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华中科技大学模拟电子技术基础——CH

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华中科技大学《模拟电子技术基础》——CH02-1

华中科技大学《模拟电子技术基础》——CH02-1

理想：ri≈∞ ro≈0 Avo→∞ vO＝Avo(vN－vP)
因此理想运算放大器需要采取一定措施 才能用于放大信号
27
2.3 基本线性运放电路
2.3.1 同相放大电路
2.3.2 反相放大电路
--两个单输入放大电路
28
2.3.1 同相放大电路
1. 基本电路 考察如图同相输入电路 开环放大时，vi输 入信号必须很小。 如果将vo输出引回到 vn端使vn上升。 使放大器的净输入vp-vn减 小，可使得vo脱离饱和 达到一个有限值 vo通过R2和R1分压将电压加载到vn端
所以由下图：
R1 vi vp vn vo R1 R2 vo R1 R2 R2 Av 1 vi R1 R1
（可作为公式直接使用）
闭环放大倍数与运放的开环放大倍数无关 仅与外接电阻相关
43
2.3.1 同相放大电路
4. 几项技术指标的近似计算 （2）输入电阻Ri
输入电阻定义 v Ri i ii 根据虚短和虚断有
13
2.1 集成电路运算放大器
三级放大的特点
差分电路输入电阻 大,抗干扰能力强,前 放的放大倍数不要 太大,要求低噪声.
图2.1.1 集成运算放大器的内部结构框图
使放大倍数达到要求
能够驱动负载一 般用跟随器适当 选择输出功率
正负电源 中点作为 参考电位
14
2.1 集成电路运算放大器
集成电路运算放大器的符号
问题：为什么增益等于1还有放大能力？
无电压跟随器时 负载上得到的电压 RL vo vs Rs RL
1 vs 0.01vs 100 1
电流由谁提供?
电压跟随器时
ip≈0，vp＝vs 根据虚短和虚断有

华中科技大学《模拟电子技术》课程PPT——Ch 7.2

华中科技大学《模拟电子技术》课程PPT——Ch 7.2

c d
R1
e
(+) (+)
g (+) + f A
(−)
R3
T1 h
T2 vO R4
R2
Rf j i
−VCC
14
Lec 07-2
华中科技大学电信系
张林
信号源对反馈效果的影响
串联负反馈 vid = vi -vf 要想反馈效果明显，就 要求vf变化能有效引起vid的 变化。 则 vi 最好为恒压源，即 信号源内阻Rs越小越好。 从另一角度看，对于电压信号源，引串联负反馈效果更好。 （压控）
15
Lec 07-2
华中科技大学电信系
张林
信号源对反馈效果的影响
并联负反馈 iid = ii -if 要想反馈效果明显，就 要求 if 变化能有效引起 iid 的 变化。 则ii最好为恒流源，即信 号源内阻Rs越大越好。 从另一角度看，对于电流信号源，引并联负反馈效果更好。 （流控）
16
Lec 07-2
7.2 负反馈放大电路的四种组态
7.2.1 电压串联负反馈放大电路 7.2.2 电压并联负反馈放大电路 7.2.3 电流串联负反馈放大电路 7.2.4 电流并联负反馈放大电路 反馈组态判断举例（交流） 信号源对反馈效果的影响
1
负反馈放大电路完整的四种组态
输入端：反馈网络在放大电路输入端的连接分为串 联和并联两种方式。 输出端：反馈信号在输出端分为电压取样和电流取 样两种方式。 由此可组成四种组态： 电压串联 电压并联 电流串联 电流并联
华中科技大学电信系
张林
end
(-) (+) (+) (+) (+)
11
Lec 07-2

