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1、模拟电子全册配套最完整精品课件 模拟电子技术模拟电子技术 绪论绪论 电子技术的应用电子技术的应用 电子技术发展迅速，应用广泛！ 飞机等国防科技：雷达、登月探测器、火箭、 电子技术的应用电子技术的应用 交通：火车、汽车、飞机、轮船等 广播通信：发射机、接收机、程控交换机、手机、电话等 电子技术的应用电子技术的应用 网络：路由器、ATM交换机、收发器、调制解调器等 工业：钢铁、石油化工、机加工、数控机床等 医学：刀、CT、B超、微创手术等 消费类电子：家电（空调、冰箱、电视、音响、摄像机、 照相机、电子表）、电子玩具、各类报警器、保安系统等 电子技术的发展电子技术的发展 n 1904年年 电子管问

2、世电子管问世 n 1947年年 贝尔实验室制成第一只晶体管贝尔实验室制成第一只晶体管 n 1958年年 集成电路集成电路 n 1969年年 大规模集成电路大规模集成电路 n 1975年年 超大规模集成电路超大规模集成电路 第一片集成电路只有第一片集成电路只有4个晶体管，而个晶体管，而1997年一片集成电路年一片集成电路 中有中有40亿个晶体管。有科学家预测，集成度还将按亿个晶体管。有科学家预测，集成度还将按10倍倍/6年年 的速度增长，到的速度增长，到2015或或2020年达到饱和。年达到饱和。 学习电子技术方面的课程需时刻关注电子技术的发展！ 电子技术的发展很大程度上反映在元器件的发展上。

3、课程特点及研究内容课程特点及研究内容 模拟电子技术是专业核心课程，是入门性质技术基础课 2. 研究内容 以器件为基础、处理信号为目的、研究各种模拟电子电路的 工作原理、特点及性能指标。 1. 特点 （1）非纯理论性课程 （2）实践性很强 常用电子仪器的使用方法、电子电路的测试方法、故障的判断与排除方法 （3）以工程实践的观点来处理电路中的一些问题 例如：实际工程在满足基本性能指标的前提下容许存在一定的误差范围， 定量分析为“估算”，近似分析要“合理”，不同条件下构造不同模型等。 先修基础知识先修基础知识 大学数学 大学物理 电路理论基础 先修基础知识（电路理论基础）先修基础知识（电路理论基础）

4、 1. 1. 电信号源的电路表达形式电信号源的电路表达形式 si s s R i v 电电 子子 系系 统统 Rsi + + - - vS 电压源等效电路电压源等效电路电流源等效电路电流源等效电路 电电 子子 系系 统统 RsiiS 戴戴 维维 宁宁 诺诺 顿顿 转换转换 2. 基尔霍夫电流定律：在任何时刻，电路中流入任一节点中的电流之和，恒 等于从该节点流出的电流之和。 3. 基尔霍夫电压定律：沿着闭合回路所有元件两端的电势差（电压）的代数 和等于零。 教学内容教学内容 第1章 运算放大器及其线性应用 第2章 半导体二极管及直流稳压电源 第3章 晶体三极管及其基本放大电路 第4章 场效应管及

5、其基本放大电路 第5章 多级放大电路与集成运算放大器单元电路 第7章 负反馈放大电路 第8章 波形产生电路 课程的目的课程的目的 本课程通过对常用电子元器件、模拟电路及其系统的分析 和设计的学习，获得以下能力： 1.掌握基本概念、基本电路、基本方法和基本实验技能。 2.具有能够继续深入学习和接受电子技术新发展的能力， 以及将所学知识用于本专业的能力。 如何学习这门课程如何学习这门课程 1. 掌握掌握基本概念、基本电路和基本分析方法基本概念、基本电路和基本分析方法 基本概念：基本概念：概念是不变的，应用是灵活的，概念是不变的，应用是灵活的， “万变不离其宗万变不离其宗”。 基本电路：基本电路：构

6、成的原则是不变的，具体电路是多种多样的。构成的原则是不变的，具体电路是多种多样的。 基本分析方法：基本分析方法：不同类型的电路有不同的性能指标和描述方法，不同类型的电路有不同的性能指标和描述方法， 因而有不同的分析方法。因而有不同的分析方法。 2. 注意定性分析和近似分析的重要性注意定性分析和近似分析的重要性 3. 学会辩证、全面地分析电子电路中的问题学会辩证、全面地分析电子电路中的问题 根据需求，根据需求，最适用的电路最适用的电路才是最好的电路。才是最好的电路。 要研究利弊关系，通常要研究利弊关系，通常“有一利必有一弊有一利必有一弊”。 4.电子电路归根结底是电路，电子电路归根结底是电路，注

