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模电第四章知识点梳理——清华大学版

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模电课件--清华大学--华成英--4-集成运算放大电路

模电课件--清华大学--华成英--4-集成运算放大电路
I R = (VCC U BE ) R
U BE1 = U BE0,I B1 = I B0 I C1 = I C0 = I C
I R = I C 0 + I B0 + I B1 = I C +
IC =
电路中有负反 馈吗? 馈吗?
2I C
β β +2
β
IR
若β >> 2 ,则I C ≈ I R
华成英 hchya@
以复合管为放大管, 以复合管为放大管, 用UBE倍增电路消 除交越失真的准 恒流源作负载的共 除交越失真的准 射放大电路 互补输出级
华成英 hchya@
输入级的分析
共集-共基形式 共集 共基形式 T1和T2从基极输入,射极输出 从基极输入, T3和T4从射极输入,集电极输出 从射极输入, T3,T4为横向 为横向PNP型管,输 型管, 型管 入端耐压高.共集形式, 入端耐压高.共集形式,输入 电阻大, 电阻大,允许的共模输入电压 幅值大.共基形式频带宽. 幅值大.共基形式频带宽. Q点的稳定: 点的稳定: 点的稳定 T(℃)↑→IC1↑ IC2↑ →IC8↑ ( IC9与IC8为镜像关系 C9↑,因 为镜像关系→I , IC10不变 IB3↓ IB4↓ → IC3 ↓ 不变→ IC4↓→ IC1↓ IC2↓
第四章 集成运算放大电路
华成英 hchya@
第四章 集成运算放大电路
§4.1 概述 §4.2 集成运放中的电流源 §4.3 集成运放的电路分析及其性能指标
华成英 hchya@
§4.1 概述
一,集成运放的特点 二,集成运放电路的组成 三,集成运放的电压传输特性
华成英 hchya@
§4.2 集成运放中的电流源

清华 杨素行 第三版 模电 第4章

清华 杨素行 第三版 模电 第4章
在正弦输入信号下，输出波形不超过规定的非线性失真指标时， 在正弦输入信号下，输出波形不超过规定的非线性失真指标时， 放大电路最大输出电压和最大输出电流有效值的乘积。 放大电路最大输出电压和最大输出电流有效值的乘积。 电压和最大输出电流有效值的乘积
共射接法下 Pom=
Ucem 2
Icm 1U I · = cem cm 2 2
iC1
NPN C1 + VCC VT2 2 PNP
+VCC
O iC1
t
uo
O iC
2
t
iL
RL
O iL O
t
iC2
t
OTL甲乙类互补对称电路的波形图 OTL甲乙类互补对称电路的波形图
仿真
上页 下页
首页
3. OCL甲乙类互补对称电路 OCL甲乙类互补对称电路
iC1
VT1 NPN uo VT2 PNP +VCC
上页
下页
首页
二、放大电路中三极管的工作状态
1.功放电路中，三极管工作在大信号状态， 1.功放电路中，三极管工作在大信号状态， 功放电路中 使得管子的特性曲线的非线性问题充分暴露出来。 非线性问题充分暴露出来 使得管子的特性曲线的非线性问题充分暴露出来。 2.电源提供的功率除了消耗在负载上外，其余部分基 2.电源提供的功率除了消耗在负载上外， 电源提供的功率除了消耗在负载上外 本消耗在放大管上，应使管消耗功率尽可能小。 本消耗在放大管上，应使管消耗功率尽可能小。为此 通常使管在静态时工作在临界导通 甚至截止状态， 静态时工作在临界导通， 通常使管在静态时工作在临界导通，甚至截止状态， 使其直流功耗趋于零。从这一点看， 使其直流功耗趋于零。从这一点看，前述各电路均不 适合做功放。 适合做功放。 3.当功率放大电路工作时，应防止三极管的工作点超 3.当功率放大电路工作时， 当功率放大电路工作时 出安全工作区的范围。选用放大三极管时， 出安全工作区的范围。选用放大三极管时，极限参数 应留有一定的余地。并根据手册安装合适的散热器。 应留有一定的余地。并根据手册安装合适的散热器。

