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模电第四章PPT

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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

模电第四章课件(1)

模电第四章课件(1)
1.过零比较器
只用一个开环状态的集成运放组成的过零比较器电路简单，若希望比较器的输出幅度限制在一定的范围内(如要求与TTL数字电路的逻辑电平兼容)，需加上限幅措施。 利用稳压管限幅的过零比较器:
此外，已知Q和 ，利用 可计算出带通滤波器的带宽。
可求出其幅频响应曲线如图。图中，Q值越高，通频带越窄。
(4)双T带阻滤波器 带阻滤波器是用来抑制或衰减某一频段的信号，而让该频段以外的所有信号通过。 (a)双T网络的频率响应 利用星形三角形变换原理， 可以将图4.2.6(a)所示双T网络 简化为图(b)所示的 型等效 电路。有
第四章 集成运算放大器
集成运放的基本应用电路，从功能上看，有信号的运算、处理与产生电路等。
4.1 基本运算电路 4.2 有源滤波器 4.3 电压比较器
4.1 基本运算电路
4.1.1 比例运算电路 4.1.2 求和运算电路 4.1.3 积分和微分运算电路 4.1.4 对数和反对数运算电路 4.1.5 非理想运放运算电路的分析
(动画4.1.1)
4.1.1 比例运算电路 根据输入信号接法的不同，有三种基本形式：反相输入、同相输入以及差分输入比例电路。 经电阻 加到集成运 放的反相输入端，其同 相输入端经电阻 接地。 通常选择的阻值为
1.反相比例运算电路
输入电压接至同相输入端，输出电压通过电阻 接到反相输入端，反相输入端通过电阻 接地。
幅频特性：
利用理想集成运放的特性得 传递函数 式中 就是 截止角频率 。 频率响应
4.2.2.一阶有源滤波器
低通滤波器的归一化幅频响应(其中实线表示实际的幅频响应，虚线表示理想情况)。 一阶滤波器的滤 波效果不够好。若要 求响应曲线以-40dB 或-60dB/十倍频的斜 率变化，则需采用二 阶、三阶或更高阶次 的滤波器。对于高于 二阶的滤波器，常可由一阶、二阶有源滤波器构成。

模电课件第四章 常用组合逻辑功能器件

模电课件第四章 常用组合逻辑功能器件

EO=X3X2X1X0= X3+X2+X1+X0
X2
&
X1
≥1
A0
编码器
X3
电路图
X2
≥1
X0
≥1
A1 EO
4.2.2 二－十进制编码器 输入: I0 ,I1 ,I2 … …I9,表示十个要求编码的信号. 输出: BCD码. 电路有十根输入线,四根输出线,常称为10线—4线编码器
4.2.3 通用编码器集成电路
00 × 0 × 1
• 1 0 0 ×× 1 1 0 1 ×× 1 1 1 0 ××
01 0 × × ×
11 × × × × A0=X1+X3
1 1 1 1 ××
10 1 × × ×
4线—2线编码器电路图：
• 编码器在任何时候只允许 有一个输入信号有效;
(2) 电路无X0输入端;
(3) 电路无输入时,编码器的 输出与X0编码等效.
00 1 111 111
输出
Y2 Y1 Y0 GS EO
111 1 1 111 1 0 000 0 1 001 0 1 010 0 1 011 0 1 100 0 1 101 0 1 110 0 1 111 0 1
1 0 0 10 1 1 1 1
1 1 1
0 1 1
0 0 0
X1X0 X3X2 00
01
11
10
1 1 0 00 0 0 1 1
1 011 1 100 1 101 1 110 1 111
110 110 110 110 110
01 0 0
0
0 A0=X3+X2X1
11 1 1 1 1
10 1 1 1 1

模电课件第四章集成运算放大电路

模电课件第四章集成运算放大电路
第四章 集成运算放大电路
§4.1集成运算放大电路概述 一、集成运放的电路结构特点
集成运算放大电路：高电压放大倍数的直接耦合多级放大电路。
2019/7/28
模电课件
二、集成运放的电路组成
1、输入级：运算放大器的输入级通常是差分放大电路，其主 要功能是抑制共模干扰和温漂，双极型运放中差分管通常采 用CC-CB复合管，以便拓展通频带。 2、中间级：电压放大，要求：放大倍数要尽可能大，通常采 用共201射9/7/2或8 共源电路，并采用恒模电流课源件 负载和复合管以增加电压 放大倍数。
工作在放大状态。
当T0与 T1特性参数完全一致时，由U BE0 = U BE1可推得
IB0 = IB1 = IB IC0 = IC1 = Io 由基极输入回路得，
Io
IR
VCC
U BE R
I0 2IB

