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模拟电子基础第五章PPT

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《模拟电子技术》课件第5章放大电路的频率响应

《模拟电子技术》课件第5章放大电路的频率响应

中频增益或通 带源电压增益
f
H
1 2πRC
上限频率
②高频响应和上限频率
共射放大电路
A VSH A VSM 1
1 j( f
/
fH )
RC低通电路
A VH
1
1 j( f
/
fH )
频率响应曲线变化趋势相同
幅频响应
20l g|A VSH | 20l g|A VSM |
20lg
1
1 ( f / fH )2
最大误差 -3dB
1 fH 2 πRC
fH称转折频率，上限截止 频率（上限频率），AVH(s) 的极点频率。
10
2. 低频特性
---- RC高通电路
RC高通电路
RC电路的电压增益：
AVH
Vo Vi
R
R
1
j ωC
1
1 1
j 2 πfR C
令
fL
1 2 πR
C
AVH
Vo Vi
1
1 j(fL /
f)
gmV b'e rce—c-e间的动态电阻(约100kΩ)
Cbe --发射结电容
互导
gm
iC vBE
VCE
iC vBE
VCE
2.混合等效电路中各元件的讨论： 简化模型 rce RL 略去rce
rbc
1 jω Cbc
略 去rbc
混合型高频小信号模型
晶体管的混合Π型等效电路
3.混合型等效电路的获得 低频时，混合模型与H参数模型等价
β0
1 ( f / fβ )2
的相频响应 arctg f
fβ fβ ——共发射极截止频率

模拟电路基础ppt课件

模拟电路基础ppt课件
一般来说，有三种方法来定量地 分析一个电子器件的特性，即特 性曲线图示法、解析式表示法和 参数表示法
＋
－
二极管符号
15
1.3 半导体二极管
1.3.1二极管的特性曲线
在二极管加有反向电压， 当电压值较小时，电流极 小，其电流值为反向饱和 电流IS。当反向电压超过 超过某个值时，电流开始 急剧增大，称之为反向击 穿，称此电压为二极管的 反向击穿电压，用符号 UER表示。
2
第一章 半导体器件基础
1.1 半导体及其特性 1.2 PN结及其特性 1.3 半导体二极管 1.4 半导体三极管及其工作原理 1.5 三极管的共射特性曲线及主要参数
3
1.1 半导体及其特性
1.1.1本征半导体及其特性
定义：纯净的半导体经过一定 的工艺过程制成单晶体，称为 本征半导体。
稳压管的主要参数: (1) 稳定电压UZ：UZ是在规定电流下稳压管的反向击穿电压。 (2) 稳定电流IZ：IZ是稳压管工作在稳压状态时的参考电流，电流低于
此值时稳压效果变坏，甚至不稳压。 (3) 最大稳定电流IZM|：稳压管的电流超过此值时，会因结温升过高而
损坏。 (4) 动态电阻rD：rD是稳压管工作在稳压区时，端电压变化量与其电流
在无外电场和无其它激发作用下，参与扩散运动的多子数 目等于参与漂移运动的少子数目，从而达到动态平衡。
13
1.2 PN结及其特性
1.2.2 PN结的导电特性
PN结外加正向电压时 处于导通状态
PN结外加反向电压时 处于截止状态
势垒区
⊝ ⊝ ⊝ ⊝⊕ ⊕ ⊕ ⊕
⊝ ⊝ ⊝ ⊝⊕ ⊕ ⊕ ⊕
⊝ ⊝ ⊝ ⊝⊕ ⊕ ⊕ ⊕
N型半导体 ： 在本征半导体中掺入少量

