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南通大学模电第二章PPT课件

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模拟电子技术第二章2 57页PPT文档

模拟电子技术第二章2 57页PPT文档

RC
RE
UEE
UCC
(b )
(C)
饱和特征:（1）UCEQ≤UBE(on)
(2)IBQ>ICQ/β (ICQ < β IBQ)
判断是否饱和
方法1 先假定处于放大区，有ICQ = β IBQ，据此求出UCEQ
若UCEQ＞UBE(on) 则确实处于放大区；若UCEQ ≤ UBE(on)则处 于饱和区，UCEQ 应取UCE(sat)
截止。此时，三个电极电流均为零，而
UBE= UBB - UEE,UCE=UCC- UEE 。
•
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ RB
RB
RE
UCC
UBB
UEE
(a )
图2―11 (a)电路；(b)放大状态下的等效电路；(c)饱和状态下的等效电路
•
若UBB>UEE+UBE(on)，则晶体管导通。现
假定为放大导通，利用图2―9(b)的模型可得该
I C ( sat )

U CC
U BE (on ) RC

5 0.7 3
1.4m
因为
I BQ 0.06 m

I C ( sat )

1.4 50

0.028 m
IC(sat)<βIBQ=3mA
•
所以晶体管处于饱和。此时，
ICQ=(Ucc-UCE(sat))/Rc=(5-0.3)/3=1.6mA， 而 uo=UCEQ=UCE(sat)=0.3V。 根 据 上 述 分 析 结果画出的uo波形如图2―12(c)所示。
iB
iC
0 UB E(on) (a)
uB E
0 UC E(s at)

模拟电子技术课件第2 讲.ppt

模拟电子技术课件第2 讲.ppt

3. 负反馈的基本概念(具体内容在第七章讲)
c.串联反馈和并联反馈
视若输输入入信信号号与、反反馈馈信信号号在与基净本输放入大信器号输在入基回本路放的大 连器接输方入式端而以定电。流的方式相加减，并联反馈；以电压的
方式相加减，串联反馈
if Rf
ii
vP idvN
+
-
vo
R1
vi
vP +
vd vN -
vo
vi1、v+、vP
反相输入端
(a) 国家标准符号 (b)常用原符号
vi2、v－、vN
2.1.3.集成电路运算放大器的电路模型
P
+
＋VCC
+
+
vP
-
v+-NN
vI
-
ri _Av0vI+ r0
_ -VCC
+
v0
6
2.1 集成运算放大器
2.1.4集成电路运算放大器的开环电压传输特性
因开环放大倍数Avo很高，所以即是在输入端有 微小的变化也会使运放进入非线性区而使输出接近
2
2.1 集成运算放大器
2.1.1 集成电路运算放大器的内部组成单元
一集般成由电输路入运级算、放中大间器是( 放一大种高) 级电、压输增出益级、和高偏输置入
电阻路抗等和四低部输分出组阻成抗。的多级直接耦合放 大电路。它的种
偏置电路
类很多，电路也不一样，但结构有共同之处。
+ +vPP -vN +
输入级
i
R f 1
v R3
R2I f
R2 R1
vs
R'
+

模拟电子技术第二章PPT课件

模拟电子技术第二章PPT课件
电路特征：集成运放处于开环或仅引入正反馈
1) 净输入电流为0
2) uP> uN时， uO＝＋UOM uP< uN时， uO＝－UOM
17.09.2020
6
2.3 理想运放组成的基本运算电路
2.3.1 比例运算电路
1. 反相输入
iN=iP=0，
+
_
uN=uP=0－－虚地
在节点N：iF
iR
uI R
uOiFRf RRf uI
17.09.2020
7
1) 电路的输入电阻为多少？ Ri = R 2) 3) R’＝？为什么？ R’= R// Rf，为了静态平衡 3) 4) 若要Ri＝100kΩ，比例系数为－100，
R1＝？ Rf＝？
Rf太大，噪声大。如何利 用相对小的电阻获得－100的 比例系数？
找参考资料寻找答案
17.09.2020
u O u O 1 u O 2 u O 3 R R 1 fu I1 R R f 2u I2 R R f 3u I3
17.09.2020
12
2. 同相求和 设 R1∥ R2∥ R3∥ R4＝ R∥ Rf
利用叠加原理求解：
令uI2= uI3=0，求uI1单独作 用时的输出电压
uO 1(1R R f)R 1R 2R ∥ 2∥ R 3R ∥ 3∥ R 4R 4uI1
8
2. 同相输入
uN uP uI
uO
(1
Rf R
) u N
uO
(1
Rf R
) u I
1) 输入电阻为多少？ ∞
2) 电阻R’＝？为什么？ R’= R// Rf，为了静态平衡
3) 共模抑制比KCMR≠∞时会影响运算精度吗？为什 么？

