模拟电路知识点

1模拟电路全书知识点绪论模拟信号和数字信号模拟信号时间连续幅度连续的信号图118数字信号时间幅度离散的信号图11102放大电路的基本知识输入电阻是从放大器输入口视入的等效交流电阻是信号源的负载从信号源吸收信号功率输出电阻放大器在输出口对负载而言等效为一个新的信号源这说明放大器向负载输出功率该信号源的内阻即为输出电阻放大器各种增益定义如下端电压增益源电压增益电流增益互导增益互阻增益负载开路电压增益内电压增益功率增益的分贝数为的分贝数为不同放大器增益不同但任何正常工作的放大器必须任何单向化放大器都可以用模型来等效可用模型有四种图122频率响应及带宽或幅频相应图127电压增益的模与角频率的关系相频相应输出与输入电压相位差与角频率的关系BW带宽幅频相应的两个半功率点间的频率差2线性失真电容和电感引起包括频率失真和相位失真图129非线性失真器件的非线性造成第二章晶体二极管及应用电路一半导体知识1本征半导体单质半导体材料是具有4价共价键晶体结构的硅Si和锗Ge图212一些金属化合物也具有半导体的性质如砷化镓GaAs前者是制造半导体IC的材料后者是微波毫米波半导体器件和IC的重要材料本征半导体纯净且具有完整晶体结构的半导体称为本征半导体本征激发又称热激发或产生在一定的温度下本征激发产生两种带电性质相反的载流子自由电子和空穴对温度越高本征激发越强空穴半导体中的一种等效载流子空穴导电的本质是价电子依次填补本征晶格中的空位使局部显示电荷的空位宏观定向运动图214复合在一定的温度下自由电子与空穴在热运动中相遇使一对自由电子和空穴消失的现象复合是产生的相反过程当产生等于复合时称载流子处于平衡状态2杂质半导体在本征硅或锗中渗入微量5价或3价元素后形成N型或P型杂质半导体P型图215N型图216电离在很低的温度下N型P型半导体中的杂质会全部产生自由电子和杂质正离子对空穴和杂质负离子对载流子由于杂质电离使N型半导体中的多子是自由电子少子是空穴而P型半导体中的多子是空穴少子是自由电子在常温下多子少子图17多子浓度几乎等于杂质浓度与温度无关少子浓度是温度的敏感函数在相同掺杂和常温下Si的少子浓度远小于Ge的少子浓度二PN结在具有完整晶格的P型和N型材料的物理界面附近会形成一个特殊的薄层PN结图222PN结又称空间电荷区存在由N区指向P区的内电场和内电压PN结内载流子数远少于结外的中性区称耗尽层PN结内的电场是阻止结外两区的多子越结扩散的称势垒层或阻挡层单向导电特性正偏PN结P区电位高于N时有随正偏电压指数增大的电流反偏PN结P区电位低于N区在使PN结击穿前只有很小的反向即PN结有单向导电特性正偏导通反偏截止反向击穿特性当反偏电压达到一定值时反向电流急剧增大而PN结两端的电压变化不大图226PN结的伏安方程为其中在T300K时热温度当量三半导体二极管3普通二极管内就是一个PN结P区引出正电极N区引出负电极图231在低频运用时二极的具有单向导电特性正偏时导通Si管和Ge管导通电压典型值分别是07V和03V反偏时截止但Ge管的反向饱和电流比Si管大得多图232图233低频运用时二极管是一个非线性电阻其交流电阻不等于其直流电阻二极管交流电阻二极管交流电阻估算二极管直流电阻二极管的低频小信号模型就是交流电阻它反映了在工作点Q处二极管的微变电流与微变电压之间的关系二极管的低频大信号模型是一种开关模型有理想开关恒压源模型和折线模型三二极管应用1单向导电特性应用二极管正向充分导通时只有很小的交流电阻近似于一个07VSi管或03VGe管的恒压源整流器半波整流全波整流桥式整流限幅器顶部限幅底部限幅双向限幅钳位电路2反向击穿及应用二极管反偏电压增大到一定值时反向电流突然增大的现象即反向击穿反向击穿的原因有价电子被碰撞电离而发生的雪崩击穿和耗尽层中价电子强