模擬電子技術注冊電氣工程師考試培訓資料第一頁，共77頁。2放大電路根底2.1掌握根本放大電路、靜態工作點、直流負載和交流負載(線)2.4了解反響概念、類型和極性；電壓串聯負反響分析計算2.5了解正負反響特點；其他類型分析；對性能影響；自激原因和條件2.6了解消除自激方法，去耦電路第二頁，共77頁。3集成運算放大器及其應用3.1掌握放大電路計算；了解典型差放工作原理；差模、共模、零漂概念，靜動態計算，輸入輸出相位關系，集成參數含義特點和組成；了解多級放大的耦合方式；零漂抑制原理；了解復合管的正確接法及等效參數計算；恒流源作有源負載和偏置電路第三頁，共77頁。3集成運算放大器及其應用3.4掌握理想運放的虛短、虛地、虛斷概念及其分析方法；反相、同相、差動輸入比例器及電壓跟隨器工作原理，傳輸特性；積分、微分電路工作原理3.5掌握實際運放電路的分析；了解對數和指數運算電路工作原理，輸入輸出關系；應用乘法器〔平方、均方根、除法〕第四頁，共77頁。3集成運算放大器及其應用第五頁，共77頁。4信號處理電路4.1了解濾波器的概念、種類和幅頻特性；比較器的工作原理，傳輸特性和閥值，輸入輸出波形關系4.2了解一階和二階低通濾波器電路分析；主要性能，傳遞函數，帶通截止頻率，電壓比較器的分析法；檢波器、采樣保持電路工作原理4.3了解高通、低通、帶通電路和低通電路的對偶關系、特性第六頁，共77頁。5信號發生電路振蕩條件，RC文氏電橋振蕩器起振條件，頻率計算；LC振蕩器工作原理、相位關系；了解矩形、三角、鋸齒波發生電路工作原理，振蕩周期計算了解文氏電橋振蕩器的穩幅措施；石英晶體振蕩器工作原理；各種振蕩器適用場合；壓控振蕩器組成，原理，頻率估算，輸入輸出關系第七頁，共77頁。6功率放大電路電路的特點；了解互補推挽功放電路工作原理，輸出功率和轉換功率計算6.2掌握集成功率放大器內部組成；了解功率管的選擇、晶體管的幾種工作狀態自舉電路；功放管的發熱第八頁，共77頁。7直流穩壓電源工作原理、電路計算；串聯型穩壓電路工作原理，參數選擇，電壓調節范圍，三端穩壓塊的應用7.2了解濾波電路外特性；硅穩壓管穩壓電路限流電阻選擇7.3了解倍壓整流電路原理；集成穩壓電路工作原理及提高輸出電壓和擴流電路工作原理第九頁，共77頁。二極管伏安特性OA段正向特性OB段反向特性BC段擊穿特性VD死區電壓(硅0.6-0.7V,鍺0.1-0.2V)VB擊穿電壓(額定電壓=VB/2)VBiD(mA)vD(V)(μA)oAVDBC返回第十頁，共77頁。硅穩壓管伏安特性穩壓管工作在反向電擊穿區VZ穩定電壓(IW=IWmin-IWmax)IW穩定電流電擊穿-可恢復熱擊穿-不可恢復-VZiD(mA)vD(V)o-IWmax-IWmin電擊穿區熱擊穿區返回第十一頁，共77頁。載流子運動與PN結形成P型材料-多子空穴,少子電子N型材料-多子電子,少子空穴擴散-多子濃度差產生的載流子定向運動漂移-少子受電場作用產生的定向運動PN結-擴散與漂移動態平衡(勢壘,耗盡層)PN空間電荷區漂移擴散返回第十二頁，共77頁。根本放大電路三種組態-共射，共集，共基三極管放大條件-內部,外部VCCRBRCRECICO++TvbvcVCCRB1RECICO++TRB2CBVCCRB1RECICO++TRB2RC返回共發射極放大器共集電極放大器共基極放大器第十三頁，共77頁。靜態工作點及其估算直流通路-直流電流流通路徑(電容開路)直流負載-三極管集電極直流電阻2.固定偏置和射極偏置VCCRB1REIBICTRCI2VCCRB1REIBICTRB2RC返回第十四頁，共77頁。固定偏置電路VCCRBREIBICTRC返回第十五頁，共77頁。射極偏置電路I2VCCRB1REIBICTRB2RC返回第十六頁，共77頁。交流通路和交流負載1.交流通路-交流電流的通路(耦合傍路電容短路,直流恒壓源短路電流源開路)R'LVCCRBRCRECICO++TRLRLRBRCRETR'L=RC//RL返回第十七頁，共77頁。放大電路根本分析方法1.圖解分析法——非線性電路的一般分析方法，需要非線性曲線求解精度不高2.微變等效電路分析法——在靜態工作點處線性展開，適合小信號分析返回第十八頁，共77頁。圖解分析法直流負載線－ＭＮ直線交流負載線－過Ｑ點斜率等于-1/R'L直線vCEiCQOVCCVCEQICQMNPIB=0IB=20IB=40IB=60IB=802/mA/V直流負載線交流負載線α返回第十九頁，共77頁。微變等效電路分析法共發、共集、共基放大電路RLRBRCRETRLRBRCRErbe?bβ?b返回第二十頁，共77頁。共集電極放大電路共集放大電路又稱射極跟隨器，隔離級A=1，輸入電阻大，輸出電阻小VCCRB1RECICO++TRB2RLR'BRE?bβ?brbeRLR'BRET返回第二十一頁，共77頁。放大電路頻率特性1頻率響應幅頻特性-放大倍數與頻率關系相頻特性-輸入輸出相位移與頻率關系ffLfHAVM0.707AVMfH上限頻率fL下限頻率通頻帶BW=fH