模电课件-第二章-基本放大电路

模电课件-第二章-基本放大电路

iB
iC
IBQ
Q
ICQ
uBE UBEQ
Q
uCE UCEQ
二、放大电路的工作原理及波形分析
iB
iC
ib t
ic
Q
t
ib t
ube uBE
假设uBE有一微小的变化
t
uCE怎么变化
uCE
iC
ic t
uce t
uCE的变化沿一 条直线
uce=Ec-icRc
uCE uce相位如何
uce与ui反相！
各点波形
RB RC IC
2. UCE=EC–ICRC 。
EC IC
与输出 特性的
UCE
RC
交点就 是Q点
直流通道
直流 负载线
Q IB
UCE EC
二、交流负载线 ic
uce
uo
ui
RB
RC RL
交流通路
ic 1
uce
RL
其中： RL RL // RC
iC 和 uCE是全量，与交流量ic和uce有如下关系
设置Q点的原因
iC
+EC
t
RB
RC
C1 iB
iC C2
ui
ui
iB
uC uC
t
uo
uo
t
t
t
通过波形分析，可得如下结论：
1. ui uBE iB iC uCE |-uo|
2. uo与ui相位相反；
三极管的电流 放大作用
这就是基本共射放大电路的工作原理。
总结正常放大电路的特点：
交流（信号）设定直流量 交、直流叠加 放大，隔直 交流
I
U

南通大学模电第二章PPT课件

南通大学模电第二章PPT课件

vO
1 RC
vIdt
式中，负号表示vO与vI在相位上是相反的。
（积分运算）
12.02.2021
.
17
2.4.3 积分电路和微分电路
当vI为阶跃电压时，有
vO1 RCvIdt NhomakorabeaVi t Vi t
RC
vO与 t 成线性关系
第二章 运算放大电路
12.02.2021
.
18
2.4.3 积分电路和微分电路
vo＝vn≈ vp＝ vs
12.02.2021
.
10
2.3.2 反相放大电路 1. 基本电路
第二章 运算放大电路
（a）电路图
（b）由虚短引出虚地vn≈0
图2.3.5 反相放大电路
12.02.2021
.
11
2. 几项技术指标的近似计算 （1）电压增益Av 根据虚短和虚断的概念有
第二章 运算放大电路
12.02.2021
.
15
2.4.2 求和电路
第二章 运算放大电路
根据虚短、虚断和N点
的KCL得：
vn vp 0
v i1 - v n v i2 - v n v n - v o
R1
R2
R3
-vo
R3 R1
vi1R R23
vi2
若 R1R2R3
（该电路也称为加法电路）
则有 -vovi1vi2 （再接一个反相器，实行完全加法）
作业： 2.4.6 2.4.7
第二章 运算放大电路
12.02.2021
.
22
.
13
2.4 同相输入和反相输入放大电路的其他应用第二章 运算放大电路
2.4.1 求差电路 从结构上看，它是反相输

模电课件第二章-2

模电课件第二章-2

在输出特性上找两个特殊点： 当uCE=0时，iC=UCC/RC=12/3=4mA，得M点；
当iC =0时，uCE=UCC=12V，得N点。
由图中Q点的坐标可得，ICQ=2mA,UCEQ=6V。
15
总
结
静态工作点为下面两条曲线的交点：
ic f (u CE )
i B I BQ
——输出特性曲线方程，由晶体管 的特性决定
29
2―6 放大器的交流等效电路分析法
当输入小信号时，Q点处可用线性关系
来近似伏安特性。因此，可作晶体管看作
线性有源器件，并用相应的线性元件来等
效，便可得到Q点处的交流小信号模型。
30
2―6―1 晶体管交流小信号电路模型
根据导出方法，可将晶体管小信号电 路模型分为两类： 物理型电路模型（如：混合π型电路模型） 网络参数模型（如：H参数电路模型） 它们是等价的，相互之间可以进行转换。
17
iB
iB
iBmax
I BQ iBmin t U BEQ uBE uBE I BQ Q
(a)输入回路的工作波形
t
18
一、交流负载线的定义
iB变化时，在输出特性曲线上瞬时工作点 （uCE和iC）移动的轨迹称为交流负载线。 二、交流负载线的斜率k= ΔiC/Δ uCE ΔiC ΔuCE= -ΔiCRL’
等效电路法：利用器件模型进行电路分析的方法。 （主要方法）
特点：运算简便，结果误差小。
8
2―5
放大器图解分析法
2―5―1直流图解分析
直流图解分析是在晶体管特性曲线上，用 作图的方法确定出直流工作点，并求出IBQ、 UBEQ和ICQ、UCEQ。 一、IBQ、UBEQ的求解

