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1、模拟电路模块全册配套最完整模拟电路模块全册配套最完整 精品课件精品课件3 半导体二极管 及单相半波整流、滤波电路 一、半导体二极管 1、半导体二极管的特性：、半导体二极管的特性：半导体二极管具有 单向导电性。 为什么会具有单向导电性？为什么会具有单向导电性？ 2、半导体二极管的结构和符号、半导体二极管的结构和符号 二极管内部有一个二极管内部有一个PNPN结，结，PNPN结具有单向导电性，所以二结具有单向导电性，所以二 极管也具有单向导电性。极管也具有单向导电性。 问：什么叫问：什么叫PNPN结呢？它是如何形成的呢？接下去我们结呢？它是如何形成的呢？接下去我们 来看一下半导体的分类和特性。？来看

2、一下半导体的分类和特性。？ 1 1、导体、导体 自然界中很容易导电的物质称为自然界中很容易导电的物质称为导体导体， 金属一般都是导体。金属一般都是导体。 2 2、绝缘体、绝缘体 有的物质几乎不导电，称为有的物质几乎不导电，称为绝缘体绝缘体，如，如 橡皮、陶瓷、塑料和石英。橡皮、陶瓷、塑料和石英。 3 3、半导体、半导体 另有一类物质的导电特性处于导体和绝另有一类物质的导电特性处于导体和绝 缘体之间，称为缘体之间，称为半导体半导体，如锗、硅、砷化，如锗、硅、砷化 镓和一些硫化物、氧化物等。镓和一些硫化物、氧化物等。 二、二、半导体基本知识半导体基本知识 4、本征半导体结构、本征半导体结构 GeS

3、i 通过一定的工艺过程，可以将半导体制成通过一定的工艺过程，可以将半导体制成晶体晶体。 本征半导体：本征半导体：完全纯净的、结构完整的半导体晶体。完全纯净的、结构完整的半导体晶体。 在硅和锗晶体中，原子按四角形系统组成在硅和锗晶体中，原子按四角形系统组成 晶体点阵，每个原子都处在正四面体的中心，晶体点阵，每个原子都处在正四面体的中心， 而四个其它原子位于四面体的顶点，每个原子而四个其它原子位于四面体的顶点，每个原子 与其相临的原子之间形成与其相临的原子之间形成共价键共价键，共用一对价，共用一对价 电子。电子。 硅和锗的晶硅和锗的晶 体结构：体结构： 硅和锗的共价键结构硅和锗的共价键结构 共价键

4、共共价键共 用电子对用电子对 +4+4 +4+4 +4+4表示除表示除 去价电子去价电子 后的原子后的原子 共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中，称为共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中，称为 束缚电子束缚电子，常温下束缚电子很难脱离共价键成为，常温下束缚电子很难脱离共价键成为自自 由电子由电子，因此本征半导体中的自由电子很少，所以，因此本征半导体中的自由电子很少，所以 本征半导体的导电能力很弱。本征半导体的导电能力很弱。 形成共价键后，每个原子的最外层电子是八个，构成稳形成共价键后，每个原子的最外层电子是八个，构成稳 定结构。定结构。 共价键有很强的结合力，使原子规共价键有很强的结合力，

5、使原子规 则排列，形成晶体。则排列，形成晶体。 +4+4 +4+4 5 5、本征激发、本征激发 (1).载流子、自由电子和空穴 在绝对0度（T=0K）和没有外界激发时,价电子完 全被共价键束缚着，本征半导体中没有可以运动的带 电粒子（即载流子），它的导电能力为 0，相当于绝 缘体。 在常温下，由于热激发，使一些价电子获得足够 的能量而脱离共价键的束缚，成为自由电子，同时共 价键上留下一个空位，称为空穴。 +4+4 +4+4 自由电子自由电子 空穴空穴 束缚电子束缚电子 (2).本征半导体的导电机理 +4+4 +4+4 在其它力的作用下，空穴吸 引附近的电子来填补，这样 的结果相当于空穴的迁移，

6、 而空穴的迁移相当于正电荷 的移动，因此可以认为空穴 是载流子。 本征半导体中存在数量相等的两种载流子，即自由电子 和空穴。 本征半导体中电流由两部分组成：本征半导体中电流由两部分组成： 自由电子移动产生的电流。自由电子移动产生的电流。 空穴移动产生的电流。空穴移动产生的电流。 本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。 温度越高，载流子的浓度越高。因此本征半导体的导电温度越高，载流子的浓度越高。因此本征半导体的导电 能力越强，温度是影响半导体性能的一个重要的外部因能力越强，温度是影响半导体性能的一个重要的外部因 素，这是半导体的一大特点。素，这是半导体的

