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模电 电子线路线性部分第五版 主编 冯军 谢嘉奎第四章课件(1)

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模拟电子技术第4章负反馈放大电路[1]

模拟电子技术第4章负反馈放大电路[1]

•RL
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模拟电子技术第4章负反馈放大电路 [1]
•4.1.2 反馈的基本概念与分类
3.电压反馈与电流反馈 •共射极电路电流反馈采样的两种形式：
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•iE
•RL
•RL
•iE
•R
f
模拟电子技术第4章负反馈放大电路 [1]
例4.1.1( P94)
•（a）
•（b）
•常用“输出短路法” 判断是电压反馈还是电流反馈
• 电流反馈：在输出回路中，若反馈信号取自输出电流，如 图 (b)所示，即反馈信号直接与输出电流成正比。
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•例4.1.1( P94)
模拟电子技术第4章负反馈放大电路 [1]
•4.1.2 反馈类型及判断方法
3. 电压反馈与电流反馈 •共射极电路电压反馈采样的两种形式：
•uo
•uo
•RL
•C1 •+ •+
•i
f
•RS •+
•ui
•us•_
•ii
•ib
•+UCC •uo
•根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为电压并联负反馈
•电压并联负反馈稳定输出电压
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模拟电子技术第4章负反馈放大电路 [1]
•3. 电压并联负反馈
•电压并联负反馈：有稳压特性
•开环互阻增益
•互导反馈系数
•负载变化时，输出电压稳定
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•vid (vbe)
模拟电子技术第4章负反馈放大电路 [1]
•4.1.3 负反馈的4种基本组态
•1. 电压串联负反馈 •例
•电压负反馈电路有稳压特性
•开环增益

模电第五版完整课件

模电第五版完整课件

定了现代电力工业的基础。 。
9
麦克斯韦1831年6月出生于英国爱丁堡， 14岁在中学时期 就发表了第一篇科学论文《论卵形曲线的机械画法》，16 岁进入爱丁堡大学学习物理，三年后，他转学到剑桥大学 三一学院。在剑桥学习时，打下了扎实的数学基础，为他 尔后把数学分析和实验研究紧密结合创造了条件。 麦克斯韦在总结前人工作的基础上，引入位移电流的概 念，建立了一组微分方程。确定了电荷、电流（运动的电 荷）、电场、磁场之间的普遍联系，麦克斯韦方程组表明， 空间某处只要有变化的磁场就能激发出涡旋电场，而变化 的电场又能激发涡旋磁场。交变的电场和磁场互相激发就 形成了连续不断的电磁振荡即电磁波。麦克斯韦方程还说 明，电磁波的速度只随介质的电和磁的性质而变化，由此 式可证明电微波在真空中传播的速度，等于光在真空中传 播的速度。这不是偶然的巧合，而是由于光和电磁波在本 质上是相同的。光是一定波长的电磁波，这就是麦克斯韦 创立的光的电磁学说。 麦克斯韦依据库仑、高斯、欧姆、安培、毕奥、萨伐尔、 法拉第等前人的一系列发现和实验成果，建立了第一个完 整的电磁理论体系，不仅科学地预言了电磁波的存在，而 且揭示了光、电、磁现象的本质的统一性，完成了物理学 的又一次大综合。这一理论自然科学的成果，奠定了现代 的电力工业、电子工业和无线电工业的基础。
11
1824年6月26日开尔文生于爱尔兰的贝尔法斯特。原 名W.汤姆孙。 10岁时就进格拉斯哥大学预科学习。 1845年毕业于剑桥大学，1846年受聘为格拉斯哥大学物 理学教授1890～1895年任伦敦皇家学会会长。1877年被 选为法国科学院院士。 开尔文研究范围广泛，在热学、电磁学、流体力学、 光学、地球物理、数学、工程应用等方面都做出了贡献。 他一生发表论文多达600余篇，取得70种发明专利， 在电学方面，汤姆孙以极高明的技巧研究过各种不同 类型的问题，从静电学到瞬变电流。他揭示了傅里叶热 传导理论和势理论之间的相似性，讨论了法拉第关于电 作用传播的概念，分析了振荡电路及由此产生的交变电 流。他的文章影响了麦克斯韦，后者向他请教，希望能 和他研究同一课题，并给了他极高的赞誉。1855年他研 究了电缆中信号传播情况，解决了长距离海底电缆通讯 的一系列理论和技术问题。由汤姆孙和亥姆霍兹起主导 作用的在巴黎召开的国际代表大会，和1893年在芝加哥 召开的另一次代表大会，正式采用伏特、安培、法拉和 欧姆等作为电学单位，这一新的单位制，从此它们被普 遍使用。

