電工學(xué).放大電路中的負(fù)反饋

1、電工學(xué).放大電路中的負(fù)反饋第1頁，共100頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)13分，星期五反饋放大電路的三個(gè)環(huán)節(jié)：基本放大電路比較環(huán)節(jié)反饋放大電路的方框圖反饋電路輸出信號(hào)輸入信號(hào)反饋信號(hào)反饋系數(shù)凈輸入信號(hào)放大倍數(shù)反饋電路F基本放大電路A+第2頁，共100頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)13分，星期五反饋放大電路的方框圖凈輸入信號(hào)若三者同相，則 Xd = Xi Xf可見 Xd Xi ，即反饋信號(hào)起了削弱凈輸入信號(hào)的作用（負(fù)反饋）。反饋電路F基本放大電路A+第3頁，共100頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)13分，星期五直流反饋：反饋只對(duì)直流分量起作用，反饋元件只能傳遞直流信號(hào)。負(fù)反饋：反饋削弱

2、凈輸入信號(hào)，使放大倍數(shù)降低。在振蕩器中引入正反饋，用以產(chǎn)生波形。交流反饋：反饋只對(duì)交流分量起作用，反饋元件只能傳遞交流信號(hào)。 在放大電路中，出現(xiàn)正反饋將使放大器產(chǎn)生自激振蕩，使放大器不能正常工作。 正反饋：反饋增強(qiáng)凈輸入信號(hào)， 使放大倍數(shù)提高。引入交流負(fù)反饋的目的：改善放大電路的性能引入直流 負(fù)反饋的目的：穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn) 負(fù)反饋的類型1. 反饋的分類第4頁，共100頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)13分，星期五2. 負(fù)反饋的類型1) 根據(jù)反饋所采樣的信號(hào)不同，可以分為電壓反饋 和電流反饋。 電流負(fù)反饋具有穩(wěn)定輸出電流、增大輸出電阻的作用。 電壓負(fù)反饋具有穩(wěn)定輸出電壓、減小輸出電阻的作用。如果

3、反饋信號(hào)取自輸出電壓，叫電壓反饋。如果反饋信號(hào)取自輸出電流，叫電流反饋。第5頁，共100頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)13分，星期五2) 根據(jù)反饋信號(hào)在輸入端與輸入信號(hào)比較形式的 不同，可以分為串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋。反饋信號(hào)與輸入信號(hào)串聯(lián)，即反饋信號(hào)與輸入信號(hào)以電壓形式作比較，稱為串聯(lián)反饋。反饋信號(hào)與輸入信號(hào)并聯(lián)，即反饋信號(hào)與輸入信號(hào)以電流形式作比較，稱為并聯(lián)反饋。串聯(lián)反饋使電路的輸入電阻增大，并聯(lián)反饋使電路的輸入電阻減小。第6頁，共100頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)13分，星期五負(fù)反饋交流反饋直流反饋電壓串聯(lián)負(fù)反饋電壓并聯(lián)負(fù)反饋電流串聯(lián)負(fù)反饋電流并聯(lián)負(fù)反饋負(fù)反饋的類型穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)第

4、7頁，共100頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)13分，星期五3. 負(fù)反饋類型的判別步驟3) 判別是否負(fù)反饋？2) 判別是交流反饋還是直流反饋？4) 是負(fù)反饋！判斷是何種類型的負(fù)反饋？1) 找出反饋網(wǎng)絡(luò)（一般是電阻、電容）。第8頁，共100頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)13分，星期五 1) 判別反饋元件（一般是電阻、電容） (1) 連接在輸入與輸出之間的元件。 (2) 為輸入回路與輸出回路所共有的元件。 發(fā)射極電阻RE為 輸入回路與輸出 回路所共有，所 以RE是反饋元件。例1：RB1RCC1C2RB2RERL+UCCuiuo+RSeS+第9頁，共100頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)13

5、分，星期五RB1RCC1C2RB2RERL+UCCuiuo+RSeS+2) 判斷是交流反饋還是直流反饋交、直流分量的信號(hào)均可通過 RE，所以RE引入的是交、直流反饋。 如果有發(fā)射極旁路電容， RE中僅有直流分量的信號(hào)通過 ，這時(shí)RE引入的則是直流反饋。E例1：第10頁，共100頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)13分，星期五例1： 3) 判斷反饋類型凈輸入信號(hào)： ui 與 uf 串聯(lián),以電壓形式比較串聯(lián)反饋 ui正半周時(shí),uf也是正半周,即兩者同相負(fù)反饋 uf 正比于輸出電流電流反饋 串聯(lián)電流負(fù)反饋 + uf+ RB1RCC1C2RB2RERL+UCCuiuo+RSeS+ieube ube =