场激发而发生的齐纳击穿反向击穿电压十分稳定可以用来作稳压管图252稳压管电路设计时要正确选取限流电阻使稳压管在一定的负载条件下正常工作3特殊二极管光电二极管变容二极管稳压二极管激光二极管第三章双极型晶体三极管及其放大电路一半导体BJT结构及偏置双极型晶体管BJT分为NPN管和PNP管两类图313和312电流控制器件当BJT发射结正偏集电结反偏时称为放大偏置在放大偏置时NPN管满足PNP管满足放大偏置时作为PN结的发射结的VI特性是NPNPNP电流分配图314在BJT为放大偏置的外部条件下发射极电流将几乎转化为集电流而基极电流较小4电流放大系数在放大偏置时令是由转化而来的分量导出两个关于电极电流的关系方程其中是集电结反向饱和电流是穿透电流放大偏置时在一定电流范围内基本是线性关系而三个电流与都是非线性指数关系放大偏置时三电极电流主要受控于而反偏对电流有较小的影响影响的规律是集电极反偏增大时增大而减小发射结与集电结均反偏时BJT为截止状态发射结与集电结都正偏时BJT为饱和状态二BJT静态伏安特性曲线三端电子器件的伏安特性曲线一般是画出器件在某一种双口组态时输入口和输出口的伏安特性曲线族BJT常用共射伏安特性曲线输入特性曲线图317输出特性曲线图317输入特性曲线一般只画放大区典型形状与二极管正向伏安特性相似输出特性曲线族把伏安平面分为4个区放大区饱和区截止区和击穿区放大区近似的等间隔平行线反映近似为常数图335当温度增加时会导致增加增加和输入特性曲线左移三BJT主要参数电流放大系数直流直流交流和也满足极间反向电流集电结反向饱和和电流穿透电流极限参数集电极最大允许功耗基极开路时的集电结反向击穿电压集电极最大允许电流特征频率BJT小信号工作当频率增大时使信号电流与不同相也不成比例若用相量表示为则称为高频是当高频的模等于1时的频率四BJT小信号模型放大作用无论是共射组态或共基组态其放大电压信号的物理过程都是输入信号使正偏发射结电压变化经放大偏置BJT内部的的正向控制过程产生较大的集电极电流变化出现信号电流在集电极电阻上的交流电压就是放大的电压信号图3215小信号当发射结上交流电压mV时BJT的电压放大才是工程意义上的线性放大BJT混合小信号模型是在共射组态下推导出的一种物理模型图375模型中有七个参数基区体电阻由厂家提供高频管的比低频管小基区复合电阻估算式发射结交流电阻跨导估算ms基调效应参数估算厄利电压估算以上参数满足高频参数集电结电容由厂家给出发射结电容估算最常用的BJT模型是低频简化模型1电压控制电流源模型图375c2电流控制电流源模型图375d常用其中五放大电路基本概念向放大器输入信号的信号源模型一般可以用由源电压串联源内阻来表示接受被放大的信号的电路模型一般可以用负载电阻来表示图344a未输入信号静态时放大管的直流电流电压在特性曲线上对应的点称为放大器的工作点工作点由直流通路求解放大器工作时信号电流电压均迭加在静态工作点上只反映信号电流电压间关系的电路称为交流通路放大器中的电压参考点称为地放大器工作时某点对地的电压不变无交流电压该点为交流地交流放大器中的耦合电容可以隔断电容两端的直流电压并无衰减地将电容一端的交流电压传送到另一端耦合电容上应基本上无交流电压交流短路傍路电容也是对交流电流短路的电容画交流通路时应将恒压源短路无交流电压恒流源开路无交流电流耦合傍路电容短路无交流电压图344b画直流通路时应将电容开路电容不通直流电感短路电感上直流电压为零六BJT偏置电路1固定偏置电路图344a特点简单虽然随温度变化小但输出特性曲线上的工作点随温度变化大6Q点估算直流负载线作图求Q点在输出特性曲线上直流负载线与的交点2基极分压射极偏置电路图351特点元件稍多但在满足条件时工作点Q随温度变化很小工作点稳定原因是存在直流负反馈Q点估