7、一大特点。 6 6、杂质半导体、杂质半导体 在本征半导体中掺入某些微量的杂质，就会 使半导体的导电性能发生显著变化。其原因是掺 杂半导体的某种载流子浓度大大增加。 P 型半导体：空穴浓度大大增加的杂质半导体，也 称为（空穴半导体）。 N 型半导体：自由电子浓度大大增加的杂质半导体， 也称为（电子半导体）。 （1）N 型半导体 在硅或锗晶体中掺入少量的五价元素磷，晶体点阵中 的某些半导体原子被杂质取代，磷原子的最外层有五个价电 子，其中四个与相邻的半导体原子形成共价键，必定多出一 个电子，这个电子几乎不受束缚，很容易被激发而成为自由 电子，这样磷原子就成了不能移动的带正电的离子。每个磷 原子给出

8、一个电子，称为施主原子。 +4+4 +5+4 多余多余 电子电子 磷原子磷原子 N 型半导体中型半导体中 的载流子是什的载流子是什 么？么？ 1.由施主原子提供的电子，浓度与施主原子相同。 2.本征半导体中成对产生的电子和空穴。 掺杂浓度远大于本征半导体中载流子浓度，所以，自 由电子浓度远大于空穴浓度。自由电子称为多数载流 子（多子），空穴称为少数载流子（少子）。 （2 2）P 型半导体型半导体 在硅或锗晶体中掺入少量的三价元素，如硼，晶体点 阵中的某些半导体原子被杂质取代，硼原子的最外层有三 个价电子，与相邻的半导体原 子形成共价键时，产生一个空 穴。这个空穴可能吸引束缚电 子来填补，使得硼

9、原子成为不 能移动的带负电的离子。由于 硼原子接受电子，所以称为受 主原子。 +4+4 +3+4 空穴空穴 硼原子硼原子 P 型半导体中空穴是多子，电子是少子型半导体中空穴是多子，电子是少子。 杂质半导体的示意表示法：杂质半导体的示意表示法： P 型半导体型半导体 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + N 型半导体型半导体 杂质型半导体多子和少子的移动都能形成电流。但由于数 量的关系，起导电作用的主要是多子。近似认为多子与杂 质浓度相等。 三、三、PN 结的形成结的形成 在同一片半导体基片上，分别制造P 型半导 体和N 型半导体，经过载

10、流子的扩散，在它们的 交界面处就形成了PN 结。 多子扩散多子扩散 P型半导体型半导体 N型半导体型半导体 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 扩散运动扩散运动 内电场内电场E 漂移运动漂移运动 内电场越强，就使漂移内电场越强，就使漂移 运动越强，而漂移使空运动越强，而漂移使空 间电荷区变薄。间电荷区变薄。 空间电荷区，空间电荷区， 也称耗尽层。也称耗尽层。 扩散运动扩散运动 漂移运动漂移运动 P型半导体型半导体 N型半导体型半导体 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 内电场

11、内电场E 所以扩散和漂移这一对相反的运动最终达到平衡，相当于 两个区之间没有电荷运动，空间电荷区的厚度固定不变。 少子漂移少子漂移 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 空间空间 电荷电荷 区区 N型区型区P型区型区 电位电位V V0 a.空间电荷区中没有载流子。 b.空间电荷区中内电场阻碍P中的空穴.N区 中的电子（都是多子）向对方运动（扩散 运动）。 c.P 区中的电子和 N区中的空穴（都是少子）， 数量有限，因此由它们形成的电流很小。 注意注意: : PN结的单向导电性结的单向导电性 PN 结结加上正向电压加上正向电压、正向偏置正

12、向偏置的意思都是的意思都是： P 区区 加正、加正、N 区加负电压。区加负电压。 PN 结结加上反向电压加上反向电压、反向偏置反向偏置的意思都是：的意思都是： P区区 加负、加负、N 区加正电压。区加正电压。 + + + + RE PN 结正向偏置结正向偏置 内电场内电场 外电场外电场 变薄变薄 PN + _ 内电场被削弱，多子内电场被削弱，多子 的扩散加强能够形成的扩散加强能够形成 较大的扩散电流。较大的扩散电流。 PN 结反向偏置结反向偏置 + + + + 内电场内电场 外电场外电场 变厚变厚 NP _ 内电场被被加强，多子内电场被被加强，多子 的扩散受抑制。少子漂的扩散受抑制。少子漂 移