7、意电路中常用定理在电子电路中的应用注意电路中常用定理在电子电路中的应用 教材教材 查丽斌、张凤霞主编，模拟电子技术，电子工业出版社 -15- 3. 陈大钦主编，电子技术基础（模拟部分）重点难点题解指导考研指 南，高等教育出版社 参考书参考书 1. 华成英、童诗白主编，模拟电子技术基础（第四版），高等教育出版社 2. 康华光主编，电子技术基础模拟部分（第五版），高等教育出版社 考核方式考核方式 课堂表现占总成绩20（出勤、作业） 作业： 每节课后做相应的题目、每章交一次 沿虚线撕下、订好、写上名字 教学实验占总成绩20（出勤、动手实验） 闭卷考试占总成绩60 第1章 模拟集成运算放大电路 第1章

8、 模拟集成运算放大电路 1.1 放大电路概述及其主要性能指标 1.2 集成电路运算放大器 1.3 理想集成运算放大器 1.4 基本运算电路 1.5 集成运放的单电源供电 模拟信号和模拟电路 1. 电子电路中信号的分类电子电路中信号的分类 任何瞬间的任何任何瞬间的任何 值均是有意义值均是有意义 的的 数字信号数字信号：在时间和幅值上都是离散的信号（离散性）：在时间和幅值上都是离散的信号（离散性） 2. 模拟电路模拟电路 处理模拟信号的电子电路称为模拟电路。处理模拟信号的电子电路称为模拟电路。 最基本的处理是对信号的放大，有功能和性能各异的放大电路。最基本的处理是对信号的放大，有功能和性能各异的放

9、大电路。 其它模拟电路多以放大电路为基础。其它模拟电路多以放大电路为基础。 模拟信号：在时间和幅值上都是连续的信号（连续性）模拟信号：在时间和幅值上都是连续的信号（连续性） 1.1 放大电路概述及其主要性能指标放大电路概述及其主要性能指标 大多数物理量为模拟信号，如温度、压力、声音等。 这些物理量经过传感器将非电量转换为电量，即电信号， 然后对该电信号进行处理。 话筒输出的某一段信号的波形，电压仅毫伏量级话筒输出的某一段信号的波形，电压仅毫伏量级 传感器输出的电信号通常是很微弱，对这些过于微弱 的信号，既无法直接显示，也很难作进一步分析处理，因 而需要放大器将其放大。 一、放大电路概述一、放大

10、电路概述 VCC 扩音机示意图扩音机示意图 一、放大电路概述一、放大电路概述 放大的本质：能量的控制和转换，利用有源元件实现放大的本质：能量的控制和转换，利用有源元件实现 至少一路直流电源供至少一路直流电源供 电，是能源电，是能源 判断电路能否放大的基本出发点判断电路能否放大的基本出发点 放大的特征：功率放大放大的特征：功率放大 放大的基本要求：不失真放大的基本要求：不失真放大的前提放大的前提 能够控制能量的元件，能够控制能量的元件， 如晶体管、场效应管如晶体管、场效应管 VCC 信号源（传感器输信号源（传感器输 出的电信号）出的电信号）负载（终端执行器件，负载（终端执行器件， 如继电器、仪表

11、、扬如继电器、仪表、扬 声器等）声器等） 由集成电路或晶体管、场效应管等组成的双由集成电路或晶体管、场效应管等组成的双 口网络，一个信号输入口，一个信号输出口口网络，一个信号输入口，一个信号输出口 放大的对象：变化量放大的对象：变化量 二、二、 放大电路的方框图及其主要性能指标放大电路的方框图及其主要性能指标 1. 1. 放大倍数：输出量与输入量之比放大倍数：输出量与输入量之比 电压放大倍数是最常被研究和测试的参数电压放大倍数是最常被研究和测试的参数 信号源信号源 信号源信号源 内阻内阻 输入电压输入电压 输入电流输入电流 输出输出 电压电压 输出输出 电流电流 对信号而言，任何放大电路均可看

12、成二端口网络。对信号而言，任何放大电路均可看成二端口网络。 i o uuu U U AA i o iii I I AA o ui i r U AA I o iu i g I AA U 工程上常用分贝表示电压增益和电流增益工程上常用分贝表示电压增益和电流增益 )(lg20)(dBAdBA uu )(lg20)(dBAdBA ii 2. 输入电阻和输出电阻输入电阻和输出电阻 将输出等效成将输出等效成 有内阻的电压有内阻的电压 源，内阻就是源，内阻就是 输出电阻输出电阻 L o o Lo o o o )1(R U U RU UU R 带带RL时的输出时的输出 电压有效值电压有效值 SS RUU U

