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第一章二極管及其應(yīng)用二極管的特性、結(jié)構(gòu)與分類1整流電路及其應(yīng)用

2濾波電路的類型和應(yīng)用

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實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)功能的其他方法4全套課件任務(wù)一二極管的特性、結(jié)構(gòu)與分類活動一半導(dǎo)體二極管的特性和參數(shù)活動二特殊的二極管及其應(yīng)用活動一半導(dǎo)體二極管的特性和參數(shù)

一、半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)和符號

半導(dǎo)體二極管(簡稱二極管)是由1個PN結(jié)加上2個接觸電極、引線和管殼構(gòu)成的，如圖1-1(a)所示。二極管的電路符號如圖1-1(c)所示，其中A是指從P區(qū)引出的電極，稱為P極或正極；K是指從N區(qū)引出的電極，稱為N極或負極。三角箭頭方向表示PN結(jié)正向電流的方向，即二極管的正向電流是從P極流入，N極流出的。二、二極管的伏安特性二極管的導(dǎo)電性能由加在二極管兩端的電壓與流過二極管的電流來決定，兩者之間的關(guān)系曲線稱為二極管伏安特性曲線，如圖1-2所示。1．正向特性正向特性是指二極管加正向電壓時電流隨電壓變化的關(guān)系，即圖1-2中的OA段和AB段。2．反向特性反向特性是指二極管加反向電壓時電流隨電壓變化的關(guān)系，即圖1-2中的OC段和CD段。

通過上面的分析可以看出：(1)二極管的電壓與電流變化不呈線性關(guān)系，其電阻值不是常數(shù)，二極管是非線性器件。(2)二極管具有單向?qū)щ娦?，即外加正向電壓大于死區(qū)電壓(死區(qū)電壓，鍺管約為0．1V，硅管約為0．5V)時，二極管導(dǎo)通；外加正向電壓小于死區(qū)電壓時，二極管截止。(3)二極管正向?qū)ê?，正向電壓變化范圍很?一般鍺管為0．2～0．3V，硅管為0．6～0．7V)，近似恒壓特性。(4)鍺二極管比硅二極管的正向電流上升快，正向電壓壓降小，但鍺管比硅管的反向電流大得多，受溫度影響比較明顯。【例1-1】有3只二極管，用萬用表直流電壓擋分別測出這3只二極管的正極與負極的對地電位(參考點電位)，如圖1-3所示，試判斷這3只二極管的偏置狀態(tài)。解：要判別二極管是正偏還是反偏，只要記住，二極管正極電位高于負極電位，則二極管正偏，否則反偏。根據(jù)上述規(guī)則，圖1-3(a)所示二極管為正偏，圖1-3(b)(c)所示二極管均為反偏。三、二極管的主要參數(shù)1.最大整流電流IDm最大整流電流IDm是指二極管長時間工作時允許通過的最大正向平均電流。2.最高反向工作電壓URm最高反向工作電壓URm是指二極管正常使用時所允許加的最高反向電壓。3.反向電流IR

反向電流IR是指在室溫下二極管未被擊穿時的反向電流值，或者是加上最大反向工作電壓時的反向電流值。4.最高工作頻率fm

最高工作頻率fm是指保證二極管能起單向?qū)щ娮饔脮r的最高工作頻率。【例1-2】如圖1-4所示電路，VD1，VD2為硅管，求流過二極管的電流I為多少?四、二極管的簡易測試1.判別二極管的極性

2.檢測二極管的好壞檢測時，用萬用表的紅、黑兩根表棒，分別正接和反接二極管2端，即可測出大、小2個阻值。如果測得的正、反向電阻值相差很大，則表示該二極管的單向?qū)щ娦阅芎谩Ｈ绻麥y得的正、反向電阻值差不多，則表示二極管性能差?；顒佣厥獾亩O管及其應(yīng)用一、穩(wěn)壓二極管1．穩(wěn)壓二極管的特點穩(wěn)壓二極管(簡稱穩(wěn)壓管)的符號和伏安特性如圖1-6所示。由伏安特性曲線可知，穩(wěn)壓管反向擊穿特性曲線非常陡峭。在反向擊穿區(qū)，反向擊穿電流在較大范圍內(nèi)變化時，管子兩端的電壓變化范圍卻很小。穩(wěn)壓管就是利用其反向擊穿特性進行穩(wěn)壓的。2.穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù)(1)穩(wěn)定電壓UZ。穩(wěn)定電壓UZ指穩(wěn)壓管中的電流為規(guī)定電流時，穩(wěn)壓管兩端的電壓值。(2)穩(wěn)定電流IZ。穩(wěn)定電流IZ指穩(wěn)壓管工作在穩(wěn)壓狀態(tài)時，穩(wěn)定電流的參考值。它作為應(yīng)用時的參考數(shù)據(jù)。2.穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù)(3)最大耗散功率PZmax。最大耗散功率PZmax指穩(wěn)壓管正常工作時不致因過熱而損壞所能承受的最大耗散功率。(4)動態(tài)電阻rZ。動態(tài)電阻rZ指穩(wěn)壓管擊穿后，某一電壓的變化量ΔUZ與對應(yīng)的電流變化量ΔIZ之比。二、發(fā)光二級管

發(fā)光二極管（簡稱LED），它的外形、電路符號和伏安特性分別如圖1-7(a)(b)所示。發(fā)光二極管和普通二極管一樣，具有單向?qū)щ娦阅?，它的死區(qū)電壓比普通二極管高，一般為1~2V。當(dāng)它正向?qū)ǖ臅r候，會發(fā)出光線，根據(jù)材料的不同，能發(fā)出紅、綠、黃等幾種顏色的可見光，還能發(fā)出人眼看不見的紅外光，發(fā)光的強度與正向電流的大小成正比。

在實際的應(yīng)用中，發(fā)紅外光的二極管常用于遙控器，如電視的遙控器。發(fā)可見光的二極管常用于顯示電路，如圖1-8。三、光電二級管光電二極管(又稱光敏二極管)是將光信號變成電信號的特殊二極管，電路符號如圖1-9所示。光電二極管是利用半導(dǎo)體的光敏特性制成的。它工作在反向電壓下工作，當(dāng)不受光照時，通過二極管的反向電流很小；當(dāng)有光照射時，反向電流顯著增加，這個電流稱為光電電流。

在實際應(yīng)用中，光電二極管主要用于自動控制電路中，如圖1-10和圖1-11所示。四、變?nèi)荻壒?/p>

變?nèi)荻O管是利用PN結(jié)的電容效應(yīng)制成的，可以用來作為電容器。變?nèi)荻O管的電路符號以及結(jié)電容C與反偏電壓U的關(guān)系如圖1-12(a)(b)所示。在實際應(yīng)用中，變?nèi)荻O管常用于高頻電路的調(diào)頻、電調(diào)諧和自動頻率控制等，如圖1-13所示為用于電調(diào)諧電路。任務(wù)二整流電路及其應(yīng)用活動一單相半波整流電路活動二單相橋式整流電路活動三用集成運放組成的全波整流電路單相半波整流電路由電源變壓器T的副邊繞組、整流二極管VD和負載RL串聯(lián)組成，如圖1-14所示?；顒右粏蜗喟氩ㄕ麟娐?/p>

一、工作原理設(shè)變壓器副邊的感應(yīng)交流電壓為式中，E2為交流電壓的有效值。

在交流電壓e2的正半周(0～π)，設(shè)電源變壓器副邊輸出電壓極性a端為正、b端為負，如圖1-15(a)所示。負載RL上獲得的電壓為uo=e2

，如圖1-16和圖1-17所示。

在交流電壓e2的負半周(π～2π)，電源變壓器副邊輸出電壓極性變a端為負、b端為正，如圖1-15(b)所示。由此可知，電路加上交流電壓后，交流電壓只有半個周期能夠產(chǎn)生與二極管箭頭方向一致的電流(見圖1-17)，這種電路稱為半波整流電路。二、負載電壓的平均值由圖1-16可知，負載所得半波整流電壓雖然方向不變，但大小仍是隨時間不斷變化，這種電壓稱為脈動直流電壓，可以用平均值表示其大小。數(shù)學(xué)理論證明，一個周期內(nèi)，半波整流電路輸出電壓的平均值是交流電壓峰值的1π。三、負載電流的平均值

四、整流元件的選擇選用整流二極管時，必須滿足：最大整流電流須滿足：最高反向工作電壓：活動二單相橋式整流電路

全波整流電路是在半波整流方式下對剩下的半個周期的波形也進行整流的電路，橋式整流電路是全波整流電路中的一種類型。一、工作原理設(shè)變壓器副邊的感應(yīng)交流電壓為式中，E2為交流電壓的有效值。當(dāng)e2為正半周時，變壓器副邊電壓極性為a正b負（見圖1-20(a)），VD1和VD3正偏導(dǎo)通，VD2和VD4反偏截止，電流路徑a→VD1→RL→VD3→b，將截止的VD2，VD4略去。負載RL上獲得自上而下的脈動電流，其電壓極性為上正下負。一、工作原理

