1、17.06.2020,.,1,攀鋼集團長鋼公司技師及高級技師培訓班,電工部分學習指導,17.06.2020,.,2,第三單元模擬電子電路,一、基本放大電路二、集成運算放大器三、直流穩(wěn)壓電源,17.06.2020,.,3,第5章基本放大電路,5.1基本放大電路的組成,5.2放大電路的靜態(tài)分析,5.4靜態(tài)工作點的穩(wěn)定,5.8互補對稱功率放大電路,5.6射極輸出器,5.9場效應管及其放大電路,5.3放大電路的動態(tài)分析,5.5放大電路中的頻率特性,5.7差分放大電路,17.06.2020,.,4,本章要求：,1.理解單管交流放大電路的放大作用和共發(fā)射極、共集電極放大電路的性能特點。掌握靜態(tài)工作點的估算

2、方法和放大電路的微變等效電路分析法。3.了解放大電路輸入、輸出電阻和多級放大的概念，了解放大電路的頻率特性、互補功率放大電路的工作原理。4.理解反饋的概念，了解負反饋對放大電路性能的影響。5.了解差動放大電路的工作原理和性能特點。6.了解場效應管的電流放大作用、主要參數(shù)的意義。,第5章基本放大電路,17.06.2020,.,5,放大的概念:,放大的目的是將微弱的變化信號放大成較大的信號。,放大的實質(zhì):用小能量的信號通過三極管的電流控制作用，將放大電路中直流電源的能量轉(zhuǎn)化成交流能量輸出。,對放大電路的基本要求：1.要有足夠的放大倍數(shù)(電壓、電流、功率)。2.盡可能小的波形失真。另外還有輸入電阻、

3、輸出電阻、通頻帶等其它技術指標。,本章主要討論電壓放大電路，同時介紹功率放大電路。,17.06.2020,.,6,5.1基本放大電路的組成,5.1.1共發(fā)射極基本放大電路組成,共發(fā)射極基本電路,17.06.2020,.,7,5.1基本放大電路的組成,5.1.2基本放大電路各元件作用,晶體管T-放大元件,iC=iB。要保證集電結(jié)反偏,發(fā)射結(jié)正偏,使晶體管工作在放大區(qū)。,基極電源EB與基極電阻RB-使發(fā)射結(jié)處于正偏，并提供大小適當?shù)幕鶚O電流。,共發(fā)射極基本電路,17.06.2020,.,8,5.1基本放大電路的組成,5.1.2基本放大電路各元件作用,集電極電源EC-為電路提供能量。并保證集電結(jié)反偏

4、。,集電極電阻RC-將變化的電流轉(zhuǎn)變?yōu)樽兓碾妷骸?耦合電容C1、C2-隔離輸入、輸出與放大電路直流的聯(lián)系，同時使信號順利輸入、輸出。,信號源,負載,共發(fā)射極基本電路,17.06.2020,.,9,5.1基本放大電路的組成,單電源供電時常用的畫法,共發(fā)射極基本電路,17.06.2020,.,10,5.1.3共射放大電路的電壓放大作用,無輸入信號(ui=0)時:,uo=0uBE=UBEuCE=UCE,17.06.2020,.,11,結(jié)論：,(1)無輸入信號電壓時，三極管各電極都是恒定的電壓和電流:IB、UBE和IC、UCE。,(IB、UBE)和(IC、UCE)分別對應于輸入、輸出特性曲線上的一個

5、點，稱為靜態(tài)工作點。,17.06.2020,.,12,UBE,無輸入信號(ui=0)時:,uo=0uBE=UBEuCE=UCE,？,有輸入信號(ui0)時,uCE=UCCiCRC,uo0uBE=UBE+uiuCE=UCE+uo,5.1.3.共射放大電路的電壓放大作用,17.06.2020,.,13,結(jié)論：,(2)加上輸入信號電壓后，各電極電流和電壓的大小均發(fā)生了變化，都在直流量的基礎上疊加了一個交流量，但方向始終不變。,+,集電極電流,直流分量,交流分量,動態(tài)分析,靜態(tài)分析,17.06.2020,.,14,結(jié)論：,(3)若參數(shù)選取得當，輸出電壓可比輸入電壓大，即電路具有電壓放大作用。,(4)輸