13、I U R )( i i i i i 输入电压与输入电压与 输入电流有输入电流有 效值之比效值之比 从输入端从输入端 看进去的看进去的 等效电阻等效电阻 空载时输出空载时输出 电压有效值电压有效值 二、二、 放大电路的方框图及其主要性能指标放大电路的方框图及其主要性能指标 3、通频带、通频带 由于电容、电感及半导体元件的电容效应，使放大电路在由于电容、电感及半导体元件的电容效应，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。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。 衡量放大电路对不同频率信号的适应能力。衡量放大电路对不同频率信号的适应能力。 下限频率下限频率

14、 上限频率上限频率 LHbw fff 二、二、 放大电路的方框图及其主要性能指标放大电路的方框图及其主要性能指标 4、最大不失真输出电压最大不失真输出电压U Uomax omax（交流有效值）。 （交流有效值）。 两个两个 输入端输入端一个一个 输出端输出端 集成运算放大电路因最初为实现信号的运算而得名。集成运算放大电路因最初为实现信号的运算而得名。若将集成运放看成若将集成运放看成 为一个为一个“黑盒子黑盒子”，则可等效为一个双端输入、单端输出的差分放大电路。，则可等效为一个双端输入、单端输出的差分放大电路。 1.2 集成电路运算放大器集成电路运算放大器 1. 集成电路运算放大器的内部组成单元

15、集成电路运算放大器的内部组成单元 同相输入端 反相输入端 极性相同极性相同 极性相反极性相反 1.2 集成电路运算放大器集成电路运算放大器 集成运放电路四个组成部分的作用集成运放电路四个组成部分的作用 多采用差分放大电路。要求输入电阻多采用差分放大电路。要求输入电阻Ri很大很大，差模放大倍数差模放大倍数Ad 很大很大，共模放大倍数共模放大倍数Ac很小很小。 多采用共射多采用共射（或共源）（或共源）放大电路。要求有足够的放大能力。放大电路。要求有足够的放大能力。 多采用互补输出多采用互补输出电路电路。要求。要求输出电阻输出电阻 Ro 很小很小，最大不失真输，最大不失真输 出电压尽可能大。出电压尽

16、可能大。 采用电流源电路，为各级放大电路设置合适的静态工作点。采用电流源电路，为各级放大电路设置合适的静态工作点。 集成运放性能高：集成运放性能高：输入电阻很大、输出电阻很小、差模放大倍数很大、共输入电阻很大、输出电阻很小、差模放大倍数很大、共 模放大倍数很小、频带很宽、受温度的影响很小模放大倍数很小、频带很宽、受温度的影响很小 集成运算放大器是电压放大器，可用双口网络来表示。集成运算放大器是电压放大器，可用双口网络来表示。 输入电阻输入电阻 输出电阻输出电阻 开环电压开环电压 放大倍数放大倍数 2集成运算放大器的电路模型集成运算放大器的电路模型 通常：通常： 开环电压增益开环电压增益 Aod

17、 105 （很高）（很高） 输入电阻输入电阻 rid 106 （很大）（很大） 输出电阻输出电阻 ro 100 （很小）（很小） )( uuAuAu odidodo )( CCoCC VuV 3电压传输特性：输出电压与输入电压的关系曲线电压传输特性：输出电压与输入电压的关系曲线 线性区线性区 斜率为斜率为Aod 非线性区，输出不是高电非线性区，输出不是高电 平平+UOM就是低电平就是低电平-UOM 若若UOM= 14V，Aod=5 105，则为保证集成运放工作在线，则为保证集成运放工作在线 性区，输入信号的范围为多少？性区，输入信号的范围为多少？|u+-u-|28V )()( uufufu i

18、do CCod VuuA )(当当 时时 )( uuAuAu odidodo CCoCC VuV OMo Uu CCod VuuA )(当当时时 OMo Uu 当当 时时 UOM的值取决于什么？的值取决于什么？UOM VCC 1.3 理想集成运算放大器理想集成运算放大器 n 一、理想运放的参数：一、理想运放的参数： 输入电阻输入电阻rid=、 输出电阻输出电阻ro=0、 开环增益开环增益Aod=、 转换速率转换速率SR= 、 频带无限宽、温度对参数无影响频带无限宽、温度对参数无影响 问题：问题： 1. 若将输入信号直接加在理想运放若将输入信号直接加在理想运放 的输入端，则理想运放有可能工的输入

19、端，则理想运放有可能工 作在线性区吗？作在线性区吗？ 2. 负载电阻的阻值变化时，理想运负载电阻的阻值变化时，理想运 放的输出电压变化吗？为什么？放的输出电压变化吗？为什么？ 理想运放的理想运放的符号符号与与简简 化电路模型化电路模型如图所示如图所示 (不能，不能， 因因Aod=，需引入负反馈，需引入负反馈) (不变，输出等效为恒压源不变，输出等效为恒压源) 线性区线性区 有限值有限值 无穷大无穷大 无穷小无穷小 为使理想运放工作在线性区，为使理想运放工作在线性区， 则必须加外部电路，引入负反则必须加外部电路，引入负反 馈，使得馈，使得 。 反馈反馈：将放大电路的输出量通过一定的方式引回到输入

