技师培训--模拟

一、晶体管放大电路晶体管有三个区、三个极、两个PN结。IE＝IB＋ICBCII1.三极管结构和符号IBIEICIB控制IC，电流控制型器件，双极型器件电流放大系数（一）电压放大电路2、晶体管的共射输入特性和输出特性（1）输入特性（2）输出特性饱和区放大区截止区截止——发射结反偏放大——发射结正偏、集电结反偏饱和——发射结正偏、集电结正偏UBE越大，等效阻抗越小共射共集共基3、晶体管的三种接法（三组态）4、共射放大电路Rb：基极偏置电阻，使发射结正偏，且有合适的IBVCC：使集电结反偏，同时作为负载的能源。Rc：集电极负载电阻，将ΔiC转换成ΔuCE(uo)。输入电压Ui为零时，晶体管各极的电流、b-e间电压、管压降，称为静态工作点Q。记作IB、IC（IE）、UBE、UCE。T：放大，核心元件要想不失真，就要设置合适的静态工作点，以保证晶体管在信号的整个周期内始终工作在放大区！5、直流通路和交流通路（1）直流通路：①电容开路；②电感相当于短路（线圈电阻近似为0）。（2）交流通路：①电容相当于短路；②直流电源相当于短路（内阻为0）。通常，放大电路中直流电源的作用和交流信号的作用共存，这使得电路的分析复杂化。为简化分析，将它们分开作用，引入直流通路和交流通路。cCCEBCbBECCBRIVUIIRUVICC－＝直流通路交流通路6、图解法bBBBBERiVucCCCCERiVu输入回路负载线QIBUBEQIBICUCE负载线（1）静态分析：（2）电压放大倍数的分析符号为“－”。反相，与给定uuAuuuuAuuiiuIOIOOCECBI)(bBIBBBERiuVuIuBBQBiIICiCEu斜率不变（3）失真分析•截止失真消除方法：减小Rb•饱和失真消除方法：增大Rb，减小Rc，减小β，增大VCC图解法的特点：•形象直观；•适应于Q点分析、失真分析、最大不失真输出电压的分析；•能够用于大信号分析；•不易准确求解；•不能求解输入电阻、输出电阻、频带等等参数。7、等效电路法在交流通路中可将晶体管看成为一个两端口网络，输入回路、输出回路各为一个端口。（1）晶体管的h参数等效模型（交流等效模型）Ebe26)1(300ImVr（2）共射放大电路的动态分析beLio)(rRRUUAcu∥bebebirrRR∥coRR从输入端看进去的交流等效阻抗从输出端看进去的交流等效阻抗8、静态工作点稳定的共射电路eBEBE1bb21bCCBRUUIRRRVU－1EBII（1）直流分析（静态分析）)(ecCCCeEcCCCCERRIVRIRIVUbeio//rRRUUALCubeb2b1irRRR∥∥coRR（2）交流分析（动态分析）eECCCEBEebBECCB)1()1(RIVUIIRRUVI9、共集放大电路)//()1()//()1(ebeeioLLuRRrRRUUA)//)(1(//LebebiRRrRR1beeorRR∥10、共基放大电路beio//rRRUUALCu1beeorRR∥CCb2b1b2BVRRRVeBEBECRVVII)(ecCCCCERRIVVCBIIcoRR11、三种组态的比较电压增益：beLc)//(rRR输入电阻：beb//rR输出电阻：cR)//)(1()//()1(LebeLeRRrRR)//)(1(//LebebRRrR1)//(//bebserRRRbeLc)//(rRR1//beerRcR（小）（大）（小）（小）（中）12、场效应管（以N沟道为例）场效应管有三个极：源极（s）、栅极（g）、漏极（d），对应于晶体管的e、b、c；有三个工作区域：截止区、恒流区、可变电阻区，对应于晶体管的截止区、放大区、饱和区。