6、出電壓與輸入電壓在相位上相差180，即共發(fā)射極電路具有反相作用。,17.06.2020,.,15,1.實現(xiàn)放大的條件,(1)晶體管必須工作在放大區(qū)。發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。(2)正確設置靜態(tài)工作點，使晶體管工作于放大區(qū)。(3)輸入回路將變化的電壓轉(zhuǎn)化成變化的基極電流。(4)輸出回路將變化的集電極電流轉(zhuǎn)化成變化的集電極電壓，經(jīng)電容耦合只輸出交流信號。,17.06.2020,.,16,2.直、流通路和交流通路,因電容對交、直流的作用不同。在放大電路中如果電容的容量足夠大，可以認為它對交流分量不起作用，即對交流短路。而對直流可以看成開路。這樣，交直流所走的通路是不同的。,直流通路：無信號時電流（直流

7、電流）的通路，用來計算靜態(tài)工作點。,交流通路：有信號時交流分量（變化量）的通路，用來計算電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻等動態(tài)參數(shù)。,17.06.2020,.,17,例：畫出下圖放大電路的直流通路,直流通路,直流通路用來計算靜態(tài)工作點Q(IB、IC、UCE),對直流信號電容C可看作開路（即將電容斷開）,斷開,斷開,17.06.2020,.,18,對交流信號(有輸入信號ui時的交流分量),XC0，C可看作短路。忽略電源的內(nèi)阻，電源的端電壓恒定，直流電源對交流可看作短路。,短路,短路,對地短路,交流通路,用來計算電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻等動態(tài)參數(shù)。,17.06.2020,.,19,5.2放

8、大電路的靜態(tài)分析,靜態(tài)：放大電路無信號輸入（ui=0）時的工作狀態(tài)。,分析方法：估算法、圖解法。分析對象：各極電壓電流的直流分量。所用電路：放大電路的直流通路。,設置Q點的目的：(1)使放大電路的放大信號不失真；(2)使放大電路工作在較佳的工作狀態(tài)，靜態(tài)是動態(tài)的基礎。,靜態(tài)工作點Q：IB、IC、UCE。,靜態(tài)分析：確定放大電路的靜態(tài)值。,17.06.2020,.,20,5.2.1用估算法確定靜態(tài)值,1.直流通路估算IB,根據(jù)電流放大作用,2.由直流通路估算UCE、IC,當UBE,17.06.2020,.,68,反饋放大電路的三個環(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

9、出信號,輸入信號,反饋信號,反饋系數(shù),凈輸入信號,放大倍數(shù),17.06.2020,.,69,反饋放大電路的方框圖,凈輸入信號,若三者同相，則Xd=XiXf,可見XdXi，即反饋信號起了削弱凈輸入信號的作用（負反饋）。,17.06.2020,.,70,直流反饋：反饋只對直流分量起作用，反饋元件只能傳遞直流信號。,負反饋：反饋削弱凈輸入信號，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：反饋只對交流分量起作用，反饋元件只能傳遞交流信號。,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：反饋增強凈輸入信號，使放大倍數(shù)提高。,1.反饋的分類,17.0

10、6.2020,.,71,2.負反饋的類型,1)根據(jù)反饋所采樣的信號不同，可以分為電壓反饋和電流反饋。,電流負反饋具有穩(wěn)定輸出電流、增大輸出電阻的作用。,電壓負反饋具有穩(wěn)定輸出電壓、減小輸出電阻的作用。,如果反饋信號取自輸出電壓，叫電壓反饋。如果反饋信號取自輸出電流，叫電流反饋。,17.06.2020,.,72,2)根據(jù)反饋信號在輸入端與輸入信號比較形式的不同，可以分為串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋。,反饋信號與輸入信號串聯(lián)，即反饋信號與輸入信號以電壓形式作比較，稱為串聯(lián)反饋。,反饋信號與輸入信號并聯(lián)，即反饋信號與輸入信號以電流形式作比較，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