模电_电子线路线性部分第五版_主编_冯军_谢嘉奎第二章课件

模电_电子线路线性部分第五版_主编_冯军_谢嘉奎第二章课件
➢ 三极管结构及电路符号
发射极 E N + P N 集电极 C E C
发射结 发射极 E
基极 B
集电结 集电极 C E
B
P
+
N
P
C
基极 B
B
第 2 章 晶体三极管
➢ 三极管内部结构特点
1)发射区高高掺杂（相对于基区）。 2)基区很薄。 3)集电结面面积大大。
➢ 三极管三种工工作模式
•放大大模式： 发射结正偏，集电结反偏。 •饱和模式： 发射结正偏，集电结正偏。 •截止止模式： 发射结反偏，集电结反偏。 注意：三极管具有正向受控作用用，除了满足足内部结构特 点外，还必须满足足放大大模式的外部工工作条件。
I Cn IC β = ≈ I E − I Cn IB
可见，β 为共发射极电流放大大系数。
第 2 章 晶体三极管
➢ ICEO 的物理含义：
ICEO 指基极开路时，集电极 直通到发射极的电流。 因为 IB = 0 所以 IEp+ (IEn− ICn) = IE − ICn = ICBO
I Cn I Cn β = = I E − I Cn I CB O
电路模型
IB IC
直流简化电路模型
C B
C
T
B
IB ≈ 0
IC ≈ 0
B E
+
C
VBE -
E
E
E
E
E
第 2 章 晶体三极管
2.3 埃伯尔斯—莫尔模型
埃伯尔斯—莫尔模型是三极管通用用模型，它适用用于 任何工工作模式。
IE E IF IR IC C
αRIR B
IB
αFIF
IE = IF- αRIR IC = αFIF - IR

电子线路_非线性部分(第五版)谢嘉奎_第4章

电子线路_非线性部分(第五版)谢嘉奎_第4章
《非线性电子线路》
1 M a2 M a
32
第4章 振幅调制、解调与混频电路
B 负峰切割失真（削波失真） 现象 原因：检波器与下一级级联时， 加入隔直耦合电容
因为Cc很大，直流负载为RL，而 低频交流负载则为RL||Ri2。这种 失真是因检波器的交直流负载不 同引起的， 克服条件： Ri 2 Z L () Ma Z L (0) RL Ri 2
线性时变状态的器件最适宜于构成频谱搬移电路 虽然线性时变器件输出电流中仍存在着众多无用组合频率分 量，但是它们的频率均远离有用信号频率，因此，用滤波器 可以较容易地将它们滤除掉。

P184例1 单个二极管线性时变工作 P184例2 差分对管线性时变工作
《非线性电子线路》
12
第4章 振幅调制、解调与混频电路
欲实现理想相乘 存在的问题：
《非线性电子线路》
i 实现理想相乘,要受到V1m<26mv，V2m<26mv的限制 ii 相乘增益与温度T2成反比（即AM∝ ）
15
第4章 振幅调制、解调与混频电路
II-2 XFC1596集成模拟乘法器
改进：扩大 v2 的动态范围 措施：负反馈技术（接入反馈电阻Re）
《非线性电子线路》
《非线性电子线路》
24
第4章 振幅调制、解调与混频电路
5） 混频失真
1 干扰哨声
表现：听到频率为F的哨叫声 最强干扰：fc = fI
p 1 fI 原因：有用输入信号 fc 满足 (4-3-7)式 f c q p
(p=0,q=1) 预防: 中频fI在接收频段之外
2
寄生通道干扰
表现：听到干扰（电台）信号的声音
2 Vm cos Ωt