20、端来：将放大电路的输出量通过一定的方式引回到输入端来 影响输入量，称为反馈。影响输入量，称为反馈。 正、负反馈正、负反馈：若反馈的结果使输出量的变化增大，则称为正：若反馈的结果使输出量的变化增大，则称为正 反馈；若反馈的结果使输出量的变化减小，则称为负反馈。反馈；若反馈的结果使输出量的变化减小，则称为负反馈。 UO U_ UO 集成运放引入负反馈集成运放引入负反馈 二、理想运放工作在线性区的特点二、理想运放工作在线性区的特点 Ood+- ()uAuu 0 uu 反馈通路，采反馈通路，采 用无源网络用无源网络 由于由于UO为有限值，为有限值，Aod， 因而净输入电压因而净输入电压 Uid=U+U

21、_0，即，即 IUid/rid ，Uid=0，输入电，输入电 阻阻rid=，因此两个输入端的，因此两个输入端的 输入电流均为零，即输入电流均为零，即 U+U- 虚短路虚短路 I+I_Uid/rid0 虚断路虚断路 “虚短虚短”和和“虚断虚断”是分析工作在线性区的集成运放是分析工作在线性区的集成运放 的应用电路的两个基本出发点。的应用电路的两个基本出发点。 二、理想运放工作在线性区的特点二、理想运放工作在线性区的特点 线性区线性区 有限值有限值 无穷大无穷大 Ood+- ()uAuu 三、理想运放工作在非线性区的特点三、理想运放工作在非线性区的特点 电路特征电路特征 理想运放工作在开环状态理想运

22、放工作在开环状态 引入正反馈，使其输出量的变化增大引入正反馈，使其输出量的变化增大 开环开环 这两种情况，运放均这两种情况，运放均 工作在非线性区工作在非线性区 正反馈正反馈 无穷大无穷大 Ood+- ()uAuu 三、理想运放工作在非线性区的特点三、理想运放工作在非线性区的特点 OH o OL UUU U UUU 输出电压只有高、低两种电平输出电压只有高、低两种电平 因为输入电阻为无穷大，所以两个输入端的输入电流均因为输入电阻为无穷大，所以两个输入端的输入电流均 为零，即为零，即 I+I_0 虚断路虚断路 工作在非线性区的理想运放仍具有工作在非线性区的理想运放仍具有“虚断虚断”的特点，的特点

23、， 但一般不具有但一般不具有“虚短虚短”的特点。的特点。 电压传输特性电压传输特性 无穷大无穷大 Ood+- ()uAuu 一、比例运算电路一、比例运算电路 1.4 基本运算电路基本运算电路 f oi 1 R UU R 1) 电路的输入电阻为多少？电路的输入电阻为多少？ 2) Rp？为什么？为什么？ 虚地虚地 1. 1. 反相输入反相输入 Rp=RRf 3) 若要若要Ri100k，比例系数为，比例系数为10，Rf？ 保证输入级的对称性保证输入级的对称性 4) 若要用反相输入比例运算电路做放大电路，则若要用反相输入比例运算电路做放大电路，则Au=？ 1f II 0UU i 1 1 U I R o

24、 f f U I R R1 闭环电闭环电 压放大压放大 倍数倍数Auf 5) R R1 1=R=Rf f时，时，A Auf uf=-1 =-1，称为反相器，称为反相器 f oi 1 (1) R UU R 运算关系的分析方运算关系的分析方 法：节点电流法法：节点电流法 输入电阻为多少？输入电阻为多少？ Auf i UUU 0II 一、比例运算电路一、比例运算电路 1f ioi 1f 0 , UUU II RR 2. 同相输入同相输入 Oi UUUU io ?RR 同相输入比例运算电路的特例：同相输入比例运算电路的特例： 电压跟随器（电压跟随器（R1=，Rf=0） 一、比例运算电路一、比例运算电路

25、 主要用来实现阻抗变化，常用于高阻抗的信号源和低阻抗的负载主要用来实现阻抗变化，常用于高阻抗的信号源和低阻抗的负载 之间作为缓冲放大器，因此也称之为缓冲器之间作为缓冲放大器，因此也称之为缓冲器 电压跟随器的作用电压跟随器的作用 无电压跟随器时无电压跟随器时 负载上得到的电压负载上得到的电压 电压跟随器时电压跟随器时 根据虚短和虚根据虚短和虚 断有断有 L os sL ss 1 0.01 1001 R u RR uu u os uuuu 一、比例运算电路一、比例运算电路 电压跟随器对电压增益有贡献吗？电压跟随器对电压增益有贡献吗？ 比例运算电路讨论一比例运算电路讨论一 f oi 1 R UU R