模拟电子技术第五章场效应管及其放大电路

模拟电子技术第五章场效应管及其放大电路

况，称为预夹断。源区 而未夹断沟道部分为低阻，因
的自由电子在VDS电场力 的作用下，仍能沿着沟
此，VDS增加的部分基本上降落 在该夹断区内，而沟道中的电
道向漏端漂移，一旦到 场力基本不变，漂移电流基本
达预夹断区的边界处， 不变，所以，从漏端沟道出现
就能被预夹断区内的电 场力扫至漏区，形成漏
预夹断点开始， ID基本不随VDS
VDS ＝ VD － VS =VDD－IDRD－ VS
二、小信号模型
iD Kn vGS VT 2
Kn VGSQ vgs VT 2
漏极信号 电流
Kn VGSQ VT 2 2Kn VGSQ VT vgs Knvg2s
Kn
VGSQ
VT
2 gmvgs
K
nv
2 gs
IDQ id
3. 最大漏源电压V(BR)DS
指发生雪崩击穿时，漏极电流iD急剧上升时的vDS。与vGS有关。
4. 最大栅源电压 V(BR)GS
指PN结电流开始急剧增大时的vGS。
5.2 MOSFET放大电路
5.2.1 MOSFET放大电路
1. 直流偏置及静态工作点的计算 2. 小信号模型分析 3. MOSFET 三种基本放大电路比较
产生谐波或 非线性失真
λ= 0
λ≠ 0
共源极放大电路
例题5.2.4:
电路如图所示，设VDD=5V， Rd=3.9kΩ， VGS=2V， VT=1V， Kn=0.8mA/V2，λ=0.02V-1。试当管工作在饱和区时，试确定电路 的小信号电压增益。
例题5.2.5:
电路如图所示，设Rg1=150kΩ，Rg2=47kΩ，VT=1V，Kn=500μA/V2，λ=0， VDD=5V，-VSS=-5V， Rd=10kΩ， R=0.5kΩ， Rs=4kΩ。求电路的电压增益和 源电压增益、输入电阻和输出电阻。

模拟电子技术基础课件(全)

模拟电子技术基础课件(全)

04
模拟电子电路分析
模拟电路的组成
负载
电路的输出部分，可以是电阻、 电容、电感等元件。
开关
控制电路的通断。
电源
为电路提供所需电压和电流。
传输线
连接电源和负载的导线或传输 介质。
保护元件
如保险丝、空气开关等，保护 电路免受过载或短路等故障的 影响。
模拟电路的分析方法
01
02
03
04
欧姆定律
用于计算电路中的电流和电压 。
稳定性影响因素
电路中的元件参数、电源电压、负载变化等 都会影响电路的稳定性。
稳定性分析方法
通过计算电路的极点和零点，分析系统的稳 定性。
提高稳定性的措施
如采用负反馈、调整元件参数等手段，提高 电路的稳定性。
05
模拟电子技术的应用
音频信号处理
音频信号放大
模拟电子技术可以用于放大音频 信号，提高声音质量，使声音更 加清晰和饱满。
技术进步与创新
绿色与可持续发展
随着科技的不断发展，模拟电子技术 也在不断创新和进步。新型材料、工 艺和设计方法的应用将进一步提高模 拟电路的性能和集成度。
在环保意识日益增强的背景下，模拟 电子技术将更加注重绿色、节能和可 持续发展，推动产业向低碳、环保的 方向发展。
与其他技术的融合
模拟电子技术正与其他领域的技术相 互融合，如人工智能、物联网和生物 医疗等，为各种应用场景提供更高效、 更智能的解决方案。
欧姆定律和基尔霍夫定律是电 路分析的基本定律，对于理解 和分析电路具有重要的作用。
电路分析方法
支路电流法
通过设定未知的电流为变量，建立并解决包含这些变量的线性方程组 来求解电路的方法。

模拟电子技术基础简明教程(第三版)杨素行__第五章ppt课件

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反馈深度
1 A F 1 15 0 0 .1 140
第五章 放大电路中的反馈
② 闭环放大倍数
.
.
A 105
Af
1
AF104
10
③ Af 的相对变化量
d A A ff 1 1 A F d A A 1 14 % 0 00.0% 01
结论：当开环差模电压放大倍数变化 10% 时， 电压放大倍数的相对变化量只有 0.000 1%，而稳定性 提高了一万倍。
3dB
20lgAmf 3dB
BW BWf
fLf fL
fH fHf
f
图 5.2.3 负反馈对通频带和放大倍数的影响
第五章 放大电路中的反馈
5.2.4 改变输入电阻和输出电阻
不同类型的负反馈，对输入电阻、输出电阻的影响不
同。
一、负反馈对输入电阻的影响
1. 串联负反馈使输入电阻增大
Ri