6、 ui - uf uf = ie RE Ube = Ui - Uf 可見 Ube Ui , 反饋電壓Uf 削弱了凈輸入電壓 ic RC 第11頁，共100頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)13分，星期五結(jié)論： 反饋過程： 電流負(fù)反饋具有穩(wěn)定輸出電流的作用 反饋類型 串聯(lián)電流負(fù)反饋 RB1RCC1C2RB2RERL+UCCuiuo+RSeS+IcUfUbeibIc uf ic RC + uf+ ube Ube = Ui - Uf第12頁，共100頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)13分，星期五電阻 RF連接在輸入與輸出之間，所以RF是反饋元件。2) 判斷是交流反饋還是直流反饋 交、直流分量的信號(hào)

7、均可通過 RF，所以 RF引入的是交、直流反饋。例2：1) 判反饋元件+UCCRCC1RF+RS+C2+RLeSuiuo第13頁，共100頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)13分，星期五3) 判斷反饋類型例2：凈輸入信號(hào)： ii 與 if 并聯(lián)，以電流形式比較并聯(lián)反饋 ii 正半周時(shí)，if 也是正半周，即兩者同相負(fù)反饋 if 正比于輸出電壓電壓反饋 if 與 uo反相并聯(lián)電壓負(fù)反饋 +UCCRCC1RF+RS+C2+RLeSuiuoiiibif ib = ii - if Ib = Ii - If 可見 Ib 1，稱為深度負(fù)反饋，此時(shí)： 在深度負(fù)反饋的情況下，閉環(huán)放大倍數(shù)僅與反饋電路的參數(shù)有關(guān)。

8、第29頁，共100頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)13分，星期五例：|A|=300，|F|=0.01。第30頁，共100頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)13分，星期五3. 改善波形失真Auiufud加反饋前加反饋后uo大略小略大略小略大 負(fù)反饋是利用失真的波形來改善波形的失真，因此只能減小失真，而不能完全消除失真。uoAF小接近正弦波正弦波ui第31頁，共100頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)13分，星期五4.展寬通頻帶引入負(fù)反饋使電路的通頻帶寬度增加無負(fù)反饋有負(fù)反饋BWfBWf|Au|O第32頁，共100頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)13分，星期五例：中頻放大倍數(shù) |A0| =10

9、，反饋系數(shù) |F| = 0.01在原上限、下限頻率處 說明加入負(fù)反饋后，原上限、下限頻率仍在通頻帶內(nèi)，即通頻帶加寬了。第33頁，共100頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)13分，星期五uiubeib+5. 對(duì)輸入電阻的影響在同樣的 ib下，ui= ube + uf ube，所以 rif 提高。1) 串聯(lián)負(fù)反饋無負(fù)反饋時(shí)：有負(fù)反饋時(shí)：uf+使電路的輸入電阻提高第34頁，共100頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)13分，星期五if無負(fù)反饋時(shí)：有負(fù)反饋時(shí)：在同樣的ube下，ii = ib + if ib，所以 rif 降低。2) 并聯(lián)負(fù)反饋使電路的輸入電阻降低iiibube+第35頁，共100頁，2

10、022年，5月20日，23點(diǎn)13分，星期五 電壓負(fù)反饋具有穩(wěn)定輸出電壓的作用，即有恒壓輸出特性，故輸出電阻降低。 電流負(fù)反饋具有穩(wěn)定輸出電流的作用，即有恒流輸出特性，故輸出電阻提高。1) 電壓負(fù)反饋使電路的輸出電阻降低2) 電流負(fù)反饋使電路的輸出電阻提高6.對(duì)輸出電阻的影響第36頁，共100頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)13分，星期五16.7 放大電路的頻率特性 阻容耦合放大電路由于存在級(jí)間耦合電容、發(fā)射極旁路電容及三極管的結(jié)電容等，它們的容抗隨頻率變化，故當(dāng)信號(hào)頻率不同時(shí)，放大電路的輸出電壓相對(duì)于輸入電壓的幅值和相位都將發(fā)生變化。頻率特性幅頻特性：電壓放大倍數(shù)的模|Au|與頻率 f 的關(guān)