华中科技大学《模拟电子技术基础》——CH01-1省公开课一等奖全国示范课微课金奖PPT课件

华中科技大学《模拟电子技术基础》——CH01-1省公开课一等奖全国示范课微课金奖PPT课件

绝大部分电路使用 电压恒定，电流随负载改变
电流源
电路中恒流用
不能成为电路系统电源
18/7118
模拟电子电源表示： 电源在哪里？
图二
图一
图三
电源省略
19/71
电源是什么样：
20/71
模拟电路电源大小：
直流电压源：5V，±5V， ±12V ，±15V 直流电压源：1.8V，2.7V， 3.3V ， 特点：弱电
2/71 2
1.0 引言
我们生存自然界中存在大量物理量
温度 电量
压力 重量
光亮 流量
声音 风速 XX
速度 液位 XX
位移 转速 XX
3/71 3
1.0 引言
物理量改变就是信息
IT是什么？
信息技术
问题：怎样获取这些物理量改变？
传感器
4/71 4
1.0 引言
传感器怎样反应物理量改变？
温度 重量 压力 流量 光亮 液位 速度 转速 位移 XX 电压 XX
48/7148
1.4.3 放大电路模型类型
AS
Vo VS
AVO
RL Ro RL
Ri Rs Ri
源电压放大倍数是对信号纯放大，应该尽可能确保
信号源电阻会消耗一部分信号源电压造成开环放大倍数降低 为降低开环放大倍数降低，输入电阻应尽可能大
输出电阻会消耗一部分输出电压造成开环放大倍数降低 为降低开环放大倍数降低，输入电阻应尽可能小
模拟电路电源对电路电位限制：
普通情况下，电路中各点电位不会超出电源电压
21/71
放大器
信号源
电源 放大器
负载
n模电关键 n为何要放大？ n什么是放大？ n对放大有什么要求？ n怎样满足对放大要求？ n什么器件能够进行放大？ n怎样组成放大系统？

华中科技大学《模拟电子技术基础》——CH07-1

华中科技大学《模拟电子技术基础》——CH07-1
+VDD IREF d1 + VDS1 T1 g T2 + VGS R NMOS d2
ID2=IO EF
两臂电流互相相等。 称为电流源是因为工作在饱和区
-VSS
iD2=iO ID2 1 斜率＝ ro 击穿
2.为什么采用这样的结构？
用T1管为T2提供稳定的VGS电压使 T2管工作在饱和区。
Rd ID2=IO + VDS2 -
(VGS2 VTN2 )2 ID2 (W2 / L2 )Kn2 (VGS1 VTN1 )2 IREF (W1 / L1 )Kn1
-VSS
iD2=iO 1 斜率＝ ro 击穿
IO I D2 W2 / L2 I REF I D1 W1 / L1
I B 2 rce
i C 2 1 ro ( ) vCE 2
R c1 T1
2IB c2 b1 b2
IC1
iC2=IC2 = IO= IREF T2 vCE
一般ro在几百千欧以上
－VEE
33
华中科技大学 刘勃
7.1.2 BJT电流源电路
1. 镜像电流源
其他形式
＋VCC IREF IC1 T1 R c1
24
可用范围
0
VGS-VTN
VDS
VBR
vDS2
华中科技大学 刘勃
7.1.1 FET电流源电路
1. MOSFET镜像电流源
I O I D2 I REF VDD VSS VGS R
2
+VDD IREF d1 + VDS1 T1 g T2 + VGS R NMOS d2 d2
Rd ID2=IO ID2=IO + VDS2 -

华中科技大学《模拟电子技术》课程PPT——Ch 5.