Байду номын сангаас
Ui Ii
第五章 放大电路中的反馈
电压放大倍数：
.
.
A uu

Uo Ui'
.
反馈系数：
.
F uu

Uf Uo
因为：
.
Uf

R1 R1 RF
.
Uo
所以反馈系数：
.
.
Fuu
Uf Uo

R1 R1 RF
(b)方框图
图 5.1.4 电压串联负反馈
第五章 放大电路中的反馈
二、电压并联负反馈
反馈信号与输出电压成正比，净输入电流等于外加 输入电流与反馈电流之差
.
Af

电子电工学——模拟电子技术 第五章 场效应管放大电路

电子电工学——模拟电子技术 第五章 场效应管放大电路
1. 最大漏极电流IDM
场效应管正常工作时漏极电流的上限值。
2. 最大耗散功率PDM
由场效应管允许的温升决定。
3. 最大漏源电压V(BR)DS 当漏极电流ID 急剧上升产生雪崩击穿时的vDS值。
4. 最大栅源电压V(BR)GS
是指栅源间反向电流开始急剧上升时的vGS值。
5.2 MOSFET放大电路
场效应管是电压控制器件，改变栅源电压vGS的大小，就可以控制漏极 电流iD，因此，场效应管和BJT一样能实现信号的控制用场效应管也 可以组成放大电路。
场效应管放大电路也有三种组态，即共源极、共栅极和共漏极电路。
由于场效应管具有输入阻抗高等特点，其电路的某些性能指标优于三极 管放大电路。最后我们可以通过比较来总结如何根据需要来选择BJT还
vGS＜0沟道变窄，在vDS作用下，iD 减小。vGS=VP(夹断电压，截止电 压）时，iD=0 。
可以在正或负的栅源电压下工作，
基本无栅流。
2.特性曲线与特性方程
在可变电阻区 iD
Kn
2vGS
VP vDS
v
2 DS
在饱和区iD
I DSS 1
vGS VP
2
I DSS KnVP2称为饱和漏极电流
4. 直流输入电阻RGS
输入电阻很高。一般在107以上。
二、交流参数
1. 低频互导gm 用以描述栅源电压VGS对漏极电流ID的控制作用。
gm
iD vGS
VDS 常数
2. 输出电阻 rds 说明VDS对ID的影响。
rds
vDS iD
VGS 常数
3. 极间电容
极间电容愈小，则管子的高频性能愈好。
三、极限参数
D iD = 0

模拟电子技术基础 第五章 频率响应PPT课件


第5章 频率响应
UCRUCRUCRsississisCrCrRbCrRbbRbebsebseesee((rr(RCrrbRbCrrbRbCbbSbeMbSeMbSeMrrrrbbrrbCbbeCbbCebebb)Ub)Ub)Ueeesss((1(1R1RRssrgsrbgrbgbmemermeRrbrRbRebeLeLUL)U)UC)CsCsbsbbeee
U1 －
Z1
Z
N
A(jω) ＝
U2 U1
(a)
I2 ＋
U2 －
Z2
图5–7 (a)原电路；
(b)等效后的电路
I1 ＋
U1 －
N
Z1
A(jω) ＝
U2 U1
第5章 频率响应
I2 ＋
Z2
U2
－
(b)
图5–7 (a)原电路；
(b)等效后的电路
第5章 频率响应
Z1Z1ZU11IU1I1 11UUII1111 UU 1U1UUZZ1U11ZU1UUZ1U12U2221111ZUUZ2ZZUU2UU12U2U2121212 111Z1ZAZAuZAu Au u
(5–1) (5–2a) (5–2b)
第5章 频率响应
图5–2给出了不产生线性失真的振幅频率响应和相 位频率响应，称之为理想频率响应。
|Au(jω)|
(jω)
K
0
0
ω
ω
∞ω
(a)
(b)
图5–2 (a)理想振幅频率响应；(b)理想相位频率响应
第5章 频率响应
5–1–2实际的频率特性及通频带定义 实际的振幅频率特性一般如图5–3所示。在低频和
三、高频增益表达式及上限频率
第5章 频率响应