11、阻減小。,17.06.2020,.,73,負反饋,交流反饋,直流反饋,電壓串聯(lián)負反饋,電壓并聯(lián)負反饋,電流串聯(lián)負反饋,電流并聯(lián)負反饋,負反饋的類型,穩(wěn)定靜態(tài)工作點,17.06.2020,.,74,3.負反饋類型的判別步驟,3)判別是否負反饋？,2)判別是交流反饋還是直流反饋？,4)是負反饋！判斷是何種類型的負反饋？,1)找出反饋網(wǎng)絡（一般是電阻、電容）。,17.06.2020,.,75,1)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。,例1：,17.06.2020,.,76,2)判斷是交流反饋還是直流反饋,交、直流分量的信號均可通過

12、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通過，這時RE引入的則是直流反饋。,E,例1：,17.06.2020,.,77,例1：,3)判斷反饋類型,凈輸入信號：,ui與uf串聯(lián),以電壓形式比較串聯(lián)反饋,ui正半周時,uf也是正半周,即兩者同相,負反饋,uf正比于輸出電流電流反饋,串聯(lián)電流負反饋,+uf,+,ie,ube,ube=ui-uf,uf=ieRE,Ube=Ui-Uf,可見Ube1，稱為深度負反饋，此時：,在深度負反饋的情況下，閉環(huán)放大倍數(shù)僅與反饋電路的參數(shù)有關。,17.06.2020,.,96,例：|A|=300，|F|=0.01。,17.06

13、.2020,.,97,3.改善波形失真,加反饋前,加反饋后,大,略小,略大,略小,略大,負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。,小,接近正弦波,正弦波,17.06.2020,.,98,4.展寬通頻帶,引入負反饋使電路的通頻帶寬度增加,無負反饋,有負反饋,17.06.2020,.,99,例：中頻放大倍數(shù)|A0|=10，反饋系數(shù)|F|=0.01,在原上限、下限頻率處,說明加入負反饋后，原上限、下限頻率仍在通頻帶內(nèi)，即通頻帶加寬了。,17.06.2020,.,100,5.對輸入電阻的影響,在同樣的ib下，ui=ube+ufube，所以rif提高。,1)串聯(lián)負反

14、饋,無負反饋時：,有負反饋時：,使電路的輸入電阻提高,17.06.2020,.,101,無負反饋時：,有負反饋時：,在同樣的ube下，ii=ib+ifib，所以rif降低。,2)并聯(lián)負反饋,使電路的輸入電阻降低,17.06.2020,.,102,電壓負反饋具有穩(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)電壓負反饋使電路的輸出電阻降低,2)電流負反饋使電路的輸出電阻提高,6.對輸出電阻的影響,17.06.2020,.,103,5.5放大電路的頻率特性,阻容耦合放大電路由于存在級間耦合電容、發(fā)射極旁路電容及三極管

15、的結(jié)電容等，它們的容抗隨頻率變化，故當信號頻率不同時，放大電路的輸出電壓相對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的關系,相頻特性：輸出電壓相對于輸入電壓的相位移與頻率f的關系,跳過,17.06.2020,.,104,通頻帶,f,|Au|,fL,fH,|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,O,17.06.2020,.,105,在中頻段,所以，在中頻段可認為電容不影響交流信號的傳送，放大電路的放大倍數(shù)與信號頻率無關。(前面所討論的放大倍數(shù)及輸出電壓相對于輸入電壓的相位移均是指中頻段的),三極

16、管的極間電容和導線的分布電容很小，可認為它們的等效電容CO與負載并聯(lián)。由于CO的電容量很小，它對中頻段信號的容抗很大，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，故對中頻段信號的容抗很小，可視作短路。,17.06.2020,.,106,由于信號的頻率較低，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。以至實際送到三極管輸入端的電壓比輸入信號要小，故放大倍數(shù)降低，并使產(chǎn)生越前的相位移（相對于中頻段）。,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。,17.06.2020,.,107,由于信