模电 电子线路线性部分第五版 主编 冯军 谢嘉奎第四章课件(1)

模电 电子线路线性部分第五版 主编 冯军 谢嘉奎第四章课件(1)

Ri 越大，RS 对 Avs 影响越小。
第4章
放大器基础
电流放大器
电流增益：
ii
io
ion RL
RS Ri 短路电流增益： ion io ion RL Ain Ai (1 ) ii i i io Ro Ro 越大，RL 对 Ai 影响越小。 io io i i RS 源电流增益： Ais Ai is i i is RS Ri
第4章
放大器基础 VCC RC2 T2 RE2 RC3 T3 RE3 RCn Tn REn
级间直流电平配置问题二
RC1 T1
工作在放大模式时： 由图
VCQ3 VBQ3 VBQ2 VBQ1
VBQ3 VBE(on)3 I CQ3RE3
VCEQ3 VCC I CQ3( RC3 RE3 )
部分。
第4章
放大器基础
放大器分类
按信号特征分： 音频放大器 视频放大器 脉冲放大器 谐振放大器 (放大语音信号) (放大图像信号) (放大脉冲信号) (放大高频载波信号)
宽带 放大器
按信号强弱分： 小信号放大器 (线性放大器) 大信号放大器 (非线性放大器) 按电路结构分： 直流放大器 (多用于集成电路) 交流放大器 (多用于分立元件电路)
( Ro 的定义)
+
v
-
(放大器一般框图)
令负载电阻 RL 开路，信号源为零。
在输出端外加电压 v，则产生电流 i。
定义
v Ro i
Ro 反映放大器受负载电阻 RL 的影响程度。
第4章
放大器基础
小信号放大器四种电路模型
ii io
RS + vS -

模电电子线路线性部分第五版主编冯军谢嘉奎PPT学习教案

模电电子线路线性部分第五版主编冯军谢嘉奎PPT学习教案

Ai io / ii
iS
kfi if / io
Aif Ai /(1 Ai kfi )
R
+-
+-
S
vi
vi
Ag
+-
vf
kfr
ii
ii
if
Ai
R
S
kfi
io
RL
io
RL
第7页/共50页
第 5 章 放大器中的负反馈
5.1.2 反馈极性与类型的判别
判断是否为反馈电路 xi
看电路输出与输入之间是 否接有元件，若有则为反馈电 路，该元件即为反馈元件。
说明
负反馈 正反馈
✓负反馈具有自动调整作用，可改善放大器性能。 例：某原因 xo xf xi ( xi xf )
xo
负反馈的自动调整作用是以牺牲增益为代价的。 ✓正反馈使放大器工作不稳定，多用于振荡器中。
第3页/共50页
第 5 章 放大器中的负反馈
5.1.2 四种类型负反馈放大器
根据输出端连接方式
得
Rof
v i
Ro 1 Astkf
Ro Fst
结论
引入电压反馈，反馈越深，输出电阻 越小，v o 越稳定。
xs
+
-
Ro
基
Ast xs
放
xf
反馈 网络
第20页/共50页
RL
+vo
-
i
+ v
第 5 章 放大器中的负反馈
▪ 电流反馈
Ro ：考虑反馈网络负载效应后，基放输出电阻 。
xs
xs
基放
Ro Asn xs
电流反馈输出量xo串联反馈在输入端反馈网络与基本放大器串接反馈信号以电压vf的形式出现并在输入端进行电压比较即vivivf在输入端反馈网络与基本放大器并接反馈信号以电流if的形式出现并在输入端进行电流比较即iivivf四种类型负反馈放大器增益表达式avkfvivfvoarkf开环电压增益电压反馈系数开环互阻增益互导反馈系数agkfvivfaikf开环互导增益互阻反馈系数开环电流增益电流反馈系数注意