《模拟电子技术基础教程》课件第五章


（2）虚断
“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，这一特性称为虚开路，简称虚断，显然不能将两输入端 真正断路。
i–=i+→0：相当于运放两输入端“虚断路”。
同样，虚断路不能理解为输入端开路，只是输入电流小到了可以 忽略不计的程度。
02 集成运算放大器在信号 运算方面的运用
第二代集成运放 以二十世纪六十 年代的μA741型 高增益运放为代 表，在不增加放 大级的情况下可 获得很高的开环 增益。电路中还 有过流保护措施 。但是输入失调 参数和共模抑制 比指标不理想。
第三代集成 运放代以二十世 纪七十年代的 AD508为代表， 其特点使输入级 采用了“超β管” ，且工作电流很 低。从而使输入 失调电流和温漂 等项参数值大大 下降。
2.采用直接耦合作为级间耦合方式
由于集成工艺不易制造大电容，集成电路中电容量一般不超过 100pF，至于电感，只能限于极小的数值（1H以下）。因此，在集成 电路中，级间不能采用阻容耦合方式，均采用直接耦合方式。
3.采用多管复合或组合电路
集成电路制造工艺的特点是晶体管特别是BJT或FET最容易制作， 而复合和组合结构的电路性能较好，因此，在集成电路中多采用复合 管（一般为两管复合）和组合（共射—共基、共集—共基组合等）电 路。
6. 开环带宽fH
fH是指使运放开环差模电压增益Aod下降为直流增益的 倍（相当于-3dB）时的信号频率。由于运放的增益很高，因此1 fH2
一般较低，约几赫兹至几百赫兹左右（宽带高速运放除外）。
7. 转换速率SR
这是指运放在闭环状态下，输入为大信号（如矩形波信号等 ）时，其输出电压对时间的最大变化速率，即
第四代集成运 放以二十世纪 八十年代的 HA2900为代 表，它的特点 是制造工艺达 到大规模集成 电路的水平。

5模拟电子技术基础简明教程(第三版)杨素行_PPT课件_第五章


~+1 2 uId
~+1 2
uId
R
+ uo
VT1
VT2
Re
VEE
无负反馈。
图 5.2.8 长尾式差分放大电路
(2)静态分析
当 uId = 0 时，由于电路结构对称，故： IBQ1 = IBQ2 = IBQ，ICQ1 = ICQ2 = ICQ ，UBEQ1 = UBEQ2
= UBEQ，UCQ1 =UCQ2 = UCQ， 1= 2=
第五章 集成运算放大电路
5.1 集成放大电路的特点 5.2 集成运放的基本组成部分 5.3 集成运放的典型电路 5.4 集成运放的主要技术指标 5.5 理想运算放大器 5.6 各类集成运放的性能特点 5.7 集成运放使用中的几个具体问题
5.1 集成放大电路的特点
集成电路简称 IC (Integrated Circuit)
当 uId = 0，时
+ uId
UCQ1 = UCQ2
UO = 0
Rb1
Rc1 + uo
Rc2 Rb2
R1
~+1 2 uId
~+1 2
uId
R2
VT1
VT2
图 5.2.6 差分放大电路的基本形式
（2）电压放大倍数 VT1 和 VT2 基极输入电压大小相等，极性相反，— —称为差模输入电压(uId)。
由于 UBE1 = UBE2，VT1 与 VT2 参数基本相同，则
IB1 = IB2 = IB；IC1 = IC2 = IC
R IREF
2IB
IC2
VT1
IB1 +
UBE1
IC2 IB2
U+BE2 VT2

