模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第一章緒論 第二章集成運(yùn)算放大器的基本應(yīng)用 第三章半導(dǎo)體二極管及其基本電路 第四章雙極結(jié)型三極管及基本放大電路 第五章場(chǎng)效應(yīng)晶體管及放大電路 第六章模擬集成電路

第七章反饋放大電路 第八章信號(hào)處理與信號(hào)產(chǎn)生電路 第九章功率放大器電路 第十章直流穩(wěn)壓電源6模擬集成電路6.1引言6.2差分式放大電路6.3電流源電路及其應(yīng)用6.4典型的集成運(yùn)算放大器6.5集成運(yùn)算放大器的主要技術(shù)指標(biāo)6.6單電源供電的集成運(yùn)算放大器應(yīng)用電路6.7模擬乘法器6.1引言6.1.1模擬集成電路的特點(diǎn)6.1.2集成運(yùn)算放大器組成6.1.3直接耦合多級(jí)放大電路的零點(diǎn)漂移

集成電路分類集成電路按其功能分?jǐn)?shù)字集成電路模擬集成電路模擬集成電路類型集成運(yùn)算放大器；集成功率放大器；集成高頻放大器；集成中頻放大器；集成比較器；集成乘法器；集成穩(wěn)壓器；集成數(shù)/模和模/數(shù)轉(zhuǎn)換器等。6.1.1模擬集成電路的特點(diǎn)（2） 為了克服直接耦合電路的溫度漂移，常采用差分放大電路。（3） 在芯片上制作三極管比較方便，盡量采用BJT管或MOS管代替電阻、電容和二極管等元件。（4）單個(gè)元器件的精度不易控制，但在同一硅片上用相同工藝制造出來的元器件性能比較一致，對(duì)稱性好，相鄰元器件的溫度差別小，因而同一類元器件的溫度特性也基本一致。（1） 電阻和電容的值不宜做得太大，電路結(jié)構(gòu)上采用直接耦合方式。基于制造工藝，模擬集成電路有以下特點(diǎn)：6.1.2集成運(yùn)算放大器組成輸入級(jí)：前置級(jí)，多采用差分放大電路。利用電路參數(shù)的對(duì)稱性抑制零點(diǎn)漂移和干擾信號(hào)，以便提高整個(gè)電路的性能。中間級(jí)：主放大級(jí)，多采用共射放大電路。要求有足夠的放大能力。輸出級(jí)：功率級(jí)，多采用互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路。要求Ro小，最大不失真輸出電壓盡可能大。偏置電路：為各級(jí)放大電路設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。采用電流源電路。實(shí)質(zhì)上是一個(gè)具有高放大倍數(shù)的多級(jí)直接耦合放大電路。6.1.3直接耦合多級(jí)放大電路的零點(diǎn)漂移現(xiàn)象輸入信號(hào)為零時(shí)，輸出電壓不為零且緩慢變化的現(xiàn)象。產(chǎn)生零漂的主要原因：溫漂指標(biāo)：（1）溫度變化引起，也稱溫漂（2）電源電壓波動(dòng)溫度每升高1oC，輸出漂移電壓按電壓增益折算到輸入端的等效輸入漂移電壓值。零點(diǎn)漂移（簡(jiǎn)稱零漂）：當(dāng)放大電路的輸入端短路時(shí)，輸出端仍有緩慢變化的電壓產(chǎn)生，即輸出電壓偏離原來的起始點(diǎn)而上下波動(dòng)。6.1.3直接耦合多級(jí)放大電路的零點(diǎn)漂移現(xiàn)象例6.1.1

有兩個(gè)直接耦合的放大電路A和B，假設(shè)A的電壓增益為1000，B的電壓增益為200，它們?cè)谙嗤沫h(huán)境溫度下工作，其輸出端的零漂均為1V，試問哪個(gè)電路的零漂會(huì)更嚴(yán)重？解：因?yàn)閮蓚€(gè)電路工作的環(huán)境溫度相同，所以只需要將輸出漂移電壓折合到輸入端，等效輸入漂移電壓大的電路，其零漂的影響會(huì)更嚴(yán)重。對(duì)于放大電路A，有對(duì)于放大電路B，有可見，在相同的環(huán)境溫度下工作時(shí)，放大電路B的零漂會(huì)更嚴(yán)重。6.2差分式放大電路6.2.1差分式放大電路的組成6.2.2差分式放大電路的輸入和輸出方式6.2.3差模信號(hào)和共模信號(hào)6.2.4差分放大電路的靜態(tài)分析6.2.5差分放大電路的動(dòng)態(tài)分析6.2.6具有電流源的差分放大電路6.2.7差分放大電路的傳輸特性6.2.8恒流源差分放大電路的Multisim仿真6.2.1基本差分式放大電路的組成雙端輸出雙端輸入6.2.2差分式放大電路的輸入和輸出方式雙端輸出雙端輸出雙端輸入雙端輸入單端輸出單端輸出單端輸入單端輸入6.2.3差模信號(hào)和共模信號(hào)差分式放大電路輸入輸出結(jié)構(gòu)示意圖差模信號(hào)共模信號(hào)差模電壓增益共模電壓增益總輸出電壓其中——差模信號(hào)產(chǎn)生的輸出——共模信號(hào)產(chǎn)生的輸出共模抑制比反映抑制零漂能力的指標(biāo)6.2.3差模信號(hào)和共模信號(hào)根據(jù)有

共模信號(hào)相當(dāng)于兩個(gè)輸入端信號(hào)中相同的部分差模信號(hào)相當(dāng)于兩個(gè)輸入端信號(hào)中不同的部分共模信號(hào)大小相等，相位相同；差模信號(hào)大小相等，相位相反。用vid、vic表示vi1和vi2

6.2.3差模信號(hào)和共模信號(hào)共模信號(hào)大小相等，相位相同；差模信號(hào)大小相等，相位相反。用vid、vic表示vi1和vi2

6.2.4差分放大電路的靜態(tài)分析列輸入回路的電壓方程，有6.2.5差分放大電路的動(dòng)態(tài)分析1．差模輸入與差模特性6.2.4差分放大電路的動(dòng)態(tài)分析（1）差模電壓增益Avd6.2.4差分放大電路的動(dòng)態(tài)分析（2）差模輸入電阻Rid（3）輸出電阻Ro雙端輸出時(shí)，單端輸出時(shí)，6.2.5差分放大電路的動(dòng)態(tài)分析2．共模輸入與共模特性6.2.5差分放大電路的動(dòng)態(tài)分析雙端輸出時(shí)，單端輸出時(shí)，6.2.5差分放大電路的動(dòng)態(tài)分析（3）共模抑制比KCMR為了提高KCMR，選用的Re阻值要大；在實(shí)際電路中，常采用直流電阻小、交流電阻大的電流源來代替Re。雙端輸出，理想情況單端輸出抑制零漂能力6.2.5差分放大電路的動(dòng)態(tài)分析3．單端輸入特性其電路如右圖6.2.5差分放大電路的動(dòng)態(tài)分析6.2.5差分放大電路的動(dòng)態(tài)分析6.2.5差分放大電路的動(dòng)態(tài)分析6.2.5差分放大電路的動(dòng)態(tài)分析6.2.5差分放大電路的動(dòng)態(tài)分析6.2.6具有電流源的差分放大電路6.2.6具有電流源的差分放大電路電路的靜態(tài)工作點(diǎn)6.2.6具有電流源的差分放大電路6.2.6具有電流源的差分放大電路6.2.7BJT差分式放大電路的傳輸特性vid=vBE1-

vBE2根據(jù)可得傳輸特性曲線

iC1，iC2＝f（vid）6.2.7BJT差分式放大電路的傳輸特性6.3電流源電路及其應(yīng)用6.3.1電流源電路6.3.2以電流源作為有源負(fù)載的放大電路6.3.1電流源電路負(fù)載Rc的值在一定范圍內(nèi)變化時(shí)，IC2的電流值將保持不變，反映出IC2的恒流特性。T1、T2的參數(shù)全同1.基本鏡像電流源電路6.3.1電流源電路1.基本鏡像電流源電路動(dòng)態(tài)電阻一般ro在幾百千歐以上6.1.2BJT電流源電路其他形式1.鏡像電流源6.3.1電流源電路2.改進(jìn)型鏡像電流源電路6.3.1電流源電路由于很小，所以IC2也很小。ro≈rce2（1＋）

3.微電流源6.3.1電流源電路6.3.1電流源電路6.3.1BJT電流源電路T1、R1和T4支路產(chǎn)生基準(zhǔn)電流IREFT1和T2、T4和T5構(gòu)成鏡像電流源T1和T3，T4和T6構(gòu)成了微電流源4.組合電流源*6.3.2以電流源作為有源負(fù)載的放大電路*6.3.2以電流源作為有源負(fù)載的放大電路*6.3.2以電流源作為有源負(fù)載的放大電路*6.3.2以電流源作為有源負(fù)載的放大電路靜態(tài)IE6