清华大学模拟电子技术课件_第4章-每页1张

清华大学模拟电子技术课件_第4章-每页1张

4.1 集成运算放大电路概述4.2 集成运放电路简介4.3 集成运放的性能指标和低频等效电路4.4 集成电路的发展概况及分类Operational Amplifier, Opamp: Direct-coupled multistage, high gain, high input resistor, low output resistor amplifier 1941: First (vacuum tube) op-amp "Summing Amplifier" by Karl D. Swartzel Jr. in Bell labs 1962: First solid-state (BJT) op-amps in potted modules 1963: First monolithic IC op-amp 1970: First high-speed, low-input current FET design第一代电子管模拟计算机 数学计算 长途电话 中继器 信号放大晶体管 集成运放 用于各种需要放大信号的应用 广播、通信：电话、手机 工业控制：信号运算，PID调节 工业检测：信号放大 航空航天测量及通信 计算机网络：网卡，调制解调器， 路由器，交换机 各类图像采集：照相机、摄像机 汽车电子，生医电子 等等 发展方向：高精度、高速、宽带、低功耗 发展方向：高精度、高速、宽带、低功耗第二代一、集成运放符号 uN 输出端 uP + uOA二、集成运放的电压传输特性 • 开环差模电压放大倍数Aod一般为 105以上 • Uom峰值一般为14V左右（± 左右（±15V 电源） 电源） • 当|uo|<=Uom时，uo=Aod*(uP - uN)Uom-Uom4集成运放通常由输入级、中间级、输出级等电路组成。

一般采用差 分放大电路一般采用共射或 共源放大电路一般采用互补 输出级电路给各级电路提供合 适的静态电流，一 般采用电流源电路集成运放读图步骤：1．合理分块：按信号的流向找出输入级、中间级、输出 级，并确定偏置电路； 2．分析功能：分析各块的功能和工作原理； 3. 统观整体：定性分析电路整体功能和性能特点； 4. 性能估算：定量估算静态工作 性能估算：定量估算静态工作点和动态性能指标。

模拟电子技术基础第四章

模拟电子技术基础第四章

VCC − U BE 0 IR = R
4.2.2
改进型电流源电路
T0、T1和T2特性完全相同，因而 β0= β1= β2= β， 特性完全相同，
1、加射极输出器的电流源 、
+Vcc IR IC0 T0 IB0 IB1
加射极输出 器的电流源
而由于U 而由于 BE0=UBE1，IB1= IB0= IB
uI = ±1V
4—2 2
4.2.1 4.2.2 4.2.3 4.2.4
集成运放中的电流源电路
基本电流源电路 改进型电流源电路 多路电流源电路 以电流源为有源负载的放大电路 （1）提供静态偏置电流 ）
电流源在电路中的作用 （2）作为有源负载(取代高阻值电阻 ）作为有源负载 取代高阻值电阻) 取代高阻值电阻
↘ IC0↑ → IR↑→UR(RIR) ↑
→UB↓→IB↓
→ IC1↓
β = 10 I c1 = 0.83I R
不满足β>>2时，输出电流误差大 时
2、比例电流源 、
QU BE 0 + I E 0 Re 0 = U BE1 + I E1 Re1
I E ≈ I se
uBE UT
+Vcc IR IC0 T0 IB0 IB1 Re0 IE0 IE1 Re1 T1 R IB0+IB1 IC1
可见， 很小时也可认为I 当β＝10 时， IC2≈0.984IR ，可见，在β很小时也可认为 C2≈IR ， IC2受基 极电流影响很小。 极电流影响很小。
4.2.3
IR IC0 T0 Re0 R
多路电流源电路
IC1 IC２ IC３
T1 IE0 IE1 Re1 IE２
T２ Re２ IE３

模电第四章1

模电第四章1
（Metal-Oxide-Semiconductor type Field Effect Transistor）
表面场效应器件
N沟道 金属-氧化物 -半导体场效 应管 （MOSFET） P沟道
增强型
耗尽型 增强型
vGS=0时，不存在导电沟 道 vGS=0时，存在导电沟道
耗尽型
6
第四章
一. 增强型MOS管的结构及工作原理
vi
R2
50K
D
C2 S
RS RL
10K 10K
R2=50k RG=1M RS=10k RL=10k
vo gm =3mA/V
VDD=20V
AV
gm RL 1 gm RL
ri=RG+R1//R2
=[3 (10//10) ]/[1+3 (10//10) ]=0.94
ro

