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模电课件第二章2

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模电(第二版)PPT_孙肖子 第二章

模电(第二版)PPT_孙肖子 第二章
差动积分器
21
第2章
集成运算放大器的线性应用基础
22
第2章
集成运算放大器的线性应用基础
【例 2.3.7】电路如右图所示，当t = t1 (1s) 时，开关 S 接 a 点； 当t = t1 (1s) ~ t2 (3s) 时，开关 S 接 b 点；而当 t > t2 (3s) 时，开关 S 接 c 点。已知运算放大器电源电压 15 V，初始
“虚短路”：Auo→ uid→ 0
3
限幅区：uo = UCC 或 UEE，uid 可以较大，不再“虚短路”。
第2章
集成运算放大器的线性应用基础
反相电压传输特性
uid = ui- - ui +
4
第2章
集成运算放大器的线性应用基础
2.2
扩展线性放大范围——引入深度负反馈
反相输入组态
R2 R1 R2 R1 uid = ui + uo = ui | uo | 0 R1 + R2 R1 + R2 R1 + R2 R1 + R2
电压 uC(0) = 0，试画出输出电压 uo(t) 的波形图。
23
第2章
集成运算放大器的线性应用基础
24
2.3.5
微分器
第2章
集成运算放大器的线性应用基础
dui (t ) uo (t ) = -RC dt
利用积分器和相加器求解微分方程
d 2uo (t ) dt 2
duo (t ) + 10 + 2uo (t ) = ui (t ) dt
duo (t ) duo (t ) = ui (t ) - 10 - 2uo (t )dt dt dt

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

模电课件第二章-2

模电课件第二章-2

iC
iC
交流负载线
0
t0
0
(a)截止失真
t
iB Q
uCE uCE
22
结论
Q点过低→动态工作点进入截止区，出现截止失真 。对NPN管的共射极放大器，发生截止失真时，其 输出电压出现“胖顶”的现象（顶部限幅），
23
iC
iC
iB
Q
0
t0
0
(b)饱和失真
交流负载线 uCE uCE
t
图2―24 Q点不合适产生的非线性失真
6
Ii
RB
RC
UCC Rs
＋
RB
Us －
Io ＋
RC
RL Uo
－
(a)直流通路 习惯用有效值 (b)交流通路
图2―17共射放大器的交、直流通路
7
放大器的分析方法主要有两种： 图解法：在晶体管特性曲线上通过作图确定工作 点及其在信号作用下的相对变化量。（辅助方法）
特点：形象、直观，对理解放大原理、波形关系 及非线性失真有帮助，但对于小信号放大器，用 图解法难以准确地进行定量分析。 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。
其中较小的即为放大器最大不失真输出电压 的幅度，而输出动态范围Uopp则为该幅度的两倍， 即
Uopp=2Uom
26
非线性失真
当输入某一频率的正弦信号时，其输出波形 中除基波成分之外，还包含有一定数量的谐 波。该失真为非线性失真，饱和与截止失真 属于非线性失真，是由于放大器输入、输出 特性的非线性引起。
34
首先分析输入端的等效电路：
iB
iB
iBma x IBQ iBmin

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

模电第二章-2讲解

模电第二章-2讲解
＋
Ui
－
iB
IBQ
uBE uBE
iC
ICQ
t
(UCC)
RC
RB
＋
iC
iB
uV C2 CE RL
＋
UCC Uo
－
iC
ui 0
uBE
UBEQ
t0
0
iB 0
IBQt
0 iC
ICQ
0 uCE
UCEQ
0 uo
0
Q VCEQ
ib t -1/RL
uCE
t
uCE
t
t
t
t 8
ui 0
t 结论：
uBE
UBEQ
21
uCE UCE
uce Ucem
uCE(min)
uCE(max)
uCE UCE uce 瞬 时 值 t
Ucem 峰 值
Uce

Ucem 2
有效值
22
iB
iB
一、共射混合π iBma x
1．忽略寄生效应分析
IBQ
iBmin
Q IBQ
首先分析输入端的等效电路：
＋
ic
ib
＋
＋
＋ uce
RC RL Uo
u be
r be
rce uce
rbe (1 )re
－
g mu be
－
e (b)
1、rbe:反映ube对ib的控制作用
2、gm:反映ube对ic的控制作用
re