26、 1）电路的输入电阻分别为多少？）电路的输入电阻分别为多少？ 2) 输出电阻分别为多少？输出电阻分别为多少？ 3)电压增益电压增益分别多少？分别多少？ 4）若信号源是非理想的电压信号源，采用哪种放大电路更好？若信号源是非理想的电压信号源，采用哪种放大电路更好？ 5）反反相相输入和同输入和同相相输入比例运算电路是两种基本电路输入比例运算电路是两种基本电路 6）分析方法：理想运放特性（虚短、虚断）、电路理论分析方法分析方法：理想运放特性（虚短、虚断）、电路理论分析方法 R1 f oi 1 (1) R UU R 反相输入、同相输入比较反相输入、同相输入比较 同相同相 Rf太大，噪声大。如何利用相对小

27、的太大，噪声大。如何利用相对小的 电阻获得电阻获得100的比例系数？的比例系数？ + _ 反相输入反相输入 若要若要Ri100k，比例系数为，比例系数为100，R？ Rf？ 比例运算电路讨论二比例运算电路讨论二 I f fFO u R R Riu T 形反馈网络反相比例运算电路 I 1 2 M u R R u I 3 42 1 42 O )1 (u R RR R RR u ？，则，若比例系数为 ？，则若要求 342 1i k100100 k100 RRR RR 利用利用R4中有较大电流来获得较大数值的比例系数。中有较大电流来获得较大数值的比例系数。 432MO )(Riiuu 1 I 12 R

28、 u ii 3 M 3 R u i 比例运算电路讨论二比例运算电路讨论二 当当R2 R3时，时， （1）试证明）试证明Vs( R3R1/R2 ) Im （1）根据虚短和虚断有）根据虚短和虚断有 I1 =0 Vp = Vn =0 直流毫伏表电路直流毫伏表电路 （2）R1R2150k ，R31k ，输入信号，输入信号 电压电压Vs100mV时，通过毫伏表的电流时，通过毫伏表的电流 Im(max)？ 所以所以 I2 = Is = Vs / R1 R2和和R3相当于并联，所以相当于并联，所以 I2R2 = R3 (I2 - Im ) 得得 1 s 3 32 m R V R RR I)( 当当R2 R3

29、时，时，Vs( R3R1/R2 ) Im （2）代入数据计算即可）代入数据计算即可 （指针偏转角度与（指针偏转角度与Im是线性关系）是线性关系） 比例运算电路讨论三比例运算电路讨论三 二、加减运算电路二、加减运算电路 0II 方法一：节点电流法方法一：节点电流法1. 反相加法电路反相加法电路 f123 IIII oi3i1i2 f123 UUUU RRRR 0UU i3i1i2 of 123 () UUU UR RRR 当当R1=R2=R3时，时，U0 = ？当当R1=R2=R3=Rf时，时，U0 = ？ 方法二：利用叠加原理（多个信号作用时可用）方法二：利用叠加原理（多个信号作用时可用） 首

30、先求解每个输入信号单独作用时的输出电压，然后将所有结果相加，首先求解每个输入信号单独作用时的输出电压，然后将所有结果相加， 即得到所有输入信号同时作用时的输出电压。即得到所有输入信号同时作用时的输出电压。 f O2i2 2 f O3i3 3 R uu R R uu R fff OO1O2O3i1i2i3 123 RRR uuuuuuu RRR 二、加减运算电路二、加减运算电路 同理可得同理可得 f O1i1 1 R uu R 2i 2 3 1 i 1 3 o -v R R v R R v 321 RRR 若若则有则有 2i1 io -vvv 输出再接一级反相电路输出再接一级反相电路 2i1 i

31、o vvv 可得可得 二、加减运算电路二、加减运算电路 2. 同相加法电路 o f 0UUU RR f123 ,IIIII i1i2 123 UUUUU RRR Ui1作用时的U+ 必不可少吗？必不可少吗？ 用节点电流法： UU 用叠加定理也 可以写出： 解得: Ui2作用时的U+ 二、加减运算电路 2. 同相求和 设设 R1 R2 R3 R4 R Rf 利用叠加原理求解：利用叠加原理求解： 令令uI2= uI3=0，求，求uI1单独单独 作用时的输出电压作用时的输出电压 在求解运算电路时，应选择合适的方法，使运算结果在求解运算电路时，应选择合适的方法，使运算结果 简单明了，易于计算。简单明了