I0

2

I0

所以，I0

1 1 2
IR
基准电流
输出电流

当
时，I0 IR 。
在集成运放电路中通常只能制作小容量（几十pF）电容，不能 制作大201容9/7/量28 电解电容，级间通常模采电课用件 直接耦合。
四、以电流源为有源负载的放大电路
在集成运放的共射（共源）放大电路中，为了提高电压放大 倍数，常用电流源电路取代Rc （或Rd ），这样在电源电压不 变的情况下，既获得合适的静态电流，又可以得到很大的等效 的Rc（或 Rd ）。
（1） 运放电路的结构分解 输入级是一个差动放大电路，主要由T1、T3（共集-共基组合）
和T2、T4组成。中间放大级由T16、T17、T13组成共集—共射电路； 输出级由T14、T18 、 T19组成互补输出电路。

模拟电子技术第四章01PPT课件

模拟电子技术第四章01PPT课件
= 0.90.99 。
放大状态下BJT中载流子的传输过程
第 11 页
武汉大学电气工程学院
又设 根据 且令
1
IE=IB+ IC
IC= ICN+ ICBO
I CN
IE
ICEO= (1+ ) ICBO （穿透电流）
模拟电子技术
则
IC
ICEO IB
当ICICEO 时
IC IB
是另一个电流放大系数。同样，它也只与管
第 10 页
武汉大学电气工程学院
模拟电子技术
3. 电流分配关系
根据传输过程可知 IE=IB+ IC IC= ICN+ ICBO流
即 I CN
IE
通常 IC >> ICBO
因此 I C
IE
为电流放大系数。它只
与管子的结构尺寸和掺杂浓度 有关，与外加电压无关。一般
实现这一传输过程的两个条件是：
（1）内部条件：发射区杂质浓度远大于基区 杂质浓度，且基区很薄。
（2）外部条件：发射结正向偏置，集电结反 向偏置。
第 14 页
武汉大学电气工程学院
模拟电子技术
重要提示：
1) 对于给定三极管而言（以NPN为例），其电压vBE,vCE 和vBC中自由的有2个。但无论是哪两个作为控制量，决定 三极管工作状态的最终还要看发射结电压vBE和集电结电压 vBC 。因此，无论哪种接法，牢牢把握住这两个量，就能 正确分析三极管的状态。
电子技术基础－模拟部分 第四章 双极结型三极管
及放大电路基础
2011.01
武汉大学电气工程学院
模拟电子技术
整体概况
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模电实验课件4负反馈放大器

模电实验课件4负反馈放大器
负反馈放大器
实验目的
理解放大电路中引入负反馈的方法 理解负反馈对放大器各项性能指标的影响。
负反馈放大器
电路分析
两级共射极放大
负反馈放大器
电路分析
两级共射极放大 从最后输出向第
一级三极管引入 了负反馈
负反馈的判定：
反馈回路对交流输出电压取样，并经由Rf馈送到输入回路，与 输入电压形成串联形式。所以图中所示的Rf引入的是交流电压 串联负反馈
观察负反馈对非线性失真的改善
对基本放大器加1kHz交流信号输入，逐步增大信号幅度，使输 出波形出现失真，记下此时波形和输出电压幅度。
将电路改为负反馈放大器的形式，增大输入信号幅度，使输出 电压幅度大小与前者相同。比较加上负反馈后，输出波形的变 化。
负反馈放大器电路
交流地
UO
1、输入回路：对于电压反馈可假设其取样电压（即交流输出电压） 为0(即相当于UO对地短接），此时相当于Rf与Ref并联。因Rf远大于 Ref，所以，Rf在此可以忽略。
因此，将负反馈放 大器变为基本放大 器，在输入回路来 说，只需将反馈回 路断开即可。
2、输出回路：因输入端为串联反馈，应将反馈输入端：T1的射极开 路，此时Rf+Ref相当于并联在输出端
交流地
2、输出回路：因输入端为串联反馈，应将反馈输入端：T1的射极开 路，此时Rf+Ref相当于并联在输出端。
交流地
2、输出回路：因输入端为串联反馈，应将反馈输入端：T1的射极开 路，此时Rf+Ref相当于并联在输出端。因为Rf远大于Ref，所以Ref可 以忽略。即得基本放大器的电路图
综合输入输出回 路的分析，该负 反馈放大器电路 变换为基本放大 器电路的方法为：
交流地