17、號的頻率較高，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)、極間電容和導線的分布電容的影響。,CO的容抗將減小，它與負載并聯(lián)，使總負載阻抗減小，在高頻時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（相對于中頻段）。,17.06.2020,.,108,耦合方式：信號源與放大電路之間、兩級放大電路之間、放大器與負載之間的連接方式。,常用的耦合方式：直接耦合、阻容耦合和變壓器耦合。,動態(tài):傳送信號,減少壓降損失,靜態(tài)：保證各級有合適的Q點,波形不失真,輸出,多級放

18、大電路的框圖,對耦合電路的要求,17.06.2020,.,109,第一級,第二級,負載,信號源,兩級之間通過耦合電容C2與下級輸入電阻連接,17.06.2020,.,110,1.靜態(tài)分析,由于電容有隔直作用，所以每級放大電路的直流通路互不相通，每級的靜態(tài)工作點互相獨立，互不影響，可以各級單獨計算。,兩級放大電路均為共發(fā)射極分壓式偏置電路。,17.06.2020,.,111,2.動態(tài)分析,微變等效電路,第一級,第二級,17.06.2020,.,112,例2:,如圖所示的兩級電壓放大電路，已知1=2=50,T1和T2均為3DG8D。(1)計算前、后級放大電路的靜態(tài)值(UBE=0.6V);(2)求放

19、大電路的輸入電阻和輸出電阻；(3)求各級電壓的放大倍數(shù)及總電壓放大倍數(shù)。,17.06.2020,.,113,解:,(1)兩級放大電路的靜態(tài)值可分別計算。,第一級是射極輸出器:,17.06.2020,.,114,第二級是分壓式偏置電路,解:,17.06.2020,.,115,第二級是分壓式偏置電路,解:,17.06.2020,.,116,(2)計算ri和r0,由微變等效電路可知，放大電路的輸入電阻ri等于第一級的輸入電阻ri1。第一級是射極輸出器，它的輸入電阻ri1與負載有關，而射極輸出器的負載即是第二級輸入電阻ri2。,微變等效電路,17.06.2020,.,117,(2)計算ri和r0,17

20、.06.2020,.,118,(2)計算ri和r0,17.06.2020,.,119,(3)求各級電壓的放大倍數(shù)及總電壓放大倍數(shù),第一級放大電路為射極輸出器,17.06.2020,.,120,(3)求各級電壓的放大倍數(shù)及總電壓放大倍數(shù),第二級放大電路為共發(fā)射極放大電路,總電壓放大倍數(shù),17.06.2020,.,121,應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)換開關使充電電流限制在50mA和100mA;,性能:正常充電時間7小時左右;充電電流為恒定值；充電電流大小由電池額定容量確定。,17.06.2020,.,122,LED發(fā)光二極管承受正向電壓導通發(fā)光

21、,發(fā)光強度與通過的電流大小有關。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的位置,R5是LED的限流電阻,使通過LED的電流限制在一定數(shù)值。,17.06.2020,.,123,直接耦合：將前級的輸出端直接接后級的輸入端?？捎脕矸糯缶徛兓男盘柣蛑绷髁孔兓男盘枴?17.06.2020,.,124,2.零點漂移,零點漂移：指輸入信號電壓為零時，輸出電壓發(fā)生緩慢地、無規(guī)則地變化的現(xiàn)象。,產(chǎn)生的原因：晶體管參數(shù)隨溫度變化、電源電壓波動、電路元件參數(shù)的變化。,直接耦合存在的兩個問題：,1.前后級靜態(tài)工作點相互影響,17.06.2020,.,12

22、5,若由于溫度的升高IC1增加1%，試計算輸出電壓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=2.31.01mA=2.323mA,UC1=UZ+UBE2=4+0.6V=4.6V,例：,17.06.2020,.,126,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。,例：,IC2=2IC2=500.147mA=7.35mA,Uo=8.3257.75V=0.575V提高了7.42%可見，當輸入信號為