UT I EQ
gm


rbe
ICQ UT
3、rce:反映uce对ic的控制作用 4、rbc:反映uce对ib的控制作用

模拟电子技术课件第2 讲.ppt


2.3 基本线性运算放大器
2.3.1 同相放大电路
3. 负反馈的基本概念(具体内容在第七章讲) a.负反馈和正反馈
若引回的反馈信号与输入信号相位相同,则使净输
入信号加强，就称为正反馈。 if Rf
引入反馈前：
ii
vP idvN
+
-
vo
R1
ii = id 引入反馈后：
id= ii+ if
16
2.3 基本线性运算放大器
vo
vP
+
vo
vN
-
vi
Rf
9
2.2理想集成运算放大器
2.2.3 结论 3.集成运放工作在非线性区的必要条件: 开环或接成正反馈
vP
+
vN
-
vo
v0
+V0m
Rf
vI （vP-vN）
vP
+
vN
-
vo
-V0m
10
2.3 基本线性运算放大器
理想运放工作在线性区的两个特点 (1) “虚短”
→IdvN -
)vs
Avf
v o
vs
1 Rf R1
若Rf=0，R1=∞
v o
vs
12
2.3 基本线性运算放大器
2.3.1 同相放大电路
R' vP
1. 基本电路 2. 电压跟随器
vs
vN
vo
根特据点虚：断的概念得：iP iN 0
Rf
所3根12v)s))以v据输输vP，oR虚入出＝f一Rv短电电1vs般Rs的阻阻1作v概大v小o N放念，，大得信带R电1：号负R路1A源载Rvv得ffP提能v输0供力vvv入so电强N级流1、很R输1RR小f1出；级平 R’和衡= 中R电1间阻// 级Rf。

模拟电子技术第二章

Rb = 280 k，Rc = 3 k ，集电极直流电源 VCC = 12 V， 试用图解法确定静态工作点。
解：首先估算 IBQ
IB
Q
VC
CUB Rb
EQ
(12 0.7)mA 40μA
280
做直流负载线，确定 Q 点
根据 UCEQ = VCC – ICQ Rc
iC = 0，uCE = 12 V ； uCE = 0，iC = 4 mA .
模拟电子技术第二章
单击此处添加副标题内容 单击此处输入你的正文，文字是您思想的提炼，为了最终演示 发布的良好效果，请尽量言简意赅的阐述观点。
第２章 基本放大电路
教学时数：１７ 学时 重点与难点： 1、晶体管放大器和场效应管放大器的 静态分析和动态分析方法（图解分析法
和微变等效电路分析法）。 2、晶体三极管放大电路三种组态的电
2.1 放大的概念和电路主要指标
2.1.1 放大的概念
电子学中放大的目的是将微弱的变化信号放大成较大 的信号。这里所讲的主要是电压放大电路。
电压放大电路可以用有输入口和输出口的四端网络表 示，如图：
ui
Au
uo
放大电路放大的本质是能量的控制和转换。
放大的前提是不失真，即只有在不失真的情况下 放大才有意义。
给负载的最大输出电压(或最大输出电流)可用峰-峰 值(UOPP、IOPP)表示，或有效值表示(Uom 、Iom)。
七、最大输出功率与效率
输出不产生明显失真的最大输出功率。用符号 Pom表示。
Pom ：效率 PV PV：直流电源消耗的功率
10
2.2 基本共射放大电路的工作原理
2.2.1 基本共射放大电路的组成及各元件作用
iC / mA

模拟电子技术基础第二章PPT课件


Ui Ii
Rb rbe
阻容耦合共射放大电路的动态分析
A uU U o i Ic(IR bcr∥ beRL)rb RL e '
A usU U o s U U si U U o i RsR iRi A u
Ri Rb∥ rberbe Ro Rc
讨论四：基本共射放大电路的静态分析
80
rbb' 200
在低频、小信号作用下的关系式
duBE
uBE iB
di UCE B
uBE uCE
IB duCE
diC
iC iB
di UCE B
iC uCE
IB duCE
电阻
无量纲
Ube h11Ib h12Uce
Ic
h21Ib h22Uce
无量纲
电导
交流等效模型（按式子画模型）
h参数的物理意义
h11uiBBE UCE rbe
若 (1 )R e＞ R b ， ＞ U B 则 QR b 1 R b 1 R b2 V CC
4. 动态分析
2. 信号源与放大电路不“共地”
共地，且要使信号 驮载在静态之上
静态时，UBEQURb1
动态时，b-e间电压是uI与 Rb1上的电压之和。
两种实用放大电路
阻容耦合放大电路
－＋
UBEQ
＋－
UCEQ
C1、C2为耦合电容！
耦合电容的容量应足够 大，即对于交流信号近似 为短路。其作用是“隔离 直流、通过交流”。
Ui
Ri
Ri Rs
Us
可以看出，Ri越大，放大电路从信号源中索取的输入 电压Ui越接近信号源电压Us!
UO
RL RO RL
UO'