IREFIO

＝IE5差模電壓增益（負(fù)載開路）則單端輸出的電壓增益接近于雙端輸出的電壓增益*6.3.2以電流源作為有源負(fù)載的放大電路差模輸入電阻Rid＝2rbe輸出電阻*6.3.2以電流源作為有源負(fù)載的放大電路共模輸入電阻*6.3.2以電流源作為有源負(fù)載的放大電路6.4典型的集成運(yùn)放6.4.1BJT型LM741集成運(yùn)算放大器6.4.2CMOSMC14573型集成運(yùn)放6.4.1BJT型LM741集成運(yùn)算放大器原理電路6.4.1BJT型LM741集成運(yùn)算放大器簡(jiǎn)化電路6.4.2CMOSMC14573型集成運(yùn)放1.電路結(jié)構(gòu)和工作原理引腳排列頂視圖6.5集成運(yùn)放的主要技術(shù)指標(biāo)6.5.1輸入直流誤差特性6.5.2差模特性6.5.3共模特性6.5.4大信號(hào)特性

6.5.5電源特性6.5.1輸入直流誤差特性（輸入失調(diào)特性）1.輸入失調(diào)電壓VIO

輸入電壓為零時(shí)，為了使輸出電壓為零，在輸入端加的補(bǔ)償電壓。一般約為±（1～10）mV。超低失調(diào)運(yùn)放為（1～20）

V。高精度運(yùn)放OP-117VIO=4V。MOSFET達(dá)20mV。2.輸入偏置電流IIB

集成運(yùn)放兩個(gè)輸入端靜態(tài)電流的平均值IIB＝（IBN＋I(xiàn)BP）/2BJT為10nA～1

A；MOSFET運(yùn)放IIB在pA數(shù)量級(jí)。6.5.1輸入直流誤差特性（輸入失調(diào)特性）3.輸入失調(diào)電流IIO

輸入電壓為零時(shí)流入放大器兩輸入端的靜態(tài)基極電流之差，即IIO＝|IBP－IBN|。一般約為1nA～0.1

A。

4.溫度漂移（1）輸入失調(diào)電壓溫漂

VIO/

T（2）輸入失調(diào)電流溫漂

IIO/

T6.5.2差模特性1.開環(huán)差模電壓增益Avo和帶寬BW開環(huán)差模電壓增益Avo開環(huán)帶寬BW

(fH)單位增益帶寬

BWG(fT)6.5.2差模特性2.差模輸入電阻rid和輸出電阻ro

BJT輸入級(jí)的運(yùn)放rid一般在幾百千歐到數(shù)兆歐MOSFET為輸入級(jí)的運(yùn)放rid＞1012Ω超高輸入電阻運(yùn)放rid＞1013Ω、IIB≤0.040pA一般運(yùn)放的ro＜200Ω，而超高速AD9610的ro＝0.05Ω。3.最大差模輸入電壓Vidmax集成運(yùn)放的反相輸入端和同相輸入端之間所能承受的最大電壓。6.5.3共模特性1.共模抑制比KCMR和共模輸入電阻ric

一般通用型運(yùn)放KCMR為（80～120）dB，高精度運(yùn)放可達(dá)140dB，ric≥100MΩ。2.最大共模輸入電壓Vicmax

運(yùn)放作為電壓跟隨器時(shí)，使輸出電壓產(chǎn)生1%跟隨誤差的共模輸入電壓幅值。高質(zhì)量的運(yùn)放可達(dá)±

13V。6.5.4大信號(hào)動(dòng)態(tài)特性1.轉(zhuǎn)換速率SR放大電路在閉環(huán)狀態(tài)下，輸入為大信號(hào)（例如階躍信號(hào)）時(shí)，輸出電壓對(duì)時(shí)間的最大變化速率，即 若信號(hào)為vi＝Vimsin2

ft

，則運(yùn)放的SR必須滿足SR≥2πfmaxVom6.5.4大信號(hào)動(dòng)態(tài)特性2.全功率帶寬BWP

運(yùn)放輸出最大峰值電壓時(shí)允許的最高頻率，即SR和BWP是大信號(hào)和高頻信號(hào)工作時(shí)的重要指標(biāo)一般通用型運(yùn)放SR在1V/

s以下，741的SR=0.5V/

s高速運(yùn)放要求SR>30V/

s以上。目前超高速的運(yùn)放如AD9610的SR>3500V/

s。6.5.5電源特性1.電源電壓抑制比KSVR

衡量電源電壓波動(dòng)對(duì)輸出電壓的影響2.靜態(tài)功耗PV

1.電源電壓范圍3.最大輸出電流IOmax

2.最大耗散功耗PCO

極限參數(shù)6.6單電源供電的集成運(yùn)放應(yīng)用電路6.6.1單電源反相放大電路6.6.2單電源同相放大電路6.6.3單電源放大電路的MultiSim仿真6.6.1單電源反相放大電路6.6.1單電源反相放大電路6.6.2單電源同相放大電路6.6.2單電源同相放大電路6.6.3單電源放大電路的MultiSim仿真6.6.3單電源放大電路的MultiSim仿真6.7模擬乘法器6.7.1模擬乘法器在運(yùn)算電路中的應(yīng)用*6.7.2變跨導(dǎo)式模擬乘法器的工作原理6.7.1模擬乘法器在運(yùn)算電路中的應(yīng)用6.7.1模擬乘法器在運(yùn)算電路中的應(yīng)用1．乘方運(yùn)算電路6.7.1模擬乘法器在運(yùn)算電路中的應(yīng)用

只有當(dāng)vX2為正極性時(shí)，才能保證運(yùn)算放大器是處于負(fù)反饋工作狀態(tài)，而vX1則可正可負(fù)，故屬二象限除法器。利用虛短和虛斷概念有得由乘法器的功能有2.除法運(yùn)算電路6.7.1模擬乘法器在運(yùn)算電路中的應(yīng)用利用虛短和虛斷概念有得由乘法器的功能有vi必須為負(fù)值時(shí)，電路才能正常工作。3.開平方運(yùn)算電路6.7.1模擬乘法器在運(yùn)算電路中的應(yīng)用4.壓控放大器（Voltage-ControlledAmplifier，VCA）

乘法器的一個(gè)輸入端加一直流控制電壓VC，另一輸入端加一信號(hào)電壓vs時(shí)，乘法器就成了增益為KVc的放大器。當(dāng)Vc為可調(diào)電壓時(shí)，就得到可控增益放大器。*6.7.2變跨導(dǎo)式模擬乘法器的工作原理T1、T2和T3、T4為兩個(gè)并聯(lián)的差分式電路，T5、T6為壓控電流源電路。由于所以而iC1＋iC2＝iC5

，iC4＋iC3＝iC6

雙平衡四象限乘法器*6.7.2變跨導(dǎo)式模擬乘法器的工作原理同理又i1,3＝iC1＋iC3，i2,4＝iC2＋iC4

雙平衡四象限乘法器*6.7.2變跨導(dǎo)式模擬乘法器的工作原理最后可得當(dāng)vX<<2VT、vY<<2VT時(shí)其中（乘法運(yùn)算）信號(hào)大時(shí)增加非線性補(bǔ)償電路

雙平衡四象限乘法器*模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第一章緒論 第二章集成運(yùn)算放大器的基本應(yīng)用 第三章半導(dǎo)體二極管及其基本電路 第四章雙極結(jié)型三極管及基本放大電路 第五章場(chǎng)效應(yīng)晶體管及放大電路 第六章模擬集成電路

第七章反饋放大電路

第八章信號(hào)處理與信號(hào)產(chǎn)生電路 第九章功率放大器電路 第十章直流穩(wěn)壓電源7.1反饋的基本概念與分類7.2負(fù)反饋放大電路增益的一般表達(dá)式7.3負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響7.4深度負(fù)反饋條件下的近似計(jì)算7.5負(fù)反饋放大電路的穩(wěn)定性第七章反饋放大電路7.1.1反饋的基本概念1.什么是反饋

將放大電路輸出量（電壓或電流）的一部分或全部，通過某種電路（稱為反饋網(wǎng)絡(luò)）送回到輸入回路的過程。反饋是信號(hào)的反向傳輸過程，體現(xiàn)了輸出信號(hào)對(duì)輸入信號(hào)的反作用。反饋通路——信號(hào)反向傳輸?shù)那篱_環(huán)

——無反饋通路閉環(huán)

