倍数；（2）改善放大电路的非线性失真；（3）负反馈能够使通频带加宽；注意：注意：增益与通频带之积为常数；（4）负反馈对输入电阻的影响与反馈加入的方式（串联和并联）有关：负反馈对输入电阻的影响与反馈加入的方式（串联和并

36、联）有关：串联负反馈使输入电阻增加，rif=（1+AF）ri；并联负反馈使输入电阻减小，rif=ri/（1+FA）；负反馈对输出电阻的影响与输出端的取样方式（电压和电流）有关：负反馈对输出电阻的影响与输出端的取样方式（电压和电流）有关：电压负反馈使输出电阻减小，Rof=ro（/1+AF）；电流负反馈使输出电阻增大，rof=（1+AF）ro；总之，负反馈对输入输出电阻的影响程度均取决于反馈深度（负反馈对输入输出电阻的影响程度均取决于反馈深度（1+AF1+AF），反馈深度，反馈深度越大对改善电路性能越好，但是如果反馈过深易引起自激振荡。越大对改善电路性能越好，但是如果反馈过深易引起自激振荡。负反馈

37、的应用负反馈的应用：如果要稳定直流量，应引入直流负反馈；如果要改善交流性能，应引入交流负反馈；如果要稳定输出电压，应引入电压负反馈；如果要稳定输出电流，应引入电流负反馈；如果要提高输入电阻，应引入串联负反馈；如果要减小输入电阻，应引入并联负反馈；5.45.4 负反馈放大电路的近似计算负反馈放大电路的近似计算方法有：深度负反馈估算法，等效电路分析法，方框图法。-18-自强不息自强不息知行合一知行合一方框图法：首先计算基本放大电路和反馈网络两部分的增益，然后计算反馈深度因子来计算负反馈放大电路的指标。深度负反馈估算法：应用原理：Af=A/(1+AF)=1/F计算步骤：先找出反馈网络并计算反馈系数；

38、求广义的闭环放大倍数；计算闭环电压放大倍数；运放组成的负反馈电路应用“虚短”和“虚断”的原理。运放组成的负反馈电路应用“虚短”和“虚断”的原理。5.55.5 总结总结反馈的概念；反馈的分类及判别方法；反馈放大电路的一般表达式；负反馈对放大电路参数的影响；Part 19Part 196.6.信号的运算与处理电路信号的运算与处理电路6.16.1 比例运算电路比例运算电路反向比例运放电路反向比例运放电路的放大比例系数：Au=-R2/R1；输入电阻：R1；输出电阻很小；注：注：Rp称为平衡电阻，使输入端对地的静态电阻相等，Rp=R1/R2；该电路的特点：输入电阻小（缺点），共模电压为 0（优点），虚地

39、；同向比例运放电路同向比例运放电路的放大比例系数：Au=1+R2/R1；输入电阻高；输出电阻很小；该电路的特点：输入电阻高（优点），共模电压为 ui（缺点），无虚地；-19-自强不息自强不息知行合一知行合一6.26.2 加减法运算电路加减法运算电路6.36.3 积分和微分运算电路积分和微分运算电路Part 20Part 20三运放电路（仪表放大器）三运放电路（仪表放大器）：U Uo o=R=R2 2/R/R1 1(2R+R(2R+Rw w)/R)/Rw w(u(ui2i2-u-ui1i1)三运放电路是差动放大器，放大倍数可以通过调节 Rw 来调整；由于输入均在同相端，此电路的输入电阻高；常用在

40、工业现场来放大微弱信号。-20-自强不息自强不息知行合一知行合一6.46.4 对数与指数运算电路对数与指数运算电路对数和指数运算电路中的输入 ui都必须为正；-21-自强不息自强不息知行合一知行合一在除法电路中无论 ui1为正或者负，ui2都必须为正；在开放运算电路中ui1必须为负；Part 21Part 21-22-自强不息自强不息知行合一知行合一6.56.5 电压和电流转换电路电压和电流转换电路6.66.6 有源滤波器有源滤波器分类：按信号性质：模拟滤波器和数字滤波器；按所用元件：无源滤波器和有源滤波器；按电路功能：低通，高通，带通和带阻滤波器；一阶低通滤波器：一阶低通滤波器：一阶 RC