13、加强，但少子数量有移加强，但少子数量有 限，只能形成较小的反限，只能形成较小的反 向电流。向电流。 RE 四、二极管基本结构四、二极管基本结构 引线引线 外壳线外壳线 触丝线触丝线 基片基片 点接触型点接触型 PN结结 面接触型面接触型 PN 二极管的电路符号：二极管的电路符号： 伏安特性伏安特性 U I 死区电压死区电压 硅管硅管 0.6V,锗管锗管0.2V。 导通压降导通压降: : 硅硅 管管0.60.7V,锗锗 管管0.20.3V。 反向击穿反向击穿 电压电压UBR 五、主要参数五、主要参数 1. 最大整流电流最大整流电流 IOM 二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平 均电流。

14、2. 反向击穿电压反向击穿电压UBR 二极管反向击穿时的电压值。击穿时反向电流剧增， 二极管的单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。手 册上给出的最高反向工作电压UWRM一般是UBR的一 半。 3. 反向电流反向电流 IR 反向电流反向电流 IR指二极管加反向峰值工作电压时的反 向电流。反向电流大，说明管子的单向导电性差，因 此反向电流越小越好。反向电流受温度的影响，温度 越高反向电流越大。硅管的反向电流较小，锗管的反 向电流要比硅管大几十到几百倍。 六、二极管的主要应用六、二极管的主要应用 按不同的用途，二极管可分为普通管、光电管、 检波管、整流管、稳压管、开关管等。 今天我们主要讲解整流二极管

15、在单相半波整流滤 波电路中的应用 。 二极管半波整流二极管半波整流 参数估算 ： 单相半波整流滤波电路单相半波整流滤波电路 参数估算：参数估算： U0=U2 小结: 1、半导体二极管具有单向导电的特性 2、单相半波整流、滤波电路的工作原理与参数计算 3、二极管极性判断及性能测试 4、使用示波器观察单相半波整流、滤波电路中变压 器二次绕组、负载上电压波形 作业：见参考书2 P 66 1 4（二极管型号不作要 求） 制作：浙江广厦建设职业技术学院 信息与控制工程学院 单相桥式整流电路 一、单相桥式整流电路的组成一、单相桥式整流电路的组成 单相桥式整流电路、习惯画法和简化画法如图所示。它用 了四个二

16、极管。 请注意： 四个二极管的连接 方向,任一个二极管 不能接反,不能短路, 否则会引起管子和 变压器烧坏。 例题 在如图所示电路中，已知变压器副边电压有效值U2=30V ，负载电阻RL=100，试问： (1)负载电阻RL上的电压平均值和电流平均值各为多少？ (2)电网电压波动范围是10，二极管承受的最大整流 电流IF与最高反向工作电压UR至少应选取多少？ 解： (1)负载电阻RL上的电压平均值 流过负载电阻电流平均值 (2) 二极管承受的最大整流电流 最高反向工作电压 单相桥式整流滤波电路 一、电路组成 二、工作原理 与半波整流滤波电路 相比,由于电容的充放 电过程缩短, 为电源 电压的半个

17、周期重复 一次,因此输出电压的 波形更为平滑, 输出 的直流电压幅度也更 高些。 同样，放电时间常数 =RLC，在RL不变的 情况下，C越大，越 大，则电容C放电较 慢，波形越平滑。 三、参数的估算 例题： 有一个100的电阻负载，需要用18V的直流电源供电。现采用桥 式整流电路，求流过整流二极管的平均电流ID，整流二极管能够承受 的最高反向电压UDRM。 解：变压器二次电压有效值 流过整流二极管的平均电流 整流二极管承受的最高反向电压 桥式整流滤波电路的故障分析 例：桥式整流滤波电路如下图所示，已知u2=20V，RL=47,C=1000F。现 用直流电压表测量输出电压UO，问出现以下几种情况

18、时其UO为多大？ （1）电路正常工作时； （2）RL断开时； （3）C断开时； （4）V2断开时； （5）V2、C同时断开时。 解: （1）电路正常工作时，是单相桥式整流滤波电路（有 载），UO1.2U2 （2）RL断开时，是单相桥式整流滤波电路（空载）， UOU2 （3）C断开时，是单相桥式整流电路，UO0.9U2 （4）V2断开时，是单相半波整流滤波电路，UOU2 （5）V2、C同时断开时，是单相半波整流电路 ，UO 0.45U2。 小结: 1、单相桥式整流、滤波电路的工作原理与参数计算。 2、使用示波器观察单相桥式整流、滤波电路中变压器二 次绕组、负载上电压波形。 3、运用所学整流滤波电

19、路，自行制造故障进行分析和测 试。 作业： 见参考书2，P66 12 半导体三极管的特性与识别半导体三极管的特性与识别 制作：浙江广厦建设职业技术学院 信息与控制工程学院 一、半导体三极管 （一）基本结构和类型（一）基本结构和类型 1、结构、结构 B E C N N P 基极基极 发射极发射极 集电极集电极 NPN型型 P N P 集电极集电极 基极基极 发射极发射极 B C E PNP型型 B E C N N P 基极基极 发射极发射极 集电极集电极 基区：较薄，基区：较薄， 掺杂浓度低掺杂浓度低 集电区：集电区： 面积较大面积较大 发射区：掺发射区：掺 杂浓度较高杂浓度较高 B E C N