模拟电子技术第二章.pptx


AB L 断断 灭 断合 灭
合断 灭 合合 亮
逻辑功能：“有0出0，全1出1”
逻辑函数式 F A B AB ——逻辑乘
3
⑤与门的逻辑符号
A B
&
F 国标
A B

F 曾用
A B
F 美国
2.或运算逻辑
（决定一事件结果的诸条件中，只要有一个或 一个以上具备时，事件就会发生的逻辑关系。）
真值表
A
AB F
(2) 逻辑表达式： F = A⊙B = A B + A B (3) 逻辑符号
A B
=
A FB
.
A FB
F
异或、同或逻辑的公式
A⊕B=A⊙B A⊙B=A⊕B A⊕ B=A⊕B A⊙ B=A⊙B A⊕A= 0 A⊕A= 1 A⊕0= A A⊕1= A A⊙A= 1 A⊙A= 0 A⊙0=A A ⊙1= A 偶数个1相异或等于 0 奇数个1相异或等于 1 偶数个0相同或等于 1 奇数个0相同或等于 0
若某一项的部分因子是另一项的反，则该 部分因子可消去。 4. 多余项（生成项）公式
AB + AC + BC = AB +AC 证明：AB + AC + BC = AB + AC + ( A + A )BC
= AB + AC + ABC + ABC = AB + AC
2.4 逻辑代数的基本规则
2.4.1 代入规则： 适用于等式
逻辑函数：如果输入逻辑变量 A、B、C ∙ ∙ ∙的取值
确定之后，输出逻辑变量 F的值也被唯
一确定，则称 F是 A、B、C ∙ ∙ ∙的逻辑

模电第二章 基本放大电路

温 T ( C 度 ) I C T ( C I C ) E I C O
T ( C U B ) 不 E I B I C 变
温度T (C) IC ，
若此时I B
，则I
、
CQ
U CEQ在输出特性坐标
系中的位置就可能
基本不变。
2.4 放大电路静态工作点的稳定
一、典型电路
消除方法：增大Rb，减小Rc，减小β。
例2-1:由于电路参数的改变使静态工作点产生如图所示变化。 试问（1）当Q从Q1移到Q2、 从Q2移到Q3、 从Q3移到Q4时， 分别是电路的哪个参数变化造成的？这些参数是如何变化的？
4mA 3mA 2mA 1mA
40µA
Q3
Q4
30µA 20µA
IB=10µA
2 6 m V
2 6 m V
r b e 2 0 0 ( 1 ) I E Q 2 0 0 ( 1 3 0 ) 1 . 2 m A 8 7 1 . 6 7
R i R b ∥ r b e r b e 8 7 1 . 6 7 R o R c 6 k
2.4 放大电路静态工作点的稳定
温度对Q点的影响
2、放大电路的动态分析（性能指标分析）
（1）放大电路的动态图解分析法
结论: 1. ui uBE iB iC uCE uo
阻容耦合共射放大电路
2、放大电路的动态分析（性能指标分析）
（1）放大电路的动态图解分析法 二、图解分析
结论: 2. uo与ui相位相反；3. 测量电压放大倍数；4. 最大不失 真输出电压Uom （UCEQ －UCES与 VCC－ UCEQ ，取其小者，除以 2 ）。
Q
UBE/V
UBEQ VCC
1、放大电路的静态工作点 （2）图解法确定静态工作点

模电(第二章)