23、零時，由于溫度的變化，輸出電壓發(fā)生了變化即有零點漂移現(xiàn)象。,17.06.2020,.,127,零點漂移的危害：直接影響對輸入信號測量的準確程度和分辨能力。嚴重時，可能淹沒有效信號電壓，無法分辨是有效信號電壓還是漂移電壓。,一般用輸出漂移電壓折合到輸入端的等效漂移電壓作為衡量零點漂移的指標。,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小許多時，放大后的有用信號才能被很好地區(qū)分出來。,17.06.2020,.,128,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。,抑制零點漂移是制作高質(zhì)量直接耦合放大電路的一個重要的問題。,適合于集成化的要求，在

24、集成運放的內(nèi)部，級間都是直接耦合。,17.06.2020,.,129,5.7差分放大電路,5.7.1差動放大電路的工作情況,電路結(jié)構(gòu)對稱，在理想的情況下，兩管的特性及對應電阻元件的參數(shù)值都相等。,差動放大電路是抑制零點漂移最有效的電路結(jié)構(gòu)。,差動放大原理電路,兩個輸入、兩個輸出,兩管靜態(tài)工作點相同,17.06.2020,.,130,1.零點漂移的抑制,uo=VC1VC2=0,uo=(VC1+VC1)(VC2+VC2)=0,靜態(tài)時，ui1=ui2=0,當溫度升高時ICVC（兩管變化量相等）,對稱差動放大電路對兩管所產(chǎn)生的同向漂移都有抑制作用。,17.06.2020,.,131,2.有信號輸入時的

25、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，即對共模信號沒有放大能力。,(1)共模信號ui1=ui2大小相等、極性相同,差動電路抑制共模信號能力的大小，反映了它對零點漂移的抑制水平。,共模信號需要抑制,17.06.2020,.,132,2.有信號輸入時的工作情況,兩管集電極電位一減一增，呈等量異向變化，,(2)差模信號ui1=ui2大小相等、極性相反,uo=(VC1VC1)(VC2+VC)=2VC1,即對差模信號有放大能力。,差模信號是有用信號,17.06.2020,.,133,(3)比較輸入,ui1、ui2大小和極性是任意的。,例1:ui1=10mV,ui2=6mV,ui2=8

26、mV2mV,例2:ui1=20mV,ui2=16mV,可分解成:ui1=18mV+2mV,ui2=18mV2mV,可分解成:ui1=8mV+2mV,共模信號,差模信號,放大器只放大兩個輸入信號的差值信號差動放大電路。,這種輸入常作為比較放大來應用，在自動控制系統(tǒng)中是常見的。,17.06.2020,.,134,（CommonModeRejectionRatio),全面衡量差動放大電路放大差模信號和抑制共模信號的能力。,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的能力越強，而抑制共模信號的能力越強。,3.共模抑制比,共模抑制比,17.06.2020,.,135,若電路完全對稱，

27、理想情況下共模放大倍數(shù)Ac=0輸出電壓uo=Ad（ui1ui2）=Aduid,若電路不完全對稱，則Ac0，實際輸出電壓uo=Acuic+Aduid即共模信號對輸出有影響。,17.06.2020,.,136,5.7.2典型差動放大電路,RE的作用：穩(wěn)定靜態(tài)工作點，限制每個管子的漂移。,EE：用于補償RE上的壓降，以獲得合適的工作點。,17.06.2020,.,137,5.8互補對稱功率放大電路,5.8.1對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，去推動負載工作。例如使揚聲器發(fā)聲、繼電器動作、儀表指針偏轉(zhuǎn)、電動機旋轉(zhuǎn)等。,(1)在不失真的情況下能輸出盡可能大的功率。,(2)