11、系相頻特性：輸出電壓相對(duì)于輸入電壓的 相位移 與頻率 f 的關(guān)系第37頁，共100頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)13分，星期五通頻帶f|Au |0.707| Auo |fLfH| Auo |幅頻特性下限截止頻率上限截止頻率耦合、旁路電容造成。三極管結(jié)電容、 造成f 270 180 90相頻特性O(shè)第38頁，共100頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)13分，星期五 在中頻段 所以，在中頻段可認(rèn)為電容不影響交流信號(hào)的傳送，放大電路的放大倍數(shù)與信號(hào)頻率無關(guān)。(前面所討論的放大倍數(shù)及輸出電壓相對(duì)于輸入電壓的相位移均是指中頻段的) 三極管的極間電容和導(dǎo)線的分布電容很小，可認(rèn)為它們的等效電容CO與負(fù)載并

12、聯(lián)。由于CO的電容量很小，它對(duì)中頻段信號(hào)的容抗很大，可視作開路。 由于耦合電容和發(fā)射極旁路電容的容量較大，故對(duì)中頻段信號(hào)的容抗很小，可視作短路。rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS+-第39頁，共100頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)13分，星期五 由于信號(hào)的頻率較低，耦合電容和發(fā)射極旁路電容的容抗較大，其分壓作用不能忽略。以至實(shí)際送到三極管輸入端的電壓 比輸入信號(hào) 要小，故放大倍數(shù)降低，并使 產(chǎn)生越前的相位移（相對(duì)于中頻段）。 在低頻段： 所以，在低頻段放大倍數(shù)降低和相位移越前的主要原因是耦合電容和發(fā)射極旁路電容的影響。 CO的容抗比中頻段還大，仍可視作開路。rbeRBRCRLEBC+

13、-+-+-RS+-C1C2第40頁，共100頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)13分，星期五 由于信號(hào)的頻率較高，耦合電容和發(fā)射極旁路電容的容抗比中頻段還小，仍可視作短路。 在高頻段： 所以，在高頻段放大倍數(shù)降低和相位移滯后的主要原因是三極管電流放大系數(shù) 、極間電容和導(dǎo)線的分布電容的影響。 CO的容抗將減小，它與負(fù)載并聯(lián)，使總負(fù)載阻抗減小，在高頻時(shí)三極管的電流放大系數(shù) 也下降，因而使輸出電壓減小，電壓放大倍數(shù)降低，并使 產(chǎn)生滯后的相位移（相對(duì)于中頻段）。rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSCo第41頁，共100頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)13分，星期五 16.8 多級(jí)放大電路及其級(jí)間

14、耦合方式 耦合方式：信號(hào)源與放大電路之間、兩級(jí)放大電路之間、放大器與負(fù)載之間的連接方式。 常用的耦合方式：直接耦合、阻容耦合和變壓器耦合。動(dòng)態(tài): 傳送信號(hào)減少壓降損失 靜態(tài)：保證各級(jí)有合適的Q點(diǎn)波形不失真第二級(jí) 推動(dòng)級(jí) 輸入級(jí) 輸出級(jí)輸入輸出多級(jí)放大電路的框圖對(duì)耦合電路的要求第42頁，共100頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)13分，星期五 阻容耦合第一級(jí)第二級(jí)負(fù)載信號(hào)源兩級(jí)之間通過耦合電容 C2 與下級(jí)輸入電阻連接RB1RC1C1C2RB2CE1RE1+RS+RC2C3CE2RE2RL+UCC+T1T2第43頁，共100頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)13分，星期五1. 靜態(tài)分析 由于電容

15、有隔直作用，所以每級(jí)放大電路的直流通路互不相通，每級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)互相獨(dú)立，互不影響，可以各級(jí)單獨(dú)計(jì)算。兩級(jí)放大電路均為共發(fā)射極分壓式偏置電路。RB1RC1C1C2RB2CE1RE1+RS+RC2C3CE2RE2RL+UCC+T1T2第44頁，共100頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)13分，星期五2. 動(dòng)態(tài)分析微變等效電路第一級(jí)第二級(jí)rbeRB2RC1EBC+-+-+-RSrbeRC2RLEBC+-RB1第45頁，共100頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)13分，星期五例2: 如圖所示的兩級(jí)電壓放大電路，已知1= 2 =50, T1和T2均為3DG8D。(1) 計(jì)算前、后級(jí)放大電路的靜態(tài)值(U