模拟电子技术(第五版)CH1


Ais ——负载短路时的 负载短路时的
电流增益 由输出回路得
Ro io = Ais ii Ro + RL Ro = Ais Ro + RL
电流增益： 电流增益： Ai = io ii
模拟电路 Analog Circuit
io Ro Ai = = Ais ii Ro + RL
由此可见
RL ↑
Ai ↓
B. 方波信号
方波的时域表示
VS 2VS 1 1 v( t ) = (sin ω 0 t + sin 3ω 0 t + sin 5ω 0 t + L) + 2 π 3 5
其中
2π ω0 = T
——傅立叶级数 ——傅立叶级数
方波可以分解为： 方波可以分解为： 直流分量、基波分量、 直流分量、基波分量、各次谐波分量
模拟电路 Analog Circuit
3、一个崭新时代的开端——集成电路问世 一个崭新时代的开端——集成电路问世 —— 1952年 年 英国科学家达默(G.W.A.Dummer)提出 英国科学家达默(G.W.A.Dummer)提出 (G.W.A.Dummer) 了集成电路的设想 美国德州仪器公司（TI)的基尔比 美国德州仪器公司（TI)的基尔比 (J.C.Kilby)做出世界上第一块集成 (J.C.Kilby)做出世界上第一块集成 电路
幅度谱
相位谱
模拟电路 Analog Circuit
C. 非周期信号的频谱
周期信号： 周期信号：离散频率函数
气温波形
非周期信号：连续频率函数 非周期信号：
非周期信号包含了所有可能 的频率成分
气温波形的频谱函数（ 气温波形的频谱函数（示意 图）

高教版《模拟电子技术基础(第五版)课程讲义复习要点第4章 教案1(4.1-4.2)