模拟电路课件第二章


R2
1.6K
R4
130
R
1 4K vB1
V c 5 V
B 线性区
C 转折区
T4 vC2 T2 R
3 1K
A (vI)
T1 D1
Y (vo) T5
D 饱和区 E
0. 5 1. 0 1. 5
vE2
vI/V
vI<0.6V 0.7V<vI<1.3V vI>1.4 vI继续升高 还 原
三、输入端燥声容限
定义：在保证输出高低电平基本不变(或变化的大小不超过 允许限度)的条件下，输入电平允许的波动范围。
1
1
0
A
1
Y
2.4 TTL门电路
1961年美国德克萨斯公司率先将数字电路的元、 器件和连线制作在同一硅片上，制成了集成电路 （IC）。 按集成度高低可分：SSI，MSI，LSI，VLSI。 按制造工艺的不同可分为：双极型和单极型
TTL电路：输入端和输出端均为三极管结构的电 路，叫三极管-三极管逻辑电路，（TransistorTransistor Logic)简称TTL电路。
输出特性:以漏极和源极间回路为输出回路
i D f ( uDS ) U
GS
截止区 uGS< UGS(th) 漏源间没有导电沟 道iD ≈ 0
可变电阻区
UGS> UGS(th) D-S间出现 导电沟道， iD产生
iD /mA 可 变 电 恒流区 阻 区 uGS = O 截止区
8V 6V 4V 2V uDS /V
2.1 概述 2.2 半导体二极管和三极管的开关特性
2.2.1 半导体二极管的开关特性 2.2.2 半导体三极管的开关特性
一、双极型三极管的开关特性 二、MOS管的开关特性
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(3) PN结V- I 特性表达式
iD IS (evD /VT 1)
其中 IS ——反向饱和电流 VT ——温度的电压当量
iD/mA 1.0
0.5 iD=– IS
–1.0
–0.5
0
0.5
且在常温下（T=300K）
VT
kT q
0.026V
26mV
PN结的伏安特性
1.0 D/V
2.2.3 PN结的反向击穿
当PN结的反向电压
增加到一定数值时，反
iD
向电流突然快速增加，
此现象称为PN结的反向
击穿。
热击穿——不可逆
VBR
O
D
雪崩击穿 齐纳击穿
电击穿——可逆
2.3 半导体二极管
2.3.1 半导体二极管的结构 2.3.2 二极管的伏安特性 2.3.3 二极管的参数
2.3.1 半导体二极管的结构
在PN结上加上引线和封装，就成为一个二极
• 高电阻 • 很小的反向漂移电流
iD/mA 1.0
0.5
–1.0 –0.5 0 0.5 1.0 D/V
PN结的伏安特性
小结：
PN结加正向电压时，呈现低电阻，具 有较大的正向扩散电流；
PN结加反向电压时，现高电阻， 具有很小的反向漂移电流。
由此可以得出结论：PN结具有单 向导电性。
2.2.2 PN结的单向导电性
(c)平面型
往往用于集成电路制造 艺中。PN 结面积可大可小， 用于高频整流和开关电路中。
(4) 二极管的代表符号
阳极 a
k 阴极
(d) 代表符号
附
录
半导体二极管图片
附
录
半导体二极管图片
附
录
半导体二极管图片
2.3.2 二极管的伏安特性
二极管的伏安特性曲线可用下式表示
iD IS (evD /VT 1)
本节中的有关概念
• 本征半导体、杂质半导体 • 施主杂质、受主杂质 • N型半导体、P型半导体 • 自由电子、空穴 • 多数载流子、少数载流子
2.2 PN 结的形成及特性
2.2.1 PN结的形成 2.2.2 PN结的单向导电性 2.2.3 PN结的反向击穿 2.2.4 PN结的电容效应
2.2.1 PN结的形成
N型半导体——掺入五价杂质元素（如磷） 的半导体。
P型半导体——掺入三价杂质元素（如硼） 的半导体。
1. N型半导体
因五价杂质原子中 只有四个价电子能与周 围四个半导体原子中的 价电子形成共价键，而 多余的一个价电子因无 共价键束缚而很容易形 成自由电子。