模拟电子技术5


1
(
2
π
C
' π
)
A u A u m ( 1 jffL )(1 1 j j 3 ff3 fL f) L (2 f L 1 1 j f f L 2fL 3)(3 1 jffH )
n个放大管
m
fL 1.1
f
2 Lk
k1
1 1.1
fH
n1 f2
k1 Hk
1.1为修正 系数
结论：1. 放大电路的级数越多，频带越窄； 2. 若 fLk 远高于其它各级，则 fL≈fLk; 3. 若fHk远低于其它各级，则 fH≈fHk;
例5-2：某电路各级均为共射电路,求:fL, fH, Au。
例5-1：
Au
(1j
10jf f )(1j
f
)
10 105
试求解：
（1）Aum＝？fL＝？fH ＝?
（2）画出波特图。
100 j f
A u
(1
j
f
10 )( 1 j
f
)
10
10 5
A u m 100
f L 10 Hz
f H 10 5 Hz
5.4.3 放大电路频率响应的改善 和增益带宽积
若R ： brbe Ri Rb//rberbe RbRs Rb//Rs Rs C' (1gmRL ' )CC，gmRL ' 1 C' CC' gmRL ' C
| Ausmfbw|2r1bb'C
| Ausmfbw|2r1bb'C
因 rbb’ 和 Cμ由晶体管决定，故管子选定后， 放大电路增益带宽积就大体确定。即：增益 增大多少倍，带宽几乎就变窄多少倍。
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· · · ·
+
+
_
• Io
Uid
Ui
+ •
•
A
_
_
+
+ • U _o
RL
Uf
_
•
R
F
闭环电压放大倍数
U o I o RL · R Auf · · Aiuf RL L Ui Ui R
· ·
·
4．电流并联负反馈电流放大器
• •
R1 +
•
•
+ UI
•
•
+
_
A
R2
+ • U _O R3
RL
_
_
F 在深度负反馈的条件下
· · ·
Ii ≈ I f
Ui ≈ 0
•
• •
R1 +
•
+
UI
•
•
+
_
A
R2
+ • U _O
R3
RL
_
_
F
输入电流
· · Us Ii R1
反馈电流
R3 · If Io R2 R3
·
•
• •
闭环电流放大倍数
Io Aiif · Ii
·
· +
•
R1
_
•
_
RL
Uf
_
•
+
+
Uid
•
Ui
•
+
_
A _
+
+
R2 F Uo
_
•
_
RL
Uf
_
•
R1
深度负反馈条件下的分析依据 Uid≈0 有 U+≈ U–
· ·
·
(虚短)
+
+
Uid
•
Ui
•
+
_
A _
+
+
R2 F Uo
_
•
_
RL
Uf
_
•
R1
即
Ui≈ Uf
·
·
·
故
· 由于 U f R1 U o R1 R2
R1
uI
_
⊕ u
uO
_
F
R2 F
净输入信号小于输入信号，所以为负反馈。
例2 判断图示电路反馈的 极性。
uId + _
_ +
A
+
R1
解： 假设 uI>0
那么
+
uI
_
uO
_
uF
R2 F
uO<0
uF<0
净输入信号大于输入信号，所以为正反馈。
5.1.2 负反馈放大电路的四种基本类型
1. 电压反馈和电流反馈
+ • U _O
•
RL
F
b. 电压并联负反馈
方框图
Ii
•
+ • U _i
R1
If
•
Iid
•
A
•
+ • U _O
•
RL
F
c. 电流串联负反馈
方框图
+ • U _i
+ • Uid _ + • U _f
A
•
IO
•
RL
F
•
d. 电流并联负反馈
方框图
Ii R1 If
• •
+ • U _i
Iid
•
A
•
IO
RE
(2) 交流反馈—— 在交流通路中存在的反馈
交流通路
输入回路
+ + + _ T + +
T
RB
+
uI
_
RE
RC
_