20、 N P 基极基极 发射极发射极 集电极集电极 发射结发射结 集电结集电结 2、类型、类型 有PNP型和NPN型；硅管和锗管；大功率管和 小功率管；高频管和低频管。 （二）电流放大原理（二）电流放大原理 B E C N N P EB RB EC IE 基区空穴基区空穴 向发射区向发射区 的扩散可的扩散可 忽略。忽略。 IBE 进入进入P区的区的 电子少部电子少部 分与基区分与基区 的空穴复的空穴复 合，形成合，形成 电流电流IBE ， 多数扩散多数扩散 到集电结。到集电结。 发射结正偏，发射结正偏， 发射区电子发射区电子 不断向基区不断向基区 扩散，形成扩散，形成 发射极电流发射极电流 IE。

21、 B E C N N P EB RB EC IE 集电结反偏，有集电结反偏，有 少子形成的反向少子形成的反向 电流电流ICBO。 ICBO IC=ICE+ICBO ICE IBE ICE 从基区从基区 扩散来扩散来 的电子的电子 作为集作为集 电结的电结的 少子，少子， 漂移进漂移进 入集电入集电 结而被结而被 收集，收集， 形成形成ICE。 1 1、载流子传输过程、载流子传输过程 发射、复合、收集发射、复合、收集 IB=IBE-ICBO IBE IB B E C N N P EB RB EC IE ICBO ICE IC=ICE+ICBO ICE IBE 2、各极电流关系、各极电流关系 IC

22、E与与IBE之比称为电流放大倍数之比称为电流放大倍数 要使三极管能放大电流，必须使发射结正要使三极管能放大电流，必须使发射结正 偏，集电结反偏。偏，集电结反偏。 B C CBOB CBOC BE CE I I II II I I 3、电流放大系数、电流放大系数 B E C IB IE IC NPN型三极管型三极管 B E C IB IE IC PNP型三极管型三极管 （三）（三） 特性曲线特性曲线 IC mA A VVUCEUBE RB IB EC EB 实验线路实验线路 1、输入特性输入特性 工作压降：工作压降： 硅管硅管 UBE 0.60.7V,锗管锗管 UBE 0.20.3V。 UCE

23、1V IB( A) UBE(V) 20 40 60 80 0.40.8 UCE=0V UCE =0.5V 死区电压，死区电压， 硅管硅管0.5V， 锗管锗管0.2V。 2、输出特性输出特性 IC(mA ) 1 2 3 4 UCE(V)3 6912 IB=0 20 A 40 A 60 A 80 A 100 A 此区域满此区域满 足足IC= IB称称 为线性区为线性区 （放大（放大 区）。区）。 当当UCE大于一定大于一定 的数值时，的数值时，IC只只 与与IB有关，有关， IC= IB。 IC(mA ) 1 2 3 4 UCE(V)3 6912 IB=0 20 A 40 A 60 A 80 A

24、100 A 此区域中此区域中UCE UBE, 集电结正偏，集电结正偏， IBIC， ，UCE 0.3V 称为饱和区。称为饱和区。 IC(mA ) 1 2 3 4 UCE(V)3 6912 IB=0 20 A 40 A 60 A 80 A 100 A 此区域中此区域中 : IB=0,IC=IC EO,UBEIC，UCE 0.3V (3) 截止区：截止区： UBE 死区电压，死区电压， IB=0 ， IC=ICEO 0 （四）主要参数主要参数 前面的电路中，三极管的发射极是输入输出的公共点，前面的电路中，三极管的发射极是输入输出的公共点， 称为共射接法，相应地还有共基、共集接法。称为共射接法，相应

25、地还有共基、共集接法。共射直流共射直流 电流放大倍数：电流放大倍数： B C I I _ 工作于动态的三极管，真正的信号是叠加在直流上的工作于动态的三极管，真正的信号是叠加在直流上的 交流信号。基极电流的变化量为交流信号。基极电流的变化量为 IB，相应的集电极相应的集电极 电流变化为电流变化为 IC，则交流电流放大倍数为：则交流电流放大倍数为： 1. 电流放大倍数电流放大倍数 和和 _ B I IC 例：例：UCE=6V时时：IB = 40 A, IC =1.5 mA； IB = 60 A, IC =2.3 mA。 5 .37 04. 0 5 . 1 _ B C I I 40 04.006.0