在N型半导体中自由电子是多数载流子，它主要由杂质原 子提供；空穴是少数载流子, 由热激发形成。
图2.2.1 PN结的形成
PN结的形成
P区
N区
内电场阻碍多子向对方的扩散 即阻碍扩散运动 同时促进少子向对方漂移 即促进了漂移运动
扩散运动
载流子从浓度大向浓度小 的区域扩散,称扩散运动 形成的电流成为扩散电流
扩散运动=漂移运动时 达到动态平衡
内电场 3
在对一于块P本型征半半导导体体和在N两型侧半通导过体扩结散合不面同，的离杂 质子,分薄别层形形成成N的型空半间导电体荷和区P型称半为导PN体结。。此时将在 N型半导在体空和间P电型荷半区导，体由的于结缺合少面多上子形，成所如以下也物 理称过耗程尽: 层。
重点难点
重点：晶体二极管的原理、伏安特性及电流方程。 难点：1.两种载流子
2.PN结的形成 3.单向导电性 4.载流子的运动
2.1 半导体的基本知识 2.2 PN结的形成及特性 2.3 半导体二极管 2.4 二极管基本电路及其分析方法 2.5 特殊二极管
2.1 半导体的基本知识
2.1.1 半导体材料 2.1.2 半导体的共价键结构 2.1.3 本征半导体 2.1.4 杂质半导体
R
iD
+
vD
-
iD/mA
20
15
VBR
40
10 Vth
5
30 20 10 0 0.2 0.4 0.6 0.8 10 死区 20
提供自由电子的五价杂质原子因带正电荷而成为正离子， 因此五价杂质原子也称为施主杂质。
2. P型半导体
因三价杂质原子 在与硅原子形成共价 键时，缺少一个价电 子而在共价键中留下 一个空穴。
在P型半导体中空穴是多数载流子，它主要由掺 杂形成；自由电子是少数载流子， 由热激发形成。
空穴很容易俘获电子，使杂质原子成为负离子。 三价杂质 因而也称为受主杂质。
因浓度差
多子的扩散运动 由杂质离子形成空间电荷区
空间电荷区形成内电场
内电场促使少子漂移
2.2.2 PN结的单向导电性
当外加电压使PN结中P区的电位高于N区的电位，称为 加正向电压，简称正偏；反之称为加反向电压，简称反偏。
(1) PN结加正向电压时
• 低电阻 • 大的正向扩散电流
iD/mA 1.0
2.1.3 本征半导体
本征半导体——化学成分纯净的半导体。它在物理结构上呈单 晶体形态。
空穴——共价键中的空位。
电子空穴对——由热激发而 产生的自由电子和空穴对。
空穴的移动——空穴的运动 是靠相邻共价键中的价电子 依次填充空穴来实现的。
空穴的移动
2.1.4 杂质半导体
在本征半导体中掺入某些微量元素作为杂质， 可使半导体的导电性发生显著变化。掺入的杂质 主要是三价或五价元素。掺入杂质的本征半导体 称为杂质半导体。
管。二极管按结构分有点接触型PN、结面面接积触小型，结和电平
面型三大类。
容小，用于检波和变频等
高频电路。
(1) 点接触型二极管
二极管的结构示意图
(a)点接触型
(2) 面接触型二极管
PN结面积大，用 于工频大电流整流电路。
(b)面接触型
(3) 平面型二极管
阳极 阴极 引线 引线
P N P 型支持衬底
0.5
–1.0 –0.5 0 0.5 1.0 D/V
PN结的伏安特性
在2一.2定.2的P温N度结条件的下单，向由本导征电激性发决定的
少当子外浓加度电是压一使定PN的结，中故P区少的子电形位成高的于漂N移区电的流电是位，称为 加正恒向定电的压，基简本称上正与偏所；加反反之向称电为压加的反大向小电无压关，，简称反偏。 (2) P这N结个加电反流向也电称压为时反向饱和电流。
2.1.1 半导体材料
一、物体的导电特性 根据物体导电能力(电阻率)的不同，来划分
导体、绝缘体和半导体。 半导体：介于导体与绝缘体之间，如：
典型的半导体有硅Si和锗Ge以及砷化镓GaAs等。
二、半导体的特点
1、光敏性和热敏性: 2、掺杂性：
2.1.2 半导体的共价键结构
硅和锗的原子结构简化模型及晶体结构