模拟电子电路及技术基础第四章(ppt)


则当ui在17 V和18 V之间时， 反相电压0.5ui在8.5 V和9 V之 间， 此阶段VDZ截止， 不起稳压作用， uo=［RL/(R+RL)］ ui=0.5ui可变。
3. 晶体管和场效应管 1) 工作状态 晶体管的直流偏置电路中， 首先根据晶体管的类型标出 极电流的实际流向。 发射极直接接地时， 根据基极所接直流 偏置电压源确定基极电压的极性， 继而确定发射结正偏或反 偏， 需要注意NPN型晶体管和PNP型晶体管的发射结方向相 反； 发射极经过电阻接地时， 需要在假设的放大状态下计算 基极电流， 按实际流向， 如果基极电流的计算结果为正值， 则发射结正偏， 否则发射结反偏。 发射结的偏置情况确定后， 接下来的分析参见教材中的图4.1.1进行。 直流偏置电路中， 场效应管工作状态的判断参见教材中的图4.1.2进行， 计算栅 源极电压时需要注意栅极电流为零。
【例4-1】 半导体中载流子通过什么物理过程产生？ 半导体电流与哪些因素有关？
答 本征半导体中的载流子通过本征激发产生。 杂质半 导体中， 多子的绝大部分由掺杂产生， 极少部分由本征激 发产生； 少子则单纯由本征激发产生。
半导体电流分为漂移电流和扩散电流。 漂移电流与电 场强度、 载流子的浓度和迁移率有关， 扩散电流与载流子 沿电流方向单位距离的浓度差即浓度梯度有关。
图4-7 例4-8电路图及传输特性
5) 稳压二极管电路 稳压二极管的工作电流与输入电压、 限流电阻和负载 电阻有关， 工作电流的取值范围确定了上述三个参数的相 互限制关系， 给定其中的一个参数， 则可以由第二个参数 的变化范围确定第三个参数的变化范围。 稳压二极管工作 时加反相电压， 当反相电压不到其稳定电压值时， 稳压二 极管处于截止状态； 只有稳压二极管开路时， 反相电压达 到或超过其稳定电压值， 稳压二极管才进入击穿状态， 提 供稳定电压。