——有反饋通路1.什么是反饋A=xO/xID開環(huán)增益，open-loopgainF=xF/xO反饋系數(shù)Af

=xO/xI閉環(huán)增益

AF7.1.1反饋的基本概念2.反饋極性

有正、負(fù)兩種極性的反饋。在輸入信號(hào)xI不變的情況下，當(dāng)引入反饋后使輸出量xO變小時(shí)，稱為負(fù)反饋，反之則為正反饋。7.1.1反饋的基本概念3.信號(hào)傳輸?shù)膯蜗蚧騻鬏敚盒盘?hào)由輸入到輸出的傳輸反向傳輸：信號(hào)由輸出到輸入的傳輸7.1.1反饋的基本概念判斷電路是否存在反饋通路開環(huán)

——無反饋通路閉環(huán)

——有反饋通路7.1.2反饋網(wǎng)絡(luò)的判斷判斷電路是否存在反饋通路電源線和地線不能作為反饋通路反饋通路（級(jí)間）7.1.2反饋網(wǎng)絡(luò)的判斷7.1.3

直流反饋與交流反饋

根據(jù)反饋到輸入端的信號(hào)是交流，還是直流，或同時(shí)存在，來進(jìn)行判別。直流反饋交流反饋交直流反饋旁路電容隔直電容7.1.3

直流反饋與交流反饋根據(jù)反饋到輸入端的信號(hào)是交流，還是直流，或同時(shí)存在，來進(jìn)行判別。交、直流反饋交流反饋7.1.3

直流反饋與交流反饋交、直流反饋直流反饋理論上，電源線和地線不能作為反饋通路7.1.3

直流反饋與交流反饋例交、直流反饋直流反饋7.1.4正反饋與負(fù)反饋正反饋：輸入量不變時(shí)，引入反饋后輸出量變大了。負(fù)反饋：輸入量不變時(shí)，引入反饋后輸出量變小了。從輸出端看7.1.4正反饋與負(fù)反饋正反饋：輸入量不變時(shí)，引入反饋后輸出量變大了。負(fù)反饋：輸入量不變時(shí)，引入反饋后輸出量變小了。從輸出端看從輸入端看正反饋：引入反饋后，使凈輸入量變大了。負(fù)反饋：引入反饋后，使凈輸入量變小了。7.1.4正反饋與負(fù)反饋判別方法：瞬時(shí)極性法。即在電路中，從輸入端開始，沿著信號(hào)流向，

標(biāo)出某一時(shí)刻有關(guān)節(jié)點(diǎn)電壓變化的斜率（正斜率或負(fù)斜率，用“+”、“-”號(hào)表示）。(+)(+)(-)(-)(-)凈輸入量減小(+)(+)(-)(-)凈輸入量增大負(fù)反饋正反饋反饋通路反饋通路級(jí)間負(fù)反饋7.1.4正反饋與負(fù)反饋反饋通路(+)(+)(-)(-)(+)(+)凈輸入量減小7.1.4正反饋與負(fù)反饋（1）正確劃分出基本放大電路和反饋網(wǎng)絡(luò)；（2）運(yùn)用瞬時(shí)極性法時(shí)，一定要沿著信號(hào)傳輸方向依次標(biāo)注極性，即在基本放大電路中從輸入到輸出，在反饋網(wǎng)絡(luò)中從輸出到輸入；（3）一定要熟知各種基本放大電路（如共源、共漏、共柵、共射、共基、共集電路，差分放大電路及運(yùn)算放大器等）輸出信號(hào)與輸入信號(hào)間的相位關(guān)系；（4）正確確定凈輸入量的位置。判斷反饋極性時(shí)，注意：7.1.4正反饋與負(fù)反饋

對(duì)分立元件的分析中三極管當(dāng)為交流反饋時(shí)，瞬時(shí)極性法所判斷的是相位的關(guān)系。電路中兩個(gè)信號(hào)的相位不是同相就是反相。CCCE發(fā)射極與基極相位相同集電極與基極電壓相位相反集電極與基極電壓相位相反發(fā)射極與基極相同。7.1.4正反饋與負(fù)反饋反饋通路凈輸入量減小本級(jí)負(fù)反饋7.1.5串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋由反饋網(wǎng)絡(luò)在放大電路輸入端的連接方式判定串聯(lián)并聯(lián)串聯(lián)：輸入以電壓形式求和（KVL）

-vi+vid+vf=0即

vid=vi-vf并聯(lián)：輸入以電流形式求和（KCL）

ii-iid-if=0即

iid=ii-if7.1.5串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋并聯(lián)：反饋量xf和輸入量xi接于同一輸入端。串聯(lián)：反饋量xf和輸入量xi接于不同的輸入端。判斷串、并聯(lián)反饋的更快捷的方法7.1.5串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋串聯(lián)反饋串聯(lián)反饋7.1.5串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋并聯(lián)反饋串聯(lián)反饋

電壓反饋與電流反饋由反饋網(wǎng)絡(luò)在放大電路輸出端的取樣對(duì)象決定電壓反饋：反饋信號(hào)xf

和輸出電壓成比例，即xf=Fvo電流反饋：反饋信號(hào)xf與輸出電流成比例，即xf=Fio

7.1.6電壓反饋與電流反饋并聯(lián)結(jié)構(gòu)串聯(lián)結(jié)構(gòu)電壓反饋反饋到輸入端的信號(hào)一定是電壓?jiǎn)?？電流反饋反饋到輸入端的信?hào)一定是電流嗎？7.1.6電壓反饋與電流反饋判斷方法：負(fù)載短路法

將負(fù)載短路，反饋量仍然存在——電流反饋。將負(fù)載短路（未接負(fù)載時(shí)輸出對(duì)地短路），反饋量為零——電壓反饋。反饋通路反饋通路電壓反饋電流反饋7.1.6電壓反饋與電流反饋反饋通路電壓反饋電流反饋電流反饋電壓反饋判斷級(jí)間反饋為電壓反饋還是電流反饋？7.1.6

電壓反饋與電流反饋電壓負(fù)反饋●電壓負(fù)反饋穩(wěn)定輸出電壓7.1.6電壓反饋與電流反饋電流負(fù)反饋●電流負(fù)反饋穩(wěn)定輸出電流根據(jù)輸出輸入之間有無實(shí)質(zhì)性的連接判斷電路有無反饋反饋網(wǎng)絡(luò)存在于直流通路則為直流反饋；存在于交流通路則反饋為交流反饋；交流、直流通路均存在的反饋為交直流反饋用瞬時(shí)極性法判斷是正反饋還是負(fù)反饋根據(jù)輸入求和方式判斷是串聯(lián)反饋還是并聯(lián)反饋用輸出短路法判斷是電壓反饋還是電流反饋判斷反饋電路的一般步驟：7.1.7負(fù)反饋放大電路的四種組態(tài)由此可組成四種組態(tài)：輸入端：輸出端：電壓串聯(lián)電壓并聯(lián)電流串聯(lián)電流并聯(lián)反饋網(wǎng)絡(luò)在放大電路輸入端的連接分為串聯(lián)和并聯(lián)兩種方式。反饋信號(hào)在輸出端分為電壓取樣和電流取樣兩種方式。7.1.7負(fù)反饋放大電路的四種組態(tài)1.電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路（電壓放大器）

輸入以電壓形式求和（KVL）：vid=vi-

vf

穩(wěn)定輸出電壓特點(diǎn)：

電壓控制的電壓源（VCVS），電壓/電壓轉(zhuǎn)換7.1.7負(fù)反饋放大電路的四種組態(tài)2.電壓并聯(lián)負(fù)反饋放大電路（互阻放大器）

輸入以電流形式求和（KCL）：iid=ii-if

穩(wěn)定輸出電壓

電流控制的電壓源（CCVS），電流/電壓轉(zhuǎn)換特點(diǎn)：7.1.7負(fù)反饋放大電路的四種組態(tài)3.電流串聯(lián)負(fù)反饋放大電路（互導(dǎo)放大器）

輸入以電壓形式求和（KVL）：vid=vi-

vf

穩(wěn)定輸出電流

電壓控制的電流源（VCCS），電壓/電流轉(zhuǎn)換特點(diǎn)：7.1.7負(fù)反饋放大電路的四種組態(tài)4.電流并聯(lián)負(fù)反饋放大電路（電流放大器）