Rs 1 gm Rs
2） 饱和漏极电流IDSS
3） 漏源击穿电压V（BR）DS
4) 栅源击穿电压V（BR）GS
5） 直流输入电阻RGS
6） 最大耗散功率PDM
7） 跨导gm
在vDS为定值的条件下, 漏极电流变化量与 引起这个变化的栅源电压变化量之比, 称为跨
导或互导, 即
g i v m
D
V 常数 DS
GS
12
第四章
§4.1 结型场效应管
体内场效应器件 一. 结型场效应管的结构及工作原理
d 漏极 耗尽层 d
g 栅极
P
P
N
g s
s 源极
N沟道结型场效应管结构和符号
1
第四章
d 漏极 耗尽层
g 栅极
N
N
P

山东大学-清华大学-模拟电子技术基础-模电(第四版)习题库及解答

山东大学-清华大学-模拟电子技术基础-模电(第四版)习题库及解答

模拟电子技术基础第四版清华大学电子学教研组编童诗白华成英主编自测题与习题解答山东大学物理与微电子学院目录第1章常用半导体器件‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥3第2章基本放大电路‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥14 第3章多级放大电路‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥31 第4章集成运算放大电路‥‥‥‥‥‥‥‥‥41 第5章放大电路的频率响应‥‥‥‥‥‥‥‥50 第6章放大电路中的反馈‥‥‥‥‥‥‥‥‥60 第7章信号的运算和处理‥‥‥‥‥‥‥‥‥74 第8章波形的发生和信号的转换‥‥‥‥‥‥90 第9章功率放大电路‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥114 第10章直流电源‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥126第1章常用半导体器件自测题一、判断下列说法是否正确，用“×”和“√”表示判断结果填入空内。