华中科技大学《模拟电子技术》课程PPT——Ch 5.
¾ 与BJT对比，如何体现控制关系？
VDD
iD vGS vDS
iD
iC iB vCE vGS 对iD的控制
s
VGG
g
d
N
＋
N
P B 衬底引线 VDD
＋
耗尽层
预夹断点
vGS1＝VGS＞VT
s
VGG
g
d
vGS2＝VGS＞VT O 截止区 vGS3＜VT vDS
Lec 05
N
＋
N
P B 衬底引线电阻区 vDS <VGS-VT
饱和区 vDS≥VGS-VT
B
s
VGG
g
d
A
预夹断点
N
＋
N
P B 衬底引线
＋
耗尽层
O
vDS
10
Lec 05
华中科技大学电信系
张林
MOSFET是如何实现信号放大的？
¾ 如何让该MOSFET导电？
（3）VDS和VGS同时作用时
s
VDD VGG g
d
N
＋
N
P B 衬底引线
13
Lec 05
华中科技大学电信系
张林
MOSFET是如何实现信号放大的？
¾ 可以构成双口吗？
d T s B T s 共源 g 共栅 B d g B T d 共漏 s
g
14
Lec 05
华中科技大学电信系
张林
MOSFET是如何实现信号放大的？
¾ 控制关系是线性的吗？
输出特性曲线及大信号特性方程
预夹断临界点轨迹 vDS＝vGS－VT(或 vGD＝vGS－vDS＝VT) 3V 饱和区 1.5 2.5V 1 2V 0.5 0 vGS＝1.5V 2.5 5 7.5 10 截止区 vDS/V

华中科技大学《模拟电子技术》课程PPT——Ch 6.0

华中科技大学《模拟电子技术》课程PPT——Ch 6.0
-0
引言
本章涉及的主要概念
差模信号 共模信号 差模增益 共模增益 共模抑制比
教学基本要求
了解各种电流源的工作原理、特点和主要用途 掌握差模信号、共模信号、差模电压增益、共模电压增益 和共模抑制比等基本概念 了解差分放大电路的工作原理和特点 掌握差分放大电路的静态和动态指标的计算 了解集成运算放大器的基本组成和主要参数 了解失调电压和失调电流对实际运放的影响及零漂的消除 方法
引言
问题的引出
集成运算放大器内部电路是怎样的？它的相关特性是 怎样表现出来的？
本章讨论的主要问题
集成运算放大器内部电路的静态工作点是怎样设置的？ 集成运算放大器如何解决直接耦合方式产生的零点漂移 问题？ 实际的集成运算放大器及主要参数是怎样的？ 实际运算放大器非理想参数对运算精度会产生怎样的影响？
华中科技大学电信系 张林
2 Lec 06-0
华中科技大学电信系
张林
end

华中科技大学电子技术基础课件模电ch09-3

A1 A0 通带 O A2 A0 阻带 通带 O A A0 通带 O 阻带 阻带
ωH
ω
高通
ωL
ω
通带
ωH
ωL
ω
9.3.4 二阶有源带阻滤波电路
双T选频网络
9.3.4 二阶有源带阻滤波电路
双T带阻滤波电路
R 2 vI C R C R vP
＋ －
vO Rf
2C
Rf＝(AVF－1)R1
R1
9.3.4 二阶有源带阻滤波电路
归一化的幅 频响应曲线
ω /ωC
4. n阶巴特沃斯传递函数 传递函数为
A( jω ) =
A0 1 + (ω / ω c ) 2n
式中 n 为阶滤波电路阶数，ω c 为 3dB 载止角频率， A0 为通带电 压增益。 | A( jω ) |
Ao
1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0
相频响应
ω ω cQ ϕ (ω ) = −arctg ω 1 − ( )2 ωc
3. 幅频响应
1 A( jω ) = 20 lg 20 lg 2 A0 ω 2 ω 2 ) 1 − ( ) + ( ωc ω cQ
20lg| A(jω) | A0 /dB 20 10 Q＝10 5 2 1 0 －3 －10 －20 －30 －40 0.3 0.4 0.1 0.2 0.5 1 2 3 5 10 0.707 0.5
s2 +
注意：当 3 − AVF > 0 ，即 AVF < 3 时， 滤波电路才能稳定工作。
2. 传递函数 用 s = jω 代入，可得传递函数的频率响应： 归一化的幅频响应
1 A( jω ) = 20 lg 20 lg 2 A0 ω 2 ω 2 ) 1 − ( ) + ( ωc ω cQ