在e2的負半周，變壓器副邊電壓極性為a負b正(見圖1-20(b))，VD2和VD4正偏導(dǎo)通，VD1和VD3反偏截止，電流路徑為b→VD2→RL→VD4→a，將截止的VD1，VD3略去。負載RL上仍獲得自上而下的脈動電流，其電壓極性也仍為上正下負。從上述分析可以看出，在交流電壓的正負兩個半周內(nèi)，負載RL上都能獲得同方向的脈動電流和同極性的脈動電壓。所以，橋式整流電壓波形如圖1-21所示。二、負載電壓和電流的平均值

全波整流電路比半波整流電路的整流效率提高1倍，其負載所獲直流電壓平均值也比半波整流高1倍。即負載電流的平均值為三、整流元件的選擇

三、整流元件的選擇橋式整流電路中，整流二極管的選擇原則是：最大整流電流須滿足：最高反向工作電壓須滿足：【例1-4】

某電阻性負載，它需要一個直流電壓為110V、直流電流為3A的供電電源，現(xiàn)采用橋式整流電路，試求變壓器副邊電壓的有效值E2，并根據(jù)計算結(jié)果選擇整流二極管型號。活動三用集成運放組成的全波整流

電路

圖1-23所示為采用集成運放的全波整流電路，當(dāng)輸入信號為正半周(Ui≥0)時，Uo=-Ui

。當(dāng)輸入信號為負半周(Ui≤0)時，Uo=Ui

，電路輸出波形如圖1-24所示。輸入電壓波形輸出電壓波形任務(wù)三濾波電路的類型和應(yīng)用活動一濾波電路活動二濾波電路的應(yīng)用活動一濾波電路

利用整流電路雖能把交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?，但整流輸出的直流電壓含有波動成?交流成分)，稱為脈動直流電。要獲得平滑的直流電，須對整流后的波形進行整形，用做對波形進行整形的電路稱為濾波電路。

構(gòu)成濾波電路的主要元件是電感線圈和電容器，它們有對不同頻率具有不同電抗的特性，使負載上電壓(或電流)的直流分量盡可能大，交流分量盡可能小，以減小輸出電壓紋波?；顒佣V波電路的應(yīng)用

一、電容濾波電路的工作過程圖1-26所示為半波整流電容濾波電路，電路特點是在整流電路負載電阻兩端并聯(lián)上濾波電容C。半波整流電容濾波電路的濾波過程及輸出波形如圖1-27所示。

電容濾波電路僅適用于負載電流較小的場合。圖1-28所示為增大濾波電容C后電路的輸出電壓波形圖，RC放電時間延長，即RC放電速度變慢，輸出直流電壓的脈動性與圖1-27(b)相比有所減小。

電容濾波在橋式整流電路中的工作原理與半波整流時一樣，不同點是橋式整流電路中e2在正負半周都對電容器充電，即在一周期內(nèi)e2對電容器C充電2次，電容器向負載電阻放電的時間縮短，因此輸出電壓更加平滑，如圖1-29所示。二、負載電壓的平均值

半波整流電容濾波電路中，輸出電壓的平均值為

橋式整流電容濾波電路中，輸出電壓的平均值為

空載時，輸出電壓的平均值(輸出端開路，RL→∞)為【例1-6】

單相橋式整流電容濾波電路如圖130所示，已知輸出電壓Uo=15V，RL=100Ω，電源頻率f=50Hz。試計算：第二章三極管及放大電路基礎(chǔ)三極管及其應(yīng)用1放大電路的構(gòu)成

2共發(fā)射極基本放大電路

3共集電極和共基極放大電路4多級放大器5任務(wù)一三極管及其應(yīng)用活動一三極管的結(jié)構(gòu)和類型活動二三極管的放大作用活動三三極管的伏安特性曲線活動四三極管的主要參數(shù)活動一三極管的結(jié)構(gòu)和類型

一、三極管的結(jié)構(gòu)

晶體三極管(又稱半導(dǎo)體三極管)，由2個PN結(jié)構(gòu)成，其連接方法有NPN和PNP共2種，前者為NPN管，后者為PNP管，如圖2-1所示。三極管有3個區(qū)域：發(fā)射區(qū)、集電區(qū)和基區(qū)。由3個區(qū)引入的3個電極：分別稱為發(fā)射極e、集電極c和基極b。二、三極管的類型晶體三極管的種類很多，按三極管所用半導(dǎo)體材料來分，有硅管和鍺管2種；按三極管的導(dǎo)電極性分，有NPN型和PNP型2種；按功率分，有小功率管、中功率管和大功率管；按頻率來分，有低頻管和高頻管2種；按結(jié)構(gòu)工藝分，主要有合金管和平面管；按用途分，有放大管和開關(guān)管等。另外，從三極管的封裝材料來分，有金屬封裝、玻璃封裝，近年來多用硅酮塑料封裝?；顒佣龢O管的放大作用

一、三極管的偏置三極管要起到放大作用(工作在放大狀態(tài))，必須具備內(nèi)部和外部2個條件。內(nèi)部條件就是三極管自身的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點，而外部條件是要給三極管加合適的工作電壓，即發(fā)射結(jié)加正向電壓，集電結(jié)加反向電壓，所加電壓稱為偏置電壓。三極管放大狀態(tài)時的外部條件如圖2-3所示。二、三極管的電流放大作用三極管的電流放大作用實驗電路如圖2-4所示。

從上述實驗可得出如下一些結(jié)論：(1)電流分配關(guān)系：（2）基極電流變化引起集電極電流變化，但集電極與基極電流之比保持不變，為一常數(shù)，即直流電流放大系數(shù)：（3）基極電流有一微小的變化量ΔIB時，集電極電流就會有一個較大的變化量ΔIC，三極管的這一特性叫交流電流放大作用。則交流電流放大系數(shù)：活動三三極管的伏安特性曲線

三極管的特性曲線是指各電極間電壓和各電極電流之間的關(guān)系曲線，其中主要有輸入特性曲線和輸出特性曲線兩種。三極管的特性曲線測試電路如圖2-6所示。一、輸入特性曲線輸入特性是指UCE為某一固定值時，輸入回路中IB和UBE之間的關(guān)系。輸入特性曲線如圖2-7所示。二、輸出特性曲線輸出特性是指IB為某一固定值時，輸出回路中IC和UCE之間的關(guān)系。輸出特性曲線如圖2-8所示。1.截止區(qū)把IB=0與uCE軸之間的區(qū)域稱為截止區(qū)。2.飽和區(qū)輸出特性曲線族陡直上升且互相重合的曲線與縱軸iC之間的區(qū)域稱為飽和區(qū)。3.放大區(qū)輸出特性曲線的平直部分所組成的區(qū)域稱為放大區(qū)?；顒铀娜龢O管的主要參數(shù)

一、三極管的放大特性參數(shù)

三極管的電流放大系數(shù)是反映三極管電流放大能力強弱的參數(shù)。（1）共發(fā)射極直流電流放大系數(shù)β的表達式為（2）共發(fā)射極交流電流放大系數(shù)β的表達式為或【例2-1】

某三極管的輸出特性曲線如圖2-8所示，試計算：（1）Q1點的直流電流放大系數(shù)β；（2）Q1和Q2兩點間的交流電流放大系數(shù)β。二、三極管的放大特性參數(shù)1.集電極基極反向飽和電流ICBO指晶體三極管發(fā)射極開路時，從集電極流到基極的電流，如圖2-9所示。

2.穿透電流ICEO指晶體三極管基極開路時，集電極與發(fā)射極之間加上規(guī)定電壓，從集電極流到發(fā)射極的電流，如圖2-10所示。ICEO與ICBO有如下關(guān)系：三、極限參數(shù)極限參數(shù)指三極管正常工作時不允許超過的極限工作條件，即所允許的電壓、電流和功率的極限值。1.集電極最大允許電流ICM在技術(shù)上規(guī)定，當(dāng)三極管的β值下降到正常值的2/3時的集電極電流稱為集電極最大允許電流，用ICM表示。2.集電極基極反向擊穿電壓U(BR)CBO指在發(fā)射極開路時集電結(jié)承受的最高反向電壓。3.發(fā)射極基極反向擊穿電壓U(BR)EBO指在集電極開路時發(fā)射極與基極之間所能承受的最高反向電壓。4.集電極發(fā)射極反向擊穿電壓U(BR)CEO指在基極開路時，集電極與發(fā)射極之間所能承受的最高反向電壓。5.集電極最大允許耗散功率PCM指集電極允許的最大功率。使用時若PCM超過此值，將使三極管的性能變差或燒毀。三、三極管的截止頻率和特征頻率在信號頻率不太高時，三極管的電流放大系數(shù)β基本不變。隨著信號頻率的升高，由于三極管極間電容的影響，β將逐漸下降。β隨頻率變化的關(guān)系曲線如圖2-11所示。