16、BE=0.6V);(2) 求放大電路的輸入電阻和輸出電阻； (3) 求各級(jí)電壓的放大倍數(shù)及總電壓放大倍數(shù)。 RB1C1C2RE1+RC2C3CE+24V+T1T21M27k82k43k7.5k51010k第46頁，共100頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)13分，星期五解: (1) 兩級(jí)放大電路的靜態(tài)值可分別計(jì)算。第一級(jí)是射極輸出器: RB1C1C2RE1+RC2C3CE+24V+T1T21M27k82k43k7.5k51010k第47頁，共100頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)13分，星期五第二級(jí)是分壓式偏置電路RB1C1C2RE1+RC2C3CE+24V+T1T21M27k82k43k7

17、.5k51010k解:第48頁，共100頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)13分，星期五第二級(jí)是分壓式偏置電路RB1C1C2RE1+RC2C3CE+24V+T1T21M27k82k43k7.5k51010k解:第49頁，共100頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)13分，星期五rbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_(2) 計(jì)算 r i和 r 0 由微變等效電路可知，放大電路的輸入電阻 ri 等于第一級(jí)的輸入電阻ri1。第一級(jí)是射極輸出器，它的輸入電阻ri1與負(fù)載有關(guān)，而射極輸出器的負(fù)載即是第二級(jí)輸入電阻 ri2。微變等效電路第50頁，共100頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)13分，星期

18、五rbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_(2) 計(jì)算 r i和 r 0第51頁，共100頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)13分，星期五(2) 計(jì)算 r i和 r 0rbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_第52頁，共100頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)13分，星期五(3)求各級(jí)電壓的放大倍數(shù)及總電壓放大倍數(shù)第一級(jí)放大電路為射極輸出器rbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_第53頁，共100頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)13分，星期五(3)求各級(jí)電壓的放大倍數(shù)及總電壓放大倍數(shù)rbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_第二級(jí)放大電路為共發(fā)射極放大電路總電壓放大倍數(shù)

19、第54頁，共100頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)13分，星期五應(yīng)用舉例鎳鎘電池恒流充電電路原理:三極管工作于恒流狀態(tài)，基極電位恒為6V；調(diào)整轉(zhuǎn)換開關(guān)使充電電流限制在50mA和100mA;性能:正常充電時(shí)間7小時(shí)左右;充電電流為恒定值；充電電流大小由電池額定容量確定。LED電池R3u2TrD220VR2S50mA100mADZ6V6V+R5R4R1C+T第55頁，共100頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)13分，星期五 LED發(fā)光二極管承受正向電壓導(dǎo)通發(fā)光, 發(fā)光強(qiáng)度與通過的電流大小有關(guān)。LED與R5串聯(lián)后，接于R4 兩端，R4兩端電壓的大小，反映充電電流的大小，LED發(fā)光的亮、暗指示S的位

20、置, R5是LED的限流電阻,使通過LED的電流限制在一定數(shù)值。LED電池R3u2TrD220VR2S50mA100mADZ6V6V+R5R4R1C+T第56頁，共100頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)13分，星期五 直接耦合直接耦合：將前級(jí)的輸出端直接接后級(jí)的輸入端?？捎脕矸糯缶徛兓男盘?hào)或直流量變化的信號(hào)。+UCCuoRC2T2uiRC1R1T1R2+RE2第57頁，共100頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)13分，星期五2. 零點(diǎn)漂移零點(diǎn)漂移：指輸入信號(hào)電壓為零時(shí)，輸出電壓發(fā)生 緩慢地、無規(guī)則地變化的現(xiàn)象。uotO產(chǎn)生的原因：晶體管參數(shù)隨溫度變化、電源電壓 波動(dòng)、電路元件參數(shù)的變化。

21、直接耦合存在的兩個(gè)問題：1. 前后級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)相互影響第58頁，共100頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)13分，星期五 若由于溫度的升高 IC1增加 1%，試計(jì)算輸出電壓Uo變化了多少？已知：UZ=4V， UBE=0.6V，RC1=3k，RC2=500 ， 1= 2=50。溫度升高前，IC1=2.3mA，Uo=7.75V。IC1 = 2.31.01 mA = 2.323 mAUC1= UZ + UBE2 = 4 + 0.6 V = 4.6 V例：uZ+UCCuoRC2T2ui=0RC1R1T1R2+RDZ第59頁，共100頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)13分，星期五已知：UZ=4V， U