模拟电路4精品PPT课件


IC2≈
RE1 RE2
IR
基准电流 IR ≈
VCC – UBE R+RE1
3.微电流源
运放的输入级，静态电流很 小，只有μA级，或更小。
将上述电路中的RE0减小→0
则 IC2≈ IE2 =
UBE1 – UBE2 RE
输出电流 IC2≈
URTEln
IR IC2
此为关于IC2的超越方程，可由图解法求解
T1 IB1 IB2
IC2 T2
代入(1)式, 有IE2RE2 = IE1RE1+UTln(IE1/IE2) IE1 RE1 RE2 IE2
当β>>2时， IC1≈IE1≈IR , IC2≈IE2
∴IC2≈ IR(RE1/RE2)+(UT/RE2) ln(IE1/IE2)
当IE1、IE2相差不大时，输出电流
整理后，得： IC2 =
IR 2
≈IR
1+ β(1+β)
当β=10时， IC2 = 0.982 IR≈1.0IR
RE3用以增大IE3(使IE3 不至于过小)以增大β
二、威尔逊电流源
+VCC
T1、T2、T3 特性完全相同
令β1=β2=β3=β， IC1= IC2=IC
T1
对节点A, 有：IE3 = IC+ 2IB = IC+ 2 IC/β
一、有源负载共射放大电路
ib
RB β1ib ui rBE1
rCE1 rCE2 RL
uO
+VCC
T2
IC2
RB ui
IC1
T1 RL
T3 IC3
uO R IR
T1放大管, T2, T3为镜像电流源负载, IC1≈IR= (VCC –UEB3)/R
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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
UI bce hh21
1Ib h12Uce 1Ib h22Uce
无量纲
电导
交流等效模型（按式子画模型）
16.06.2020
40
h参数的物理意义
h11uiBBE UCE rbe
基区空穴 的扩散
16.06.2020
因发射区多子浓度高使大量 电子从发射区扩散到基区
扩散运动形成发射极电流IE，复合运动形成基极 电流IB，漂移运动形成集电极电流IC。
4
❖ 电流分配： IE＝IB＋IC
IE－扩散运动形成的电流 IB－复合运动形成的电流 IC－漂移运动形成的电流
直流电流 放大系数
IC
1的6.0电6.20流20 源iC 。
8
4.1.4 温度对晶体管特性的影响
T(℃ ) ICEO
uBE 不变iB时 ，即 iB不变uB时 E
16.06.2020
9
4.1.5 主要参数
• 直流参数：
、
、ICBO、 ICEO
IC
IE
iC
iE
1
• 交流参数：β、α、fT（使β＝1的信号频率）
• 极限参数：ICM、PCM、U（BR）CEO
b-e间的 动态电阻
h1
2
uBE uCE
IB
内反馈 系数
h21
iC iB
UCE
电流放大系数
h22uiCCE
iB
1 rce
c-e间的电导
分清主次，合理近似！什么情况下h12和h22的作用可忽略不计？
减小Rb能消除截止失真吗？
16.06.2020
32
饱和失真
饱和失真产生于晶体管的输出回路！
16.06.2020
33
消除饱和失真的方法
Rc↓或VCC↑
Q '''
Rb↑或
β↓或
Q ''
VBB ↓
这可不是 好办法！
❖ 消除方法：增大Rb，减小VBB，减小Rc，减小β，增大VCC。
※ 最大不失真输出电压Uom ：比较UCEQ与（ VCC－ UCEQ ）， 取其小者，除以 2 。
波形分析
动态信号 驮载在静 态之上
uCE 饱和失真
VCC
UCEQ
O
底部失真
16.06.2020
uCE
VCC
UCEQ
截止失真
tO
பைடு நூலகம்
t
顶部失真
要想不失真，就要 在信号输的出和整输个入周反期相内！ 保证晶体管始终工作 在放大区！
20
4.2.5 放大电路的组成原则
❖ 静态工作点合适：合适的直流电源、合适的电路 参数。
16.06.2020
18
4.2.3 设置静态工作点的必要性
为什么放大的对象是动态信号，却要晶体管在信 号为零时有合适的直流电流和极间电压？
输出电压必然失真！ 设置合适的静态工作点，首先要解决失真问题， 但Q点几乎影响着所有的动态参数！
16.06.2020
19
4.2.4 基本共射放大电路的工作原理
❖ 动态信号能够作用于晶体管的输入回路，在负载 上能够获得放大了的动态信号。
❖ 对实用放大电路的要求：共地、直流电源种类尽 可能少、负载上无直流分量。
16.06.2020
21
两种实用放大电路 直接耦合放大电路
问题： 1. 两种电源
将两个电源 合二为一
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
37
4.3.3 等效电路法
输入回路等 效为恒压源