任務(wù)二放大電路的構(gòu)成活動一放大電路的定義活動二放大電路的基本參數(shù)活動一放大電路的定義

能把微弱的電信號放大，轉(zhuǎn)換成較強的電信號的電路，稱為放大電路，簡稱放大器。

如圖2-13所示是放大器的框圖，如圖2-14所示是放大器輸入、輸出波形圖。活動二放大電路的基本參數(shù)

一、放大倍數(shù)放大倍數(shù)是衡量放大電路放大能力的指標(biāo)，用字母A表示。放大倍數(shù)分為電壓放大倍數(shù)、電流放大倍數(shù)和功率放大倍數(shù)3種。1.電壓放大倍數(shù)Au

電壓放大倍數(shù)Au是放大電路輸出電壓有效值Uo(或變化量uo)與輸入電壓有效值Ui(或變化量ui)的比值，即2.放大電路的增益Gu

電路的放大能力除了直接用放大倍數(shù)表示之外，還常用放大倍數(shù)的對數(shù)值來表示，稱為增益G，單位為貝爾(Bel)，實際中常用分貝(dB)來量度。

Gu為放大電路的電壓增益，其大小用下式表示【例2-2】

某交流放大電路的輸入電壓是200mV，輸出電壓為2V，求該放大電路的電壓放大倍數(shù)和電壓增益。二、輸入電阻和輸出電阻1.輸入電阻輸入電阻ri為從放大電路的輸入端(不含信號源內(nèi)阻RS)看進去的等效電阻，如圖2-15所示，其數(shù)值等于輸入電壓與輸入電流之比。

2.輸入電阻

輸出電阻ro為從放大電路輸出端(不包括外接負載RL)看進去的交流等效電阻，如圖2-15所示，其數(shù)值等于輸出電壓與輸出電流之比。

三、通頻帶

一般情況下，放大電路只適用于放大某個特定頻率范圍的信號。在這個頻率范圍內(nèi)，不但放大倍數(shù)高，而且比較穩(wěn)定，這個范圍稱為中頻。

中頻對應(yīng)的放大倍數(shù)稱為中頻放大倍數(shù)，用Aum表示。當(dāng)信號頻率太高或太低時，放大倍數(shù)會大幅度下降。當(dāng)信號頻率下降而使放大倍數(shù)下降到中頻放大倍數(shù)的0.707倍時，這個頻率稱為下限截止頻率，用fL表示。當(dāng)信號頻率升高而使放大倍數(shù)下降到中頻放大倍數(shù)的0.707倍時，這個頻率稱為上限截止頻率，用fH表示。將fL和fH之間的頻率范圍稱為通頻帶，記作fbw，如圖2-16所示。

任務(wù)三共發(fā)射極基本放大電路活動一基本放大電路的組成活動二基本放大電路的工作原理活動三電路直流通路與交流通路活動四放大電路的偏置電路活動一基本放大電路的組成

最簡單的共發(fā)射極放大電路如圖2-17所示。活動一基本放大電路的組成

輸入信號源一般是將非電量變?yōu)殡娏康膿Q能器，如各種傳感器、話筒、攝像機等。三極管是放大電路的核心元件，起電流放大作用直流電源EC、偏置電路(圖2-17中，由基極偏置電阻Rb構(gòu)成)和集電極電阻Rc：用來為三極管提供靜態(tài)工作點，以保證晶體三極管工作在放大區(qū)。

Rc的另一作用是將集電極電流IC的變化轉(zhuǎn)換成集—射之間電壓UCE的變化。輸入耦合電容C1和輸出耦合電容C2起隔斷直流通路的作用。活動二基本放大電路的工作原理

一、設(shè)置靜態(tài)工作點的必要性1．放大電路的靜態(tài)工作點

放大電路輸入端未加交流信號(即ui=0)時的工作狀態(tài)稱為直流狀態(tài)，簡稱靜態(tài)。放大電路的靜態(tài)工作點（Q點）的電流值、電壓值分別記做ICQ，IBQ，UBEQ和UCEQ。如圖所示。2.設(shè)置合理的靜態(tài)工作點

將設(shè)有偏置的圖2-19所示電路去掉基極電阻Rb，就形成了如圖2-20所示的基極無直流偏壓的電路。

在輸入信號的一個周期中，三極管只有一小部分時間導(dǎo)通，得到如圖2-21所示的ib失真波形。為了避免放大電路產(chǎn)生非線性失真，必須設(shè)置靜態(tài)工作點，即在信號輸入前先給三極管發(fā)射結(jié)加上正向偏置電壓UBEQ，使基極有一個起始電流IBQ，如圖2-22所示。二、基本放大電路的放大原理1.無交流信號輸入時，放大器的工作情況2.輸入交流信號時，放大器的工作情況當(dāng)放大電路輸入端加入正弦交流信號電壓ui(=Uimsinωt)時，活動三電路直流通路與交流通路

一、直流通路

所謂直流通路，是指放大電路未加輸入信號時，放大電路在直流電源Ec的作用下，直流分量所流過的路徑。圖2-19所示電路的直流通路如圖2-25所示。二、交流通路交流通路是在信號ui作用下，交流電流所流過的路徑。如圖2-19所示電路的交流通路如圖2-26所示?；顒铀姆糯箅娐返钠秒娐?/p>

一、溫度對靜態(tài)工作點的影響

放大電路在實際工作中電源電壓的波動、元件的老化以及溫度都會對靜態(tài)工作點有影響。

特別是三極管受溫度的影響最大，當(dāng)溫度升高時，三極管的β值將增大，穿透電流ICEO將增大，UBE減小，從而使三極管的特性曲線上移，溫度升高對三極管參數(shù)的影響最終導(dǎo)致集電極電流IC增大，UCE減小。二、電壓反饋式偏置電路

如圖2-27所示為電壓負反饋偏置電路，偏置電阻Rb接在基極和集電極之間，其作用除了提供基極偏流外，還同時將集電極輸出電壓的一部分反饋回基極。

三、分壓式偏置電路如圖2-28所示。分壓式穩(wěn)定工作點偏置電路由上偏置電阻Rb1、下偏置電阻Rb2對電源分壓，組成分壓電路。Re稱為發(fā)射極電阻，起穩(wěn)定靜態(tài)工作點IBQ的作用。Ce稱為發(fā)射極旁路電容，在交流情況下Re被短路。

任務(wù)四共集電極和共基極放大電路活動一共集電極放大電路活動二共基極放大電路

三極管構(gòu)成放大電路時根據(jù)輸入信號與輸出信號公共端的不同，有3種基本連接方式：共發(fā)射極接法、共基極接法和共集電極接法，如圖2-31所示。

活動一共集電極放大電路

圖2-32(a)所示為共集電極放大電路。圖(b)是圖(a)的交流通路。由圖可知，輸入電壓ui加在基極與集電極之間，而輸出信號電壓uo從發(fā)射極與集電極之間取出，集電極成為輸入、輸出信號的公共端，所以稱為共集電極電路。又由于它們的負載RL位于發(fā)射極上，被放大的信號從發(fā)射極輸出，所以又叫做射極輸出器。一、共集電極電路的特點(1)輸出電壓與輸入電壓同相且略小于輸入電壓，即

uo=ui-ube。(2)輸入電阻(3)輸出電阻二、射極輸出器在電路中的應(yīng)用1.用于高輸入電阻的輸入級2.用于低輸出電阻的輸出級3.用于兩級共射放大電路之間的隔離級活動二共基極放大電路

圖2-34(b)是圖2-34(a)所示電路的交流通路。由圖可知，輸入電壓ui加在發(fā)射極和基極之間，而輸出信號電壓uo從集電極與基極之間取出，基極成為輸入、輸出信號的公共端，所以稱為共基極放大電路。電路的電壓放大倍數(shù)為電路的輸出電阻為電路的輸入電阻為任務(wù)五多級放大器活動一多級放大器的耦合方式活動二多級放大器的分析活動一多級放大器的耦合方式

一、阻容耦合利用電阻和電容把前級和后級連接起來的耦合方式叫做阻容耦合。圖2-35所示為一個兩級阻容耦合放大電路。

二、變壓器耦合變壓器耦合電路如圖2-36所示，前后級利用變壓器T連接起來。三、直接耦合直接耦合電路如圖2-37所示。前級的輸出端與后級的輸入端直接相連。交流信號可以暢通無阻，但靜態(tài)工作點彼此影響，相互制約?；顒佣嗉壏糯笃鞯姆治?/p>

一、電壓放大倍數(shù)設(shè)各級放大器的放大倍數(shù)依次為Au1，Au2，…，Aun，則多級放大器總電壓放大倍數(shù)為各級電壓放大倍數(shù)的乘積，即