(1)在N 型半导体中如果掺入足够量的三价元素，可将其改型为P 型半导体。

( √ )(2)因为N 型半导体的多子是自由电子，所以它带负电。

( ×)(3)PN 结在无光照、无外加电压时，结电流为零。

( √ )(4)处于放大状态的晶体管，集电极电流是多子漂移运动形成的。

( ×)(5)结型场效应管外加的栅一源电压应使栅一源间的耗尽层承受反向电压，才能保证R大的特点。

( √)其GSU大于零，则其输入电阻会明显变小。

( ×) (6)若耗尽型N 沟道MOS 管的GS二、选择正确答案填入空内。

(l) PN 结加正向电压时，空间电荷区将 A 。

A.变窄B.基本不变C.变宽(2)稳压管的稳压区是其工作在 C 。

A.正向导通B.反向截止C.反向击穿(3)当晶体管工作在放大区时，发射结电压和集电结电压应为 B 。

A.前者反偏、后者也反偏B.前者正偏、后者反偏C.前者正偏、后者也正偏(4) U GS=0V时，能够工作在恒流区的场效应管有A 、C 。

A.结型管B.增强型MOS 管C.耗尽型MOS 管三、写出图Tl.3所示各电路的输出电压值，设二极管导通电压U D=0.7V。

模拟电子线路——清华大学4


模拟电子线路——清华大学4
四、窗口比较器
PPT文档演模板
当uI>URH时，uO1=－ uO2= UOM，D1导通，D2截止； uO= UZ。 当uI<URL时，uO2=－ uO1= UOM，D2导通，D1截止； uO= UZ 。 当URL<uI< URH时， uO1= uO2= －UOM，D1、D2均截 止； uO= 0。
无外加信号，输出一定频率一定幅值的信号。 与负反馈放大电路振荡的不同之处：在正弦波振荡电路 中引入的是正反馈，且振荡频率可控。
在电扰动下，对于某一特定频率f0的信号形成正反馈：
由于半导体器件的非线性特性及供电电源的限制，最
终达到动态平衡，稳定在一定的幅值。。
PPT文档演模板
模拟电子线路——清华大学4
2. 电路组成
不符合相位条件 不符合幅值条件
1)是否可用共射放大电路？ 2)是否可用共集放大电路？ 3)是否可用共基放大电路？ 4)是否可用两级共射放大电路？
输入电阻小、输出 电阻大，影响f0
可引入电压串联负反馈，使 电压放大倍数大于3，且Ri大、 Ro小，对f0影响小
应为RC 串并联网路配一个电压放大倍数略大于3、输入电 阻趋于无穷大、输出电阻趋于0的放大电路。
模拟电子线路——清华大学4
五、集成比较器
某型号集成比较器的等效电路
特点：
1. 无需限幅电路，根据所需输出高、低电平确定电源电压；
2. 可直接驱动集成数字电路；
3) 是否满足相位条件，即是否存在 f0，是否可能振荡 ； 4) 是否满足幅值条件，即是否一定振荡。
PPT文档演模板
模拟电子线路——清华大学4
相位条件的判断方法：瞬时极性法
极性？

《模拟电子技术基础》(第四版)_第4章


代替RE，抑制共模干扰 效果好，KCMR大。
T3
T4
+VCC
I BQ1 I BQ 2 ICQ1 ICQ 2
ICQ3
ICQ1
2 I BQ 3 ICQ2
T1 T2 IE
ICQ4
RL
IO
Uo
ICQ3 ICQ1
ICQ 4 ICQ3
I O I CQ 4 I CQ 2 I CQ 3 I CQ1 I CQ1 I CQ1 0
id1 gm1ugs1
uo io RL 2id1RL 2 gm1ugs1RL
uo 2 gm1ugs1RL Au gm1RL uid 2ugs1
ii ib 2
作业:4.8
ic 2 i c3
ic5
ic 6
RL
io ic 6 ic3 ic5 ic 2 ic 2 ic 2
转移特性
Rid
FET1
+ VCC
ib1
T1
ie1 ic1
RE
T2
Rod rce 2 // rds 4
FET2
ui1
ic 2
io
id 4 FET4
ui 2
+
id1
FET3
id 3
RL
uo
-
io id 4 ic 2 id 3 ic1 ic1 ic1 2 ib1
B2
B3
•
C3
rce1
rce2 Ib2
Uo
• •
Ib3
•
3Ib3Байду номын сангаас
R
•
Ui rbe1
•

模拟电子电路模电课件清华大学华成英4集成运算放大电路


注意集成运算放大器的散热问题，采取适当的散热措施，避免过热导致性能下降或损坏。
在电路设计时考虑噪声干扰的影响，采取措施减小噪声干扰，如使用屏蔽、远离噪声源等。
在使用过程中注意避免突然的电压或电流冲击，以免造成集成运算放大器的损坏。
谢谢
THANKS
详细描述
共模抑制比是集成运算放大器性能的重要指标之一，它影响着电路的稳定性和性能。
总结词
在实际应用中，电路中的干扰和噪声通常是共模的，因此共模抑制比的大小直接影响到电路的性能和稳定性。在选择集成运算放大器时，需要根据实际需求来选择具有较大共模抑制比的型号。
详细描述
集成运算放大器的使用注意事项
了解集成运算放大器的规格书，确保其满足电路的性能要求。
良好的线性度
集成运放的内部电路设计使得它在放大信号时产生的噪声较低。
低噪声
集成运放的输入阻抗一般都在兆欧姆级别，使得它对信号源的影响较小。
高输入阻抗
按功能
可以分为通用型和专用型两类。通用型集成运放适用于多种场合，而专用型集成运放则是针对特定应用设计的，如仪表放大器、音频放大器等。
按性能指标
可以分为低噪声、高精度、高速型等不同类型。低噪声型集成运放主要用于信号放大，高精度型用于高精度的测量和运算，高速型则用于高速信号处理和传输。
电压-频率转换
电压-电流转换
集成运算放大器的性能指标
详细描述
开环电压增益的数值越大，意味着对微弱信号的放大能力越强，因此开环电压增益是衡量集成运算放大器性能的重要参数之一。
总结词
开环电压增益是衡量集成运算放大器放大能力的重要指标。
详细描述
开环电压增益是指在无反馈情况下，输入信号经过集成运算放大器放大后的输出电压与输入电压的比值。这个比值越大，说明放大器的放大能力越强。