华中科技大学模拟电子技术基础课件ch01

电压增益
+ vs – Rs + vi – Ri – + Avo vi Ro + vo – RL
Ri —— 输入电阻 Ro —— 输出电阻
由输出回路得
RL vo = Avo vi Ro + RL
RL ↓
则电压增益为
vo RL = Avo Av = vi Ro + RL
由此可见
Av ↓

要想减小负载的影响，则希望…？ （考虑改变放大电路的参数） 理想情况 Ro = 0
华中科技大学电信系
张林
1.4 放大电路模型
A. 电压放大模型
另一方面，考虑到 输入回路对信号源的 衰减
+ vs – Rs + vi – Ri – + Avo vi Ro + vo – RL
Ri 有 vi = vs Rs + Ri
ii is Rs Ri Ais ii Ro io RL
电流放大模型
华中科技大学电信系 张林
1.4 放大电路模型
B. 电流放大模型 Ais ——负载短路时的
电流增益 由输出回路得
is Rs ii Ri Ais ii Ro io RL
Ro io = Ais ii Ro + RL io Ro 则电流增益为 Ai = = Ais ii Ro + RL
f L — —下限频率 称为带宽 BW = f H − f L 当 f H >> f L时， BW ≈ f H
20lg|AV|/dB
中频区
高频区
3dB
低频区40 直流放大电路的幅频响应与
20
高频区 3dB 20lg|AV|/dB 低频通带区

华中科技大学《模拟电子技术基础》——CH10-3模板


4. 窗口比较器
如图能否符 合要求？ 左右两个区域中均 有高低电平同时输 出，能否用？ 加二极管！ 如果还想实现下面 波形电路应该如何 改造？
vI
习题 14 和 20
+ 5V
A1 -12V
vO1 D1 +6V R2 5.1k R1 D2 51k T =50 vO
+12V + 5V A2 -12V vO2
运算放大器开环使用
输入输出电阻维持原状。
课件下载：mndzjs2008@ 密码：mndzjs2008
11
10.8.1 电压比较器
（2）.比较器的虚短问题 普通运放以VREF=0为例 虚短不成立？ 用什么方法分析比较器？ 观察放大区是什么区？ 比较区域 状态翻转区域 C
在该区域内：vp-vn~0 推出结论： 虚短在翻转比较的瞬间时刻是成立的
输出电压的高电平VOH和低电平VOL
门限电压 输出电压的跳变方向
令vP＝vN所求出的vI就是门限电压
vI等于门限电压时输出电压发生跳变 跳变方向取决于是同相输入方式还是反相输入方式
课件下载：mndzjs2008@ 密码：mndzjs2008
44
4. 窗口比较器
vO
要求的输出波形如图所示： 如何用单门限比较器组 成如此输出波形
(b) vI + A -VEE +VCC vO
+12V
vI
- 5V
O
+VCC
5V
(a) vI + A
vO -VEE
-5V
VREF
5V
VREF
vO VOH
vO VOH VREF O VOL vI
VREF O VOL vI

