2模擬電子線路基礎(chǔ)實驗

第二部分模擬電子線路基礎(chǔ)實驗2.1二極管的主要參數(shù)與基本應(yīng)用2.2三極管的主要參數(shù)與基本應(yīng)用2.3場效應(yīng)管的主要參數(shù)與基本應(yīng)用2.4集成運(yùn)算放大器及其基本應(yīng)用2.1二極管的參數(shù)測試與基本應(yīng)用2.1.1二極管的主要參數(shù)2.1.2二極管的基本應(yīng)用一、普通二極管的應(yīng)用二、發(fā)光二極管的應(yīng)用三、穩(wěn)壓二極管的應(yīng)用四、變?nèi)荻O管的應(yīng)用2.1二極管的參數(shù)測試與基本應(yīng)用2.1.1二極管的主要參數(shù)最大整流電流IFM最大反向工作電壓VRM反向電流IR交流電阻rIFM、VRM通常由器件手冊查得。IR和r可以用晶體管特性圖示儀進(jìn)行測量UI導(dǎo)通壓降:硅管0.6~0.7V,鍺管0.2~0.3V。反向擊穿電壓U(BR)死區(qū)電壓硅管0.5V,鍺管0.2V。UIE+-反向漏電流（很小，A級）二極管伏安特性曲線2.1二極管的參數(shù)測試與基本應(yīng)用2.1.2二極管的基本應(yīng)用一、普通二極管的應(yīng)用二、發(fā)光二極管的應(yīng)用三、穩(wěn)壓二極管的應(yīng)用四、變?nèi)荻O管的應(yīng)用幾種常見二極管的應(yīng)用電路圖2.1.2

幾種常見的發(fā)光二極管應(yīng)用電路幾種常見穩(wěn)壓二極管應(yīng)用電路2.2三極管的參數(shù)測試與基本應(yīng)用2.2.1三極管的主要參數(shù)及其測試直流電流放大系數(shù)交流電流放大系數(shù)β穿透電流ICEO反向擊穿電壓U（BR）CEO

集電極最大允許電流ICM集電極最大允許功耗PCMbbcec

eNPNPNP2.2三極管的參數(shù)測試與基本應(yīng)用2.2.2三極管的基本應(yīng)用應(yīng)用舉例：（a）簡易聲光歐姆表（b）鋸齒波發(fā)生器（c）自激多諧振蕩器（d）光控路燈（e）調(diào)頻無線話筒晶體管低頻電路晶體管開關(guān)電路晶體管高頻電路晶體三極管應(yīng)用舉例（a）簡易聲光歐姆表（b）鋸齒波發(fā)生器晶體三極管應(yīng)用舉例（c）自激多諧振蕩器 （d）光控路燈晶體三極管應(yīng)用舉例（e）調(diào)頻無線話筒2.3場效應(yīng)管的主要參數(shù)與基本應(yīng)用2.3.1場效應(yīng)管主要參數(shù)1）飽和漏電流IDSS2）夾斷電壓VP或開啟電壓VT

3）跨導(dǎo)gm4)最大耗散功率PDM5）直流輸入電阻RGSIDSS和VP（VT

）可以用電流表和電壓表測得，gm可以用晶體管特性圖示儀測得。dsgN溝道結(jié)型場效應(yīng)管P溝道結(jié)型場效應(yīng)管dsggdsgdsN溝道增強(qiáng)型MOS管P溝道增強(qiáng)型MOS管2.3場效應(yīng)管的主要參數(shù)與基本應(yīng)用2.3.2場效應(yīng)管的基本應(yīng)用場效應(yīng)管是電壓控制元件，在只允許從信號源取極少量電流的情況下，應(yīng)選用場效應(yīng)管。其噪聲系數(shù)比晶體管要小，故常用于低噪聲放大器中。因為輸入阻抗極高，N溝道結(jié)型場效應(yīng)管的源極和漏極可以互換，柵極電壓可正可負(fù)，所以靈活性比晶體管更高。應(yīng)用舉例：（a）駐極體話筒電路（b）場效應(yīng)管源極跟隨器（c）高穩(wěn)定石英晶體振蕩器（d）擴(kuò)音機(jī)與電唱機(jī)相接的拾音電路2.3.2場效應(yīng)管的基本應(yīng)用（舉例）（a）駐極體話筒電路 （b）場效應(yīng)管源極跟隨器2.3.2場效應(yīng)管的基本應(yīng)用（舉例）（c）高穩(wěn)定石英晶體振蕩器（d）擴(kuò)音機(jī)與電唱機(jī)相接的拾音電路2.4集成運(yùn)算放大器及其基本應(yīng)用2.4.1集成運(yùn)放概述2.4.2集成運(yùn)放的主要性能參數(shù)2.4.3使用集成運(yùn)放時的注意事項2.4.4集成運(yùn)放的基本應(yīng)用集成運(yùn)放的符號