算直流负载线以上近似计算在满足时有足够的准确性七基本共射放大器的大信号分析交流负载线图334是放大器工作时动点的运动轨迹交流负载线经过静态工作点且斜率为非线性失真因放大器中晶体管的伏安特性的非线性使输出波形出现失真非线性失真使输出信号含有输入信号所没有的新的频率分量大信号时使BJT进入饱和区产生饱和失真使BJT进入截止区产生截止失真NPN管CE放大器的削顶失真是截止失真削底失真是饱和失真对于PNP管CE放大器则相反将工作点安排在交流负载线的中点可以获得最大的无削波失真的输出2CECBCC放大器基本指标管端输入电阻管端输出电阻用电流控制电流源BJT低频简化模型图224导出的三个组态的上述基本指标由表31归纳高输入电阻和电流放大系数可采用复合管图364365复合BJT是模拟IC中的一种工艺又称达林顿组态7表361BJT三种基本放大器小信号指标八放大器的频率响应1基本知识对放大器输入正弦小信号则输出信号的稳态响应特性即放大器的频率响应在小信号且不计非线性失真时输出信号仍为正弦信号故可以用输出相量与输入相量之比即放大器的增益的频率特性函数来分析放大器的频率响应的特性表示输出正弦信号与输入正弦信号的振幅之比反映放大倍数与输入信号频率的关系故称为增益的幅频特性图3715b是输出信号与输入信号的相位差它反映了放大器的附加相移与输入信号频率的关系故称为增益的相频特性放大器在低频段表现出增益的频率特性的原因是电路中的耦合电容和旁路电容在频率很低时不能视为交流短路使交流通路中有电抗元件从而造成输出的幅度和附加相位与信号频率有关放大器在高频段表现出增益的频率特性的原因是晶体管内部电抗效应在高频时必须考虑如PN结电容的容抗不能再视为使等效电路中存在电抗造成输出与频率有关放大器放大器放大器简化交流通路大反相大同相同相中小大大与信号源内阻有关很大与信号源内阻有关小与有关应用功率增益最大适中易于与前后级接口使用广泛高频放大时性能好常与和组态结合使用如组态组态大而小可作高阻抗输入级和低阻抗输出级隔离级和功率输出级8当信号频率降低或升高到使下降到中频段增益的0707倍时所对应的频率称为放大器的低频截止频率或高频截止频率放大器的通频带是定义为又称3dB带宽当对放大器输入频带信号若输入信号频率的范围超过时输出波形会因此发生畸变此即放大器的频率失真频率失真分为幅频失真和相频失真前者是变化所致后者是不与成正比所致频率失真与非线性失真的重要区别对于前者输出信号没有新的频率分量且只有输入信号频超过时才有频率失真的问题在直角坐标系下画出的曲线称为幅频特性曲线曲线称为相频特性曲线2波特图放大器对数频率特性曲线波特图的频率轴按定刻度位置但仍标示频率的值对数频率轴的特点是每10倍频程相差一个单位长度且点在频率轴处幅频波特图的纵坐标按的分贝刻度即所谓分贝线性刻度相频波特图的纵坐标仍按的角度刻度波特图的优点是易于用渐近线方法近似作频率特性曲线渐近线波特图绘法首先要判断是低频段还是高频段的频率特性函数全频段另行讨论的通式为若则为若则为1低频波特图画法将每个极零点因子化成以下形式1画幅频波特图在幅频特性平面上画出每个因子包括中频增益的幅频渐近线波特图然后相加每个因子对幅频波特图的贡献如下9的贡献为即一条与无关的水平线极点因子在极点频率左侧贡献负分贝斜率为20dBdec零点因子在零点频率右侧贡献正分贝斜率为dBdec2画相频波特图在相频特性平面上画出每个因子包括的相频渐近线波特图然后相加每个因子的贡献如下则对相频波特图贡献为0o则对相频波特图贡献为极点因子在频点的左而贡献正角度在区间斜率为45odec频点为45o小于处保持90o零点因子在左侧贡献角度在区间斜率为dec在频点处为45o或在01处为90o或小于01时保持90o或角度的符号与零点因子幅角的符号一致2高频波特图的画法将中每