26、 5 .13 .2 B C I I 在以后的计算中，一般作近似处理：在以后的计算中，一般作近似处理： = 解：解： 2.集集- -基极反向截止电流基极反向截止电流ICBO A ICBO ICBO是集电结是集电结 反偏由少子反偏由少子 的漂移形成的漂移形成 的反向电流，的反向电流， 受温度的变受温度的变 化影响。化影响。 B E C N N P ICBO ICEO= IBE+ICBO IBE IBE ICBO进入进入N 区，形成区，形成IBE。 根据放大关系，根据放大关系， 由于由于IBE的存在，的存在， 必有电流必有电流 IBE。 集电结反集电结反 偏有偏有ICBO 3. 集集- -射极反向截

27、止电流射极反向截止电流ICEO ICEO受温度影响很大，受温度影响很大， 当温度上升时，当温度上升时，ICEO 增加很快，所以增加很快，所以IC也也 相应增加。相应增加。三极管的三极管的 温度特性较差温度特性较差。 4.集电极最大电流集电极最大电流ICM 集电极电流集电极电流IC上升会导致三极管的上升会导致三极管的 值的下降，当值的下降，当 值下降到正常值的三分之二时的集电极电流即为值下降到正常值的三分之二时的集电极电流即为ICM。 5.集集-射极反向击穿电压射极反向击穿电压 当集当集-射极之间的电压射极之间的电压UCE超过一定的数值时，三极超过一定的数值时，三极 管就会被击穿。手册上给出的数

28、值是管就会被击穿。手册上给出的数值是25 C、基极开路基极开路 时的击穿电压时的击穿电压U(BR)CEO。 6. 集电极最大允许功耗集电极最大允许功耗PCM 集电极电流集电极电流IC 流过三极管，流过三极管， 所发出的焦耳所发出的焦耳 热为：热为： PC =ICUCE 必定导致结温必定导致结温 上升，所以上升，所以PC 有限制。 有限制。 PC PCM IC UCE ICM U(BR)CEO 安全工作区安全工作区 小结：小结： 1.三极管的结构是由二个PN结形成的，它的类型有 PNP型和NPN型。 2.三极管的电流放大作用，三极管的输入、输出特 性。 3.三极管有电流放大的特性，三极管有三种工

29、作状 态：放大状态、截止状态、饱和状态。 作业：见参考书2、P 102 4 ，P 103 12 制作：浙江广厦建设职业技术学院 信息与控制工程学院 一、基本共发射极放大电路的静态分析 1、电路的组成原理、电路的组成原理 (1)为保证三极管V工作在放大区, 发射结必须正向运用; 集电结 必须反向运用。图中Rb, UBB即保证e结正向运用; Rc, UCC 保证c结反向运用。 (2)图中Rs为信号源内阻；Us为信号源电压；Ui为放大器输入 信号。电容C1为耦合电容, 其作用是: 使交流信号顺利通过 加至放大器输入端，同时隔直流, 使信号源与放大器无直流 联系。C1一般选用容量大的电解电容, 它是有

30、极性的, 使用 时, 它的正极与电路的直流正极相连, 不能接反。C2的作用 与C1相似, 使交流信号能顺利传送至负载, 同时, 使放大器与 负载之间无直流联系。 2、直流直流通路通路 放大电路的分析主要包含两个部分: 直流分析, 又称为静态分析, 用于求出电路的直流 工作状态, 即基极直流电流IB; 集电极直流电流IC; 集电极与发射极间直流电压UCE。 交流分析, 又称动态分析, 用来求出电压放大倍数 、 输入电阻和输出电阻三项性能指标。 解析法确定静态工作点解析法确定静态工作点 首先由基极回路求出静态时基极电流IBQ: b BECC BQ R UU I 硅管 VVU BE 7 . 0,8

31、. 06 . 0取 VVU BE 2 . 0,3 . 01 . 0取 锗管 cCCCCEQ BQCQ RIUU II 根据三极管各极电流关系, 可求出静态工作 点的集电极电流ICQ： 再根据集电极输出回路可求出UCEQ 例：例： =50， USC =12V， RB =70k ， RC =6k 当当USB = -2V，2V，5V时，时， 晶体管的静态工作晶体管的静态工作 点点Q位于哪个区？位于哪个区？ 解：当解：当USB =-2V时：时： I IB=0 ， I IC=0 Q位于截止区位于截止区 IC UCE IB USC RB USB C B E RC UBE mA2 6 12 max C SC