_

A+NPO2.4.1集成運(yùn)放概述集成運(yùn)算放大器（OperationalAmplifier，Op-amp）是一種通用的集成電路，廣泛應(yīng)用于各種線性集成電路系統(tǒng)中。早期的集成運(yùn)放主要用于數(shù)學(xué)運(yùn)算（如加、減、乘、除、積分、微分）電路中。初期是由真空管構(gòu)成，需較高工作電壓，功耗也大。當(dāng)今的集成運(yùn)放由線性集成電路構(gòu)成，在相對較低的電壓下工作，且具有更高的可靠性和比較低廉的價格。2.4.1集成運(yùn)放概述集成運(yùn)放的內(nèi)部結(jié)構(gòu)：集成運(yùn)放實際上是一個高增益的、高輸入阻抗、低輸出阻集成運(yùn)放抗，帶深度負(fù)反饋的多級直接耦合放大器。集成運(yùn)算放大器內(nèi)部組成原理框圖差動輸入級電壓放大級輸出級偏置電路＋－uiduo2.4.1集成運(yùn)放概述管腳辨識：常見的集成運(yùn)算放大器有圓形、扁平型、雙列直插式等,有8管腳、14管腳等。集成運(yùn)放外形結(jié)構(gòu)示意圖2.4.2集成運(yùn)放的主要性能參數(shù)1.輸入失調(diào)電壓VIO2.輸入失調(diào)電流IIO3.開環(huán)差模直流電壓增益AVO4.共模抑制比KCMR5.增益帶寬積6.轉(zhuǎn)換速率（擺動率）SR2.4.2集成運(yùn)放的主要性能參數(shù)1.輸入失調(diào)電壓VIO理想運(yùn)放是，當(dāng)兩輸入端電壓為零（ui+=ui-)時,輸出電壓應(yīng)當(dāng)為零。但實際的集成運(yùn)放難以做到差動輸入級完全對稱，實現(xiàn)這個指標(biāo)。規(guī)定在室溫（25℃）及標(biāo)準(zhǔn)電源電壓下，為了使輸出電壓為零，需在集成運(yùn)放兩輸入端額外附加的補(bǔ)償電壓稱為輸入失調(diào)電壓VIO

。VIO越小越好，一般約為1～10mV。可用書中圖2.4.3電路測試。2.輸入失調(diào)電流IIOIIO是當(dāng)運(yùn)放輸出電壓為零時，兩個輸入端的偏置電流之差，IIO=|IB+-IB-|。它是由內(nèi)部元件參數(shù)不一致等原因造成的。IIO越小越好，一般為1nA～0.1μA。2.4.2集成運(yùn)放的主要性能參數(shù)3.開環(huán)差模直流電壓增益AVO

集成運(yùn)放在開環(huán)時（無外加反饋時）輸出電壓與輸入差模信號電壓之比稱開環(huán)差模直流電壓增益AVO。它是決定運(yùn)放運(yùn)算精度的重要因素，常用分貝（dB）表示，目前最高值可達(dá)140dB以上。可用書中圖2.4.4電路測試。4.共模抑制比KCMRKCMR是差模電壓放大倍數(shù)AVD與共模電壓放大倍數(shù)AVC之比，即KCMR=20lg|AVD/AVC|