32、，易于计算。 1I 4321 432f 1O )1 (u RRRR RRR R R u 同理可得，同理可得， uI2、 uI3单独作用时的单独作用时的uO2、 uO3，形式与，形式与 uO1相同，相同， uO =uO1+uO2+uO3 。 物理意义清楚，计算麻烦！物理意义清楚，计算麻烦！ 二、加减运算电路 2. 同相求和 设设 R1 R2 R3 R4 R Rf f f 3 I3 2 I2 1 1I P f P f O )()1 ( R R R u R u R u R R RR u R R u )( 3 I3 2 I2 1 1I fO R u R u R u Ru 与反相求和运算电路与反相求和运

33、算电路 的结果差一负号的结果差一负号 4321 iiii 4 P 3 PI3 2 PI2 1 PI1 R u R uu R uu R uu P 43213 I3 2 I2 1 I1 ) 1111 (u RRRRR u R u R u )( )( 4321P 3 I3 2 I2 1 I1 PP RRRRR R u R u R u Ru 二、加减运算电路 电路如图所示，电路平衡条件为电路如图所示，电路平衡条件为 1f23 / / /RRRR 用叠加定理可以写出：用叠加定理可以写出： i1 U 作用时作用时 f oi1 1 R UU R i2 U 作用时作用时 f o 1 (1) R UU R 3

34、i2 23 R UU RR 3ff oooi2i1 1231 (1) RRR UUUUU RRRR 当电路电阻满足条件当电路电阻满足条件 f132 /RRRR f oi1i2 1 () R UUU R 3.减法电路减法电路 二、加减运算电路二、加减运算电路 差模输入电阻差模输入电阻 i1i2id vvv )( -)( 41ido32idid RRiRRi vv 4idon Ri vv np vv 21 id id id RR i R v 此时有此时有 4132id iiiii 差模输入电阻较小差模输入电阻较小 二、加减运算电路二、加减运算电路 一种高输入电阻的差分电路一种高输入电阻的差分电路

35、如何提高输入电阻？如何提高输入电阻？ + - - i2 i3 P N R2 R3 R1 R4 vo i1 i4 vp vn vi2 vi1 vi1 A1 vi2 A2 A3 加减运算电路讨论一加减运算电路讨论一 ) 2 1( 1 2 3 4 21 O R R R R A vv v v )( I1I2 f O uu R R u 加减运算电路讨论二加减运算电路讨论二 仪用放大器（仪用放大器（P14 例例1.4.4） 双运放减法运算电路如图所示双运放减法运算电路如图所示 i3i1i2 of 123 () UUU UR RRR 2i2 o5i1 143 () RU URU R RR 二、加减运算电路二

36、、加减运算电路 f oi 1 R UU R 当当R1=R2、R3=R4=R时，时，U0=？ 电路如图所示电路如图所示 （1）分别组成哪种基本运算电路？与用一个运放组）分别组成哪种基本运算电路？与用一个运放组 成的完成同样运算的电路的主要区别是什么？成的完成同样运算的电路的主要区别是什么？ （2）为什么在求解第一级电路的运算关系时可以不）为什么在求解第一级电路的运算关系时可以不 考虑第二级电路对它的影响？考虑第二级电路对它的影响？ 加减运算电路讨论三加减运算电路讨论三 同向比例运算同向比例运算加减运算加减运算 加减运算 利用加法运算电路的分析结果利用加法运算电路的分析结果 )( 2 I2 1 I

37、1 4 I4 3 I3 fO R u R u R u R u Ru 设设 R1 R2 Rf R3 R4 R5 若若R1 R2 Rf R3 R4 R5，uO? 加减运算电路讨论四加减运算电路讨论四 掌握分析方法比死记电路更重要掌握分析方法比死记电路更重要 求解图示电路求解图示电路 ?)( IO ufi 加减运算电路讨论四加减运算电路讨论四 )( 3 I3 2 I2 1 1 I fO R u R u R u Ru 三、积分运算电路和微分运算电路三、积分运算电路和微分运算电路 2 1 OiO1 1f 1 d( ) t t uu tut R C i of ff1 i 1f 11 dd 1 d u uI

38、tt CCR u t R C f1 II 1 1. . 积分运算电路积分运算电路 i 1 1 u I R o ff d d u IC t Oi21O1 1f 1 ()( )uu ttut R C 反相反相 若若ui在在t1t2为常量，则为常量，则 移相移相 1) 输入为阶跃信号时的输出电压波形？输入为阶跃信号时的输出电压波形？ 2) 输入为方波时的输出电压波形？输入为方波时的输出电压波形？ 3) 输入为正弦波时的输出电压波形？输入为正弦波时的输出电压波形？ 线性积分线性积分 波形变换波形变换 利用积分运算的基本关系实现不同的功能利用积分运算的基本关系实现不同的功能 II OI 1 d UU t