返回
2.1.2 放大电路的性能指标
引言 一、放大倍数 二、输入电阻 三、输出电阻
四、通频带
五、非线性失真系数 六、最大不失真输出电压 七、最大输出功率与效率
返回
I o U 也将不同， 任何一个放大电路都可以看成一个两端口网络。左边为输入端口。 右边为输出端口，输出电压为 U o 。输出电流为 同一放大电路在幅值相同、频率不同的 U S 作用下，，RL为负载电 o 当内阻为Rs的正弦波信号源 U S 作用时，放大电路得到输入电压 U i ， 阻。 即对不同频率的信号同一放大电路的放大能力也存在差异。为了反映放 同时产生输入电流 I i U S 和RL相同的条件下，I i 、 o 、I o 将不同，说明 不同放大电路在 ； U 大电路各方面性能，引出如下指标。 不同放大电路从信号源索取的电流不同，且对同样的信号的放大能力也 不同；
当ui不为0时，在输入回路中，必将在静态值的基础上产生一个动态 的基极电流ib； 在输出回路就可得到动态电流ic；集电极电阻RC将集电极电流的变化 转换成电压的变化，即使得管压降uCE产生变化，管压降的变化量就是输 出动态电压uo。 从而实现了电压放大。直流电源VCC为输出提供所需能量。 由于电路的输入回路与输出回路以发射极作为公共端，故称之为共 射放大电路，并称公共端为“地”。
本章讨论的问题
• 什么是放大？放大电路放大电信号与放大镜放大物体的意义相同 吗？放大的特征是什么？ • 为什么晶体管的输入输出特性说明它有放大作用？如何将晶体管 接入电路才能使其起放大作用？组成放大电路的原则是什么？有几种接 法？ • 如何评价放大电路的性能？有哪些主要指标？用什么方法分析这 些参数？ • 晶体管的三种基本放大电路各有什么特点？如何根据需求利用它 们的特点组成派生电路？ • 怎样根据放大电路的组成原则利用场效应管构成放大电路？它也 有三种接法吗？场效应管放大电路的特点是什么？ • 在什么场合下应选用晶体管放大电路？在什么场合下应选用场效 应管放大电路？ • 在不同场合下，应如何选用不同接法的基本放大电路？