22、BE=0.6V，RC1=3k，RC2=500 ， 1= 2=50。溫度升高前，IC1=2.3mA，Uo=7.75V。例：uZ+UCCuoRC2T2ui=0RC1R1T1R2+RDZIC2= 2 IC2 = 50 0.147mA = 7.35mA Uo= 8.3257.75V = 0.575V 提高了7.42% 可見，當(dāng)輸入信號(hào)為零時(shí)，由于溫度的變化，輸出電壓發(fā)生了變化即有零點(diǎn)漂移現(xiàn)象。第60頁，共100頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)13分，星期五零點(diǎn)漂移的危害： 直接影響對(duì)輸入信號(hào)測(cè)量的準(zhǔn)確程度和分辨能力。 嚴(yán)重時(shí)，可能淹沒有效信號(hào)電壓，無法分辨是有效信號(hào)電壓還是漂移電壓。 一般用輸出漂移

23、電壓折合到輸入端的等效漂移電壓作為衡量零點(diǎn)漂移的指標(biāo)。輸入端等效漂移電壓輸出端漂移電壓電壓放大倍數(shù) 只有輸入端的等效漂移電壓比輸入信號(hào)小許多時(shí)，放大后的有用信號(hào)才能被很好地區(qū)分出來。第61頁，共100頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)13分，星期五 由于不采用電容，所以直接耦合放大電路具有良好的低頻特性。通頻帶f|Au |0.707| Auo |OfH| Auo |幅頻特性 抑制零點(diǎn)漂移是制作高質(zhì)量直接耦合放大電路的一個(gè)重要的問題。 適合于集成化的要求，在集成運(yùn)放的內(nèi)部，級(jí)間都是直接耦合。第62頁，共100頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)13分，星期五16.9 差動(dòng)放大電路16. 9. 1

24、差動(dòng)放大電路的工作情況 電路結(jié)構(gòu)對(duì)稱，在理想的情況下，兩管的特性及對(duì)應(yīng)電阻元件的參數(shù)值都相等。差動(dòng)放大電路是抑制零點(diǎn)漂移最有效的電路結(jié)構(gòu)。差動(dòng)放大原理電路 +UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+T2兩個(gè)輸入、兩個(gè)輸出兩管靜態(tài)工作點(diǎn)相同第63頁，共100頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)13分，星期五1. 零點(diǎn)漂移的抑制uo= VC1 VC2 = 0uo= (VC1 + VC1 ) (VC2 + VC2 ) = 0靜態(tài)時(shí)，ui1 = ui2 = 0當(dāng)溫度升高時(shí)ICVC （兩管變化量相等） 對(duì)稱差動(dòng)放大電路對(duì)兩管所產(chǎn)生的同向漂移都有抑制作用。+UCCuoui1RCRB2T1

25、RB1RCui2RB2RB1+T2第64頁，共100頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)13分，星期五2. 有信號(hào)輸入時(shí)的工作情況 兩管集電極電位呈等量同向變化，所以輸出電壓為零，即對(duì)共模信號(hào)沒有放大能力。(1) 共模信號(hào) ui1 = ui2大小相等、極性相同 差動(dòng)電路抑制共模信號(hào)能力的大小，反映了它對(duì)零點(diǎn)漂移的抑制水平。+UCCuoRCRB2T1RB1RCRB2RB1+ui1ui2+T2+共模信號(hào) 需要抑制第65頁，共100頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)13分，星期五+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+T22. 有信號(hào)輸入時(shí)的工作情況兩管集電極電位一減一增，呈等量

26、異向變化，(2) 差模信號(hào) ui1 = ui2大小相等、極性相反uo= (VC1VC1 )(VC2 + VC ) =2 VC1 即對(duì)差模信號(hào)有放大能力。+差模信號(hào) 是有用信號(hào)第66頁，共100頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)13分，星期五(3) 比較輸入 ui1 、ui2 大小和極性是任意的。例1: ui1 = 10 mV, ui2 = 6 mV ui2 = 8 mV 2 mV 例2: ui1 =20 mV, ui2 = 16 mV 可分解成: ui1 = 18 mV + 2 mV ui2 = 18 mV 2 mV 可分解成: ui1 = 8 mV + 2 mV共模信號(hào)差模信號(hào) 放大器只 放