若用分貝表示法，則總增益為各級增益的代數(shù)和，即二、輸入電阻與輸出電阻多級放大器的輸入電阻和輸出電阻與單級放大器類似。它的輸入電阻就是第一級的輸入電阻。它的輸出電阻就是最后一級的輸出電阻。三、頻率特性與通頻帶多級放大器總的通頻帶比任何一級放大器都窄。多級放大器提高電壓放大倍數(shù)是以犧牲通頻帶為代價的，因此，為了滿足多級放大器對通頻帶的要求，必須將每個單級放大器的通頻帶選得更寬些。四、非線性失真三極管的輸入輸出特性曲線均不是直線，這就導(dǎo)致了輸入輸出特性的非線性，輸入信號經(jīng)放大器放大后，輸出波形將產(chǎn)生非線性失真。在多級放大器中，由于各級均存在失真，則輸出端波形失真更大，要減小輸出波形的失真，應(yīng)盡力克服各單級放大器的失真。第三章常用放大器直流放大器1集成運算放大器的基礎(chǔ)知識

2集成運放構(gòu)成的運算電路

3集成運算放大器的應(yīng)用4放大電路中的負反饋5低頻功率放大器

6任務(wù)一直流放大器活動一前后級靜態(tài)工作點的相互影響活動二零點漂移現(xiàn)象

用來放大緩慢變化的信號或某個直流量的變化（統(tǒng)稱為直流信號）的放大電路，稱為直流放大器。

直流放大器放大的是直流信號，因此它必須有良好的幅頻特性。圖3-1中對交流、直流放大電路的幅頻特性進行了比較?；顒右磺昂蠹夓o態(tài)工作點的相互影響

圖3-2(a)所示電路，在V2的射極上加接Re2，用來抬高V2管的射極電位，因VCE1=VBE2+VE2，這樣，前級的VCE1提高了。后級的VBE2也有了合適的值，信號就可以放大并耦合到后級。不過，由于加接了Re2而引入了電流負反饋，會使放大器增益下降。圖3-2(b)采用硅穩(wěn)壓管(或串接幾只二極管)來代替Re2使之形成一定的電壓UZ。由于穩(wěn)壓管的交流電阻很小，其電流負反饋作用很小。圖3-2(c)采用NPN管和PNP管組成互補耦合電路，也能改善前后級工作點的互相牽制。

活動二零點漂移現(xiàn)象

一、零點漂移（零漂）的概念在多級直流放大電路中，理想情況下，當(dāng)輸入信號ΔUi=0時，輸出信號ΔUo=0。但實際情況是由于各級靜態(tài)工作點隨溫度、電源電壓波動而變化，使輸出信號ΔUo≠0，這種現(xiàn)象稱為零點漂移，簡稱零漂。二、零點漂移的表示方法在實際應(yīng)用中，衡量一個直流放大器零點漂移的程度不能只看輸出零漂電壓絕對值的大小。而常把輸出端零點漂移電壓與放大器放大倍數(shù)的比值——輸入端等效零點漂移電壓，簡稱輸入零漂——作為衡量其質(zhì)量的指標(biāo)。輸入零漂的重要意義在于它確定了直流放大電路正常工作時，所能放大的有用信號的最小值。只有輸入信號電壓大于輸入漂移電壓時，才能在輸出端將有用信號分辨出來。三、抑制零漂的措施(1)選用穩(wěn)定性能好的硅三極管作為放大管；(2)采用單級或級間負反饋以穩(wěn)定工作點，減小零點漂移；(3)采用直流穩(wěn)壓電源，減小由于電源電壓波動所引起的零點漂移；(4)利用熱敏元件以補償放大管受溫度影響所引起的零點漂移；(5)采用差動放大電路抑制零漂。四、差動放大電路圖3-3所示為差動放大電路的基本形式。它由2個完全相同的單管放大電路組成，電路中元件的參數(shù)基本一致。1.對共模信號的抑制作用差動放大電路能有效抑制零漂，關(guān)鍵在于其左右電路完全對稱。差動放大電路的零點漂移折算到輸入端時，相當(dāng)于在三極管V1和V2的輸入端加上了大小相等、極性相同的輸入漂移電壓。通常把這種大小相等、極性相同的輸入信號叫做共模信號。把這種輸入方式叫做共模輸入。上面分析的溫度或電源波動所引起的零點漂移，相當(dāng)于在差動電路引入了共模信號。2.對差模信號的放大作用將有用信號加到差動放大電路輸入端，如圖3-3所示。加在V1基極的信號對地電壓為正極性，加到V2管基極的信號電壓為負極性。由于電路對稱，所以加到兩管基極上的信號完全相等、但極性相反，通常把這種大小相等，極性相反的信號稱為差模信號，把這種輸入方式叫做差模輸入。3.共模抑制比通常把差模放大倍數(shù)Aud與共模放大倍數(shù)

Auc的比值稱為共模抑制比，用KCMR表示，即KCMR是衡量、評定差模放大電路質(zhì)量優(yōu)劣的重要指標(biāo)。當(dāng)電路完全對稱時，共模放大倍數(shù)Auc=0，則共模抑制比KCMR為無窮大。任務(wù)二集成運算放大器的基礎(chǔ)知識活動一集成運放的電路組成及符號活動二集成運放的主要參數(shù)活動三理想集成運放活動一集成運放的電路組成及符號

集成運放電路主要由輸入級、中間級、輸出級和偏置電路等4個部分組成，圖3-4所示為它的方框圖。

(1)輸入級：由差動放大電路組成，應(yīng)用該電路的目的是力求獲得較低的“零漂”和較高的共模抑制比。(2)中間級：由多級電壓放大電路組成，是集成運放最主要的電壓放大級。(3)輸出級：由三極管射極輸出器互補電路組成。(4)偏置電路：為集成運放各級放大電路提供合適而穩(wěn)定的靜態(tài)工作點。集成運放的電路符號如圖3-5所示。在圖中只標(biāo)明信號輸入端與輸出端，其中同相輸入端用“+”或“P”表示，反相輸入端用“-”或“N”表示；輸出端用“uO”表示?；顒佣蛇\放的主要參數(shù)

一、開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)Auo未引入反饋時的集成運放的放大倍數(shù)，稱為開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)，記做Auo。二、輸入失調(diào)電壓UIO集成運放輸入級的差動放大電路不可能完全對稱，導(dǎo)致輸入電壓為零時，輸出電壓不為零，稱運放失調(diào)。欲使輸出電壓為零，必然要在輸入端另加補償電壓，這個電壓的數(shù)值反映了運放的失調(diào)程度，稱為輸入失調(diào)電壓。該數(shù)值越小，輸入級對稱性越好。三、輸入失調(diào)電流IIO由于工藝上的誤差，輸入信號為零時，運放兩輸入端的基極靜態(tài)電流不相等，其差值稱為輸入失調(diào)電流IIO。該數(shù)值越小，輸入級輸入電流的對稱性越好。四、共模抑制比KCMR共模抑制比是電路開環(huán)狀態(tài)下，差模放大倍數(shù)Aud與共模放大倍數(shù)Auc之比，即

KCMR越大，運放性能越好。五、輸出峰-峰電壓UOPP又稱輸出電壓動態(tài)范圍，指運放處于空載時，在一定電源電壓下輸出的最大不失真電壓的峰峰值?；顒尤硐爰蛇\放

圖3-6為理想集成運放的等效電路。圖中ri和ro分別表示其輸入電阻和輸出電阻。一個理想運放，應(yīng)具備下列條件，即：(1)開環(huán)電壓放大倍數(shù)Auo=∞；(2)輸入電阻ri=∞；(3)輸出電阻ro=0；(4)共模抑制比KCMR=∞。根據(jù)上述理想條件，從圖3-6可以直接推導(dǎo)出如下結(jié)論：(1)理想運放的兩輸入端電位差趨于0。從圖3-6中可以看出：Auo·(uP-uN)=uO，由于Auo→∞，而uO是一個有限值，所以uP-uN≈0，uP=uN。(2)理想運放的輸入電流趨于0。在輸入端因uP=uN，而ri→∞，Ii=uP-uNri≈0，所以，理想運放輸入端不取用電流。任務(wù)三集成運放構(gòu)成的運算電路活動一反響比例運算放大器活動二同相比例運算放大器活動一反響比例運算放大器

一、電路結(jié)構(gòu)

反相比例運算放大器的電路結(jié)構(gòu)如圖3-7所示。圖中，輸入電壓uI通過R1接入反相輸入端。在輸出端與反相輸入端之間接有反饋電阻Rf。同相輸入端經(jīng)R2接地。二、閉環(huán)電壓放大倍數(shù)Auf由此可以看出：反相比例運算放大器的閉環(huán)電壓放大倍數(shù)僅由外接反饋電阻Rf和輸入電阻R1的比值決定，與集成運放本身的參數(shù)無關(guān)。上式還說明：輸出電壓與輸入電壓相位相反，大小成一定比例關(guān)系，即該電路完成了對信號的反相比例運算，該電路由此而得名?；顒佣啾壤\算放大器