华中科技大学《模拟电子技术》课程PPT——Ch 6.2

＋VCC
v id v i1 = v ic + 2 v id v i2 = v ic − 2
根据叠加原理，分别 仅考虑差模信号和共 模信号时
Rc1 iC1 vi1 ＋ +vid/2 － ＋ vic －
b1 c1
Rc2 ＋ vO － vO1 vO2 c2 T2 ve iC2
b2
T1
vi2 ＋ -vid/2 － ＋ vic －
A1 105
vi
A2
vo
答： A1不可以，
12 Lec 06-2
A2可以
华中科技大学电信系 张林
6.2.2 直接耦合放大电路中的零点漂移
减小零漂的措施
) 用非线性元件进行温度补偿(仅解决温度的影响) ) 调制解调方式。如“斩波稳零放大器” ) 采用差分式放大电路
13
Lec 06-2
华中科技大学电信系
张林
6.2.1 差分式放大的基本概念
以电压信号为例 根据 v id = v i1 − v i2 1 v ic = ( v i1 + v i2 ) ＋ v 2 － v id 有 v i1 = v ic + 2 v id v i2 = v ic − 2
ic
vi1 ＋ +vid/2 － － -vid/2 ＋ ＋ vid － vi2
20
Lec 06-2
华中科技大学电信系
张林
6.2.3 BJT射极耦合差分式放大电路
¾ 为什么对差模信号放大和对共模信号放大不同？ ＋ v － i i
C1 o
Rc1
Rc2
仅差模信号输入时
<A>双端输出时电压增益
c1
vi1 ＋ +vid/2 －
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t
Vm
v
Vm
t1 O
t0O
模拟信号的仿真？ 如何全面仿真模拟信号？ 考虑任意模拟信号都可以分解成一组正弦信号序列 反之正弦信号序列能够组成任意模拟信号
那么正弦波序列能够全面仿真模拟信号 用正弦波作为标准信号测试模拟系统，能够全面反映模拟系统的性能 且模拟信号容易获取
负载
信号源
电源 放大器
负载
1.4 放大电路模型
1.4.0放大电路模型的推导 什么是电路？
由电源，电器元件和导线按一定规则组成的拓扑结构 电能量分配系统。
电路实质有两种单元：受能单元，施能单元 受能单元：接受能量，一般表现为一个电阻。 施能单元：提供能量，一般表现一个电源（或电压源，或电流源）。
1.4.2 模拟信号的放大模型
电流源
电路中恒流用
不能成为电路系统的电源
18
模拟电子电源的表达： 电源在哪里？
图二
图一
图三
电源省略
电源是什么样的：
模拟电路电源的大小：
直流电压源：5V，±5V， ±12V ，±15V 直流电压源：1.8V，2.7V， 3.3V ， 特点：弱电
模拟电路电源对电路电位的限制：
一般情况下，电路中各点电位不会超过电源电压
2
1.0 引言
我们生存的自然界中的存在大量的物理量
温度 电量
压力 重量
光亮 流量
声音 风速 XX
速度 液位 XX
位移 转速 XX
3
1.0 引言
物理量的变化就是信息
IT是什么？
信息技术
问题：如何获取这些物理量的变化？
传感器
4
1.0 引言
传感器如何反映物理量的变化？
温度 重量 压力 流量 光亮 液位 速度 转速 位移 XX 电压 XX
Ro
+
+
+
+
Vs
Vi
Ri
AVOVi
Vo RL
–
–
–
–
增益在哪里？
增益如何表示？
AVO ?
AVO
Vo Vi
?
AVO
Vo Vi
RL
开环电压增益
——负载开路时的电压增益
——开环电压增益表示放大器本身的增益
31
一个增益
Rs
Ro
+
+
+
+
Vs
Vi
Ri
AVOVi
Vo RL
–
–
–
–
如果负载电阻不开路增益如何表示？ AV
1.1 信号 1.2 信号的频谱 1.3 模拟信号和数字信号 1.4 放大电路模型 1.5 放大电路的主要性能指标 1.6 电子系统
1
主要内容
►介绍信号的概 念和特性 ►介绍放大的概 念、放大电路的 模型和主要性能 指标
基本要求
►了解信号的概念 和特性 ►理解放大的概念 ►熟悉放大电路的 模型和主要性能指 标
AV ?
电压增益
AV