32、 C R U I IC最大饱和电流：最大饱和电流： 例：例： =50， USC =12V， RB =70k ， RC =6k 当当USB = -2V，2V，5V时，时， 晶体管的静态工作点晶体管的静态工作点Q位位 于哪个区？于哪个区？ IC1时， 结论：当 AoF1 很大时，负反馈放大器的闭环放大倍 数与晶体管无关，只与反馈网络有关。即负反馈可以 稳定放大倍数。 FA A A o o F 1 F A F 1 (3-144) uf ud 例： Rf 、RE1组成反馈网络，反馈 系数： fE E o f RR R U U F 1 1 + C1 RB1 RC1 RB21 RB22 RC2 RE2 R

33、E1 CE C3 C2 +EC uo ui + T1 T2 Rf (3-145) 小结: 1、Xi、Xo、Xd、Xf可以是电压量，也可以是电流量。 2、反馈电路是基本放大器和反馈网络组成的闭环电路。 3、负反馈电路，Af= ，用于放大电路， 正反馈电路，Af= ，用于振荡器等。 Ao 1+AoF Ao 1-AoF (3-146) 二、 反馈的类型及分析方法 1、 反馈的类型 （1）、电压反馈和电流反馈 电压反馈：反馈信号取自输出电压信号。 电流反馈：反馈信号取自输出电流信号。 电压负反馈：可以稳定输出电压、减小输出电阻。 电流负反馈：可以稳定输出电流、增大输出电阻。 根据反馈所采样的信号不同，

34、可以分为电压反馈和电 流反馈。 (3-147) RL uo RL uo 电压反馈采样的两种形式： 采样电阻很大 (3-148) 电流反馈采样的两种形式： RL io iE RL io iE Rf 采样电阻很小 (3-149) 根据反馈信号在输入端与输入信号比较形式的不同， 可以分为串联反馈和并联反馈。 串联反馈：反馈信号与输入信号串联，即反馈信号电压 与输入信号电压比较。 并联反馈：反馈信号与输入信号并联，即反馈信号电 流与输入信号电流比较。 串联反馈使电路的输入电阻增大； 并联反馈使电路的输入电阻减小。 （2）串联反馈和并联反馈 (3-150) i if ib ib=i-if 并联反馈 uf

35、 ui ube ube=ui-uf 串联反馈 (3-151) （3）交流反馈与直流反馈 交流反馈：反馈只对交流信号起作用。 直流反馈：反馈只对直流起作用。 若在反馈网络中串接隔直电容，则可以隔断直流， 此时反馈只对交流起作用。 在起反馈作用的电阻两端并联旁路电容，可以使其只 对直流起作用。 有的反馈只对交流信号起作用；有的反馈只对直流 信号起作用；有的反馈对交、直流信号均起作用。 (3-152) 增加隔直电容C后，Rf只对交流起反馈作用。 注：本电路中C1、C2也起到隔直作用。 + C1 RB1 RC1 RB21 RB22 RC2 RE2 CE C3 C2 +EC uo ui + T1 T2

36、Rf RE1 C (3-153) （4）正反馈和负反馈 详见前面所述 (3-154) 增加旁路电容C后，Rf只对直流起反馈作用。 C + C1 RB1 RC1 RB21 RB22 RC2 RE2 CE C3 C2 +EC uo ui + T1 T2 Rf RE1 (3-155) 负 反 馈 交流反馈 直流反馈 电压串联负反馈 电压并联负反馈 电流串联负反馈 电流并联负反馈 稳定静态工作点 （5）负反馈的分类 用于改善放大电路性能 (3-156) （6）反馈类型的判别方法 分析步骤： 3. 是否负反馈？ 4. 是负反馈！那么是何种类型的负反馈？（判断反馈的组态） 1. 找出反馈网络（电阻）。 2

37、. 是交流反馈还是直流反馈？ (3-157) 、电压反馈与电流反馈判别方法： 电压反馈一般从后级放大器的集电极采样。 电流反馈一般从后级放大器的发射极采样。 、并联反馈与串联反馈判别方法： 并联反馈的反馈信号接于晶体管基极。 串联反馈的反馈信号接于晶体管发射极。 注意：直流反馈中，输出电压指UCE，输出电流指IE或IC。 从输出端看：按电路结构、采样形式、输出端短路法分析。 从输入端看：按电路结构、反馈信号性质、比较形式分析。 (3-158) 、正反馈与负反馈的判别方法瞬时极性法 假设输出端信号有一定极性的瞬时变化，依次经过 反馈、比较、放大后，再回到输出端，若输出信号与原 输出信号的变化极性

38、相反，则为负反馈。反之为正反馈。 如果是电压反馈，则要从输出电压的微小变化开始。 如果是电流反馈，则要从输出电流的微小变化开始。 判断时在输入端也要反映出反馈信号与输入信号的比较 关系。 (3-159) 例1：判断Rf是否负反馈，若是，判断反馈的组态。 uoufube=ui-uf uc1 ub2uc2uo uf ub e uc1 ub2 uc2 + C1 RB1 RC 1 RB21 RB22 RC2 RE2 RE1 CE C3 C2 +EC uo ui + T1 T2 Rf 此电路是电压串联负反馈， 对直流不起作用。 (3-160) 分析中用到了三极管的集电极与基极相位相反这一性质。 + C1