一、電路結(jié)構(gòu)同相比例運算放大器的電路結(jié)構(gòu)如圖3-8所示。圖中，輸入信號電壓uI接入同相輸入端，反饋電壓從輸出端取出，通過反饋電阻Rf與R1加到反相輸入端。為使輸入端保持平衡，應(yīng)使R2=R1∥Rf

。

二、閉環(huán)電壓放大倍數(shù)Auf

同相輸入比例運算電路的閉環(huán)電壓放大倍數(shù)為同相輸入運算電路的放大倍數(shù)與Au無關(guān)，而取決于電阻Rf與R1的比值，只要選用精密優(yōu)質(zhì)電阻，即可獲得精度和穩(wěn)定性高的閉環(huán)增益。從式（3-4）中還可看出，其uO與uI是同相位的。任務(wù)四集成運放的應(yīng)用活動一運算電路活動二信號轉(zhuǎn)換電路活動三集成運放使用常識活動四放大電路的偏置電路活動一運算電路

一、加法運算電路加法器實際上是在反相放大器的基礎(chǔ)上增加幾條輸入支路，即成為圖3-9所示的加法運算電路。由圖可見，各輸入支路由對應(yīng)的信號源和各自的輸入電阻組成。如果有R1=R2=R3=…=Rn=R，則如果取Rf=R，則二、減法運算電路對兩個輸入信號之差進行放大，即可實現(xiàn)代數(shù)相減運算功能，圖3-10所示電路為完成這種代數(shù)相減功能的運放電路。為了使電路平衡，選擇R1∥Rf=R2∥R′2，且滿足R1=R2，Rf=R′2，則有如果取Rf=R1，則活動二信號轉(zhuǎn)換電路

一、電壓-電流轉(zhuǎn)換器

電壓電流轉(zhuǎn)換器的作用是將輸入電壓信號轉(zhuǎn)換成輸出電流信號。圖3-11所示電路為集成運放電壓電流轉(zhuǎn)換器。如果輸入電壓從反相端輸入，R1為輸入電阻，RL為負載電阻，R2為平衡電阻。在理想條件下，iI=0，所以有如將輸入電壓從同相端輸入，則成為如圖3-12所示的電壓電流轉(zhuǎn)換器。二、電流-電壓轉(zhuǎn)換器圖3-13所示電路中，因為輸入電流iI=0，所以有三、交流耦合放大器

集成運放也可用來放大交流信號。作為專門放大交流信號的集成運放，需要在輸入端串入耦合電容。使之成為交流耦合反饋放大器。其電路如圖3-14所示。活動三集成運放使用常識

一、集成運放的保護措施1.電源極性接反的保護圖3-15為電源極性接反的保護電路，圖中兩只二極管為保護二極管。2、輸入保護當(dāng)運放輸入信號過強時，將可能損壞運放電路，圖3-16為輸入保護電路。3、輸出保護圖3-17為運放輸出保護電路。在輸出端反向串聯(lián)2只穩(wěn)壓二極管VZ1和VZ2。為了不影響信號電壓的正常輸出，兩只穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓值應(yīng)略高于最大輸出電壓。二、集成運放常見故障分析1、不能調(diào)零這種現(xiàn)象是指將輸入端對地短路使輸入信號為0時，調(diào)整外接調(diào)零電位器，仍不能使輸出電壓為0。出現(xiàn)這種故障是輸出電壓處于極限狀態(tài)，或接近正電源，或接近負電源。2、阻塞該故障現(xiàn)象是運放工作于閉環(huán)狀態(tài)下，輸出電壓接近正電源或負電源電壓極限值，不能調(diào)零，信號無法輸入。其原因是輸入信號過大或干擾信號過強，使運放內(nèi)部的某些管子進入飽和或截止?fàn)顟B(tài)，有的電路從負反饋變成了正反饋。3、自激因集成運放電壓增益很高，易引起自激，造成工作不穩(wěn)定。其現(xiàn)象是當(dāng)人體或金屬物靠近它時，表現(xiàn)更為顯著。產(chǎn)生自激的原因可能是RC補償元件參數(shù)不恰當(dāng)，輸出端有容性負載或接線太長等。任務(wù)五放大電路中的負反饋活動一反饋的定義活動二反饋的分類活動三負反饋的4種組態(tài)活動一反饋的定義

反饋是將放大電路輸出量的一部分或全部按一定方式送回到輸入端，與輸入量一起參與控制，從而改善放大電路的性能。

帶有反饋的放大電路稱為反饋放大電路。

反饋的必要條件是要有反饋網(wǎng)絡(luò)，將輸出量送回輸入端。反饋網(wǎng)絡(luò)是連接輸出回路與輸入回路的支路，多數(shù)由電阻元件組成。反饋放大電路的一般形式，可用圖3-18所示的方框圖表示。活動二反饋的分類

一、正反饋和負反饋1.正反饋在反饋放大電路中，當(dāng)反饋信號與輸入信號極性相同時，使凈輸入信號加強的反饋稱為正反饋。2.負反饋當(dāng)反饋信號與輸入信號極性相反時，使凈輸入信號削弱的反饋稱為負反饋。引入負反饋后，其輸入量將比無反饋時小。負反饋多用于改善放大電路的性能。3.判斷正、負反饋的方法（1）先設(shè)輸入信號ui瞬時極性為正(或負)。（2）利用集電極電位與基極電位的瞬時極性相反，共發(fā)射極電路發(fā)射極電位與基極電位瞬時極性相同的關(guān)系，依次推出電路中有關(guān)各點的電位瞬時極性，如圖3-19所示。（3）反饋信號的瞬時極性與輸入信號的瞬時極性相比較：當(dāng)反饋信號引入到輸入端的基極上(反饋信號與輸入信號并聯(lián))，兩者同極性時為正反饋，不同極性時為負反饋，如圖3-20(a)(b)所示；當(dāng)反饋信號引入到輸入端發(fā)射極上時(反饋信號與輸入信號串聯(lián))，兩者同極性時為負反饋，不同極性時為正反饋，如圖3-20(c)(d)所示。二、電壓反饋和電流反饋1.電壓反饋反饋信號取自輸出端的電壓，即反饋信號和輸出電壓uo成正比，稱為電壓反饋。電路如圖3-21所示。2.電流反饋反饋信號取自輸出端的電流，即反饋信號和輸出電流io成正比，稱為電流反饋。電路如圖3-22所示。3.判斷電壓或電流反饋的方法

將反饋放大電路的輸出端短接，即輸出電壓uo=0，若反饋信號Xf隨之消失，表示反饋信號與輸出電壓成正比，故為電壓反饋，如圖3-21(b)(c)中的RL短接，Xf即隨之消失。若uo=0，而反饋信號依然存在，則說明反饋信號與輸出電流成正比，故為電流反饋，將圖3-22(b)中的輸出端短接，而反饋信號Xf≠0，反饋依然存在。三、并聯(lián)反饋和串聯(lián)反饋1.并聯(lián)反饋在輸入端，反饋電路和輸入回路并聯(lián)連接，反饋信號與輸入信號以電流形式相加減，稱為并聯(lián)反饋，如圖3-23(a)所示。2.串聯(lián)反饋

在輸入端，反饋電路和輸入回路串聯(lián)連接，反饋信號與輸入信號以電壓形式相加減，稱為串聯(lián)反饋，如圖3-24(a)所示。3.判斷并聯(lián)反饋或串聯(lián)反饋的方法將放大電路的輸入端短接，即輸入電壓ui=0，若反饋信號Xf隨之消失，則為并聯(lián)反饋，如圖3-23(b)所示。若ui=0，反饋信號依然能加到基本放大電路輸入端，則為串聯(lián)反饋，如圖3-24(b)所示。四、本級反饋和級間反饋(1)本級反饋。把本級的輸出信號回送到本級輸入端的反饋稱為本級反饋。(2)級間反饋。把某一級的輸出信號回送到該級以前的某一級的輸入端的反饋稱為級間反饋。五、交流反饋和直流反饋根據(jù)反饋量是交流量還是直流量，分為交流反饋和直流反饋。(1)直流反饋。若反饋回來的信號是直流量，則為直流反饋。直流負反饋多用于穩(wěn)定靜態(tài)工作點。(2)交流反饋。若反饋回來的信號是交流量，則為交流反饋。交流負反饋多用于改善放大電路的動態(tài)性能?；顒尤摲答伒?種組態(tài)

【例3-1】判斷圖3-26所示電路的交流反饋類型，并寫出反饋網(wǎng)絡(luò)元件。解：圖3-26(a)中，Re是反饋元件，反饋類型是直流電流串聯(lián)負反饋。圖3-26(b)中，Rf

，Re1，C3是反饋網(wǎng)絡(luò)的元件，反饋類型是級間交流電壓串聯(lián)負反饋。圖3-26(c)中，Rf

、Re2以是反饋網(wǎng)絡(luò)的元件，反饋類型是級間交、直流電流并聯(lián)負反饋。任務(wù)六低頻功率放大器活動一功率放大電路的基礎(chǔ)知識活動二低頻功率放大電路的基本類型活動一功率放大電路的基礎(chǔ)知識