27、大兩個(gè) 輸入信號(hào) 的差值信 號(hào)差動(dòng) 放大電路。 這種輸入常作為比較放大來應(yīng)用，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中是常見的。 第67頁，共100頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)13分，星期五（Common Mode Rejection Ratio) 全面衡量差動(dòng)放大電路放大差模信號(hào)和抑制共模信號(hào)的能力。差模放大倍數(shù)共模放大倍數(shù) KCMR越大，說明差放分辨差模信號(hào)的能力越強(qiáng)，而抑制共模信號(hào)的能力越強(qiáng)。3. 共模抑制比共模抑制比第68頁，共100頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)13分，星期五 若電路完全對(duì)稱，理想情況下共模放大倍數(shù) Ac = 0 輸出電壓 uo = Ad （ui1 ui2 ） = Ad uid 若

28、電路不完全對(duì)稱，則 Ac 0，實(shí)際輸出電壓 uo = Ac uic + Ad uid 即共模信號(hào)對(duì)輸出有影響 。第69頁，共100頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)13分，星期五16. 9. 2 典型差動(dòng)放大電路+UCCuoui1RCRPT1RBRCui2RERB+T2EE+RE的作用：穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)，限制每個(gè)管子的漂移。EE：用于補(bǔ)償RE上的壓降，以獲得合適的工作點(diǎn)。第70頁，共100頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)13分，星期五16.10 互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路 對(duì)功率放大電路的基本要求 功率放大電路的作用：是放大電路的輸出級(jí)，去推動(dòng)負(fù)載工作。例如使揚(yáng)聲器發(fā)聲、繼電器動(dòng)作、儀表指針偏轉(zhuǎn)、電

29、動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)等。(1) 在不失真的情況下能輸出盡可能大的功率。(2) 由于功率較大，就要求提高效率。第71頁，共100頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)13分，星期五ICUCEOQiCtOICUCEOQiCtOICUCEOQiCtO晶體管的工作狀態(tài)甲類工作狀態(tài)晶體管在輸入信號(hào)的整個(gè)周期都導(dǎo)通靜態(tài)IC較大，波形好, 管耗大效率低。乙類工作狀態(tài)晶體管只在輸入信號(hào)的半個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通， 靜態(tài)IC=0，波形嚴(yán)重失真, 管耗小效率高。甲乙類工作狀態(tài)晶體管導(dǎo)通的時(shí)間大于半個(gè)周期，靜態(tài)IC 0，一般功放常采用。第72頁，共100頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)13分，星期五 互補(bǔ)對(duì)稱放大電路 互補(bǔ)對(duì)稱電路是集成功

30、率放大電路輸出級(jí)的基本形式。當(dāng)它通過容量較大的電容與負(fù)載耦合時(shí)，由于省去了變壓器而被稱為無輸出變壓器(Output Transformerless)電路，簡稱OTL電路。若互補(bǔ)對(duì)稱電路直接與負(fù)載相連，輸出電容也省去，就成為無輸出電容(Output Capacitorless)電路，簡稱OCL電路。 OTL電路采用單電源供電， OCL電路采用雙電源供電。第73頁，共100頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)13分，星期五1. OTL電路(1) 特點(diǎn)T1、T2的特性一致；一個(gè)NPN型、一個(gè)PNP型兩管均接成射極輸出器；輸出端有大電容；單電源供電。(2) 靜態(tài)時(shí)(ui= 0), IC1 0， IC2

31、0OTL原理電路電容兩端的電壓RLuIT1T2+UCCCAuo+-+-第74頁，共100頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)13分，星期五RLuiT1T2Auo+-+-(3) 動(dòng)態(tài)時(shí) 設(shè)輸入端在UCC/2 直流基礎(chǔ)上加入正弦信號(hào)。T1導(dǎo)通、T2截止；同時(shí)給電容充電T2導(dǎo)通、T1截止；電容放電，相當(dāng)于電源 若輸出電容足夠大，其上電壓基本保持不變，則負(fù)載上得到的交流信號(hào)正負(fù)半周對(duì)稱。ic1ic2交流通路uo輸入交流信號(hào)ui的正半周輸入交流信號(hào)ui的負(fù)半周第75頁，共100頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)13分，星期五 (4) 交越失真 當(dāng)輸入信號(hào)ui為正弦波時(shí)，輸出信號(hào)在過零前后出現(xiàn)的失真稱為交越