（1）结型场效应管导电沟道源极栅极漏极符号栅-源电压对导电沟道宽度的控制作用沟道最宽沟道变窄沟道消失称为沟道夹断•UGS可以控制导电沟道的宽度，从而控制ID•电压控制型器件GSmDUgI低频跨导——代表栅极电压对漏极电流的控制作用（2）场效应管的类型mg)0(P)0(N)00(P)00(N)00(P)00(NDSGSDSGSDSGSDSGSDSGSDSGS＜极性任意，沟道＞极性任意，沟道耗尽型＜，＜沟道＞，＞沟道增强型绝缘栅型＜，＞沟道＞，＜沟道结型场效应管uuuuuuuuuuuu（3）场效应管与双极型晶体管的比较•电压控制型器件•电流控制型器件•单极型器件•双极型器件一种载流子导电二种载流子导电13、多级放大电路Q点相互独立。只能放大交流信号，低频特性差，不能集成化。a.阻容耦合共源电路共集电路（1）耦合方式b.直接耦合能够放大直流和交流信号，便于集成化，Q点相互影响，存在零点漂移现象。（2）动态参数分析a.电压放大倍数njujunuuuAAAAUUA121iob.输入电阻i1iRRc.输出电阻nRRoo对电压放大电路的要求：Ri大，Ro小，Au的数值大，最大不失真输出电压大。（1）提高放大倍数的稳定性AFAA1fAAAFAAd11dff说明闭环放大倍数是开环放大倍数的AF＋11）＋（AF1放大倍数的稳定性是基本放大电路的倍。14.负反馈对放大电路性能的影响（环内有效）（2）改变输入电阻和输出电阻a.对输入电阻的影响引入串联负反馈时对输入电阻的影响仅与反馈网络与基本放大电路输入端的接法有关，即决定于是串联反馈还是并联反馈。引入并联负反馈时串联负反馈增大输入电阻并联负反馈减小输入电阻b.对输出电阻的影响引入电压负反馈时对输出电阻的影响仅与反馈网络与基本放大电路输出端的接法有关，即决定于是电压反馈还是电流反馈。引入电流负反馈时电压负反馈减小输出电阻电流负反馈增大输出电阻(3)展宽通频带引入负反馈后的幅频特性Alg20fFA1lg20OfLfHfLffHf(4)减小非线性失真•引入负反馈的一般原则•稳定Q点应引入直流负反馈，改善动态性能应引入交流负反馈；•根据信号源特点，增大输入电阻应引入串联负反馈，减小输入电阻应引入并联负反馈；•根据负载需要，需输出稳定电压（即减小输出电阻）的应引入电压负反馈，需输出稳定电流（即增大输出电阻）的应引入电流负反馈。讨论•为减小放大电路从信号源索取的电流，增强带负载能力，应引入什么反馈？•为了得到稳定的电流放大倍数，应引入什么反馈？•为了稳定放大电路的静态工作点，应引入什么反馈？•为了使电流信号转换成与之成稳定关系的电压信号，应引入什么反馈？•为了使电压信号转换成与之成稳定关系的电流信号，应引入什么反馈？1.零点漂移现象及其产生的原因（1）零点漂移现象：ΔuI＝0，ΔuO≠0的现象（二）差动放大电路(2)产生原因：温度变化，直流电源波动，元器件老化。其中晶体管的特性对温度敏感是主要原因，故也称零漂为温漂。克服温漂的方法：引入直流负反馈，温度补偿。典型电路：差动放大电路2.差动放大电路CMRcdCMRKAAK下，在参数理想对称的情况共模抑制比KCMR——考察差动放大电路抑制零漂的能力差模信号——幅值相同、极性相反共模信号——幅值相同、极性相同利用电路对称性消除零漂以UIO衡量在理想对称的情况下：1.克服零点漂移；2.零输入零输出；3.抑制共模信号；4.放大差模信号。动态参数：Ad、Ri、Ro、Ac、KCMRbebLCdrRRRA2//bebLCdrRRRA//21cdCMRAAKbebecdCMRrRRAAK11双端输入双端输出单端输入单端输出双端输入单端输出单端输入双端输出（三）功率放大电路•性能指标：输出功率和效率L2omomRUP•晶体管的选用：根据极限参数选择晶体管•分析方法：因大信号作用，故应采用图解法vomPP•对功率放大电路的要求：（1）输出功率尽可能大:即在电源电压一定的情况下，最大不失真输出电压最大。