(1)由于功率放大電路的主要任務(wù)是向負載提供一定的功率，因而輸出電壓和電流的幅度足夠大。(2)由于輸出信號幅度要求較大，三極管(功放管)大都工作在飽和區(qū)與截止區(qū)的邊沿，因此，要求功放管的極限參數(shù)ICM，PCM，U(BR)CEO等，除應(yīng)滿足電路正常工作外還要留有一定余量，以減小非線性失真。(3)直流電源供給的功率除了一部分變成有用的信號功率以外，剩余部分變成晶體管的管耗，因此，提高工作效率、降低結(jié)溫，也是功率放大電路要解決的一個重要問題。活動二低頻功率放大電路的基本類型

一、有輸出變壓器的功率放大電路1.甲類功率放大電路

甲類功率放大電路

如圖3-29所示。（1）工作原理。當(dāng)輸入信號uI=0時，電路處于靜態(tài)，集電極電流IC=ICQ。變壓器T2的初級線圈中由于通過的是恒定直流電流，所以次級線圈中沒有感應(yīng)電流，負載上也沒有電流通過，放大電路無信號輸出。（2）電路輸出功率及效率。如圖3-30所示是甲類功率放大電路輸出功率圖解。1）電路輸出功率為2）直流電源供給功率為3）電路最大理想效率為2.乙類推挽功率放大電路

乙類推挽功率放大電路如圖3-31所示。

（1）工作原理。靜態(tài)時，由于兩功放管基極和發(fā)射極直流電位相等，所以偏流ICQ1和ICQ2均為0，兩功放管截止，基本上不消耗功率。在輸入信號變化一個周期內(nèi)，VT1，VT2交替半周導(dǎo)通，猶如一推一挽，在負載上合成完整的信號波形(見圖3-32)。（2）交越失真。由于電路中沒有直流偏置，當(dāng)輸入信號uI低于死區(qū)電壓時，功放管VT1和VT2都截止，Ic1和Ic2基本為0，在正、負半周的交替處會產(chǎn)生失真，如圖3-33所示，這種失真稱為交越失真。

（3）電路輸出功率及效率。1）電路的輸出功率為2）電路的最大理想效率為78.5%。二、無變壓器的功率放大電路1.OTL功放電路如圖3-35所示是典型的OTL電路。（1）工作原理。在輸入信號ui的正半周，VT1輸出負極性信號，使C，D點電位下降。此時，VT2反偏截止，VT3正偏導(dǎo)通，VT3的直流電源由C4提供，信號經(jīng)VT3放大后，形成信號電流ic3，并在RL兩端產(chǎn)生負半周輸出信號電壓uo。（2）電路輸出功率與效率。1）電路的最大輸出功率為2）電路的最大理想效率為78%。（3）采用復(fù)合管的OTL電路。把2個或2個以上的三極管的電極適當(dāng)?shù)剡B接起來，等效一個管子使用，即為復(fù)合管。復(fù)合管有4種連接方式：圖3-36(a)(b)由2只同類型三極管構(gòu)成復(fù)合管；圖3-36(c)(d)由2只不同類型三極管構(gòu)成復(fù)合管。（4）集成運放驅(qū)動的OTL電路。2.OCL功放電路

準(zhǔn)互補OCL功率放大電路由前置放大級、中間放大級和輸出級組成，如圖3-39所示。

（1）工作原理。當(dāng)輸入信號為正半周ui>0時，信號經(jīng)差動管VT1倒相(集電極為-)→VT4(集電極為+)→VT7，VT8導(dǎo)通，VT9，VT10截止，VT8管的射極電流ie經(jīng)+EC自上而下流過負載，在RL上形成正半周輸出電壓uo>0。（2）電路輸出功率與效率。1）電路的最大輸出功率為2）電路的最大理想效率為78%。第四章直流穩(wěn)壓電源三端集成穩(wěn)壓器1開關(guān)式穩(wěn)壓電源

2任務(wù)一三端集成穩(wěn)壓器活動一三端固定式集成穩(wěn)壓器活動二三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器活動三三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器的應(yīng)用活動一三端固定式集成穩(wěn)壓器

一、三端固定式集成穩(wěn)壓器簡介(1)三端固定式集成穩(wěn)壓器的型號表示意義如下：(2)W7800，W7900系列集成穩(wěn)壓器的外形與管腳排列如圖4-1、圖4-2所示。二、基本應(yīng)用電路1.固定輸出電壓電路

2．輸出電壓的提高電路W7800系列的最高輸出電壓為24V，如果想提高輸出電壓，可以采用如圖4-4所示的電路。由圖可知，穩(wěn)壓電路輸出電壓為調(diào)節(jié)R2的值就可以調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電路輸出電壓uo的值。

3．輸出電流的擴流電路當(dāng)負載所需電流大于穩(wěn)壓器的最大負載電流時，可采用外接電阻或功率管的方法來擴大輸出電流，如圖4-5所示。

4．正、負兩組輸出的穩(wěn)壓電路活動二三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器的型號表示意義如下：活動三三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器的應(yīng)用

根據(jù)CW317的電壓可調(diào)范圍可知，用CW317制作的可調(diào)穩(wěn)壓電源最小輸出電壓為1．25V。若要求從0開始起調(diào)，可采用圖4-7所示電路。任務(wù)二整流電路及其應(yīng)用開關(guān)式穩(wěn)壓電源的調(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài)，其調(diào)整管只工作在飽和與截止2種狀態(tài)，即開、關(guān)狀態(tài)，使管耗降到最小，使整個電源體積小、效率高，穩(wěn)壓性能好、穩(wěn)壓范圍大。開關(guān)型穩(wěn)壓電源的形式很多，根據(jù)電源的能量供給電路的接法不同，可分為并聯(lián)型和串聯(lián)型2類。

并聯(lián)型開關(guān)穩(wěn)壓電源主要由開關(guān)調(diào)整管、儲能電路、取樣比較電路、基準(zhǔn)電路、脈沖發(fā)生和脈沖調(diào)寬電路等組成。其儲能電路由儲能電容C、儲能電感L和續(xù)流二極管VDZ組成。由于儲能電感L與負載并聯(lián)，故稱為并聯(lián)型開關(guān)穩(wěn)壓電源。其電路方框圖如圖4-8所示。從圖4-8中可以看出，通過調(diào)整管周期性的開關(guān)作用，將輸入端的能量注入儲能電路，由儲能電路濾波后送到負載。調(diào)整管開啟(飽和導(dǎo)通)時間越長、注入儲能電路的能量越多，輸出電壓越高。但調(diào)整管的開關(guān)時間受基極脈沖電壓控制，此脈沖電壓由脈沖發(fā)生器產(chǎn)生，受脈沖調(diào)寬電路控制，脈沖寬度越寬，則調(diào)整管飽和導(dǎo)通時間越長。而脈沖寬度又受取樣電壓與基準(zhǔn)電壓比較后的誤差電壓控制。下面分析儲能電路對能量儲存與輸出的規(guī)律。電網(wǎng)上的交流電通過整流濾波得到直流電壓UI，作為開關(guān)穩(wěn)壓電路的輸入直流電壓，在調(diào)整管開啟(飽和導(dǎo)通)期間，輸入直流電壓UI通過調(diào)整管V加到儲能電感L兩端，在L中產(chǎn)生不斷增長的電流iL，由于L的自感作用將產(chǎn)生上正下負的自感電動勢，使續(xù)流二極管VDZ反偏截止，以便L將UI的能量轉(zhuǎn)換成磁場能并儲存于線圈中。調(diào)整管V導(dǎo)通時間越長，iL越大，L儲存的能量越多。當(dāng)調(diào)整管從飽和導(dǎo)通狀態(tài)跳變到截止?fàn)顟B(tài)瞬間，切斷外電源能量輸入電路，L的自感作用將產(chǎn)生上負下正的自感電動勢，導(dǎo)致續(xù)流二極管VDZ正偏導(dǎo)通。這時L將通過VDZ釋放能量并向儲能電容C充電，同時向負載供電。當(dāng)調(diào)整管再次飽和導(dǎo)通時，續(xù)流二極管VDZ反偏截止，但可由儲能電容釋放能量向負載供電。通過以上分析可以歸納出開關(guān)穩(wěn)壓電源的工作原理為：調(diào)整管導(dǎo)通期間，儲能電感儲能，并由儲能電容向負載供電；調(diào)整管截止期間，儲能電感釋放能量對儲能電容充電，同時向負載供電。這2個元件同時還具備濾波作用，可使輸出波形平滑。并聯(lián)型開關(guān)穩(wěn)壓電源原理電路如圖4-9所示。在有的并聯(lián)型開關(guān)穩(wěn)壓電源中，儲能電感以互感變壓器的形式出現(xiàn)，其電路如圖4-10所示。