Au
Uo Ui
Uo1 Ui
Uo2 Ui2
Uo Uin
Au1 Au2
Aun
注意 必须将后级输入电阻作为前级的负载电阻。
2、输入电阻 3、输出电阻
Ri=Ri1 Ro=Ron
【特别提示】
1、计算各级电压放大倍数时，必须考虑后级对前级的影 响，即后级的输入电阻是前级的负载电阻。
2、当共集放大电路作输入级时，它的输入电阻与第二级的 输入电阻有关。
4.2 多级放大电路的分析方法
一、多级放大电路静态分析
只要求掌握阻容耦合多级放大电路的静态分析。
分析方法：各级直流通路相互独立，互不影响，与单级 静态分析方法相同。
二、多级放大电路动态分析n放大电路交流等效电路的方框图1、电压放大倍数
放大电路中，前一级的输出电压等于后一级的输入电压，即
Uo1 Ui2、Uo2 Ui3、 、Uo(n-1) Uin
0.992
Au Au1 Au2 191 0.992 189
Ri R1 // R2 // rbe1 1.1kΩ
Ro
R6
//
rbe2 R3 //
1 2
R5
R3 // R5
1
118
自学例4-2-1
小结
一、多级放大电路的耦合方式及其特点； 二、多级放大电路的静态工作点分析计算（阻容耦合）； 三、多级放大电路动态参数分析计算（共射-共射，共射-共集， 共集-共射，共集-共集）；
适用场合：集成电路中。
二、阻容耦合
将前级的输出 端通过电容接到 后级的输入端称 为阻容耦合。
优点： ① Q点相互独立
便于分析、设计和调试。
②电平偏移现象、零漂现象较轻。 缺点：①低频特性差（不能放大变化缓慢的低频信号）；
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第4章
放大器基础
放大器的组成原则：
直流偏置电路(即直流通路)要保证器件工作在放大 模式。 交流通路要保证信号能正常传输，即有输入信号 vi 时，应有 vo 输出。 元件参数的选择要保证信号能不失真地放大，即电 路需提供合适的 Q 点及足够的放大倍数。
判断一个电路是否具有放大作用，关键就是看它 的直流通路与交流通路是否合理。若有任何一部分不 合理，则该电路就不具有放大作用。
利用 NPN 管与 PNP 管电位极性相反的特点，将直流 电平下移，扩大后级的输出动态范围。
第4章
放大器基础
零点漂移问题
零点漂移：指 vi = 0 时，输出端静态电压的波动。 温度漂移：因温度变化引起的漂移，简称温漂。 温漂危害： 淹没有用信号。 例如：假设直接耦合放大器原输出端静态电压为 VCEQn， 若温度变 则第一级 Q 点变 (VCEQ1 + V)， V 经后级逐级放大 输出静态电压变为 (VCEQn + AvnV) 当漂移严重即 V 较大时，温漂信号有可能淹没有用信号， 使电路丧失对有用信号的放大能力。 解决方法： 第一级采用低温漂的差分放大器。 电容耦合放大器由于电容的隔直作用，温漂很小，可忽略。
io Ro + vot io
+
RL vo -
+
或
ion
Ro
RL vo -
vot ：负载开路时 vi 或 ii 在电路输出端产生的开路电压。 ion ：负载短路时 vi 或 ii 在电路输出端产生的短路电流。
第4章
放大器基础
输出电阻 Ro 计算：
i
RS + vS -
放 大 器
+ RL vo RS
放 大 器
交流工作时： 由于 CB 较大，在信号频率上近似看作短路。
电路缺点： 体积大，不易集成。
第4章
放大器基础
直接耦合
RC1 T1 VCC RC2 T2 RC3 T3 RCn Tn
RE2
RE3
REn
直接耦合方式： 各级之间不经过任何元件直接相连。
电路优点： 频率特性好，便于集成。 存在问题： 级间直流电平配置问题。
第4章
放大器基础 具有正向受控作用的半导 体器件是整个电路的核心
放大器组成框图
输 入 信 号
耦 合 电 路
耦 合 电 路
输 出 负 载
直流偏置电路
将输入信号源 与放大器输入 端进行连接。 外 围 电 路 将放大器输出 端与输出负载 进行连接。
保证半导体器件 工作在放大模式
第4章
放大器基础
4.1
而这些参数的变化将直接引起 Q 点发生变化。 当 Q 点过高或过低时，输出波形有可能产生饱和 或截止失真。
第4章
放大器基础
Q 点波动对输出波形的影响：
iC
ICQ
iC
Q Q
ib ib
Q
ib
O
t
O
O
VCEQ
vCE
vCE
t
Q 点在中点，动态范围最大，输出波形不易失真。 Q 点升高，不失真动态范围减小，输出易饱和失真。
ID
RD S
T
VDSQ VDD I DQ ( RD RS )
电路特点： 分压偏置电路不仅适用于三极管，同时适用于各种 类型的场效应管。
第4章
放大器基础
(2)自偏置电路
Q 点估算：
VGSQ 0 I DQ RS
ID
2
VDD RD S
I DQ
VGSQ I DSS 1 V GS(off)
+
ion
iS RS Ri Ro RL
电压放大器 ii iS
电流放大器 +
RS + vS -
+ vi Ri
-
ion
Ro RL RS Ri