（2）效率尽可能高:即电路损耗的直流功率尽可能小，静态时功放管的集电极电流近似为0。最大输出功率与电源损耗的平均功率之比为效率1.基本电路静态时T1、T2均截止UB=UE=0(1)特征：T1、T2特性理想对称(2)静态分析（3）动态分析＋ui正半周，电流通路为：+VCC→T1→RL→地uo=uiui负半周，电流通路为：地→RL→T2→-VCCuo=ui2.交越失真消除失真的方法：设置合适的静态工作点。＋＋信号在零附近两只管子均截止开启电压①静态时T1、T2处于临界导通状态，有信号时轮流导通；②偏置电路对动态性能影响要小。3.消除交越失真的互补输出级(OCL电路)ib2b1D2D1B1B2uuuUUU动态：静态：(1)输出功率L2CESCCom2)(RUVP(2)效率LCESCCCCV)(π2RUVVPCCCESCCVom4πVUVPP(3)晶体管的极限参数CMLCCmaxCIRViCEO(BR)CCmaxCE2UVuPT对UOM求导，并令其为0，可得CCCCOM6.0π2VVU在输出功率最大时，因管压降最小，故管子损耗不大；输出功率最小时，因集电极电流最小，故管子损耗也不大。LLRVRVVPPP222omomCCoVTCMPRVPL22CCTmaxπ将UOM代入PT的表达式，可得4.其它类型集成功率放大电路(1)OTL电路单电源供电、零输入时零输出，最大不失真输出电压峰-峰值接近电源电压。＋C足够大，才能认为其对交流信号相当于短路。OTL电路低频特性差。L2CESCCom8)(RUVP(2)BTL电路①是双端输入、双端输出形式，输入信号、负载电阻均无接地点。②管子多，损耗大，使效率低。单电源供电、零输入时零输出、最大不失真输出电压峰值比OTL电路更大，低频特性好。L2CESCCom2)(RUVP二、正弦波振荡电路•正弦波振荡的条件和电路的组成•RC正弦波振荡电路•LC正弦波振荡电路•石英晶体正弦波振荡电路RCf21LCf210ff1.正弦波振荡的条件π211FAnFAFA一旦产生稳定的振荡，则电路的输出量自维持，即ooXFAX幅值平衡条件相位平衡条件1FA起振条件：要产生正弦波振荡，必须有满足相位条件的f0，且在合闸通电时对于f=f0信号有从小到大直至稳幅的过程，即满足起振条件。振荡条件：引入正反馈2.基本组成部分1)放大电路：放大作用2)正反馈网络：满足相位条件3)选频网络：确定f0，保证电路产生正弦波振荡4)稳幅环节：稳幅（非线性环节）常合二为一3.分类常用选频网络所用元件分类：1)RC正弦波振荡电路：几百千赫以下2)LC正弦波振荡电路：几百千赫～几百兆赫3)石英晶体正弦波振荡电路：振荡频率稳定（1）变压器反馈式电路特点：易振，波形较好；耦合不紧密，损耗大，频率稳定性不高。必须有合适的同铭端！4.LC正弦波振荡电路类型（2）电感三点式电路特点：耦合紧密，易振，振幅大，C用可调电容可获得较宽范围的振荡频率。波形较差，常含有高次谐波。（3）电容三点式电路特点：波形好，振荡频率调整范围小，适于频率固定的场合。（4）石英晶体正弦波振荡电路石英晶体的特点：•SiO2结晶体按一定方向切割的晶片。•压电效应和压电振荡：机械变形和电场的关系•固有频率只决定于其几何尺寸，故非常稳定。•一般LC选频网络的Q为几百，石英晶体的Q可达104～106；前者Δf/f为10－5，后者可达10－10～10－11。将集成运放看成为一个“黑盒子”，则可等效为一个双端输入、单端输出的差动放大电路。两个输入端一个输出端三、集成运算放大器指标参数F007典型值理想值•开环差模增益Aod106dB∞•差模输入电阻rid2MΩ∞