模拟电子技术第4章

电容由两部分组成：势垒电容CB和扩散电容CD。 势垒电容：是由空间电荷区的离子薄层形成的。当外加电 压使PN结上压降发生变化时，离子薄层的厚度也相应地 随之改变，这相当PN结中存储的电荷量也随之变化，犹 如电容的充放电。
-N
+
扩散电容：是由多子扩散后，在
PN结的另一侧面积累而形成的。
P
因PN结正偏时，由N区扩散到P
空穴(在共价键以内)的运动
结论： 1. 本征半导体中电子空穴成对出现，且数量少； 2. 半导体中有电子和空穴两种载流子参与导电； 3. 本征半导体导电能力弱，并与温度有关。
8
（二） 杂质半导体 1、N 型半导体：
在本征半N导型体中掺入五价元素（磷）——增大自由电子浓度
电子为多数载流子
+4
+4
+4
空穴为少数载流子
2
现代电子学中，用的最多的半导体是硅和锗，它们 的最外层电子（价电子）都是四个。
Ge
Si
通过一定的工艺过程，可以将半导体制成晶体。
3
硅(锗)的原子结构
硅(锗)的共价键结构 自 由 电 子
简化 模型
惯性核
空 穴
价电子 (束缚电子)
空穴
空穴可在共 价键内移动
4
二半导体的导电原理
（一）本征半导体：纯净的单晶结构的半导体 受惯性核束缚的价电子在绝对温度零度(0°K)即-273℃之下 →本征半导体硅（锗）的全部价电子都为束缚电子 与理想绝缘体一样不能导电。 自由电子： 价电子获得足够的能量挣脱惯性核的束缚(温度>0 ° K时) 带负电荷的物质——又称电子载流，这是由热激发而来的 空穴： 价电子成为自由电子时,原共价键留下了一个空位 ——带正电荷的物质，即空穴载流子。
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大家好
1
《数字电子技术基础》第五版
第四章 组合逻辑电路
4.1概述
《数字电子技术基础》第五版
一、组合逻辑电路的特点 1. 从功能上 2. 从电路结构上
任意时刻的输出仅 取决于该时刻的输入
输出与输入间无反 馈延迟回路
不含记忆（存储） 元件
《数字电子技术基础》第五版
二、逻辑功能的描述
a a
1 2
组合逻辑
附加输出信号的状态及含意
YS'
YE' X
状态
1 1 不工作
0 1 工作，但无 输入
1 0 工作，且有 输入
0 0 不可能出现
控制端扩展功能举例：
《数字电子技术基础》第五版
• 例：
用两片8线-3线优先编码器
其中，
16线-4线优先编码器
A1'5 的优先权最高···
《数字电子技术基础》第五版
YS'
YE' X
YE' X
1
0
1
1
11
1
1
1
1
1
1
1
0
1
0
X X XX
XXX0 0
001
0
0
X X XX
XX0
10
011
0
0
X X XX
X0110Fra bibliotek101
0
0
X X XX
01
1
10
111
0
0
X X X0
1
1
1
1
1
0
0
1
0
0
XX01
11
1
11
011
0
0
X0 11
11
1
11
101
0
0
0
1 11
11
1
11
111
0
《数字电子技术基础》第五版
I0 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 Y2 Y1 Y0
1 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 1 0 0 00 0 0 0 0 1 0 0 1 0 00 0 0 0 1 0 0 0 0 1 00 0 0 0 1 1
000010 001 00
0 0 0 0 01 0 0 1 0 1
0 0 0 0 00 1 0 1 1 0
Y2' [(I7I6I5I4)S]' Y1' [(I7I6I5I4'I3' I2I4'I5')S]'
选 Y0' [(I7I6'I5I3I4'I6' I1I2I4'I6')S]' 通 信 号
《数字电子技术基础》第五版
为0时，电路工作 无编码输入
YS' (I7'I6'I5'I4'I3'I2'I1'I0'S)' YE' X[(I7'I6'I5'I4'I3'I2'I1'I0'S)' S]'