輸入以電流形式求和（KCL）：iid=ii-if

穩(wěn)定輸出電流

電流控制的電流源（CCCS），電流/電流轉(zhuǎn)換特點(diǎn)：華中科技大學(xué)118電壓并聯(lián)負(fù)反饋電壓串聯(lián)負(fù)反饋電流并聯(lián)負(fù)反饋電流串聯(lián)負(fù)反饋7.1.7負(fù)反饋放大電路的四種組態(tài)不同反饋的影響及特點(diǎn)電壓負(fù)反饋：穩(wěn)定輸出電壓，具有恒壓特性串聯(lián)反饋：輸入端電壓求和（KVL）電流負(fù)反饋：穩(wěn)定輸出電流，具有恒流特性并聯(lián)反饋：輸入端電流求和（KCL）電壓串聯(lián)電壓并聯(lián)電流串聯(lián)電流并聯(lián)電壓控制的電壓源電壓/電壓轉(zhuǎn)換電流控制的電壓源電流/電壓轉(zhuǎn)換電壓控制的電流源電壓/電流轉(zhuǎn)換電流控制的電流源電流/電流轉(zhuǎn)換（壓控）（流控）（電壓源）（電流源）正反饋：增大增益，易使系統(tǒng)不穩(wěn)定，很少用負(fù)反饋：減小增益，還有其它好處7.1反饋的基本概念與分類7.2負(fù)反饋放大電路增益的一般表達(dá)式7.3負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響7.4深度負(fù)反饋條件下的近似計(jì)算7.5負(fù)反饋放大電路的穩(wěn)定性第七章反饋放大電路7.2負(fù)反饋放大電路增益的一般表達(dá)式開環(huán)增益反饋系數(shù)閉環(huán)增益因?yàn)樗砸阎]環(huán)增益的一般表達(dá)式即（1+AF）稱為反饋深度一般負(fù)反饋反饋深度則表示為深度負(fù)反饋正反饋?zhàn)约ふ袷?/p>

一般情況下，A是頻率的函數(shù)，F(xiàn)有時(shí)也是頻率的函數(shù)。當(dāng)考慮信號(hào)頻率的影響時(shí)，Af、A和F分別用、和表示。即此時(shí)有7.2負(fù)反饋放大電路增益的一般表達(dá)式負(fù)反饋放大電路中各種信號(hào)量的含義7.2負(fù)反饋放大電路增益的一般表達(dá)式環(huán)路增益環(huán)路增益與放大電路增益是完全不同的兩種增益

信號(hào)經(jīng)過基本放大電路和反饋網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的環(huán)路繞行一周獲得的增益稱為環(huán)路增益，即。

注意，環(huán)路增益表達(dá)式中未包含求和環(huán)節(jié)中反饋信號(hào)的“-”號(hào)。7.1反饋的基本概念與分類7.2負(fù)反饋放大電路增益的一般表達(dá)式7.3負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響7.4深度負(fù)反饋條件下的近似計(jì)算7.5負(fù)反饋放大電路的穩(wěn)定性第七章反饋放大電路閉環(huán)時(shí)對(duì)A求導(dǎo)得即閉環(huán)增益相對(duì)變化量比開環(huán)減小了1+AF另一方面，在深度負(fù)反饋條件下

即閉環(huán)增益只取決于反饋網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)反饋網(wǎng)絡(luò)由穩(wěn)定的線性元件組成時(shí)，閉環(huán)增益將有很高的穩(wěn)定性。負(fù)反饋的組態(tài)不同，穩(wěn)定的增益不同（Avf

、Arf

、Agf

、Aif）。7.3.1提高增益的穩(wěn)定性7.3.2減小反饋環(huán)內(nèi)非線性失真7.3.2減小反饋環(huán)內(nèi)非線性失真

只能減少環(huán)內(nèi)放大電路產(chǎn)生的失真，如果輸入波形本身就是失真的，即使引入負(fù)反饋，也無濟(jì)于事。7.3.3對(duì)輸入電阻和輸出電阻的影響1.對(duì)輸入電阻的影響

串聯(lián)負(fù)反饋開環(huán)輸入電阻Ri=vid/ii因?yàn)関f=F·xoxo=A·vid閉環(huán)輸入電阻Rif=vi/ii所以vi=vid+vf=(1+AF)vid閉環(huán)輸入電阻Rif=vi/ii

引入串聯(lián)負(fù)反饋后，輸入電阻增大了。7.3.3對(duì)輸入電阻和輸出電阻的影響1.對(duì)輸入電阻的影響

并聯(lián)負(fù)反饋閉環(huán)輸入電阻

引入并聯(lián)負(fù)反饋后，輸入電阻減小了。

注意:反饋對(duì)輸入電阻的影響僅限于環(huán)內(nèi)，對(duì)環(huán)外不產(chǎn)生影響。7.3.3對(duì)輸入電阻和輸出電阻的影響2.對(duì)輸出電阻的影響

電壓負(fù)反饋閉環(huán)輸出電阻而xid=-xf=-Fvt

所以引入電壓負(fù)反饋后，輸出電阻減小了。忽略反饋網(wǎng)絡(luò)對(duì)it的分流7.3.3對(duì)輸入電阻和輸出電阻的影響2.對(duì)輸出電阻的影響

電流負(fù)反饋閉環(huán)輸出電阻引入電流負(fù)反饋后，輸出電阻增大了。

注意:反饋對(duì)輸出電阻的影響僅限于環(huán)內(nèi)，對(duì)環(huán)外不產(chǎn)生影響。7.3.4擴(kuò)展帶寬1.閉環(huán)增益的帶寬基本放大電路的高頻響應(yīng)比開環(huán)時(shí)增加了

為基本放大電路通帶增益根據(jù)閉環(huán)增益表達(dá)式有（設(shè)反饋網(wǎng)絡(luò)為純阻網(wǎng)絡(luò)）——與頻率無關(guān)的閉環(huán)通帶增益其中同理可得——閉環(huán)上限頻率比開環(huán)時(shí)減小了——閉環(huán)下限頻率引入負(fù)反饋后，放大電路的通頻帶展寬了7.3.4擴(kuò)展帶寬2.增益

帶寬積開環(huán)幅頻響應(yīng)閉環(huán)幅頻響應(yīng)閉環(huán)幅頻響應(yīng)

設(shè)反饋網(wǎng)絡(luò)是純電阻網(wǎng)絡(luò)

放大電路的增益-帶寬積為常數(shù)（-20dB/十倍頻的增益衰減斜率）閉環(huán)增益?帶寬積開環(huán)增益?帶寬積

提高增益的穩(wěn)定性減小非線性失真調(diào)整輸入電阻和輸出電阻擴(kuò)展頻帶實(shí)現(xiàn)信號(hào)變換

負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的改善，是以犧牲增益為代價(jià)的，且僅對(duì)環(huán)內(nèi)的性能產(chǎn)生影響。7.3負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響華中科技大學(xué)136負(fù)反饋對(duì)放大器性能的影響電壓電流互阻互導(dǎo)

要穩(wěn)定直流量——引入直流負(fù)反饋

要穩(wěn)定交流量——引入交流負(fù)反饋

要穩(wěn)定輸出電壓——引入電壓負(fù)反饋

要穩(wěn)定輸出電流——引入電流負(fù)反饋

要增大輸入電阻——引入串聯(lián)負(fù)反饋

要減小輸入電阻——引入并聯(lián)負(fù)反饋

要增大輸出電阻——引入電流負(fù)反饋

要減小輸出電阻——引入電壓負(fù)反饋為改善性能引入負(fù)反饋的一般原則

將電壓信號(hào)變換為電流信號(hào)——引入電流串聯(lián)負(fù)反饋

將電流信號(hào)變換為電壓信號(hào)——引入電壓并聯(lián)負(fù)反饋

將電壓信號(hào)變換為電壓信號(hào)——引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋

將電流信號(hào)變換為電流信號(hào)——引入電流并聯(lián)負(fù)反饋7.1反饋的基本概念與分類7.2負(fù)反饋放大電路增益的一般表達(dá)式7.3負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響7.4深度負(fù)反饋條件下的近似計(jì)算7.5負(fù)反饋放大電路的穩(wěn)定性第七章反饋放大電路1.深度負(fù)反饋的特點(diǎn)7.4深度負(fù)反饋條件下的近似計(jì)算即，深度負(fù)反饋條件下，閉環(huán)增益只與反饋網(wǎng)絡(luò)有關(guān)(1+AF)>>1

時(shí)又因?yàn)榇肷鲜降脁f

xi凈輸入量近似等于零由此可得深度負(fù)反饋條件下，基本放大電路“兩虛”的概念xid=xi

-

xf

0

7.4深度負(fù)反饋條件下的近似計(jì)算1.深度負(fù)反饋的特點(diǎn)虛短虛斷虛短虛斷并聯(lián)負(fù)反饋，輸入端電流求和vid=

vi-

vf

0iid=

ii-

if

0vid=

iid

ri

0串聯(lián)負(fù)反饋，輸入端電壓求和深度負(fù)反饋條件下

xid=

xi-

xf

0

(1)找出信號(hào)放大通路和反饋通路(2)用瞬時(shí)極性法判斷正、負(fù)反饋(3)判斷交、直流反饋(4)判斷反饋組態(tài)(5)標(biāo)出輸入量、輸出量及反饋量(6)估算深度負(fù)反饋條件下電路的F、Af、Avf。（常常利用虛短和虛斷直接列表達(dá)式求解。）7.4深度負(fù)反饋條件下的近似計(jì)算2.一般分析步驟3.分析舉例7.4深度負(fù)反饋條件下的近似計(jì)算