39、tt RCRC uu 积分电路讨论一积分电路讨论一 vI O t VI (a) VI t O vO Vom (b) 当当vi为阶跃电压时，有为阶跃电压时，有 vo与与 t 成线性关系成线性关系 tv RC vd 1 iot RC Vi t V i 1 1、积分会停止么？、积分会停止么？ 2 2、若、若V Vom om=-2V =-2Vi i，t=t=？时运放进？时运放进 入非线性工作状态。入非线性工作状态。 3 3、如果把积分电路的输出电压、如果把积分电路的输出电压 作为电子开关，则积分电路可作为电子开关，则积分电路可 以起到延时作用。以起到延时作用。 输入为如下几种波形时，输出电压波形？输入

40、为如下几种波形时，输出电压波形？ 积分电路讨论二积分电路讨论二 2V -V t3t 4t6t 积分电路讨论三积分电路讨论三 与一般与一般RC电路相比，积分电路有何特点？电路相比，积分电路有何特点？ C i vi R vo 时时 虚地虚地 i 1 d d u IC t i off1ff d d u uI RI RR C t 2. 微分运算电路微分运算电路 i sinut Of cosuR Ct 若输入信号中含有高频噪声，则输出噪声将会很大，且若输入信号中含有高频噪声，则输出噪声将会很大，且 电路可能不稳定，因此微分电路很少直接使用电路可能不稳定，因此微分电路很少直接使用 阶跃信号微分阶跃信号微分

41、 t v RCv d d i o 微分运算电路讨论一微分运算电路讨论一 i1 = i2 利用积分运算电路实现了微分运算 微分运算电路讨论二微分运算电路讨论二 1.5 集成运放的单电源供电集成运放的单电源供电 图中电阻图中电阻R2、R3是用是用 来设置直流工作点来设置直流工作点 ,使使 得得 3 CCCC 23 1 2 R UVV RR 23 RR 此时反相输入端口及输出端口的此时反相输入端口及输出端口的 直流电位均为直流电位均为0.5VCC。电容为放。电容为放 大器的交流耦合隔直电容。大器的交流耦合隔直电容。 取取 则此时的反相交流放大器则此时的反相交流放大器 的闭环增益为的闭环增益为 of

42、uf i1 uR A uR 1. 反向放大器的单电源供电反向放大器的单电源供电 2.同相放大器的单电源供电同相放大器的单电源供电 3 CCCC 23 1 2 R UVV RR 反相输入端口及输出端口的直反相输入端口及输出端口的直 流电位均为流电位均为0.5VCC。电容为放。电容为放 大器的交流耦合隔直电容。大器的交流耦合隔直电容。 取取 23 RR 此时同相交流放大器的闭环增益此时同相交流放大器的闭环增益 of uf i1 1 uR A uR R4电阻的接入是为了增加交流电阻的接入是为了增加交流 放大器的输入阻抗，此时，对应放大器的输入阻抗，此时，对应 的输入阻抗为的输入阻抗为 i423 /R

43、RRR 第第2章章 半导体二极管及直流稳压电源半导体二极管及直流稳压电源 第2章 半导体二极管及直流稳压电源 2.1 半导体的基础知识 2.2 半导体二极管 2.3 晶体二极管电路的分析方法 2.4 晶体二极管的应用及直流稳压电源 2.5 半导体器件型号命名及方法 2.1 半导体的基础知识 n 根据物体导电能力(电阻率)的不同，来划分，可分为：导体、绝缘体 和半导体。 1. 导体：容易导电的物体。如：铁、铜等金属元素、低价元素， 其最外层电子在外电场作用下很容易产生定向移动，形成电流。 2. 绝缘体：几乎不导电的物体。 如：惰性气体、橡胶等，其原 子的最外层电子受原子核的束缚力很强，只有在外电

44、场强到一定 程度时才可能导电。 3. 半导体： 半导体是导电性能介于导体和绝缘体之间的物体。在一定条 件下可导电。硅（Si）、锗（Ge），均为四价元素，它们原 子的最外层电子受原子核的束缚力介于导体与绝缘体之间。 典型的半导体有硅Si和锗Ge以及砷化镓GaAs等。 2.1 半导体的基础知识 半导体特点： 1) 在外界能源的作用下，导电性能显 著变化。光敏元件、热敏元件属于此类。 2) 在纯净半导体内掺入杂质，导电性 能显著增加。二极管、三极管属于此类。 n 1. 本征半导体纯净的晶体结构的半导体。制造半 导体器件的半导体材料的纯度要达到99.9999999%，常 称为“九个9”。电子技术中用的