I2 I3 I4 X XX X XX X XX X X1 X10 1 00
I5 I6 I7 Y2 Y1 Y0 XX1 1 1 1 X1 0 1 1 0 1 001 01 0001 00 00001 1 00001 0
X 1 0 00 0 0 0 0 0 1
• 例：8线-3线优先 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
编码器 • （设I7优先权最
高…I0优先权最 低）
Y 2 I 7 I 7 'I 6 I 7 'I 6 'I 5 I 7 'I 6 'I 5 'I 4
AA 'BAB
Y 2I7I6I5I4
低电 平
《数字电子技术基础》第五版
实例： 74HC148
Y 2 '(I7I6I5I4)'
选 通 信 号
Y 2 '[I(7I6I5I4)S ]'
11
01
10
00
状态 不工作 工作，但无输入 工作，且有输入 不可能出现
《数字电子技术基础》第五版
• 第一片为高优先权 • 只有(1)无编码输入时，(2)才允许工作 • 第(1)片YE' X 0 时表示对 A1'5 ~ A8' 的编码 • 低3位输出应是两片的输出的“或”
《数字电子技术基础》第五版
5. 画出逻辑图
《数字电子技术基础》第五版
4.3 若干常用组合逻辑电路
4.3.1 编码器 • 编码：将输入的每个高/低电平信号变成一
个对应的二进制代码
• 普通编码器 • 优先编码器
《数字电子技术基础》第五版
一、普通编码器
输
入
输出
• 特点：任何时刻 只允许输入一个 编码信号。
• 例：3位二进制 普通编码器
yy12
电路
an
ym
组合逻辑电路的框图
y1 f1(a1a2 an ) y2 f2(a1a2 an )
ym fm(a1a2 an）
Y F( A)
《数字电子技术基础》第五版
4.2.2 组合逻辑电路的设计方法
一、逻辑抽象 • 分析因果关系，确定输入/输出变量 • 定义逻辑状态的含意（赋值） • 列出真值表 二、写出函数式 三、选定器件类型 四、根据所选器件：对逻辑式化简（用门）
《数字电子技术基础》第五版
Y2 I4 I5 I6 I7 Y1 I2 I3 I6 I7 Y0 I1 I3 I5 I7
《数字电子技术基础》第五版
二、优先编码器
输
入
输出
• 特点：允许同时 输入两个以上的 编码信号，但只 对其中优先权最 高的一个进行编 码。
I0 I1 XX XX XX XX XX XX
《数字电子技术基础》第五版
三、二-十进制优先编码器
故障信号（Z）
输入变量 输 出
RA G Z 00 0 1 00 1 0 01 0 0
2. 写出逻辑表达式
01 1 1
10 0 0
Z R 'A 'G ' R 'A R G 'G A R' A RG A 1 0G 1 1
11 0 1
11 1 1
《数字电子技术基础》第五版
设计举例：
3. 选用小规模SSI器件 4. 化简 Z R 'A 'G ' R R A A GG
变换（用MSI） 或进行相应的描述（PLD） 五、画出逻辑电路图，或下载到PLD
六、工艺设计
《数字电子技术基础》第五版
设计举例：
• 设计一个监视交通信号灯状态的逻辑电路
R
A 如果信号灯 Z
出现故障，
G
Z为1
《数字电子技术基础》第五版
设计举例：
1. 抽象 • 输入变量:
红（R）、黄（A）、绿（G） • 输出变量：
[(I7I6I5I4I3I2I1I0)S]'
《数字电子技术基础》第五版附 加 输 出 信 号
为0时，电路工作 有编码输入
输
入
《数字电子技术基础》第五版
输出
S ' I 0 ' I 1 ' I 2 ' I 3 ' I 4 ' I 5 ' I 6 ' I 7 ' Y2' Y1' Y0'YS'
1 X X XX X X X X 1 1 1 1
0 0 0 0 00 0 1 1 1 1
Y 2I7 'I6 'I5 'I4I3 'I2 'I1 'I0 'I7 'I6 'I5I4 'I3 'I2 'I1 'I0 ' I7 'I6I5 'I4 'I3 'I2 'I1 'I0 'I7I6 'I5 'I4 'I3 'I2 'I1 'I0 '
利用无关项化简，得：