電壓串聯(lián)負(fù)反饋反饋系數(shù)

實(shí)際上該電路就是第2章介紹的同相比例放大電路，此處結(jié)果與第2章所得結(jié)果相同。

設(shè)電路滿足深度負(fù)反饋條件，試寫出該電路的閉環(huán)電壓增益表達(dá)式。解：根據(jù)虛短、虛斷閉環(huán)增益（就是閉環(huán)電壓增益）3.分析舉例7.4深度負(fù)反饋條件下的近似計(jì)算

電流并聯(lián)負(fù)反饋有

設(shè)電路滿足深度負(fù)反饋條件，試計(jì)算它的閉環(huán)電流增益，并定性分析它的輸入電阻。解：根據(jù)虛短、虛斷閉環(huán)電流增益注意，結(jié)果與圖中所標(biāo)電流的參考方向有關(guān)?？紤]到ii

0和vi=vn≈0，所以Rif≈vi/ii≈03.分析舉例7.4深度負(fù)反饋條件下的近似計(jì)算

電壓串聯(lián)負(fù)反饋

設(shè)電路滿足深度負(fù)反饋條件，試寫出該電路的閉環(huán)電壓增益表達(dá)式。解：根據(jù)虛短、虛斷閉環(huán)電壓增益vivf3.分析舉例7.4深度負(fù)反饋條件下的近似計(jì)算

（1）電流串聯(lián)負(fù)反饋

某多級(jí)放大電路的交流通路如圖8.4.4所示。（1）試判斷電路中級(jí)間反饋的組態(tài)和極性；（2）若電路滿足深度負(fù)反饋條件，試求電路的閉環(huán)電壓增益。解：（2）根據(jù)虛短、虛斷可列出方程得閉環(huán)電壓增益7.1反饋的基本概念與分類7.2負(fù)反饋放大電路增益的一般表達(dá)式7.3負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響7.4深度負(fù)反饋條件下的近似計(jì)算7.5負(fù)反饋放大電路的穩(wěn)定性第七章反饋放大電路7.5.1產(chǎn)生自激振蕩的原因和條件1.自激振蕩現(xiàn)象

在不加任何輸入信號(hào)的情況下，放大電路仍會(huì)產(chǎn)生一定頻率的信號(hào)輸出。2.產(chǎn)生原因

在高頻區(qū)或低頻區(qū)產(chǎn)生的附加相移達(dá)到180

，使中頻區(qū)的負(fù)反饋在高頻區(qū)或低頻區(qū)變成了正反饋，當(dāng)滿足了一定的幅值條件時(shí)，便產(chǎn)生自激振蕩。7.5.1產(chǎn)生自激振蕩的原因和條件3.自激振蕩條件自激振蕩反饋深度即又得自激振蕩條件幅值條件相位條件（附加相移）注：輸入端求和的相位（-1）不包含在內(nèi)閉環(huán)增益7.5.2負(fù)反饋放大電路的穩(wěn)定裕度穩(wěn)定工作條件破壞自激振蕩條件或或?qū)憺槠渲蠫m——幅值裕度，一般要求Gm-10dB

m——相位裕度，一般要求

m45保證可靠穩(wěn)定，留有余地。模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第一章緒論 第二章集成運(yùn)算放大器的基本應(yīng)用 第三章半導(dǎo)體二極管及其基本電路 第四章雙極結(jié)型三極管及基本放大電路 第五章場(chǎng)效應(yīng)晶體管及放大電路 第六章模擬集成電路 第七章反饋放大電路 第八章信號(hào)處理與信號(hào)產(chǎn)生電路

第九章功率放大器電路 第十章直流穩(wěn)壓電源8信號(hào)處理與信號(hào)產(chǎn)生電路8.1有源濾波器8.2開關(guān)電容濾波器8.3正弦波振蕩電路8.4電壓比較器8.5非正弦信號(hào)產(chǎn)生電路8.1有源濾波器1.基本概念濾波器：是一種是一種有“頻率選擇”功能的電子裝置，它允許有用頻率信號(hào)通過而同時(shí)抑制或衰減無用頻率信號(hào)的電子裝置。有源濾波器：由有源器件構(gòu)成的濾波器。濾波電路傳遞函數(shù)定義時(shí)，有其中——模，幅頻響應(yīng)——相位角，相頻響應(yīng)群時(shí)延響應(yīng)8.1.1基本概念與分類2.分類低通（LPF）

希望抑制50Hz的干擾信號(hào)，應(yīng)選用哪種類型的濾波電路？高通（HPF）帶通（BPF）帶阻（BEF）全通（APF）放大音頻信號(hào)，應(yīng)選用哪種類型的濾波電路？8.1.1基本概念與分類3.頻率響應(yīng)的逼近方式理想化的頻率響應(yīng)特性是無法實(shí)現(xiàn)的，只能采用特性逼近的方式。工程中，常用巴特沃斯(Butterworth)、切比雪夫(Chebyshev或Chebyshev1)、反切比雪夫(InverseChebyshev或Chebyshev2)、貝塞爾(Bessel)和橢圓型（Elliptic）等不同形式的傳遞函數(shù)去逼近理想化的頻率響應(yīng)。它們中的任何一種都可用來實(shí)現(xiàn)低通、高通、帶通與帶阻四種不同功能的濾波器。8.1.1基本概念與分類4.實(shí)際濾波電路的參數(shù)說明通帶紋波（

max）通帶截止角頻率（

p）阻帶最小衰減量（

min）阻帶截止角頻率（

s）

頻率選擇性因子（

s/

p）8.1.2一階有源濾波電路1.低通濾波電路傳遞函數(shù)其中特征角頻率故，幅頻相應(yīng)為同相比例放大系數(shù)8.1.2一階有源濾波電路電路如何改變？幅頻響應(yīng)如何變化？

一階有源濾波電路通帶外衰減速率慢（-20dB/十倍頻程），與理想情況相差較遠(yuǎn)。一般用在對(duì)濾波要求不高的場(chǎng)合。有源濾波電路和無源濾波電路相比有何優(yōu)缺點(diǎn)？2.高通濾波電路8.1.3二階有源低通濾波器1.電路2.傳遞函數(shù)對(duì)于濾波電路，有得濾波電路傳遞函數(shù)（二階）（同相比例）8.1.3二階有源低通濾波器2.傳遞函數(shù)令稱為通帶增益稱為特征角頻率稱為等效品質(zhì)因數(shù)則濾波電路才能穩(wěn)定工作。注意：8.1.3二階有源低通濾波器用代入，可得傳遞函數(shù)的頻率響應(yīng)：歸一化的幅頻響應(yīng)相頻響應(yīng)2.傳遞函數(shù)8.1.3二階有源低通濾波器3.幅頻響應(yīng)歸一化的幅頻響應(yīng)曲線產(chǎn)生增益過沖的原因是什么？上限角頻率

H和特征角頻率

C有何差別？8.1.3二階有源高通濾波器1.二階高通濾波電路

將低通電路中的電容和電阻對(duì)換，便成為高通電路。傳遞函數(shù)8.1.3二階有源高通濾波器歸一化的幅頻響應(yīng)8.1.3二階有源帶通濾波器1.電路組成原理可由低通和高通串聯(lián)得到必須滿足低通截止角頻率高通截止角頻率8.1.3二階有源帶通濾波器3.二階有源帶通濾波電路令傳遞函數(shù)得關(guān)于選擇性8.1.4二階有源帶阻濾波器可由低通和高通并聯(lián)得到必須滿足8.1.4二階有源帶阻濾波器雙T帶阻濾波電路8.1.4二階有源帶阻濾波器阻濾波電路的幅頻特性小結(jié)：表8.1.1二階濾波電路的傳遞函數(shù)8.1.5二階低通濾波電路Multisim仿真8.1.6濾波器設(shè)計(jì)軟件簡(jiǎn)介常用的濾波器設(shè)計(jì)軟件有:Nuhertz公司的產(chǎn)品FilterSolutions，TI公司提供的免費(fèi)網(wǎng)頁版軟件WEBENCHFilterDesigner和Windows桌面版FilterPro，ADI公司的軟件AnalogFilterWizard，Maxim公司的軟件FilterLab，Schematica公司的軟件FilterWizPro等。8.1.6濾波器設(shè)計(jì)軟件簡(jiǎn)介8.1.6濾波器設(shè)計(jì)軟件簡(jiǎn)介8.1.6濾波器設(shè)計(jì)軟件簡(jiǎn)介8.1.6濾波器設(shè)計(jì)軟件簡(jiǎn)介8.2開關(guān)電容濾波器1.基本原理積分電路由電容C1和兩個(gè)MOS開關(guān)管T1、T2等效電阻R1的積分電路不重疊的兩相時(shí)鐘脈沖