，高質(zhì)量的運(yùn)放KCMR可達(dá)160dB?？捎脮袌D2.4.5電路測試。2.4.2集成運(yùn)放的主要性能參數(shù)5.增益帶寬積AV·BW運(yùn)放的帶寬BW通常等于截止頻率fc。實驗結(jié)果表明：增益越高，帶寬越窄，但增益帶寬積不變，即AV·BW=常數(shù)。因此，在給定電壓增益下，運(yùn)放的最高工作頻率收到增益帶寬積的限制，應(yīng)用時要特別注意這一點。6.轉(zhuǎn)換速率（擺動率）運(yùn)放在大幅度階躍信號作用下，輸出信號所能達(dá)到的最大變化率成為轉(zhuǎn)換速率或擺動率。用SR表示，其單位為V/μs。以上兩個參數(shù)稱為運(yùn)放的交流參數(shù)。2.4.2集成運(yùn)放的主要性能參數(shù)理想運(yùn)放參數(shù)特征：開環(huán)電壓增益AVo

=

開環(huán)帶寬BW=輸入電阻Ri

=

輸出電阻Ro

=0當(dāng)V+=V-時，VO=0沒有溫漂

1、理想運(yùn)放兩輸入端電壓u+

=u－（虛短）

2、理想運(yùn)放兩輸入端不取用電流i-=

i+=0（虛斷）

由理想運(yùn)放參數(shù)可推出：2.4.3使用集成運(yùn)放時的注意事項1.粗測運(yùn)放的好壞2.調(diào)零消除失調(diào)誤差3.相位補(bǔ)償消除高頻自激4.過載保護(hù)措施具體見書P252.4.3節(jié)內(nèi)容2.4.4集成運(yùn)放的基本應(yīng)用1.反相放大器2.同相放大器和電壓跟隨器3.差動放大器4.加（減）法器5.微分器6.積分器7.窗比較器8.RC正弦波振蕩器9.方波發(fā)生器10.階梯波發(fā)生器11.自舉式交流電壓放大器12.單電源供電交流電壓放大器運(yùn)放的線性運(yùn)用運(yùn)放的非線性運(yùn)用2.4.4集成運(yùn)放的基本應(yīng)用1.反相放大器i1=iF+

ib-=iF

,ib-=0

ib+=0v+

=0

v－=v+=0平衡電阻(使輸入端對地的靜態(tài)電阻相等):RP=R1//RF電壓放大倍數(shù):虛地點_+RFR1RPvivoi1iFib-ib+u-=u+=uiib+=0ib-=0Au=1+RFR1iF=i1RP=R1//RFF1F1)iFi1_+RFR1RPuiuo2.4.4集成運(yùn)放的基本應(yīng)用2.同相放大器Au=1+RFR1當(dāng)RF=0時,Au=1uo=ui2.電壓跟隨器此電路是電壓串聯(lián)負(fù)反饋，輸入電阻大，輸出電阻小，在電路中作用與分離元件的射極輸出器相同，但是電壓跟隨性能好。_+RFR1RPuiuoib+=0ib-=0ui2R2R1+R2u+=u-=u+u-=uo

R1+ui1R2R1+R2uo

R1+ui1R2R1+R2ui2R2R1+R2=_+R2R1R1ui2uoR3ui1ib-ib+2.4.4集成運(yùn)放的基本應(yīng)用3.差動放大器（減法器）2.4.4集成運(yùn)放的基本應(yīng)用3.差動放大器應(yīng)用2.4.4集成運(yùn)放的基本應(yīng)用4.加法器（反相電壓求和）i1i2iF虛地uo=-(ui1

R1RF+ui2

R2RF)若R1=R2=R,

uo=-(ui1

R

RF+ui2

)取RP=R1//R2//RF_+RFR1R2ui2uoRPui1_+RFR1RPvivoi1iFib-ib+ib+=0ib-=0,i1+i2=iFui1

R1=ui2

R2+-uo

RFu-=u+=0ib-=0ui－+uoRR2i1iFC2.4.4集成運(yùn)放的基本應(yīng)用5.微分器2.4.4集成運(yùn)放的基本應(yīng)用5.微分器uc

=-uoib+=0ib-=0,iF

=Cducdt-CduodtuiR=u-=u+=0i