28、由于功率較大，就要求提高效率。,17.06.2020,.,138,晶體管的工作狀態(tài),甲類工作狀態(tài)晶體管在輸入信號的整個周期都導通靜態(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的半個周期內(nèi)導通，靜態(tài)IC=0，波形嚴重失真,管耗小效率高。,甲乙類工作狀態(tài)晶體管導通的時間大于半個周期，靜態(tài)IC0，一般功放常采用。,17.06.2020,.,139,5.8.2互補對稱放大電路,互補對稱電路是集成功率放大電路輸出級的基本形式。當它通過容量較大的電容與負載耦合時，由于省去了變壓器而被稱為無輸出變壓器(OutputTransformerless)電路，簡稱OTL電路。若互補對稱電路直接

29、與負載相連，輸出電容也省去，就成為無輸出電容(OutputCapacitorless)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。,17.06.2020,.,140,1.OTL電路,(1)特點,T1、T2的特性一致；一個NPN型、一個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(ui=0),IC10，IC20,OTL原理電路,電容兩端的電壓,17.06.2020,.,141,(3)動態(tài)時,設輸入端在UCC/2直流基礎上加入正弦信號。,T1導通、T2截止；同時給電容充電,T2導通、T1截止；電容放電，相當于電源,若輸出電容足夠大，其上電壓

30、基本保持不變，則負載上得到的交流信號正負半周對稱。,ic1,ic2,交流通路,uo,輸入交流信號ui的正半周,輸入交流信號ui的負半周,17.06.2020,.,142,(4)交越失真,當輸入信號ui為正弦波時，輸出信號在過零前后出現(xiàn)的失真稱為交越失真。,交越失真產(chǎn)生的原因由于晶體管特性存在非線性，ui,17.06.2020,.,146,5.9.1絕緣柵場效應管,漏極D,柵極和其它電極及硅片之間是絕緣的，稱絕緣柵型場效應管。,(1)N溝道增強型管的結(jié)構(gòu),柵極G,源極S,1.增強型絕緣柵場效應管,17.06.2020,.,147,符號：,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

31、1014。,由于金屬柵極和半導體之間的絕緣層目前常用二氧化硅，故又稱金屬-氧化物-半導體場效應管，簡稱MOS場效應管。,17.06.2020,.,148,(2)N溝道增強型管的工作原理,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背靠背的PN結(jié)。,當柵源電壓UGS=0時，不管漏極和源極之間所加電壓的極性如何，其中總有一個PN結(jié)是反向偏置的，反向電阻很高，漏極電流近似為零。,17.06.2020,.,149,當UGS0時，P型襯底中的電子受到電場力的吸引到達表層，填補空穴形成負離子的耗盡層；,N型導電溝道,在漏極電源的作用下將產(chǎn)生漏極電流ID，管子導通。,當UGS

32、UGS（th）時，將出現(xiàn)N型導電溝道，將D-S連接起來。UGS愈高，導電溝道愈寬。,(2)N溝道增強型管的工作原理,17.06.2020,.,150,N型導電溝道,當UGSUGS(th）后，場效應管才形成導電溝道，開始導通，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。所以，場效應管是一種電壓控制電流的器件。,在一定的漏源電壓UDS下，使管子由不導通變?yōu)閷ǖ呐R界柵源電壓稱為開啟電壓UGS(th）。,(2)N溝道增強型管的工作原理,17.06.2020,.,151,(3)特性曲線,有導電溝道,轉(zhuǎn)移特性曲線,無導電溝道,開啟電壓UG

33、S(th）,UDS,UGS/,漏極特性曲線,恒流區(qū),可變電阻區(qū),截止區(qū),17.06.2020,.,152,符號：,結(jié)構(gòu),(4)P溝道增強型,SiO2絕緣層,加電壓才形成P型導電溝道,增強型場效應管只有當UGSUGS(th）時才形成導電溝道。,17.06.2020,.,153,2.耗盡型絕緣柵場效應管,符號：,如果MOS管在制造時導電溝道就已形成，稱為耗盡型場效應管。,(1)N溝道耗盡型管,SiO2絕緣層中摻有正離子,予埋了N型導電溝道,17.06.2020,.,154,2.耗盡型絕緣柵場效應管,由于耗盡型場效應管預埋了導電溝道，所以在UGS=0時，若漏源之間加上一定的電壓UDS，也會有漏極電流