1和

2控制關(guān)管的接通與斷開8.2開關(guān)電容濾波器1.基本原理

1為高電平時(shí)，T1導(dǎo)通，T2截止

2為高電平時(shí)，T1截止，T2導(dǎo)通C1所充電荷向C2轉(zhuǎn)移

C1被充電，有qc1＝C1vI

8.2開關(guān)電容濾波器1.基本原理

1為高電平時(shí)，T1導(dǎo)通，T2截止

2為高電平時(shí)，T1截止，T2導(dǎo)通C1所充電荷向C2轉(zhuǎn)移

C1被充電，有qc1＝C1vI

在每一時(shí)鐘周期Tc內(nèi)，從信號(hào)源中提取的電荷qc1＝C1vI供給了積分電容器C2。因此，在節(jié)點(diǎn)1、2之間流過的平均電流為8.4開關(guān)電容濾波器1.基本原理當(dāng)Tc遠(yuǎn)小于信號(hào)周期時(shí)，可在兩節(jié)點(diǎn)之間定義一個(gè)等效電阻Req時(shí)間常數(shù)與脈沖周期和電容比有關(guān)得等效的積分器時(shí)間常數(shù)8.2開關(guān)電容濾波器2.開關(guān)電路濾波器舉例一階低通濾波器電路，傳遞函數(shù)為其中等效開關(guān)電容濾波器電路有8.2開關(guān)電容濾波器2.開關(guān)電路濾波器舉例代入傳遞函數(shù)表達(dá)式8.2開關(guān)電容濾波器2.開關(guān)電路濾波器舉例代入傳遞函數(shù)表達(dá)式其中一階低通濾波器的波特圖通過選擇C1、C2和時(shí)鐘頻率fc，便可獲得需要的濾波特性8.2開關(guān)電容濾波器3.單片集成開關(guān)電容濾波器簡(jiǎn)介

目前已有通用型開關(guān)電容濾波器，可組成低通、高通、帶通等類型濾波電路，階數(shù)達(dá)8階，某些型號(hào)的產(chǎn)品能對(duì)微伏數(shù)量級(jí)的有用信號(hào)進(jìn)行濾波。開關(guān)電容濾波器的濾波特性決定于電容比和時(shí)鐘頻率，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，可實(shí)現(xiàn)高精度和高穩(wěn)定濾波，同時(shí)便于集成。目前集成開關(guān)電容濾波器除工作頻率還不夠高外（受脈沖頻率遠(yuǎn)大于信號(hào)頻率的限制），大部分性能指標(biāo)已達(dá)到較高水平。8.3正弦波振蕩電路8.3.1正弦波振蕩電路的工作原理8.3.2RC橋式正弦波振蕩電路8.3.3LC正弦波振蕩電路8.3.4石英晶體正弦波振蕩電路8.3.5正弦波振蕩電路的Multisim仿真8.3.1正弦波振蕩電路的工作原理正反饋放大電路框圖（注意與負(fù)反饋方框圖的差別）1.振蕩條件若環(huán)路增益則去掉仍有穩(wěn)定的輸出。又所以振蕩條件為振幅平衡條件相位平衡條件起振條件2.起振和穩(wěn)幅

#振蕩電路是單口網(wǎng)絡(luò)，無須輸入信號(hào)就能起振，起振的信號(hào)源來自何處？電路器件內(nèi)部噪聲以及電源接通擾動(dòng)

當(dāng)輸出信號(hào)幅值增加到一定程度時(shí)，就要限制它繼續(xù)增加，否則波形將出現(xiàn)失真。

噪聲中，滿足相位平衡條件的某一頻率

0的噪聲信號(hào)被放大，成為振蕩電路的輸出信號(hào)。

穩(wěn)幅的作用就是，當(dāng)輸出信號(hào)幅值增加到一定程度時(shí)，使振幅平衡條件從回到放大電路（包括負(fù)反饋放大電路）3.振蕩電路基本組成部分反饋網(wǎng)絡(luò)（構(gòu)成正反饋的）選頻網(wǎng)絡(luò)（選擇滿足相位平衡條件的一個(gè)頻率。經(jīng)常與反饋網(wǎng)絡(luò)合二為一。）穩(wěn)幅環(huán)節(jié)8.3.2RC橋式正弦波振蕩電路反饋網(wǎng)絡(luò)兼做選頻網(wǎng)絡(luò)1.電路組成2.RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的選頻特性反饋系數(shù)幅頻響應(yīng)又且令則相頻響應(yīng)2.RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的選頻特性當(dāng)幅頻響應(yīng)有最大值相頻響應(yīng)3.振蕩電路工作原理此時(shí)若放大電路的電壓增益為

斷開環(huán)路某一點(diǎn)，用瞬時(shí)極性法判斷可知，電路滿足相位平衡條件：則振蕩電路滿足振幅平衡條件當(dāng)時(shí)，(+)Av電路可以輸出頻率為的正弦波RC正弦波振蕩電路一般用于產(chǎn)生頻率低于1MHz的正弦波4.穩(wěn)幅措施采用非線性元件熱敏元件熱敏電阻起振時(shí)，即熱敏電阻的作用穩(wěn)幅8.3.3LC正弦波振蕩電路1LC并聯(lián)諧振回路2變壓器反饋式LC振蕩電路3三點(diǎn)式LC振蕩電路4石英晶體振蕩電路8.3.3LC正弦波振蕩電路等效損耗電阻一般有則當(dāng)時(shí)，電路諧振為諧振頻率諧振時(shí)阻抗最大，且為純阻性其中為品質(zhì)因數(shù)同時(shí)有即1.LC并聯(lián)諧振回路1.LC并聯(lián)諧振回路阻抗頻率響應(yīng)2變壓器反饋式LC振蕩電路

雖然波形出現(xiàn)了失真，但由于LC諧振電路的Q值很高，選頻特性好，所以仍能選出

0的正弦波信號(hào)。1.電路結(jié)構(gòu)2.相位平衡條件3.幅值平衡條件4.穩(wěn)幅5.選頻

通過選擇高增益的場(chǎng)效應(yīng)管和調(diào)整變壓器的匝數(shù)比，可以滿足使電路可以起振。BJT進(jìn)入非線性區(qū)，波形出現(xiàn)失真，從而幅值不再增加，達(dá)到穩(wěn)幅目的。（定性分析）2變壓器反饋式LC振蕩電路3三點(diǎn)式LC振蕩電路仍然由LC并聯(lián)諧振電路構(gòu)成選頻網(wǎng)絡(luò)A.若中間點(diǎn)交流接地，則首端與尾端相位相反。(1)三點(diǎn)式LC并聯(lián)電路

中間端的瞬時(shí)電位一定在首、尾端電位之間。三點(diǎn)的相位關(guān)系B.若首端或尾端交流接地，則其他兩端相位相同。3三點(diǎn)式LC振蕩電路(2)電感三點(diǎn)式振蕩電路3三點(diǎn)式LC振蕩電路(3)電容三點(diǎn)式振蕩電路3三點(diǎn)式LC振蕩電路(3)改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩電路8.3.4石英晶體振蕩電路Q值越高，選頻特性越好，頻率越穩(wěn)定。1.頻率穩(wěn)定問題頻率穩(wěn)定度一般由來衡量——頻率偏移量?！袷庮l率。LC振蕩電路Q——數(shù)百石英晶體振蕩電路Q——80005000008.3.4石英晶體振蕩電路結(jié)構(gòu)極板間加電場(chǎng)極板間加機(jī)械力晶體機(jī)械變形晶體產(chǎn)生電場(chǎng)壓電效應(yīng)交變電壓機(jī)械振動(dòng)交變電壓機(jī)械振動(dòng)的固有頻率與晶片尺寸有關(guān)，穩(wěn)定性高當(dāng)交變電壓頻率=固有頻率時(shí)，振幅最大壓電諧振2.石英晶體的基本特性與等效電路8.3.4石英晶體振蕩電路等效電路A.串聯(lián)諧振特性