模电第二章


放大电路的交流通路
原则：
对交流信号(输入信号ui)
Rb C1 短路 1/C0
电容短路、电源置零、电感保留
+VCC C2 短路 RL uo 置零
Rc
ui
(2-40)
交流通路
ui
Rb
Rc
RL
uo
(2-41)
2.4.2交流负载线 ic uce ui Rb Rc RL uo
uce=-ic（Rc//RL） = -ic RL 其中： RL RL // RC
放大元件iC=iB， 工作在放大区， 要保证集电结反 偏，发射结正偏。
C2
输入 ui
RL
uo
输出
参考点
(2-13)
共射放大电路组成
使发射结正偏， 并提供适当的静 态工作点IB和 Rc UBE。
+VCC
C1
C2
T
基极电源与 基极电阻
Rb VBB
RL
(2-14)
共射放大电路 +VCC Rc C1 T Rb VBB RL
UBE 0.7V
VCC 12 IB 0.04 mA 40 A Rb 300 IC IB 37.5 0.04 1.5mA
UCE VCC ICRC 12 1.5 4 6V
请注意电路中IB和IC的数量级
(2-27)
用图解法分析放大器的静态工作点 直流负载线
ro
输出端
uso ~
(2-7)
如何确定电路的输出电阻？
在电路的计算中求ro有两个方法： 1、所有的电源（包括信号源）置零，
保留受控源。然后采用加压求流法。
ro
i u
uso ~
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12.02当 R4 R3 , R1 R2
则
vo
R4 R1
(vi2
vi1)
若继续有 R4 R1, 则 vovi2vi1
12.02.2021
.
14
R 4 R 3 时， 从R放1 大vo器R2角RR度14 (看vi2vi1)
增益为
Avd
vo vi2vi1
R4 R1
（该电路也称为差分电路或减法电路）
第二章 运算放大电路
2. 运放的开环电压增益很高
若（vP－vN）＞0 则 vO= +Vom=V＋ 若（vP－vN）＜0 则 vO= –Vom=V－
3. 若V－< vO <V＋ 则 （vP－vN）0
4. 输入电阻ri的阻值很高 使 iP≈ 0、iN≈ 0
5. 输12出.02.电2021阻很小， ro ≈ 0
图2.2.1 运放的简化电路模型
第二章 运算放大电路
根据虚短和虚断的概念有
所v以i vvpp≈vvn，nipR ＝1-R in1＝R20 vo
Avv voi
R1R2 1R2
R1
R1
（2）输入电阻Ri
（可作为公式直接使用）
输入电阻定义
Ri
vi ii
根据虚短和虚断有
所以
Ri
vi ii
（3）输出电阻Ro
12v.02i＝.202v1 p，ii ＝ ip≈0
.
Ro→0
8
3. 电压跟随器 根据虚短和虚断有
vo＝vn≈ vp＝ vi
Av
vo vi
1
（可作为公式直接使用）
第二章 运算放大电路
12.02.2021
.
9
电压跟随器的作用
第二章 运算放大电路
无电压跟随器时
电压跟随器时
负载上得到的电压
vo
RL Rs RL
vs
1 100
1
vs
0.01vs
ip≈0，vp＝vs 根据虚短和虚断有
3）虚地——
运放的同相端接地，即vP=0 vN=0；虚短的特例。
注：适用于运放在线性且深度负反馈工作时；
开环或非线性时不适用。
12.02.2021
.
6
2.3.1 同相放大电路 1. 基本电路
第二章 运算放大电路
（a）电路图
（b）小信号电路模型
图2.3.1 同相放大电路
12.02.2021
.
7
2. 几项技术指标的近似计算 （1）电压增益Av
理想：ri≈∞ ro≈0 Avo→∞ vo＝Avo(vp－vn)
. 5
第二章 运算放大电路
2.3 基本线性运放电路
1、几个重要的概念和假设
将运放视为理想器件；
运放工作于线性状态时的两条重要法则： 1）虚短——
两输入端之间的电压差为0，即vI= vN – vP=0；或vN=vP
2）虚断——
两输入端之间的电流为0，即iI=0 (∵运放的ri = )
2
2. 运算放大器的电路模型
第二章 运算放大电路
通常：
▪ 开环电压增益 Avo的105 （很高）
▪ 输入电阻 ri 106Ω （很大）
▪ 输出电阻 ro 100Ω （很小）
vO＝Avo(vP－vN)
（ V－＜ vO ＜V＋ ）
注意输入输出的相位关系
12.02.2021
.
3
第二章 运算放大电路
第二章 运算放大电路
第2章 运算放大电路 模拟信号的基本运算有：加法、减法、积分、微分、乘法。 比例运算电路有：同相放大电路、反相放大电路、增益为AVF。 在信号运算电路中，运放工作于线性状态（负反馈）
2.1 集成电路运算放大器 1. 集成电路运算放大器的内部组成单元
12.02.2021
图2.1.1 集成运算放. 大器的内部结构框图
.
13
2.4 同相输入和反相输入放大电路的其他应用第二章 运算放大电路
2.4.1 求差电路 从结构上看，它是反相输
入和同相输入相结合的放大 电路。
根据虚短、虚断和N、P 点的KCL得：
vn vp
vi2 vp vp 0
R2
R3
vi1vn vn vo
R1
R4
vo(R 1R 1R4)(R2R 3R3)vi2R R 1 4vi1
+
Vo
∴ AVF = Vo Vi
= –(R2+R3 +R2R3 R4) R1
（2）求R4：AVF = Vo Vi= –100 ；由上式： R4=0.102K
若以Rf代替T型网络，则
AVF = –100 =Rf R1 Rf=1000K=1M； T型网络——低阻、高放大
倍数12.02.2021
vn≈ vp＝ 0 ， ii＝0 所以 i1＝i2
即 vi vn vn vo
R1
R2
Av
vo vi
R2 R1
（可作为公式直接使用）
（2）输入电阻Ri
（3）输出电阻Ro
vi R i i 12.02.2021 1
vi vi /R1
R1
Ro→0
.
12
例：图示电路中，Rf由T型网络代替，运放理第想二。章 （运算1）放大求电路AVF；
1
组成：输入级、中间级、输出级。
第二章 运算放大电路
输入级：差分放大，提高整个电路的性能。
中间级：一级（多极）放大电路，提高电压增益。
输出级：为负载提供一定的功率，电压增益为1。
P为同相输入端，N为反相输入端，O为输出端，V+，V-为两个电 源
电路符号：
图2.1.2 运算放大器的代表符号 12.02.2021 （a）国家标准规定的符号. （b）国内外常用符号
输出电压vO不可能超过正负电源的电压值。 当Avo(vP－vN) V＋ 时
vO＝ V＋
当Avo(vP－vN) V-时 vO＝ V-
电压传输特性 vO＝ f (vP－vN)
线性范围内 vO＝Avo(vP－vN)
Avo——斜率
12.02.2021
.
4
2.2 理想运算放大器
第二章 运算放大电路
1. vo的饱和极限值等于运放 的电源电压V＋和V－
（2）若R1=R2=R3=10K，AVF = –100时，求R4的值。
解： （1）求AVF
I1 I2
I3
由虚地、虚断：
Vs i R1
I1=I2=Vi/R1；R2I2 = R4I4 I4=R2I2/R4
R2
R3
R4 I4
Vo= – [R2I2+(I2+I4)R3 ]
_
= –I2 (R2+R3 +R2R3 R4) = –Vi (R2+R3 +R2R3 R4) R1
vo＝vn≈ vp＝ vs
12.02.2021
.
10
2.3.2 反相放大电路 1. 基本电路
第二章 运算放大电路
（a）电路图
（b）由虚短引出虚地vn≈0
图2.3.5 反相放大电路
12.02.2021
.
11
2. 几项技术指标的近似计算 （1）电压增益Av 根据虚短和虚断的概念有
第二章 运算放大电路