如果將并聯(lián)型開關(guān)穩(wěn)壓電源的儲能電感L和續(xù)流二極管位置互換，使儲能電感L與負載串聯(lián)，即成為串聯(lián)型開關(guān)穩(wěn)壓電源。其電路如圖4-11所示，工作原理與并聯(lián)型開關(guān)穩(wěn)壓電源相同。第五章正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路的基礎(chǔ)知識1LC正弦波振蕩電路

2RC正弦波振蕩電路

3任務(wù)一正弦波振蕩電路的基礎(chǔ)知識活動一正弦波振蕩電路的組成活動二正弦波振蕩電路產(chǎn)生振蕩的條件活動一正弦波振蕩電路的組成

一、振蕩現(xiàn)象如圖5-1所示。這時只有通過改變話筒的方向或減小放大電路的增益，才能消除振蕩。放大電路在沒有輸入信號的情況下就沒有輸出信號，而振蕩電路是在沒有輸入信號的情況下，仍有一定頻率和幅值的輸出信號(這種現(xiàn)象稱為放大電路的自激振蕩)。根據(jù)上述的分析，圖5-2(b)是用示波器觀察到的圖5-2(a)電路輸出波形，它是調(diào)諧放大電路。二、正弦波振蕩電路的組成圖5-3(a)是振蕩電路。圖（b）是用示波器觀察到的輸出波形。振蕩電路是一種能量轉(zhuǎn)換電路。1.放大電路放大電路必須有能量供給，結(jié)構(gòu)合理，靜態(tài)工作點合適，具有放大作用。圖5-3中的三極管VT是放大管，Rb1，Rb2和Re組成固定分壓式電流串聯(lián)負反饋偏置電路。2.選頻網(wǎng)絡(luò)為保證正弦波振蕩電路具有單一的工作頻率，要求電路僅對某個特定的頻率信號產(chǎn)生諧振。根據(jù)選頻網(wǎng)絡(luò)的不同，正弦波振蕩電路可分為LC振蕩電路、RC振蕩電路。3.正反饋網(wǎng)絡(luò)將輸出信號正反饋到放大電路的輸入端，作為輸入信號，使電路產(chǎn)生自激振蕩?；顒佣也ㄕ袷庪娐樊a(chǎn)生振蕩的條件一、振蕩電路的起振條件要使振蕩電路起振，除必須同時滿足振幅平衡條件和相位平衡條件之外，還必須預(yù)先給它一個起振的初始信號。因此，振蕩電路產(chǎn)生振蕩的起振條件為式中，F(xiàn)為反饋系數(shù)，A為放大倍數(shù)。二、振蕩電路的平衡條件1．相位平衡條件由于電路中存在電抗元件及電路的倒相作用，放大電路和反饋網(wǎng)絡(luò)都會使信號產(chǎn)生一定的相移。為實現(xiàn)正反饋，必須使以上2種相移的綜合結(jié)果形成正反饋，這就是振蕩電路相位平衡條件。即2.振幅平衡條件為使振蕩電路維持等幅振蕩，必須使它的反饋信號uF的幅度、相位與凈輸入信號u′i相同。即根據(jù)已學(xué)知識，放大電路的電壓放大倍數(shù)Au=uoui，反饋系數(shù)F=ufuo，得振蕩電路的振幅平衡條件：

三、檢查正弦波振蕩電路的一般步驟（1）檢查電路的交流通路是否正確及是否存在正反饋和選頻網(wǎng)絡(luò)。（2）檢查電路的直流通路是否正確。為滿足起振條件，起振時應(yīng)使放大電路工作在線性放大區(qū)。任務(wù)二LC正弦波振蕩電路活動一變壓器反饋式LC振蕩電路活動二三點式振蕩電路活動一變壓器反饋式LC振蕩電路

一、LC并聯(lián)回路具有選頻特性由電工學(xué)知識可知，在如圖5-5所示的LC并聯(lián)回路中，當(dāng)信號頻率f與LC回路固有頻率(f0=1/（2πLC)相等時，電路會產(chǎn)生諧振。換言之，LC并聯(lián)回路具有選頻的特性。二、變壓器反饋式LC振蕩電路1.電路組成

如圖5-6所示為變壓器反饋式LC振蕩電路。由圖可知，選頻回路是LC并聯(lián)諧振回路，它接在三極管的集電極作為集電極負載；正反饋網(wǎng)絡(luò)由L與L′通過互感耦合線圈構(gòu)成；基本放大電路由振蕩管(三極管)及其偏置電路組成；耦合電容Cb起隔直流并保證反饋信號送到三極管基極的作用。2.相位平衡條件從圖5-6中的瞬時極性可知，反饋信號從L′上端取出，經(jīng)耦合電容Cb輸送給振蕩管的基極，電路滿足φ=2nπ的條件(圖中L與L′上端的黑圓點是“同名端”符號)。3.電路起振條件式中，rbe為振蕩管輸入電阻，R為LC諧振回路的損耗電阻，M為互感系數(shù)。4.電路振蕩頻率5.振蕩原理當(dāng)接通電源時，在電路中激起一個很小的電流變化信號，只有與LC選頻諧振頻率f0相同的那部分電流變化信號才能通過L與L′的互感耦合，由此產(chǎn)生的耦合信號(L′的信號電壓uf)被送到放大電路的輸入端，經(jīng)VT放大后，正反饋，再放大、再反饋……如此反復(fù)循環(huán)，使輸出信號的幅度很快增加。當(dāng)振蕩電路的輸出達到一定幅度后，穩(wěn)幅環(huán)節(jié)就會使輸出減小，維持一個相對穩(wěn)定的穩(wěn)幅振蕩?！纠?-1】

有一個頻率是10~100kHz的LC振蕩電路，它的振蕩回路中電感線圈的電感是L=250μH，試求該諧振回路中電容C的變化范圍?；顒佣c式振蕩電路

一、三點式振蕩電路的結(jié)構(gòu)特點及相位平衡條件在三點式振蕩電路中，振蕩的相位平衡條件是振蕩管的三個電極分別與LC諧振回路的三個端點相連接，并且與振蕩管發(fā)射極相連的2個元件X1，X2為電抗性質(zhì)相同的元件(電容或電感)，跨接在集電極與基極間的元件X3與上述兩元件的電抗性質(zhì)相反，如圖5-7所示。二、三點式振蕩電路的類型【例5-2】

如圖5-8所示的各電路能否產(chǎn)生自激振蕩?解：判斷電路能否產(chǎn)生自激振蕩的步驟：（1）判斷電路能否滿足起振條件；（2）判斷電路能否滿足相位平衡條件。圖(a)中，電感線圈將電源EC直接引到發(fā)射極使晶體管處于截止?fàn)顟B(tài)，不滿足起振條件，不能產(chǎn)生振蕩。圖(b)中，晶體管基極被電感線圈對地直流短路，電路不滿足起振條件，不能起振。圖(c)中，電感線圈將晶體管基極和集電極直流短路，電路不滿足起振條件，不能振蕩。三、采用集成運放的LC橋式振蕩電路

圖5-9是采用集成運放的LC橋式振蕩電路。由圖可知，L和C構(gòu)成選頻網(wǎng)絡(luò)與電阻Rp組成正反饋支路，R1和R2組成負反饋支路。任務(wù)三RC正弦波振蕩電路活動一RC移相式正弦波振蕩電路活動二RC橋式振蕩器活動一RC移相式正弦波振蕩電路

一、RC電路的選頻特性

如圖5-10所示為單節(jié)RC移相電路，根據(jù)電工學(xué)知識可知，電阻上的電壓(uR)超前電容兩端的電壓(uC)90°，即單節(jié)RC電路的相移可以在0°~90°之間變化，若要產(chǎn)生180°的相移，至少需要3節(jié)RC移相電路串聯(lián)組成。二、RC移相式振蕩電路

如圖5-11所示為RC移相式振蕩電路。圖中，基本放大電路是由一級共發(fā)射極放大電路構(gòu)成，放大電路輸出電壓與輸入電壓的相位差為180°；選頻網(wǎng)絡(luò)由三節(jié)RC移相電路構(gòu)成，產(chǎn)生180°的相移。當(dāng)Rc=R，且R遠大于放大電路的輸入電阻ri時，電路的振蕩頻率為此電路結(jié)構(gòu)簡單，工作不穩(wěn)定，波形差，頻率難于調(diào)節(jié)，只能用于頻率固定且要求不高的場合。活動二RC橋式振蕩器

一、RC串并聯(lián)電路的選頻特性

根據(jù)電容器通交流隔直流的特性，在圖5-12所示的RC串并聯(lián)電路中：當(dāng)輸入信號頻率為0時，C1，C2開路，輸出電壓超前于輸入電壓90°；當(dāng)輸入信號頻率趨于無窮大時，C1