❖ 半利导用体线器性件元的件非建线立性模特型性，使来放描大述电非路线的性分器I BQ析件＝ 复的V BB杂特－R化性Ub 。。BEQ
1. 直流模型：适于Q点的分析
I CQ I BQ
输出回路等效为电流控制的电流源
U CEQ V CC I CQ R c
静态时，UBEQURb1
动态时，b-e间电压是uI与 Rb1上的电压之和。
16.06.2020
22
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”。
静态时，C1、C2上电压？ UC 1UBE ， Q UC2 UCEQ
动态时， uBE＝uI＋UBEQ，信号驮载在静态之上。 负载上只有交流信号。
16.06.2020
23
讨论:
照葫芦画瓢！
❖ 1. 用PNP型晶体管组成一个共射放大电路。
❖ 2. 用NPN型晶体管组成一个在本节课中未 见过的共射放大电路。
16.06.2020
24
4.3 放大电路的分析方法
一、放大电路的直流通路和交流通路 二、图解法 三、等效电路法
1. 放大的概念
放大的对象：变化量 放大的本质：能量的控制
判断电路能否放 大的基本出发点
放大的特征：功率放大
放大的基本要求：不失真，放大的前提
16.06.2020
14
2. 性能指标
任何放大电路均可看成为二端口网络。
输出电流 输入电流
信号源 内阻
信号源
输入电压
输出电压
1) 放大倍数：输出量与输入量之比
iB
iC
iB
UCE常量
截止区 β是常数吗？什么是理想晶体管？什么情况下 ?
16.06.2020
7
晶体管的三个工作区域
状态
uBE
iC
uCE
截止
＜Uon
ICEO
VCC
放大
≥ Uon
βiB
≥ uBE
饱和
≥ Uon ＜βiB
≤ uBE
晶体管工作在放大状态时，输出回路的电流 iC几乎仅仅决
定于输入回路的电流 iB，即可将输出回路等效为电流 iB 控制
16.06.2020
面积大
晶体管有三个极、三个区、两个PN结。
3
4.1.2 晶体管的放大原理
放大的条 uuC BB E件 U 0， o（ n 即 u发 CE射 uB（ E结集 正电 偏结 ）反偏）
少数载 流子的 运动
因集电区面积大，在外电场作用下大 部分扩散到基区的电子漂移到集电区
因基区薄且多子浓度低，使极少 数扩散到基区的电子与空穴复合
第四章
晶体三极管及其基本放大电路
16.06.2020
1
4.1 晶体三极管
一、晶体管的结构和符号 二、晶体管的放大原理 三、晶体管的共射输入特性和输出特性 四、温度对晶体管特性的影响 五、主要参数
16.06.2020
2
4.1.1 晶体管的结构和符号
为什么有孔？
小功率管
中功率管
大功率管
多子浓度高
多子浓度很 低，且很薄
16.06.2020
17
4.2.2 基本共射放大电路的组成及各元件的作用
VBB、Rb：使UBE＞ Uon，且有 合适的IB。
VCC：使UCE≥Uon，同时作为负 载的能源。
Rc：将ΔiC转换成ΔuCE(uo) 。
动态信号作用时：u i ib ic iR c u C ( u E o )
输入电压ui为零时，晶体管各极的电流、b-e间的 电压、管压降称为静态工作点Q，记作IBQ、ICQ(IEQ)、 UBEQ、UCEQ。
与输入电流 有效值之比。
空载时输出
带RL时的输
电压有效值
出电压有效值
16.06.2020
16
3)通频带
衡量放大电路对不同频率信号的适应能力。
由于电容、电感及半导体器件PN结的电容效应，使放大电 路在信号频率较低和较高时电压放大倍数数值下降，并产生相 移。
下限频率
fbwfHfL
上限频率
4)最大不失真输出电压UOm：交流有效值。
iB
1. 分别分析uI=0V、5V时T是工作在截止状态还是导通状态； 2. 已知T导通时的UBE＝0.7V，若uI=5V，则β在什么范围内T 处于放大状态?在什么范围内T处于饱和状态？
16.06.2020
11
讨论二：
2.7
ΔiC
PCMiCuCE
uCE=1V时的iC就是ICM
iC iB
UCE
U（BR）CEO
16.06.2020
25
4.3.1 放大电路的直流通路和交流通路
通常，放大电路中直流电源的作用和交流信号的作 用共存，这使得电路的分析复杂化。为简化分析，将 它们分开作用，引入直流通路和交流通路的概念。
1. 直流通路：① US=0，保留RS； ②电容开路； 2. ③电感相当于短路（线圈电阻近似为0）。
＝100。
Q
＝？
28
讨论一
画出图示电路的直流通路和交流通路。
将uS短路，即为直流通路。
16.06.2020
29
4.3.2 图解法 应实测特性曲线
1. 静态分析：图解二元方程
uBEVBBiBRb
uCEVCC iCRc
Q IBQ
输入回路 负载线
ICQ
16.06.2020
UBEQ
负载线
Q
IBQ
UCEQ
16.06.2020
27
阻容耦合单管共射放大电路的直流通路和交流通路
直流通路
16.06.2020
I
BQ