39、 RB1 RC1 RB21 RB22 RC2 RE2 RE1 CE C3 C2 +EC uo ui + T1 T2 Rf ube ube (3-161) 这里分析的是交流信号，不要与直流信号混淆。 分析中用到的电压、电流要在电路中标出。并且注意 符号的使用规则。 如果反馈对交直流均起作用，可以用全量。 当为交流反馈时，瞬时极性法所判断的也是相位的关系。 电路中两个信号的相位不是同相就是反相，因此若两个 信号都上升，它们一定同相；若另一个信号下降而另一 个上升，它们一定反相。 (3-162) 四、负反馈对放大电路的影响 基本放大 电路Ao d X o X 反馈回电 路F f X i X + d

40、o o X X A o f X X F fid XXX 负反馈电路的 基本方程 (3-163) 1、对放大倍数的影响 d o o X X A o f X X F fid XXX FA A X X A o o i o F 1 Ao 开环放大倍数 AF 闭环放大倍数 FA o 1 反馈深度 定义： (3-164) df XX 、同相，所以0|FAo 则有： oF AA 负反馈使放大倍数下降。 引入负反馈使电路放大倍数的稳定性提高。 FA A A o o F 1FAA Ad A Ad oo o F F 1 1 (2) FA A A o o F 1 中， d f o f d o o X X X X X

41、 X FA (1) (3) 若 1FAo称为深度负反馈，此时 F A F 1 在深度负反馈的情况下，放大倍数只与反馈网络有关。 (3-165) 2、改善波形的失真 Ao ui uo 加反馈前 加反馈后 uf ui ud Ao F + 改善 uo uo (3-166) 3、对输入、输出电阻的影响 （1）串联负反馈使电路的输入电阻增加： ioif rFAr)1 ( （2）并联负反馈使电路的输入电阻减小： )1(FA r r o i if 例如:射极输出器 理解：串联负反馈相当于在输入回路中串联了一个电阻， 故输入电阻增加。 理解：并联负反馈相当于在输入回路中并联了一条支路， 故输入电阻减小。 (3

42、-167) （3） 电压负反馈使电路的输出电阻减小： )1 (FA r r o o of 例如:射极输出器 理解：电压负反馈目的是阻止uo的变化，稳定输出电压。 放大电路空载时可等效右 图框中为电压源： 输出电阻越小，输出电压越稳定，反之亦然。 ro eso uoRL (3-168) 理解：电流负反馈目的是阻止io的变化，稳定输出电流。 放大电路空载时可等效为 右图框中电流源： 输出电阻越大，输出电流越稳定，反之亦然。 （4） 电流负反馈使电路的输出电阻增加： ooof r )FA(r 1 roiso io RL (3-169) 4、对通频带的影响 引入负反馈使电路的通频带宽度增加： oof

43、BFAB)1 ( f A Bo Ao AF BF (3-170) 小结： 1、反馈的概念、类型和判断方法 2、 负反馈对放大电路的影响。 作业：见参考书2,P 91 5、6、7 制作：浙江广厦建设职业技术学院 信息与控制工程学院 一、自激振荡一、自激振荡 使uo越来越大。既然如此， 干脆把输入信号ui去掉，用 uf代替输入信号，即在没有 输入信号的情况下也能保 持一定的输出信号，这就 是自激振荡器。自激振荡器。 1、自激振荡原理、自激振荡原理 2、产生自激振荡的条件、产生自激振荡的条件 要产生自激振荡，就必须有ui=uf 即：ui=Afui 因此：AF=1 注意： A、相位平衡条件即uf与ui

44、必须同相位，就是要求是 正反馈。 B、幅值平衡条件 AF=1；即uf与ui相等。 3、振荡电路的组成、振荡电路的组成 组成组成： 放大电路 反馈网络 选频网络 稳幅环节。 二、振荡电路的类型二、振荡电路的类型 根据选频网络的不同，正弦波振荡器可分 为LC振荡器、RC振荡器以及石英晶体振荡 器。在这里我们具体讲解LC振荡器中的变 压器反馈LC振荡电路。 1、变压器反馈式、变压器反馈式LC振荡器振荡器 （1）选频放大网络 （2）反馈网络（变压器反馈式LC振荡器） 如图所示，把选频放大器的输出电压uo通过 变压器Tr回送到输入回路，并使之构成正反馈， 这就组成了变压器反馈式LC振荡器。 （3）稳幅网