–fLAVM中頻放大倍數返回第二十二頁，共77頁。電壓放大電路主要指標電壓放大器主要技術指標有：1。電壓放大倍數AV=ΔVO/ΔVI|RL=C2。輸入電阻Ri=ΔVI/ΔII|RL=C3。輸出電阻RO=ΔVO/ΔIO|RL=∞

放大器等效電路+-r0RL-+～放大器riRS返回第二十三頁，共77頁。放大器等效電路放大器對信號源而言是一負載，用ri等效對負載RL而言，放大器等效為信號源Eo和ro+-r0RL-+～放大器riRS返回第二十四頁，共77頁。反響概念反響-放大器輸出信號反送到輸入端，從而影響放大器性能正反響〔使凈輸入增加〕和負反響〔使凈輸入減小〕直流反響〔穩定工作點〕和交流反響〔改善交流特性〕局部反響〔影響局部性能〕和級間反響〔影響整體性能〕返回第二十五頁，共77頁。四種反響類型電壓反響：XO=VO，Xf∝VO；電流反響：XO=IO，Xf∝IO串聯反響：Xf=Vf，并聯反響：Xf=If反響一般表達式：Af=A/(1+AF)基本放大器反饋網絡+–1。電壓串聯負反響2。電流串聯負反響3。電壓并聯負反響4。電流并聯負反響返回反響框圖第二十六頁，共77頁。電壓串聯負反響共集放大器，同相比例運算電路都是電壓串聯反響基本放大器反饋網絡返回放大電路根底例一返回四種反響類型第二十七頁，共77頁。電壓串聯負反響分析計算電路分析：1。兩級電容耦合NPN放大電路〔負電源〕2。級間反響元件引入電壓串聯反響3。瞬時極性判定為負反響4。反響信號是RE1上電壓Vf正比于輸出電壓Vf100k30k10k3.3k1001.5k10k1.5k6.2k1k9.12.7k2.7kRLRf=4.7kvOvI10μF10μF10μF100μF33μF-VCCRE1T1T2S深度負反響分析：Vf=VoRE1/(RE1+Rf)AVf=Vo/Vf=(RE1+Rf)/RE1返回1電壓串聯負反響返回2放大電路根底第二十八頁，共77頁。電壓并聯負反響集基偏置電路，反相比例運算電路都是電壓并聯反響

基本放大器反饋網絡返回第二十九頁，共77頁。電流串聯負反響射極偏置共發電路〔微變等效電路中RE≠0〕是電流串聯負反響基本放大器反饋網絡返回第三十頁，共77頁。電流并聯負反響電流并聯負反響電路基本放大器反饋網絡返回第三十一頁，共77頁。電壓并聯負反響電路第三十二頁，共77頁。電流串聯負反響電路第三十三頁，共77頁。電流并聯負反響電路第三十四頁，共77頁。負反響對放大電路性能影響4.對輸入輸出電阻影響：電壓反響輸出電阻減小電流反響輸出電阻增大串聯反響輸入電阻增大并聯反響輸入電阻減小返回第三十五頁，共77頁。差動放大器根本概念直流放大器零漂問題差模(輸入)信號vi1=-vi2=vid/2共模(輸入)信號vi1=vi2=vic差模放大倍數Avd=vod/vid