41、低通滤波器特点特点：带负载能力差；无放大作用；特性不理想，边沿不陡；一阶有源低通滤波器一阶有源低通滤波器：有放大能力；带负载的能力变强（因输出电阻小）；U Uo o/U/Ui i=（1+R1+RF F/R/R1 1）1/1/（1+jwC1+jwC）注意：注意：将低通滤波器电流中的电阻与电容位置互换就可以得到高通滤波器电路。6.76.7 集成运放的非线性应用集成运放的非线性应用1 电路中的运放处于非线性状态，如运放开环时，加有正反馈的运放电路；2 电路中的运放处于线性状态，但外围电路有非线性元件（二极管，三极管）；3 电路中的运放处于非线性状态，外围电路中也有非线性元件；注意：注意：分析电路时需

42、首先确定运放是否工作在负反馈状态。-23-自强不息自强不息知行合一知行合一处于非线性状态运放的特点：虚短不成立；输入电阻仍为很大；输出电阻可认为 0。Part 22Part 226.86.8 总结总结加法，减法，同相比例，反相比例电路；积分微分电路；对数和指数电路；乘法器，应用电路中一定要保证运放为负反馈（工作在线性区）；比较器（运算放大器的非线性运用）。Part 23Part 237.7.波形的产生与变换电路波形的产生与变换电路7.17.1 正弦波振荡器的基本原理正弦波振荡器的基本原理正反馈电路才能够产生自激振荡；自激振荡的条件：A(w)F(w)=1；振幅条件：AF=1；相位条件：A+F=n

43、360。相位条件意味着振荡电路必须是正反馈；振幅条件可以通过调整放大电路的放大倍数来达到。启振：启振：U Uo o是振荡器的电压输出幅度，是振荡器的电压输出幅度，B B 是要求输出的幅度，启振时是要求输出的幅度，启振时 U Uo o=0=0，达到稳定，达到稳定振荡时振荡时 U Uo o=B=B；启振并能稳定震荡的条件：；启振并能稳定震荡的条件：U Uo oB1AF1；U Uo o=B=B 时，时，AF=1;UAF=1;Uo oBB时，时，AF1AF=(35)T/2(T：电源电压的周期)；2.流过二极管瞬时电流很大：RLC 越大，Uo越高，负载电流的平均值越大，整流管导电时间越短，iD的峰值电流

44、越大，故一般选管时，取 IDF=(23)Io/2=(23)UO/2RL；3.输出特性（外特性）：输出波形随着负载电阻 RL或电容 C 的变化而变化，Uo和 S也随之改变。结论：电容滤波电路适用于输出电压较高，负载电流较小且负载变化不大的场合。结论：电容滤波电路适用于输出电压较高，负载电流较小且负载变化不大的场合。9.3.29.3.2 电感滤波电路电感滤波电路-34-自强不息自强不息知行合一知行合一电路结构：在桥式整流电路与负载间串入一个电感 L 就构成一个电感滤波电路。输出平均电压：U Uo o=0.9U=0.9U2 2；电感滤波电路的特点电感滤波电路的特点：整流管导电角较大，峰值电流很小，输

45、出特性比较平坦，低电压大电流（RL较小）的场合。缺点是电感铁心笨重，体积大，容易引起电磁干扰。9.3.3 RC9.3.3 RC-滤波电路滤波电路9.49.4 串联型线性集成稳压电源串联型线性集成稳压电源常用的稳压电路：稳压管稳压电路（由于稳压管参数的离散性，即稳压准确度不是很好），线性稳压电路（效率低），开关型稳压电路（效率高）。9.4.19.4.1 稳压电路的主要性能指标稳压电路的主要性能指标稳压系数：反映了电网电压波动时对稳压电路的影响。定义为当负载固定时，输出电压的相对变化量与输入电压的相对变化量之比：输出电阻 Ro：反映稳压电路受负载变化的影响。定义为：当输入电压固定时，输出电压的变化