32、失真。 交越失真產(chǎn)生的原因 由于晶體管特性存在非線性， ui 死區(qū)電壓晶體管導(dǎo)通不好。交越失真采用各種電路以產(chǎn)生有不大的偏流，使靜態(tài)工作點(diǎn)稍高于截止點(diǎn)，即工作于甲乙類狀態(tài)?？朔辉绞д娴拇胧﹗itOuotO第76頁，共100頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)13分，星期五R1RLuIT1T2+UCCCAuo+-+-R2D1D2 動(dòng)態(tài)時(shí)，設(shè)ui 加入正弦信號(hào)。正半周T2 截止，T1基極電位進(jìn)一步提高，進(jìn)入良好的導(dǎo)通狀態(tài)。負(fù)半周T1截止，T2基極電位進(jìn)一步降低，進(jìn)入良好的導(dǎo)通狀態(tài)。 靜態(tài)時(shí)T1、T2 兩管發(fā)射結(jié)電壓分別為二極管D1、D2的正向?qū)▔航担率箖晒芫幱谖⑷鯇?dǎo)通狀態(tài)。(5) 克服交越失

33、真的電路第77頁，共100頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)13分，星期五uiuo+UCCT1T2+UCCRL2. OCL電路ic1ic2靜態(tài)時(shí)：ui = 0V,iC1 0， iC2 0uo = 0V。動(dòng)態(tài)時(shí)：ui 0VT1導(dǎo)通，T2截止特點(diǎn)： 雙電源供電、輸出無電容器。uoOCL原理電路第78頁，共100頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)13分，星期五16.11 場效應(yīng)管及其放大電路 場效應(yīng)晶體管是利用電場效應(yīng)來控制電流的一種半導(dǎo)體器件，即是電壓控制元件。它的輸出電流決定于輸入電壓的大小，基本上不需要信號(hào)源提供電流，所以它的輸入電阻高，且溫度穩(wěn)定性好。結(jié)型場效應(yīng)管按結(jié)構(gòu)不同場效應(yīng)管有兩種:絕

34、緣柵型場效應(yīng)管 本節(jié)僅介紹絕緣柵型場效應(yīng)管按工作狀態(tài)可分為：增強(qiáng)型和耗盡型兩類每類又有N溝道和P溝道之分第79頁，共100頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)13分，星期五 絕緣柵場效應(yīng)管漏極D 柵極和其它電極及硅片之間是絕緣的，稱絕緣柵型場效應(yīng)管。金屬電極(1) N溝道增強(qiáng)型管的結(jié)構(gòu)柵極G源極S1. 增強(qiáng)型絕緣柵場效應(yīng)管SiO2絕緣層P型硅襯底 高摻雜N區(qū)第80頁，共100頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)13分，星期五GSD符號(hào)： 由于柵極是絕緣的，柵極電流幾乎為零，輸入電阻很高，最高可達(dá)1014 。漏極D金屬電極柵極G源極SSiO2絕緣層P型硅襯底 高摻雜N區(qū) 由于金屬柵極和半導(dǎo)體之間的絕

35、緣層目前常用二氧化硅，故又稱金屬-氧化物-半導(dǎo)體場效應(yīng)管，簡稱MOS場效應(yīng)管。第81頁，共100頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)13分，星期五(2) N溝道增強(qiáng)型管的工作原理EGP型硅襯底N+N+GSD+UGSED+ 由結(jié)構(gòu)圖可見，N+型漏區(qū)和N+型源區(qū)之間被P型襯底隔開，漏極和源極之間是兩個(gè)背靠背的PN結(jié)。 當(dāng)柵源電壓UGS = 0 時(shí)，不管漏極和源極之間所加電壓的極性如何，其中總有一個(gè)PN結(jié)是反向偏置的，反向電阻很高，漏極電流近似為零。SD第82頁，共100頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)13分，星期五EGP型硅襯底N+N+GSD+UGSED+ 當(dāng)UGS 0 時(shí)，P型襯底中的電子受到電

36、場力的吸引到達(dá)表層，填補(bǔ)空穴形成負(fù)離子的耗盡層；N型導(dǎo)電溝道在漏極電源的作用下將產(chǎn)生漏極電流ID，管子導(dǎo)通。當(dāng)UGS UGS（th）時(shí)，將出現(xiàn)N型導(dǎo)電溝道，將D-S連接起來。UGS愈高，導(dǎo)電溝道愈寬。(2) N溝道增強(qiáng)型管的工作原理第83頁，共100頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)13分，星期五EGP型硅襯底N+N+GSD+UGSED+N型導(dǎo)電溝道當(dāng)UGS UGS(th）后，場效應(yīng)管才形成導(dǎo)電溝道，開始導(dǎo)通，若漏源之間加上一定的電壓UDS，則有漏極電流ID產(chǎn)生。在一定的UDS下漏極電流ID的大小與柵源電壓UGS有關(guān)。所以，場效應(yīng)管是一種電壓控制電流的器件。 在一定的漏源電壓UDS下，使管子由