45、络 在实际工作中，希望电路能够根据振荡幅度 的希望自动改变负反馈的强弱，实现自动稳幅。 可以在负反馈支路中采用热敏电阻来实现自动稳 幅。 优缺点： 变压器反馈式LC振荡器，其优点是便于 实现阻抗匹配，因此振荡器的效率高、容易起 振；其另一个优点是调频方便，只要将谐振电 容换成一个可变电容器，就可以实现调节频率 的要求。 2、三点式、三点式LC 振荡电路振荡电路 （1）电感三点式振荡器，又称哈特莱振荡器。 优点优点：容易起振、调节频率方便、并且调节范围 较宽； 缺点缺点：振荡波形差。 （2）电容三点式振荡器，又称毕兹振荡器。 3、RC振荡器振荡器 优点：输出信号频率范围可以在一个相当宽的范围 内

46、进行调节。 缺点：只能产生低频信号 4、 并联型石英晶体振荡电路并联型石英晶体振荡电路 优点：振荡频率非常稳定，常用于电子钟、精确记 时仪器和通讯设备上。 小结：小结： 正弦波振荡电路起振条件要满足相位平衡条件和振幅平 衡条件。 常见正弦波振荡电路有LC、RC、石英晶体振荡电路 作业：见参考书2，P104 21 (判断哪一个能够产生正弦 波振荡) 制作：浙江广厦建设职业技术学院 信息与控制工程学院 一、功率放大器的效率和分类一、功率放大器的效率和分类 1、放大器的效率：定义为负载得到的信号Po与电源 供给的直流功率PDC之比。，即 O DC P P DC P PO为输出功率，为输出电压与输出电

47、流的有效值 之积，即PO=UOIO 为电源电压与流过电源的平均电流之积，即 DCCCO PVI 2、功率放大器的分类 A、按工作方式工作方式来分： 甲类放大：在输入信号的整个周期内都有集电极 电流通过三极管，这种工作方式称为甲类放大。 （如前面介绍的电压放大器就是甲类放大。） 乙类放大：仅有在输入信号的半个周期内 有集 电极电流通过三极管，这种工作方式称为乙类放 大。（详见双电源互补推挽功率放大器OCL电路 ） 甲乙类放大：与乙类类似，只是在静态的时候三 极管已经微微导通。（详见下面甲乙类互补推挽 功率放大器） B、按电路形式电路形式分： 单管功率放大器 变压器耦合功率放大器 互补推挽功率放大

48、器 接下去我们来看几个典型的功率放大器。 二、典型电路二、典型电路互补推挽功率放大器互补推挽功率放大器 1、双电源互补推挽功率放大器（OCL电路） 如图所示是OCL原理电路，采用双电源供电，V1 是NPN型管，V2是PNP型管，要求两管的特性相 同。由图可见，两管的基极和基极连在一起，两 管的发射极和发射极连在一起，信号由基极输入 ，发射极输出，负载接在公共发射极上，因此它 是由两个射极输出器组合而成的。 主要技术指标主要技术指标： （1）输出功率 工作在乙类状态的OCL电路，静态时每个管子的静态 电流为零，因此流过负载RL的静态电流为零。当输入正弦 信号时，两管的集电极电流都为半个周期的正弦

49、波。其最 大输出功率POm为： （最大输出电压幅度 ） 22 111 222 omCC OmOOomom LL UV PU IUI RR Omcc UV （2）效率 输出的信号功率实际上是由直流电源提供的 ，而直流电源提供的功率只有一部分转化成信号 功率，另一部分主要被管子消耗掉了。可以证明 两组电源供给的总功率为 则效率为： (理想情况下 =0， ， 达到最大值，即 ) ()12 2() CCCCCES DCCCcm L VVU PVI R 44 OmCCCESOm DCLCC PVUU PRV CES U Omcc UV 78.5% 4 （3）管耗 输出回路（两管）的管耗为电源供给的功率与

50、输 出功率之差。可以证明两管管耗的最大值PTm（双 ）为： 每个管子的最大管耗PTm（单）为： ( 0.4 TMom PP 双） ( 0.2 omTM PP 单） 例题：如上图OCL电路中已知 、 、 ，试求该电路的实际最大输出功率和 效率。三极管V1、V2的PCM、U（BR）CEO和ICM应如 何选择。 15 CC VV8 L R0 CES V 上述的OCL电路，从其输出波形图中可以看到信 号波形在正、负半周的交接处有失真，这个失真 称为交越失真。这是由于乙类放大无直流偏置， 因此当输入信号低于三极管的死区电压时两管都 截止，这样就在正、负半周的交接处产生了交越 失真。为了避免交越失真可以为