46、量与输出电流变化量之比。9.4.29.4.2 串联反馈式稳压电路串联反馈式稳压电路组成：基准电压，比较放大环节，取样电路，调整元件。-35-自强不息自强不息知行合一知行合一调整元件 T 与负载串联，通过全部负载电流。比较放大器可以是单管放大电路，差动放大电路，集成运算放大器。调整元件可以是单个功率管，复合管或几个功率管并联。基准电压可以由稳压管稳压电路组成。实际串联稳压电路：实际串联稳压电路：稳压原理：当 U1增加或输出电流减小使 Uo升高时，则 UBE2=UB2-UZ升高，会导致UC2降低，则 Uo会降低。输出电压的确定和调节范围：输出电压的确定和调节范围：当 Rw 移动到最下端时输出电压最

47、大；当 RW 移动到最上端时输出电压最小。影响稳压特性的主要参数：影响稳压特性的主要参数：1.比较放大部分的 Av和电压反馈系数 F 愈大愈好；2.基准电压越稳定越好；3.放大部分的电源愈稳定越好；4.调整管 rce 越大越好。改进措施：改进措施：A 增大放大级数或选用增益高的集成运放；B 采用辅助电源；C 用恒流源负载代替集电极电阻以提高增益；过流保护：过流保护：限流型：把电流限制在允许范围内，不再增大；截留型：在过流时调整管截止或接近截止。缺点：缺点：调整管工作在线性放大区，当负载电流较大时其损耗大；电源的效率较低；为-36-自强不息自强不息知行合一知行合一提高效率可以使用开关型稳压电源。

48、Part 30Part 309.4.39.4.3 三端固定式输出集成稳压电源（三端固定式输出集成稳压电源（W7805W7805）1 端：输入端；2 端：输出端；3 端：公共端W7800 系列输出正电源；W7900 系列输出负电源。7878（LMLM）XXXX：XX 代表输出电压值；LMLM：代表输出电流的大小。9.59.5 开关型稳压电源开关型稳压电源特点：效率高，可以达到 90%以上；造价低，体积小。缺点：纹波较大；9.5.19.5.1 开关型稳压电源的工作原理开关型稳压电源的工作原理组成：调整管，滤波电路，比较器，三角波发生器，比较放大器和基准源等。脉宽调制控制（PWM）：通过改变比较器输

49、出方波的宽度（占空比）来控制输出电压的值。本电路采用的就是 PWM 控制。结论：结论：A 调整管工作在开关状态下功耗大大降低；电源效率大为提高；-37-自强不息自强不息知行合一知行合一B 调整管工作在开关状态下，为得到直流输出必须在输出端加滤波器；C 可通过 PWM 方便的改变输出电压值；D 在许多场合可以省去电源变压器；E 由于开关频率比较高，滤波电容和滤波电感的体积都可以大大的减小。9.5.29.5.2 集成开关型稳压器集成开关型稳压器典型的开关电源控制器：TL494，SG3524，SG3525，LM2575（单片开关稳压电源）；9.69.6总结总结集成运算放大器重点：差模信号，共模信号，

50、共模增益和共模抑制比的概念；差分放大电路的组成，工作原理；差分放大电路的静态，动态分析，计算；难点：运放的内部结构及各部分功能特点。-38-自强不息自强不息知行合一知行合一10.10.总结总结A.信号与电子系统的基本概念重点：模拟放大电路模型及放大电路的主要性能指标；B.半导体二极管及其基本电路重点：半导体二极管的伏安特性及主要参数；二极管的基本电路及分析方法；稳压管工作原理及应用；难点：二极管的基本电路及其分析方法；C.半导体三极管及放大电路基础重点：放大电路的组成原则及工作特点；用近似值算法计算放大电路的静态工作点；工作点合理的设置对实现不失真放大的影响；用小信号模型分析法计算放大电路的增