，C2短路，輸出電壓落后于輸入電壓90°；當(dāng)輸入信號頻率f=f0時，輸出電壓uo與輸入電壓ui不僅同相而且有最大值?？梢姡琑C串并聯(lián)電路具有選頻特性。二、RC橋式正弦波振蕩電路如圖5-13所示的RC橋式正弦波振蕩電路由RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)和兩級共射極放大電路構(gòu)成。圖中，R5，R9是本級電流串聯(lián)負反饋電阻，Rf是級間電壓串聯(lián)負反饋電阻，起減小失真、穩(wěn)定輸出的作用。

由于RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)和Rf，R5組成電橋，如圖5-14所示，所以這種RC橋式振蕩電路又叫做文氏電橋振蕩器。三、采用集成運放的RC橋式振蕩電路如圖5-15是采用集成運放的RC橋式振蕩電路。RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)在f=f0時的反饋系數(shù)F=1／3，因此，要求放大器的總電壓增益Au應(yīng)大于3。第六章高頻信號處理電路調(diào)幅與檢波1調(diào)頻與鑒頻

2混頻器

3任務(wù)一調(diào)幅與檢波活動一調(diào)幅波的基本性質(zhì)活動二調(diào)幅電路活動三檢波器活動一調(diào)幅波的基本性質(zhì)

一、調(diào)幅波的波形

調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表達式可表示為

調(diào)幅波的振幅（又稱包絡(luò)或包跡）為在輸入調(diào)制信號的一個周期內(nèi)，調(diào)幅波的最大振幅Ucm，max=Ucm(1+ma)，最小振幅Ucm，min=Ucm(1-ma)。畫出調(diào)制信號、載波信號和調(diào)幅波的波形(ma＜1)，如圖6-1(a)(b)(c)所示。二、調(diào)幅波的頻譜與帶寬已調(diào)幅波的表達式展開后，可得單頻調(diào)制調(diào)幅波的頻譜。上式表明，由單頻余弦信號調(diào)制的已調(diào)波包含3個頻率成分。一個是載波頻率ωc，其振幅為Ucm；另外兩個是和頻ωc+Ω與差頻ωc-Ω，其振幅均為12maUcm。

活動二調(diào)幅電路一、調(diào)幅波產(chǎn)生的原理從調(diào)幅波的表達式可以知道，它是由兩項組成的：一是載波分量，二是調(diào)制信號與載波相乘分量。為了產(chǎn)生調(diào)幅波，可用如圖6-2所示的電路。二、二極管平衡調(diào)幅電路

二極管平衡調(diào)幅器如圖6-3所示，其中V1，V2為兩個特性相同的二極管；T1為具有次級中心抽頭的低頻變壓器；T2為高頻變壓器；T3為具有初級中心抽頭的高頻變壓器。

在簡化分析中，設(shè)T3的初、次級匝數(shù)比為2×1∶1。由于i1和i2在T3中產(chǎn)生的磁通量互相削減，則uo=iRL=(i1-i2)RL，那么圖6-3可簡化為如圖6-4所示的形式?；顒尤龣z波器一、概述

從高頻已調(diào)信號中分離出調(diào)制信號的過程稱為檢波，又稱解調(diào)。

檢波是調(diào)制的逆過程。

對于普通調(diào)幅波檢波，由于其包絡(luò)反映了調(diào)制信號變化的規(guī)律，因此，檢波器的輸出電壓uo(t)的波形應(yīng)當(dāng)與輸入調(diào)幅波ui(t)包絡(luò)的相同，如圖6-5所示。普通調(diào)幅波的頻譜如圖6-6(a)所示，而根據(jù)檢波的概念，經(jīng)過檢波的頻譜如圖6-6(b)所示。綜上所述，一個檢波器由3個基本部分組成：(1)輸入電路——選取高頻調(diào)幅信號；(2)非線性元件——進行頻率變換，產(chǎn)生許多新的頻率成分，其中包括原調(diào)制信號；(3)低通濾波器——濾除無用的頻率成分，取出原調(diào)制信號。檢波器的組成方框圖如圖6-7所示。二、同步檢波器同步檢波器常由模擬乘法器和低通濾波器組成，因此這種檢波器也稱為模擬相乘檢波器，其原理電路如圖6-8所示。uI為普通調(diào)幅波，ur為同步電壓，若設(shè)則乘法器的輸出為任務(wù)二調(diào)頻與鑒頻活動一調(diào)頻波的基本性質(zhì)活動二鑒頻活動一調(diào)頻波的基本性質(zhì)

設(shè)未調(diào)波uc(t)的表達式為調(diào)制信號為單一頻率余弦波可以得到其中，：瞬時頻率；kf：與調(diào)頻電路有關(guān)的比例常數(shù)；：瞬時頻率相對于中心頻率的偏移，稱為瞬時頻率偏移，簡稱頻偏。：調(diào)頻波的調(diào)頻指數(shù)，以rad(弧度)為單位，表示了調(diào)頻波的最大相位偏移；

Ω：調(diào)制信號頻率。圖6-9(c)為調(diào)頻波的波形，這里的調(diào)制信號為正弦波，如圖6-9(a)所示?；顒佣b頻

一、鑒頻的方法1.斜率鑒頻

首先進行波形變換，將等幅調(diào)頻波變換成幅度隨瞬時頻率變化的調(diào)頻—調(diào)幅波，然后用包絡(luò)檢波器將振幅變化檢測出來，以恢復(fù)調(diào)制信號，從而達到鑒頻的目的。其實現(xiàn)模型方框圖如圖6-10所示。這種鑒頻方法稱為斜率鑒頻。2.相位鑒頻

先將輸入的等幅調(diào)頻波uI(t)通過線性網(wǎng)絡(luò)進行頻率—相位變換，得到附加相移隨瞬時頻率變化的調(diào)相—調(diào)頻波，然后用鑒相器將其相對于uI(t)的附加相移變化檢測出來，以恢復(fù)調(diào)制信號，從而達到鑒頻目的，其實現(xiàn)模型如圖6-11所示。這種鑒頻方法稱為相位鑒頻。3.脈沖計數(shù)式鑒頻

將輸入的等幅調(diào)頻波uI(t)通過非線性變換網(wǎng)絡(luò)進行波形變換，得到數(shù)目與瞬時頻率成正比，但幅度和形狀相同的調(diào)頻脈沖序列uP(t)，再讓uP(t)經(jīng)過低通濾波器。也可將uP(t)直接通過脈沖計數(shù)器，得到反映瞬時頻率變化的原調(diào)制信號，實現(xiàn)模型如圖6-12所示。這種鑒頻器稱為脈沖計數(shù)式鑒頻器。二、對鑒頻的主要性能要求鑒頻器的主要特性是鑒頻器輸出電壓uO(t)與輸入調(diào)頻波瞬時頻率(或瞬時頻偏Δf)之間的關(guān)系曲線，即鑒頻特性曲線。如圖6-13所示。對鑒頻器的性能要求有：(1)鑒頻靈敏度高。(2)線性范圍(頻率寬度)寬。(3)非線性失真盡可能小。三、集成鑒頻電路

在集成電路中廣泛采用的斜率鑒頻器如圖6-14。

圖中，頻率振幅變換網(wǎng)絡(luò)有2個諧振頻率：L1，C1并聯(lián)諧振回路的頻率f1和由L1C1，C2決定的諧振頻率f2。由于則f1＞f2

，適當(dāng)選擇L1，C1和C2的值，就能使輸入調(diào)頻波的載波fc滿足：任務(wù)三混頻器活動一實現(xiàn)混頻的基本方法活動二混頻電路介紹活動一實現(xiàn)混頻的基本方法

一、二極管混頻

如圖6-15所示電路。設(shè)加在二極管上的兩個信號分別是載波頻率為fc的調(diào)幅波us(t)和頻率為f1的本振信號u1(t)。經(jīng)過二極管的非線性作用，二極管中電流的頻率成分包括fk=|±pf1±qfs|。若使諧振回路調(diào)諧在p=q=1的差頻分量上，則變頻器輸出電壓uO(t)的載波頻率為fg=f1-fc

。二、三極管混頻

如圖6-16所示為三極管混頻的原理圖。它的變頻作用是這樣實現(xiàn)的：輸入信號、本振信號及基極偏壓VBB疊加后加在三極管發(fā)射結(jié)上，利用發(fā)射結(jié)的非線性，從而產(chǎn)生許多頻率分量?；顒佣祛l電路介紹

根據(jù)晶體管組態(tài)和本振電壓注入點的不同，三極管混頻器有如圖6-17所示的4種基本形式。

如圖6-17(a)(b)所示為共射極混頻器，不同之處在于，圖(a)中的uI信號為基極注入，圖(b)中的為射極注入。圖6-17(c)(d)為共基極混頻器，不同之處在于uI信號在圖(c)中為射極注入，在圖(d)中為基極注入。圖(a)與圖(b)電路應(yīng)用廣泛，圖(c)與圖(d)一般用在頻率較高的接收機中。第七章數(shù)字電路基礎(chǔ)知識概述1數(shù)制與編碼

2晶體管的開關(guān)特性

3邏輯門電路4TTL門電路5CMOS門電路

6邏輯代