34、ID產(chǎn)生。,當UGS0時，使導電溝道變寬，ID增大；當UGS0時信號衰減得更快些，常將兩節(jié)RC濾波環(huán)節(jié)串接起來，組成二階有源低通濾波器。,17.06.2020,.,202,2.有源高通濾波器,設輸入為正弦波信號，則有,故：,17.06.2020,.,203,可見，電路使頻率大于0的信號通過，而小于0的信號被阻止，稱為有源高通濾波器。,若頻率為變量，則電路的傳遞函數(shù),其模為,17.06.2020,.,204,模擬開關,模擬輸入信號,1.電路,6.3.2采樣保持電路,采樣保持電路，多用于模-數(shù)轉(zhuǎn)換電路（A/D）之前。由于A/D轉(zhuǎn)換需要一定的時間，所以在進行A/D轉(zhuǎn)換前必須對模擬量進行瞬間采樣，并把

35、采樣值保存一段時間，以滿足A/D轉(zhuǎn)換電路的需要。,用于數(shù)字電路、計算機控制及程序控制等裝置中。,采樣存儲電容,控制信號,電壓跟隨器,17.06.2020,.,205,2.工作原理,6.3.2采樣保持電路,1.電路,采樣階段：uG為高電平，S閉合(場效應管導通)，ui對存儲電容C充電，uo=uC=ui。,保持階段：uG為0，S斷開(場效應管截止)，輸出保持該階段開始瞬間的值不變。,采樣速度愈高，愈接近模擬信號的變化情況。,17.06.2020,.,206,6.3.3電壓比較器,電壓比較器的功能：電壓比較器用來比較輸入信號與參考電壓的大小。當兩者幅度相等時輸出電壓產(chǎn)生躍變，由高電平變成低電平，或者

36、由低電平變成高電平。由此來判斷輸入信號的大小和極性。,用途：數(shù)模轉(zhuǎn)換、數(shù)字儀表、自動控制和自動檢測等技術領域，以及波形產(chǎn)生及變換等場合。,運放工作在開環(huán)狀態(tài)或引入正反饋。,17.06.2020,.,207,理想運放工作在飽和區(qū)的特點：,1.輸出只有兩種可能+Uo(sat)或Uo(sat)當u+u時，uo=+Uo(sat)u+u時，uo=+Uo(sat)u+UR，uo=+Uo(sat)uiVb，二極管D導通；,3.工作波形,u負半周，VaVb，二極管D1、D3導通，D2、D4截止。,3.工作波形,uD2uD4,1.電路結(jié)構(gòu),動畫,17.06.2020,.,250,7.1.2單相橋式整流電路,uD

37、2uD4,動畫,uD1uD3,u負半周，VbVa，二極管D2、D4導通，D1、D3截止。,17.06.2020,.,251,3.參數(shù)計算,(1)整流電壓平均值Uo,(2)整流電流平均值Io,(3)流過每管電流平均值ID,(4)每管承受的最高反向電壓UDRM,17.06.2020,.,252,例1：單相橋式整流電路，已知交流電網(wǎng)電壓為220V，負載電阻RL=50，負載電壓Uo=100V，試求變壓器的變比和容量，并選擇二極管。,I=1.11Io=21.11=2.2A,變壓器副邊電流有效值,變壓器容量S=UI=1222.2=207.8VA,變壓器副邊電壓U122V,可選用二極管2CZ11C，其最大整流電流為1A，反向工作峰值電壓為300V。,17.06.2020,.,253,例2：,試分析圖示橋式整流電路中的二極管D2或D4斷開時負載電壓的波形。如果D2或D4接反，后果如何？如果D2或D4因擊穿或燒壞而短路，后果又如何？,解：當D2或D4斷開后電路為單相半波整流電路。正半周時，D1和D3導通，負載中有電流過，負載電壓uo=u；負半周時，D1和D3截止，負載中無電流