共模放大倍數Avc=voc/vic

共模抑制比KCMR(

CMRR)=Avd/Avc放大器vi1vi2vivovo2vo1RRvid=vi1

-vi2vic=(

vi1

+vi2)/2第三十六頁，共77頁。零漂問題和抑制零漂的差動原理采用直接耦合以放大極低頻率及直流信號。但因溫度變化前級工作點狀態變化被后級作為信號而加以放大,造成零輸入而非零輸出現象—零點漂移利用差動原理可抑制零漂vi2vo2Av2vi1vo1Av1vivovi1vo1Av1vo=vo1-vo2=Av1vi1-Av2vi2=Av1vid=Av2vid=Avdvid

返回差放根本概念返回集成運放第三十七頁，共77頁。典型差放動態和靜態分析長尾電路和帶恒流源差放靜態計算典型差放動態計算vi1vO+VCCT1RERWT2-VCCvi2RRRbARbRcRcvi1vO+VCCT1RERWT2-VCCvi2RbARbRcRcRb2Rb1T3返回第三十八頁，共77頁。典型差放動態分析雙端輸出：Avd=Av1(R'L=

Rc//(RL/2)),Ro=2Rc,Rid=2Ri1單端輸出：Avd=Av1(R'L=

Rc//RL)/2,Ro=Rc,Rid=2Ri1

Avc=A'v1(R'L=

Rc//RL)vi1vO1T1RW/2RbRcvi1vO1T1RW/2RbRc2RE恒流源電路用替代RE

返回差放動靜態分析返回集成運放第三十九頁，共77頁。集成運放主要參數開環(差模)電壓放大倍數Avd(Avo)(差模)輸入電阻Ri(d)和輸出電阻Ro共模抑制比KCMR輸入失調電壓VIO和輸入失調電流IIO基極電流IB開環帶寬BW和單位增益帶寬BWG最大差模輸入電壓Vidmax最大共模輸入電壓VIcmax等返回第四十頁，共77頁。集成運放特點和組成特點：三極管參數一致性好；電阻為溝道電阻，大電阻需外接；PN結電容，大電容需外接；恒流源作偏置電路和有源負載四局部組成：差動輸入級，中間電壓放大級，〔功率〕輸出級和偏置電路新舊符號+-+∞vPvNvO+-vPvNvO返回第四十一頁，共77頁。恒流源電路恒流源具有靜態電阻小動態電阻大的特點有三極管恒流源，鏡像恒流源和微電流源+VCCT1IoT2RIREF2IBREIO+VCCTRb1Rb2D返回第四十二頁，共77頁。復合管NPN+NPN復合NPN+PNP復合PNP+NPN復合PNP+PNP復合T1T2IC1IC2ICIB1IBIE2IET1T2IBIEICIEIBT1T2ICIBT1T2ICIE返回第四十三頁，共77頁。理想運算放大器及其分析法理想運放條件：AVO→∞，Ri→∞，Ro→0，KCMR→∞，BW→∞運放線性應用特點：VP=VN，Ii=0，“虛短〞+-+∞vPvNvO返回第四十四頁，共77頁。反相比例運算因為Ii=0，所以VP=0因為VN=VP=0，所以N點地電位“虛地〞R平衡電阻+-+∞vivORR1RFI1IiIF返回第四十五頁，共77頁。同相比例運算因為Ii=0，所以VP=vi因為運放輸入端電流為0，所以反相端“虛斷〞R平衡電阻返回+-+∞vivORR1RFIi第四十六頁，共77頁。差動運算利用迭加原理和虛短虛斷概念+-+∞vi1vOR1RFIiR2R3vi2返回第四十七頁，共77頁。電壓跟隨器+-+∞vOIivi返回第四十八頁，共77頁。積分、微分電路積分電路，時間常數τ=RC要大于Tvi=E，Vo=0時+-+∞vivORCiitvivoRC越大三角波幅度越小返回第四十九頁，共77頁。微分電路微分電路時間常數τ=RC要小于T/2+-+∞vivORCiitvivo返回第五十頁，共77頁。對數、反對數運算對數運算+-+∞vivORiEiF反對數運算+-+∞vivORiCi都與溫度有關返回第五十一頁，共77頁。模擬乘法器及應用乘法器符號乘法器應用注意負反響,運放線性應用vXvYvO=KvXvY+-+∞vi1vORv2Rvi2+-+∞vivORv2R返回二象限除法vi2大于0負電壓開方第五十二頁，共77頁。有源濾波器概念傳遞函數頻率特性(幅頻和相頻)理想特性ωωHωωLωωLωHω0ωωLωH返回第五十三頁，共77頁。一階低通濾波器其中是通帶內放大倍數是上限截止角頻率