Vo Vi
——负载不开路时的电压增益
——增益表示放大器加载负载后的增益
32
一个增益
Rs
Ro
+
+
+
+
Vs
Vi
Ri
AVOVi
Vo RL
–
–
–
–
如果负载电阻不开路以信号源电压为输入增益如何表示？
源电压增益
AVS
AVS ?
AVS
Vo VS
——负载不开路以信号源电压作为输入时的电压增益
域
O
12
传感器输出信号的特点：
自然界物理量的一般特点：随时间数值连续变化 传感器输出的电信号：也随时间数值连续变化
模拟信号
信号在时间和数值上都是连续变化的 信号称为模拟信号
双连续
13
传感器输出信号的特点：
时域信号中包含各种频率信号
将某一时刻的时域信号分解成各种频率的分量-频域表示
v
！频域表示是三维的：频率、幅值、时间
微观上：放大了细节 应用于测量，如看到小数点后的更多位数值 应用于图像，在有一定像素的条件下看到更加微小的细节
放大的概念： 将电信号放大 电压放大、电流放大
在输入小信号的作用下，通过放大电路将电源 的能量转换给负载
放大的基本要求：稳定，不失真
放大器的种类：
分立元件
放大器
集成电路
BJT（双极结型晶体管） FET（场效应晶体管）
放大电路用能量表示:
控制关系
受能系统
电阻
施能系统
电源+电阻
1.4.2 模拟信号的放大模型
信号源
负载
一个双端口网络
使用受控源体现放大过程
主要参数： 放大倍数（增益Avo） 输入电阻Ri 输出电阻Ro
29
1.4.2 模拟信号的放大模型
信号源
负载
一定要记住的主要特征：
一个增益 两个电阻
30
一个增益
Rs
一个电源到底属于哪一种？
什么是电压源？
什么是电流源？
答案：
无负载时，一般内阻小的呈电压源特征，内阻大的呈电流源特征
有负载时： 内阻远小于负载电阻时呈电压源特征 内阻远大于负载电阻时呈电流源特征
大配小，小配大
信号源
信号源
电源 放大器
负载
信号表达
时域（随时间变化）
频域（包含的频率范围）
vS t
v
频
Vm
33
一个增益
+ Vs
–
Rs + Vi –
Ro
+
Ri
AVOVi
–
+ Vo RL –
开环电压增益
AVO ——负载开路时的电压增益
——开环电压增益表示放大器本身的增益
电压增益
AV ——负载不开路时的电压增益
——增益表示放大器加载负载后的增益
源电压增益
AVS ——负载不开路以信号源电压作为输入时的电
种类
电阻型 电容型 电感型
使用居多
负载： 一般是需要一定功率驱动的执行元件
例如：扬声器，LED灯，后级电路。。。。。
16
负载
信号源
电源 放大器
负载
种类
需要电压驱动 需要电流驱动
电压型
如扬声器。
电流型
如LED灯。
பைடு நூலகம்
17
电源
信号源
电源 放大器
负载
种类
电压源
为电路系统提供能量
绝大部分电路使用 电压恒定，电流随负载变化
放大器
信号源
电源 放大器
负载
•模电的核心 •为什么要放大？ •什么是放大？ •对放大有什么要求？ •如何满足对放大的要求？ •什么器件能够进行放大？ •如何构成放大系统？
1.幅值
第一次课1
2.分辨率（细节、差异） 22
放大器放大了什么： 宏观上：放大了幅值
应用于驱动，如放大声音 应用于图像，在保证一定细节的条件下放大图像的尺寸
传感器 电子数量的变化
连续变化的电子数量
5
1.0 引言
解释模拟电子技术 什么是模拟
什么是电子
分析处理连续变化电子量的知识体系
什么是技术
6
模拟电子技术的位置
物理量
传感器
微弱电信号 放大
数字化
计算机
驱动 执行机构
模拟电子技术
其它信号
7
模拟电子系统的组成：
电源
信号源
放大器
输入
处理
负载 输出
8
信号源
信号源
电源 放大器
负载
种类
电路输出 信号发生器
传感器
信号源输出的是什么？
电信号
什么电信号？
电压
电流
信号源
信号源
电源 放大器
负载
信号源表示 电压源
戴维宁电路
电流源
诺顿电路
RS
电
+
子
VS -
系 统
电压源等效电路
电
子
IS
RS
系
统
电流源等效电路 10
问题：根据戴维南定理和诺顿定理，电压源可以 转换成电流源和电流源能够转换成电压源，电压 源和电流源可以互相转换，