晶體等效阻抗為純阻性B.并聯(lián)諧振通常所以2.石英晶體的基本特性與等效電路8.3.4石英晶體振蕩電路實(shí)際使用時(shí)外接一小電容Cs則新的諧振頻率為由于由此看出調(diào)整2.石英晶體的基本特性與等效電路8.3.4石英晶體振蕩電路3.石英晶體振蕩電路8.3.5正弦波振蕩電路的Multisim仿真1.RC橋式正弦波振蕩電路的仿真8.3.5正弦波振蕩電路的Multisim仿真1.RC橋式正弦波振蕩電路的仿真8.3.5正弦波振蕩電路的Multisim仿真1.電容三點(diǎn)式振蕩器的仿真8.4電壓比較器8.4.1單門限電壓比較器8.4.2遲滯比較器8.4.1單門限電壓比較器，由于|vO|不可能超過VM，特點(diǎn)：（1）過零比較器開環(huán)，虛短不成立增益A0大于105（忽略了放大器輸出級(jí)的飽和壓降）所以當(dāng)|+VCC|

=|-VEE|=VM=

15V，A0=105時(shí)，可以認(rèn)為vI>0時(shí)，vOmax=+VCCvI<0時(shí)，vOmax=-VEE（過零比較器）運(yùn)算放大器工作在非線性狀態(tài)下1.電路8.4.1單門限電壓比較器特點(diǎn)：（1）過零比較器開環(huán)，虛短不成立增益A0大于105

輸入為正負(fù)對(duì)稱的正弦波時(shí)，輸出為方波。電壓傳輸特性1.電路及工作原理思考1.若過零比較器如左圖所示，則它的電壓傳輸特性將是怎樣的？

2.輸入為正負(fù)對(duì)稱的正弦波時(shí)，輸出波形是怎樣的？8.4.1單門限電壓比較器（2）門限電壓不為零的比較器電壓傳輸特性

輸入為正負(fù)對(duì)稱的正弦波時(shí)，輸出波形如圖所示。（門限電壓為VREF）解：（1）A構(gòu)成過零比較器（2）RC為微分電路，

RC<<T例電路如圖所示，當(dāng)輸入信號(hào)如圖c所示的正弦波時(shí)，定性畫出（3）D削波（限幅、檢波）解：例圖示為另一種形式的單門限電壓比較器，試求出其門限電壓(閾值電壓)VT，畫出其電壓傳輸特性。設(shè)運(yùn)放輸出的高、低電平分別為VOH和VOL。利用疊加原理可得理想情況下，輸出電壓發(fā)生跳變時(shí)對(duì)應(yīng)的vP＝vN＝0，即門限電壓?jiǎn)伍T限比較器的抗干擾能力應(yīng)為高電平錯(cuò)誤電平8.4.2遲滯電壓比較器（1）電路組成（2）門限電壓而vP與vO有關(guān)，對(duì)應(yīng)vO的兩個(gè)電壓值，vP的兩個(gè)門限電壓上門限電壓下門限電壓回差電壓8.4.2遲滯電壓比較器（3）傳輸特性（4）分析要點(diǎn)

門限電壓與輸出電壓有關(guān)

任何時(shí)刻只有一個(gè)門限電壓有效

當(dāng)輸入介于兩門限之間時(shí)輸出不變。只有當(dāng)輸入高于有效的上門限或低于有效的下門限時(shí)，輸出才翻轉(zhuǎn)。翻轉(zhuǎn)方向取決于輸入輸出的相位關(guān)系。解：（1）門限電壓（3）輸出電壓波形例電路如圖9.4.6a所示，試求門限電壓，畫出傳輸特性和圖c所示輸入信號(hào)下的輸出電壓波形。（2）傳輸特性與單門限相比，遲滯比較器在電路翻轉(zhuǎn)時(shí)有何特點(diǎn)?解：（1）門限電壓例電路如圖示，試求門限電壓，畫出傳輸特性。（2）傳輸特性翻轉(zhuǎn)時(shí)刻，vP=vN=08.4.3集成電壓比較器集成電壓比較器與集成運(yùn)算放大器比較：開環(huán)增益低、失調(diào)電壓大、共模抑制比小，靈敏度往往不如用集成運(yùn)放構(gòu)成的比較器高。

但集成電壓比較器中無頻率補(bǔ)償電容，因此轉(zhuǎn)換速率高，改變輸出狀態(tài)的典型響應(yīng)時(shí)間是30～200ns。

相同條件下741集成運(yùn)算放大器的響應(yīng)時(shí)間為30s左右。8.4.4遲滯電壓比較器的Multisim仿真分析8.4.4遲滯電壓比較器的Multisim仿真分析8.5非正弦信號(hào)產(chǎn)生電路8.5.1方波產(chǎn)生電路8.5.2三角波產(chǎn)生電路8.5.3波形產(chǎn)生電路Multisim仿真8.5.1方波產(chǎn)生電路遲滯比較器RC充放電支路穩(wěn)壓管雙向限幅能否不串入該電阻？1.電路組成（多諧振蕩電路）8.5.2方波產(chǎn)生電路

由于遲滯比較器中正反饋的作用，電源接通后瞬間，輸出便進(jìn)入飽和狀態(tài)。假設(shè)為正向飽和狀態(tài)2.工作原理8.5.2方波產(chǎn)生電路利用三要素法公式其中則又當(dāng)F＝0.462時(shí)3.振蕩周期8.5.2方波產(chǎn)生電路4.占空比可變的方波產(chǎn)生電路8.5.3鋸齒波產(chǎn)生電路同相輸入遲滯比較器積分電路充放電時(shí)間常數(shù)不同#該電路可否稱為方波產(chǎn)生電路?end8.5.4波形產(chǎn)生電路Multisim仿真8.5.4波形產(chǎn)生電路Multisim仿真8.5.4波形產(chǎn)生電路Multisim仿真模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第一章緒論 第二章集成運(yùn)算放大器的基本應(yīng)用 第三章半導(dǎo)體二極管及其基本電路 第四章雙極結(jié)型三極管及基本放大電路 第五章場(chǎng)效應(yīng)晶體管及放大電路 第六章模擬集成電路 第七章反饋放大電路 第八章信號(hào)處理與信號(hào)產(chǎn)生電路

第九章功率放大器電路

第十章直流穩(wěn)壓電源9.1功率放大電路的一般問題9.2乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路9.3甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路9.4集成功率放大器舉例第九章功率放大器電路1.功率放大電路的主要特點(diǎn)

功率放大電路是一種以輸出較大功率為目的的放大電路。因此，要求同時(shí)輸出較大的電壓和電流。

管子工作在接近極限狀態(tài)。9.1.1功率放大電路的特點(diǎn)及主要研究對(duì)象1.功率放大電路的主要特點(diǎn)

一般直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載，帶負(fù)載能力要強(qiáng)。如果是三極管構(gòu)成，選用哪一組態(tài)？9.1.1功率放大電路的特點(diǎn)及主要研究對(duì)象輸出電阻：2.要解決的問題

提高效率效率=?效率=負(fù)載得到的有用信號(hào)功率電源供給的直流功率9.1.1功率放大電路的特點(diǎn)及主要研究對(duì)象2.要解決的問題

提高效率

減小失真管子工作在接近極限狀態(tài)。功放管輸出功率較大一般非線性失真越嚴(yán)重大輸出功率非線性失真9.1.1功率放大電路的特點(diǎn)及主要研究對(duì)象2.要解決的問題

提高效率

減小失真

管子的保護(hù)9.1.1功率放大電路的特點(diǎn)及主要研究對(duì)象由于有相當(dāng)大的功率消耗在管子的集電結(jié)上，結(jié)溫和管殼溫度會(huì)變得很高。因此，半導(dǎo)體三極管的散熱就成為一個(gè)重要問題。9.1.1功率放大電路的特點(diǎn)及主要研究對(duì)象1.提高效率的途徑

降低靜態(tài)功耗，即減小靜態(tài)電流。功率放大電路與前面介紹的電壓放大電路有本質(zhì)上的區(qū)別嗎？如何提高效率?效率=負(fù)載得到的有用信號(hào)功率電源供給的直流功率9.1.2輸出級(jí)工作狀態(tài)分類及提高效率的主要途徑9.1.2輸出級(jí)工作狀態(tài)分類及提高效率的主要途徑放大電路實(shí)質(zhì)上都是能量轉(zhuǎn)換電路。從能量控制的觀點(diǎn)來看，功率放大電路和電壓放大電路沒有本質(zhì)的區(qū)別。功率放大電路和電壓放大電路要完成的任務(wù)不同：電壓放大電路：得到不失真的電壓輸出信號(hào)，

關(guān)心電壓增益。功率放大電路：獲得一定的不失真（或失真較?。┑妮敵龉β?，

更關(guān)注效率而非功率增益。9.1功率放大電路的一般問題9.2乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路9.3甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路9.4集成功率放大器舉例第九章功率放大器電路不失真放大9.2乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路0vI0vO甲類:

=360

9.2乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路VCES＝0.2VTheefficiencyislow9.2乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路如何進(jìn)一步提高效率？9.2乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路如何進(jìn)一步提高效率？效率=負(fù)載得到的有用功率電源提供的直流功率

能放大小信號(hào)嗎？9.2乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路9.2乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路VBE(th)＝0followervo＝vicutoffvo＝09.2乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路VEB(th)＝0cutoffvo＝0followervo＝vi乙類:

=180

9.2乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路+互補(bǔ)9.2乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路9.2乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路1.電路組成

由一對(duì)NPN、PNP特性相同的互補(bǔ)三極管組成，采用正、負(fù)雙電源供電。這種電路也稱OCL（OutputCapacitorless)互補(bǔ)功率放大電路。2.工作原理

兩個(gè)三極管在信號(hào)一個(gè)正、負(fù)半周輪流導(dǎo)通，使負(fù)載得到一個(gè)完整的波形。9.2乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路輸入電壓的正半周：＋VCC→T1→RL→地輸入電壓的負(fù)半周：

地→RL→T2→－VCC靜態(tài)時(shí)，VEQ＝VBQ＝0。9.2乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路兩只管子交替導(dǎo)通，兩路電源交替供電，雙向跟隨。靜態(tài)時(shí)，VEQ＝VBQ＝0。最大輸出有效值：T1截止：VCE=VCCT1放大：1V<VCE<VCCT1飽和：VCE=VCES=0.3V正半周9.2乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路

輸出波形會(huì)怎樣？VBE(th)＝0理想實(shí)際簡(jiǎn)化分析工程實(shí)際9.2乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路9.2乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路

如何克服交越失真？VBE(th)＝0VEB(th)＝0甲乙類:180

<<360

不失真放大9.2乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路0vI0vO甲類:

=360

9.2乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路VCES＝0.2VTheefficiencyislow9.2乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路如何進(jìn)一步提高效率？9.2乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路如何進(jìn)一步提高效率？效率=負(fù)載得到的有用功率電源提供的直流功率

能放大小信號(hào)嗎？9.2乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路9.2乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路VBE(th)＝0followervo＝vicutoffvo＝09.2乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路VEB(th)＝0cutoffvo＝0followervo＝vi乙類:

=180

9.2乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路+互補(bǔ)9.2乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路9.2乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路1.電路組成

由一對(duì)NPN、PNP特性相同的互補(bǔ)三極管組成，采用正、負(fù)雙電源供電。這種電路也稱OCL（OutputCapacitorless)互補(bǔ)功率放大電路。2.工作原理

兩個(gè)三極管在信號(hào)一個(gè)正、負(fù)半周輪流導(dǎo)通，使負(fù)載得到一個(gè)完整的波形。9.2乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路輸入電壓的正半周：＋VCC→T1→RL→地輸入電壓的負(fù)半周：

地→RL→T2→－VCC靜態(tài)時(shí)，VEQ＝VBQ＝0。9.2乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路兩只管子交替導(dǎo)通，兩路電源交替供電，雙向跟隨。靜態(tài)時(shí)，VEQ＝VBQ＝0。最大輸出有效值：T1截止：VCE=VCCT1放大：1V<VCE<VCCT1飽和：VCE=VCES=0.3V正半周9.2乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路

輸出波形會(huì)怎樣？VBE(th)＝0理想實(shí)際簡(jiǎn)化分析工程實(shí)際9.2乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路9.2乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路

如何克服交越失真？VBE(th)＝0VEB(th)＝0甲乙類:180

<<360

9.2乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路分析計(jì)算(1)Pomax_最大輸出功率負(fù)載實(shí)際功率

PoVCES__saturationvalueofVCE.9.2乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路分析計(jì)算(半周期)(2)T1管耗兩管管耗9.2乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路最大管耗與最大輸出功率的關(guān)系9.2乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路最大管耗可用求極值的方法求解。因此有令則得選管依據(jù)之一9.2乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路（3）電源供給的功率PV當(dāng)（4）效率

當(dāng)9.2乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路9.2乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路故必須滿足下列條件：①集電極最大允許耗散功率PCM②集電極-發(fā)射極間擊穿電壓V(BR)CBO

③集電極最大允許電流ICM(注1:當(dāng)T2導(dǎo)通且vCES2

0時(shí),vCE1達(dá)到最大值)功率BJT的選擇9.1功率放大電路的一般問題9.2乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路9.3甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路9.4集成功率放大器舉例第九章功率放大器電路9.3甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路1.靜態(tài)偏置可克服交越失真2.動(dòng)態(tài)工作情況二極管等效為恒壓模型#

在輸入信號(hào)的整個(gè)周期內(nèi)，兩二極管是否會(huì)出現(xiàn)反向偏置狀態(tài)？設(shè)T3已有合適的靜態(tài)工作點(diǎn)9.3甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路電路特點(diǎn)：可以克服交越失真但偏置電壓不易調(diào)整。9.3甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路VBE可認(rèn)為是定值R1、R2不變時(shí)，VCE也是定值，可看作是一個(gè)直流電源9.3甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路需要正負(fù)電源還能正常工作嗎？9.3甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路1.靜態(tài)偏置2.動(dòng)態(tài)工作情況

調(diào)整R1、R2阻值的大小，可使此時(shí)電容上電壓在怎樣的條件下，電容C才可充當(dāng)負(fù)電源的角色？此電路存在的問題：K點(diǎn)電位受到限制9.3甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路9.3甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路OCL電路和OTL電路的比較OCLOTL

電源雙電源單電源信號(hào)交、直流交流頻率響應(yīng)好fL

取決于輸出耦合電容C電路結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單較復(fù)雜PomaxOTL應(yīng)用OCL電路有關(guān)公式時(shí)，要用VCC/2取代VCC。9.3甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路功率放大器形式的選擇甲類工作狀態(tài)效率過低乙類工作狀態(tài)交越失真雙電源甲乙類需要兩個(gè)電源單電源甲乙類低頻特性差9.1功率放大電路的一般問題9.2乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路9.3甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路9.4集成功率放大器舉例第九章功率放大器電路9.4集成功率放大器舉例典型應(yīng)用電路BJT集成音頻功率放大器LM3861和8腳之間接10μF電容交流短路時(shí)，增益為200倍低通濾波電路低通濾波電路輸出功率：0.325W9.4集成功率放大器舉例模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第一章緒論 第二章集成運(yùn)算放大器的基本應(yīng)用 第三章半導(dǎo)體二極管及其基本電路 第四章雙極結(jié)型三極管及基本放大電路 第五章場(chǎng)效應(yīng)晶體管及放大電路 第六章模擬集成電路 第七章反饋放大電路 第八章信號(hào)處理與信號(hào)產(chǎn)生電路 第九章功率放大器電路

第十章直流穩(wěn)壓電源10.1小功率整流濾波電路10.2線性穩(wěn)壓電路10.3開關(guān)式穩(wěn)壓電路第十章直流穩(wěn)壓電源10.1小功率整流濾波電路10.1小功率整流濾波電路電壓100～240V、頻率50～60Hz交流信號(hào)電壓5V、電流2A直流信號(hào)如何實(shí)現(xiàn)？10.1小功率整流濾波電路10.1小功率整流濾波電路10.1.1單相橋式整流電路10.1小功率整流濾波電路交流電壓脈動(dòng)直流電壓整流整流利用二極管的單向?qū)щ娦詖1v2TD4D2D1D3RLvo10.1小功率整流濾波電路10.1.1單相橋式整流電路v1v2TRLvoRLv2vov2vo電路簡(jiǎn)化畫法10.1.1單相橋式整流電路單相全波整流電壓波形v2vL

t

2340

t忽略二極管正向壓降10.1.1單相橋式整流電路1.工作原理變壓器二次信號(hào)負(fù)載電流負(fù)載電壓二極管電壓10.1.1單相橋式整流電路2.負(fù)載輸出電壓和輸出電流的平均值

輸出電壓的平均值VL為負(fù)載的平均電流為紋波系數(shù)為橋式整流電路的紋波系數(shù)10.1.1單相橋式整流電路3.整流二極管的選擇（1）整流管平均整流電流ID（2）整流管的最大反向峰值電壓VRM10.1.1單相橋式整流電路交流電壓脈動(dòng)直流電壓整流濾波直流電壓10.1.2濾波電路10.1小功率整流濾波電路10.1.2濾波電路(1)電容濾波原理華中科技大學(xué)31310.1.2濾波電路工程上：v2tvotRL未接入忽略整流電路內(nèi)阻RintRL接入v2<vc:

放=

RLCv2>vc:vc

充=

RintC