37、不導(dǎo)通變?yōu)閷?dǎo)通的臨界柵源電壓稱為開啟電壓UGS(th）。(2) N溝道增強(qiáng)型管的工作原理第84頁，共100頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)13分，星期五(3) 特性曲線有導(dǎo)電溝道轉(zhuǎn)移特性曲線無導(dǎo)電溝道開啟電壓UGS(th）UDSUGS/ID/mAUDS/VoUGS= 1VUGS= 2VUGS= 3VUGS= 4V 漏極特性曲線恒流區(qū)可變電阻區(qū)截止區(qū)第85頁，共100頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)13分，星期五N型襯底P+P+GSD符號(hào)：結(jié)構(gòu)(4) P溝道增強(qiáng)型 SiO2絕緣層加電壓才形成 P型導(dǎo)電溝道 增強(qiáng)型場效應(yīng)管只有當(dāng)UGS UGS(th）時(shí)才形成導(dǎo)電溝道。第86頁，共100頁，20

38、22年，5月20日，23點(diǎn)13分，星期五2. 耗盡型絕緣柵場效應(yīng)管GSD符號(hào)： 如果MOS管在制造時(shí)導(dǎo)電溝道就已形成，稱為耗盡型場效應(yīng)管。(1 ) N溝道耗盡型管SiO2絕緣層中摻有正離子予埋了N型 導(dǎo)電溝道第87頁，共100頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)13分，星期五2. 耗盡型絕緣柵場效應(yīng)管 由于耗盡型場效應(yīng)管預(yù)埋了導(dǎo)電溝道，所以在UGS= 0時(shí)，若漏源之間加上一定的電壓UDS，也會(huì)有漏極電流 ID 產(chǎn)生。 當(dāng)UGS 0時(shí)，使導(dǎo)電溝道變寬， ID 增大； 當(dāng)UGS 0時(shí)，使導(dǎo)電溝道變窄， ID 減?。?UGS負(fù)值愈高，溝道愈窄， ID就愈小。 當(dāng)UGS達(dá)到一定負(fù)值時(shí)，N型導(dǎo)電溝道消失，

39、ID= 0，稱為場效應(yīng)管處于夾斷狀態(tài)（即截止）。這時(shí)的UGS稱為夾斷電壓，用UGS(off）表示。 這時(shí)的漏極電流用 IDSS表示，稱為飽和漏極電流。第88頁，共100頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)13分，星期五(2) 耗盡型N溝道MOS管的特性曲線夾斷電壓 耗盡型的MOS管UGS= 0時(shí)就有導(dǎo)電溝道，加反向電壓到一定值時(shí)才能夾斷。 UGS(off)轉(zhuǎn)移特性曲線0ID/mA UGS /V-1-2-348121612UDS=常數(shù)U DSUGS=0UGS0漏極特性曲線0ID/mA16201248121648IDSS第89頁，共100頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)13分，星期五2. 耗盡型絕

40、緣柵場效應(yīng)管(3) P 溝道耗盡型管符號(hào)：GSD予埋了P型 導(dǎo)電溝道SiO2絕緣層中摻有負(fù)離子第90頁，共100頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)13分，星期五耗盡型GSDGSD增強(qiáng)型N溝道P溝道GSDGSDN溝道P溝道G、S之間加一定電壓才形成導(dǎo)電溝道在制造時(shí)就具有原始導(dǎo)電溝道第91頁，共100頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)13分，星期五3. 場效應(yīng)管的主要參數(shù)(1) 開啟電壓 UGS(th)：是增強(qiáng)型MOS管的參數(shù)(2) 夾斷電壓 UGS(off)：(3) 飽和漏電流 IDSS：是結(jié)型和耗盡型MOS管的參數(shù)(4) 低頻跨導(dǎo) gm：表示柵源電壓對(duì)漏極電流 的控制能力極限參數(shù)：最大漏極電流、耗散功率、擊穿電壓。第92頁，共100頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)13分，星期五 場效應(yīng)管與晶體管的比較 電流控制 電壓控制 控制方式電子和空穴兩種載流子同時(shí)參與導(dǎo)電載流子電子或空穴中一種載流子參與導(dǎo)電類 型 NPN和PN