Ro + RL vo vot -
互导放大器
互阻放大器
第4章
放大器基础
增益(放大倍数)
放大器的增益： A = x o / xi
即放大器输出信号变化量与输入信号变化量的比值。 不同类型放大器输入、输出电量不同，故增益的含义不同。
VCC RB1 IBQ RB2 I1 RC
I BQ I CQ /
RE CE
VCEQ VCC I CQ ( RC RE )
电路优点： 具有稳定 Q 点的功能。 T ICQ VEQ( = ICQRE) VBEQ(= VBQ VEQ)
ICQ
IBQ
第4章
放大器基础
输入电阻
对输入信号源而言，放大器相当于它的一个负载， 而这个等效负载电阻就是放大器输入电阻 Ri 。
ii RS + vS + vi Ri ii +
或
iS
RS vi -
Ri
定义
vi Ri ii
上式中，Ri 表示本级电路对输入信号源的影响程度。
第4章
放大器基础
输出电阻
对输出负载而言(根据戴维宁定理和诺顿定理)，任 何放大器均可看作它的信号源，该信号源内阻即放大器 输出电阻 Ro 。
G
RG
RS
VDSQ VDD I DQ ( RD RS )
电路特点： 由于 VDS 与 VGS 极性始终相反，故自偏置电路只 适合于耗尽型场效应管。 例如，JFET、DMOS 管。
第4章
放大器基础
VDD ID G
(3)零偏置电路
Q 点估算：
VGSQ 0
I DQ
RD
C OXW
存在问题：
RE 越大 VBEQ 越大 Q 点越稳定
VCEQ 越小 输出动态范围越小
VCC RB1 IBQ I1 RC
工程上，常选用：
VEQ = 0.2VCC 或 VEQ = 1 ~ 3 V
RB1、RB2 过大 不满足 I1 >> IBQ
则 VBQ 不稳定
RB1、RB2 过小 放大器 Ri 减小
Ri 越大，RS 对 Avs 影响越小。
第4章
放大器基础
电流放大器
电流增益：
ii
io
ion RL
RS Ri 短路电流增益： ion io ion RL Ain Ai (1 ) ii i i io Ro Ro 越大，RL 对 Ai 影响越小。 io io i i RS 源电流增益： Ais Ai is i i is RS Ri
部分。
第4章
放大器基础
放大器分类
按信号特征分： 音频放大器 视频放大器 脉冲放大器 谐振放大器 (放大语音信号) (放大图像信号) (放大脉冲信号) (放大高频载波信号)
宽带 放大器
按信号强弱分： 小信号放大器 (线性放大器) 大信号放大器 (非线性放大器) 按电路结构分： 直流放大器 (多用于集成电路) 交流放大器 (多用于分立元件电路)
io Ai ii
iS
Ro
Ri 越小，RS 对 Ais 影响越小。
互导放大器 互阻放大器
互导增益： 互阻增益：
io Ag vi
vo Ar ii
第4章
放大器基础
理想放大器性能特点
电压放大器：
Ri 、Ro 0、 Av 大且不随 RL 和信号源而变化。 电流放大器：
Ri 0、Ro 、 Ai 大且不随 RL 和信号源而变化。
Q 点降低，不失真动态范围减小，输出易截止失真。
第4章
放大器基础
三极管偏置电路 (1)固定偏流电路
Q 点估算：
I BQ VCC VBE(on) RB
RB
IB VCC
RC
IC
I CQ I BQ (1 ) I CBO I BQ
VCEQ VCC I CQ RC
偏置电路和耦合方式
4.1.1 偏置电路
设置静态工作点的电路称放大器的偏置电路。
对偏置电路的要求
提供合适的 Q 点，保证器件工作在放大模式。 例如：偏置电路须保证三极管 E 结正偏、C 结反偏。 当环境温度等因素变化时，能稳定电路的 Q 点。
例如：温度升高，三极管参数 、ICBO、VBE(on)，
越往后级 VBQ3 ICQ3 VCEQ3 输出动态范围 解决方法：加电平位移电路
第4章
放大器基础
采用 PNP 管的电平位移电路：
RB + VBQ1 RC1 T1 + VCQ1 VCC RE T2 RC2 + VCQ2 -
放大模式 NPN 管 放大模式 PNP 管
VCQ1 > VBQ1 VCQ2 < VBQ2 = VCQ1
RB2
RE CE
工程上，常选用： I1 = (5 ~ 10)IBQ
第4章
放大器基础
场效应管偏置电路 (1)分压偏置电路
Q 点估算：
RG2VDD VGSQ I DQ RS RG1 RG2 C OXW I DQ (VGSQ VGS(th) ) 2 2l
RG1 G RG2 RS VDD
电路优点： Q 点设置方便，计算简单。 电路缺点： 不具有稳定 Q 点的功能。 T 时 、ICBO、VBE(on)
ICQ
Q 点升高
第4章
放大器基础
(2)分压偏置电路
Q 点估算： 假设 I1>> IBQ RB2VCC 则 VBQ (固定) RB1 RB2
I CQ I EQ VBQ VBE(on) RE
vo 电压增益： Av vi RS 开路电压增益： + vot vo vot Ro vS Avt Av (1 ) v i v i vo RL Ro 越小，RL 对 Av 影响越小。