45、最多的是硅和锗。 n 硅和锗都是4价元素，它们的外层电子都是4个称为价 电子。 其简化原子结构模型如下图： 无杂质无杂质稳定的结构稳定的结构 2.1.1 本征半导体 本征晶体中各原子之本征晶体中各原子之 间靠得很近，使原分属于各间靠得很近，使原分属于各 原子的四个价电子同时受到原子的四个价电子同时受到 相邻原子的吸引，分别与周相邻原子的吸引，分别与周 围的四个原子的价电子形成围的四个原子的价电子形成 共价键共价键。共价键中的价电子。共价键中的价电子 为这些原子所共有，并为它为这些原子所共有，并为它 们所束缚，在空间形成排列们所束缚，在空间形成排列 有序的晶体。如图所示：有序的晶体。如图所示：

46、2.本征半导体的共价键结构 两个电子两个电子 的共价键的共价键 正离子芯正离子芯 由于随机热振动致使共价键由于随机热振动致使共价键 被打破而产生空穴电子对被打破而产生空穴电子对 这一现象称为这一现象称为本征激发，本征激发，也称也称热激发热激发。 自由电子与空穴相碰同时消失，称为复合。自由电子与空穴相碰同时消失，称为复合。 一定温度下，自由电子与空穴对的浓一定温度下，自由电子与空穴对的浓 度一定；温度升高，热运动加剧，挣脱共度一定；温度升高，热运动加剧，挣脱共 价键的电子增多，自由电子与空穴对的浓价键的电子增多，自由电子与空穴对的浓 度加大。度加大。 动态平衡动态平衡 由于热运动，具有足够能量的

47、价电子挣脱共由于热运动，具有足够能量的价电子挣脱共 价键的束缚而成为自由电子价键的束缚而成为自由电子 自由电子的产生使共价键中留有一个自由电子的产生使共价键中留有一个 空位置，称为空穴空位置，称为空穴 3.本征半导体中的两种载流子 两种载流子两种载流子 外加电场时，带负电的自由电子和外加电场时，带负电的自由电子和 带正电的空穴均参与导电，且运动方向带正电的空穴均参与导电，且运动方向 相反。由于载流子数目很少，故导电性相反。由于载流子数目很少，故导电性 很差。很差。 为什么要将半导体变成导电性很差的本征半导体？为什么要将半导体变成导电性很差的本征半导体？ 运载电荷的粒子称为载流子。运载电荷的粒子

48、称为载流子。 温度升高，热运动加剧，载流子温度升高，热运动加剧，载流子 浓度增大，导电性增强。浓度增大，导电性增强。 热力学温度热力学温度0K时不导电。时不导电。 3.本征半导体中的两种载流子本征半导体中的两种载流子 空穴的移动 n 由于共价键中出现了空穴，在外加能源的激发 下，邻近的价电子有可能挣脱束缚补到这个空 位上，而这个电子原来的位置又出现了空穴， 其它电子又有可能转移到该位置上。这样一来 在共价键中就出现了电荷迁移电流。 n 电流的方向与电子移动的方向相反，与空穴移 动的方向相同。本征半导体中，产生电流的根 本原因是由于共价键中出现了空穴。 自由电子自由电子 空穴空穴 空穴的运动空穴

49、的运动 空穴的移动 磷（磷（P） 杂质半导体主要靠多数载流子导电。杂质半导体主要靠多数载流子导电。 掺入杂质越多，多子浓度越高，导电性掺入杂质越多，多子浓度越高，导电性 越强，实现导电性可控。越强，实现导电性可控。 多数载流子多数载流子 空穴比未加杂质时的数目多了？空穴比未加杂质时的数目多了？ 少了？为什么？少了？为什么？ 在在N型半导体中型半导体中自由电子是多数载流子，自由电子是多数载流子，它主要由杂质原子提供；它主要由杂质原子提供；空穴空穴 是少数载流子是少数载流子, 由热激发形成。由热激发形成。 施主杂质施主杂质 1. N型半导体型半导体 2.1.2 杂质半导体 5 所以，所以，N型半导

50、体中的导电粒子有两种：型半导体中的导电粒子有两种： 自由电子自由电子多数载流子（由两部分组成）多数载流子（由两部分组成） 空穴空穴少数载流子少数载流子 N型半导体的结构示意图如图所示：型半导体的结构示意图如图所示： 自由电子自由电子 施主正离子施主正离子 2.1.2 杂质半导体 3 硼（硼（B） 多数载流子多数载流子 P型半导体主要靠空穴导电，掺入型半导体主要靠空穴导电，掺入 杂质越多，空穴浓度越高，导电性越杂质越多，空穴浓度越高，导电性越 强。强。 在杂质半导体中，温度变化时，在杂质半导体中，温度变化时， 载流子的数目变化吗？少子与多子载流子的数目变化吗？少子与多子 变化的数目相同吗？少子与