+-∞+236RvOR1vICRFωA00.707A0ωH20dB/10倍頻返回第五十四頁，共77頁。二階低通濾波器二階壓控電壓源有源低通濾波器

二階有源低通濾波器

相似的頻率特性(幅頻特性)+-∞+vOvIRRCCR1RF+-∞+RvORvIC2C1返回第五十五頁，共77頁。二階低通濾波器幅頻特性等效品質因素Q對幅頻特性影響衰減特性40dB/10倍頻程Q越大峰值越大ωA00.707A0ωHQ=5Q=2Q=0.707Q=0.5返回信號處理電路返回二階低通濾波器第五十六頁，共77頁。比較器及其傳輸特性運放開環(非線性)應用電壓傳輸特性遲滯比較器電壓傳輸特性V0+

vIV0-

線性范圍+-+∞vIvO+-+∞vIvOVREFvIV0+V0-

VREF返回第五十七頁，共77頁。遲滯比較器及其傳輸特性正向閾值V+和反向閾值V–電壓回差電壓VH=V+-V–應用：波形變換R2+-+∞vIvOR1RDZvRvIV0+=VZV0-=-VZV+V-返回比較器返回信號處理電路第五十八頁，共77頁。遲滯比較器波形變換電壓增大時與V+比較電壓減小時與V–比較電壓介于V+和V–之間輸出保持原先值tvivoV+V―VO+VO―返回遲滯比較器返回比較器返回信號處理電路第五十九頁，共77頁。自激振蕩條件自激振蕩-無輸入信號電路自動輸出一定頻率和幅度的信號正弦波振蕩器-輸出為正弦信號的振蕩器振蕩條件相位平衡條件幅度平衡條件起振條件放大器選頻網絡相位平衡條件決定能否振蕩及振蕩頻率返回第六十頁，共77頁。RC選頻特性和(電橋)振蕩器單級RC電路移相0~90度(超前或滯后)RC串并聯網絡選頻特性RRCCωω0φF+90–90ωω0F1/3返回第六十一頁，共77頁。文氏電橋振蕩器運放和R1RF組成同相放大器A=(R1+RF)/R1

φA=0由相位平衡條件必須φF=0,得振蕩頻率由幅度和起振平衡條件,A必須略大于3D起穩幅作用18kR28.2k12kRW2.7k+-∞+236vOR3D1D2RRCC6.8kABR1RF返回RC振蕩器返回信號產生電路第六十二頁，共77頁。LC選頻特性和LC振蕩器LC選頻特性(諧振)相位條件轉化為瞬時極性(正反響)變壓器反響LC振蕩器三點式振蕩器(構造判別)T1VCCRB1RE++C1C2L**+++++RB2φA=0(共基),φF=0返回第六十三頁，共77頁。三點式振蕩器Z1和Z2同電抗性質Z3和Z2(Z1)不同電抗Z1+-∞+Z2Z3T1VCCRB1RE+C1C2L+++RB2T1VCCRB1RE++CL+++RB2L1L2電容三點式電感三點式返回LC振蕩器返回信號發生電路第六十四頁，共77頁。非正弦波振蕩器滯廻比較器加延時環節改變時間常數RC改變頻率改變VR改變頻率(壓控振蕩)R并聯D充放電時間不同占空比不同R2+-+∞vO1R1RDZvRCvO2返回V+V–Vo+Vo–vO1vO2vO1積分第六十五頁，共77頁。石英晶體振蕩器石英晶體振蕩器特性石英晶體振蕩電路工作于串聯諧振頻率fS和并聯諧振頻率fP之間調節C可微調輸出頻率fO電容性電感性Xff

S

fPO+-+∞vOR1XC返回第六十六頁，共77頁。功放電路的特點大信號電壓電流大可輸出交流功率大小電源效率問題(甲類功放乙類功放等)失真問題(甲乙類功放)器件極限參數(平安)問題返回第六十七頁，共77頁。互補對稱功放電路雙電源互補對稱功放電路,靜態VA=0單電源互補對稱功放電路,靜態VA=VCC/2T1,

T2輪流工作,各導電(T/2)180度(乙類)指標計算vIvO+VCCRLT1T2A-VCCvIvO+VCCRLCLT1T2A+返回第六十八頁，共77頁。乙類功放指標計算最大不失真輸出功率Pomax最大電源效率ηmax最大管耗PTmax單電源用VCC/2替代公式中VCCvIvO+VCCRLT1T2A-VCC返回互補對稱功放返回功率放大電路第六十九頁，共77頁。甲乙類功放T1組成推動(鼓勵)級，T2、T4和T3、T5分別構成復合功放管，組成互補對稱輸出級。僅從輸出級考慮，OTL功率放大器的下限頻率fL主要由偶合電容CL和負載電阻RL決定vIvO+VCC2200μFIC4T1DC2RW1100k3.9kRLCLRW21k8202k10k1.5330.3310220