_
反馈网络
输出回路
3. 正反馈与负反馈
Xi
.
+
.
Xid
.
A
.
XO
.
基本放大电路 Xf F
.
反馈网络
(1) 正反馈——反馈信号加强输入信号的作用，使 净输入信号大于原输入信号的反馈。 正反馈往往把放大器转变为振荡器。
·
Af < A
·
·
电路引入负反馈
·· b. 当 1+AF <1 时
Af > A
·
·
电路引入正反馈
·· c. 当 1+AF =1 时
Af = A
·
·
电路没有反馈
d. 当 1+AF >>1 时 ，称为深反馈。
此时
·
··
1 Af= ·· ≈ · F 1+AF 闭环放大倍数Af只取决于反馈系数F
· ·
A
a. 放大倍数下降的原因
由于 Xid=Xi- Xf
· ·· ·
· ·
···
Xf=FXo= FAXid 故
Xid=
·
Xi
· ··
1+AF
即引入负反馈之后，电路的净输入信号降为原输 入信号的1/(1+AF) 。
b. 对负反馈放大电路放大倍数的一般表达式讨论
A Af= ·· 1+AF
· ·· (a) 当 1+AF >1 时
⊕
uI
+
uId uF
A
.
uO
基本放大电路 F
.
反馈网络
d. 反馈信号削弱了输入信号(uId< uI)为负反馈。 e. 反馈信号增强了输入信号(uId> uI)则为正反馈。
例1 判断图示电路反馈的极性。
解：
假设uI的瞬时极性为正。即 uI>0 那么 uO>0 uF>0
+
+ + uId _ _ A
+
•
RL
F
•
3．四种类型负反馈的表达式
电压串联
电压并联
电流串联
电流并联
A F Af
•
•
•
Uo Au • U id
•
•
Uo Ar • I id
•
•
Io Ag • U id
•
•
Io Ai • I id
•
•
Uf Fu • Uo
•
•
If Fg • Uo
•
•
Uf Fr • Io
•
•
输出回路
使放大元件的输 入UBE产生变化
RB1
输入回路
I
IB
+ VCC
RC
T
IC
+
抑制输出电流 ICQ的变化 直流电流负反馈可 以稳定输出电流ICQ
I _
RE
反馈网络
输出回路
反馈的定义： 把放大电路的输出量（电压或电流）的一部分或全部， 经过反馈网络，
返送到输入回路一个反馈量（电压或电流），
Xid=Xi–Xf
·
· ·
闭合环路
Xi
开环放大电路
.
+
.
Xid
.
A
.
XO
.
基本放大电路
Xf
F
.
反馈网络
闭环放大电路
2．交流反馈与直流反馈 (1) 直流反馈——反馈作用仅在直流通路中存在
直流通路
+ + + _ T + +
RB1
I
+ VCC
RC
IBQ
ICQ
T
+
IEQ
_
RB2 反馈网络
+
UBQ UEQ _ _
b. 并联反馈 反馈网络并联于输入回路 特点 反馈信号为电流 反馈信号与输入电流并联 R1 + • • • Ui 放大电路 Ii Iid – • If
方 框 图
Xo
•
反馈网络
3. 负反馈放大电路的四种基本类型 a. 电压串联负反馈 方框图
+ • U _i + • U _id + • U _f
A
•
使放大电路很容易满足深度负反馈的条件。
2. 近似计算的原理
在深度负反馈（AF>>1）的条件下 1 A Af= ·· ≈ · F 1+AF
· ·
将
Af=
·
Xo
Xi
· ·
F=
·
Xf
·
Xo
·
代入上式得
Xo Xi
·
·
≈
Xo Xf
·
·
由
Xo
Xi
· · ·
≈
Xo
Xf
·
· ·
得
Xf ≈ Xi
Xid ≈0
·
（1） 当电路引入串联负反馈时 Uf ≈ Ui Uid ≈0
Xi
+
.
Xid
XO iO
.
基本放大电路
Xf F
.
Uo=0
.
反馈网络
输出短路
a. 令输出电压为零（uo=0） . . . 若反馈信号Xf=FUO=0, 则为电压反馈 . . . 若反馈信号Xf=FUO0, 则为电流反馈
Xi
.
+
.
Xid
.
A
.
XO uO iO =0