个极零点因子化成以下形式1画幅频波特图画出每个因子包括对幅频波特图的贡献然后相加其规律如下贡献的分贝为即一条与无关的水平线极点因子在右侧贡献负分贝斜率是dBdec10右侧贡献正分贝斜率是20dBdec零点因子在2画出相频波特图画出每个因子对相频波特图的贡献然后相加其规律如下的贡献是0o或180o在右侧贡献负角度斜率dec在时贡极点因子献达到在01右侧贡献角度斜率为45odec或dec在零点因子时贡献达到并保持90o或角度符号与零点因子幅角的符号相同3全频段波特图的绘制首先要画出放大电路的交流通路大电容视为短路将BJT的高频小信号模型带入其中得到高频等效电路求出高频保留大电容将BJT的低频小信号模型带入求出低频识别中的高低频极点和零点然后将极零点因子分别写成绘波图所需形式再按前面两节的方法绘出波特图从中频除法遇到的高低频段第一个柺点所对应的频率即为上限频率和下限频率第四章场效应管FET及基本放大电路场效应管FET是电压控制半导体器件体积小重量轻耗电省寿命长输入阻抗高在大规模和超大规模集成电路中得到了广泛的应用一场效应管FET原理FET分别为JFET和MOSFET两大类每类都有两种沟道类型N沟道和P沟道而MOSFET又分为增强型和耗尽型JFET属耗尽型故共有6种类型FET表431JFET和MOSFET内部结构有较大差别但内部的沟道电流都是多子漂移电流一般情况下该电流与都有关沟道未夹断时FET的DS口等效为一个压控电阻控制电阻的大小沟道全夹断时沟道电流为零沟道在靠近漏端局部断时称部分夹断此时主要受控于而影响较小这就是FET放大偏置状态部分夹断与未夹断的临界点为预夹断在预夹断点与满足预夹断方程耗尽型FET的预夹断方程夹断电压11增强型FET的预夹断方程开启电压各种类型的FET偏置在放大区沟道部分夹断的条件由下表总结FET放大偏置时与应满足的关系极性放大区条件沟道管正极性或沟道管负极性或结型管反极性增强型管同极性耗尽型管双极型沟道管或沟道管或偏置在放大区的FET满足平方律关系耗尽型零偏饱和漏电流增强型FET输出特性曲线反映关系该曲线将伏安平面分为可变电阻区沟道未夹断放大区沟道部分夹断和截止区沟道全夹断FET转移特性曲线反映在放大区的关系此时参变量影响很小表431画出以漏极流向源极的沟道电流为参考方向的6种FET的转移特性曲线二FET放大偏置电路源极自给偏压电路图441a该电路仅适用于耗尽型FET有一定稳Q的能力求解该电路工作点的方法是解方程组混合偏压电路图441b该电路能用于任何FET在兼顾较大的工作电流时稳Q的效果更好求解该电路工作点的方法是解方程组以上两个偏置电路都不可能使FET全夹断故应舍去方程解中使沟道全夹断的根12三FET小信号参数及模型迭加在放大偏置工作点上的小信号间关系满足一个近似的线性模型图442b低频模型图443c高频模型小信号模型中的跨导反映信号对信号电流的控制等于FET转移特性曲线上Q点的斜率的估算耗尽管增强管小信号模型中的漏极内阻是FET沟道长度调效应的反映等于FET输出特性曲线Q点处的斜率的倒数四基本组态FET小信号放大器指标1基本知识FET有共源CS共漏CD和共栅CG三组放大组态CS和CD组态从栅极输入信号其输入电阻由外电路偏置电阻决定可以很大CS放大器在其工作点电流和负载电阻与一个CE放大器相同时因其较小可能较小但其功率增益仍可能很大CD组态又称源极输出器其在三种FET组态中CD组态输入电阻很大而输出电阻较小因此带能力较强由于FET的电压电流为平方关系其非线性程度较BJT的指数关系弱因此FET放大器的小信号线性条件对幅度限制会远大于BJT线性放大时对的限制5mV2CSCD和CG组态小信号指标由表441归纳总结13表441FET基本组态放大器小结CS组态CD组态CG组态简化交流通路AV大反相放大器小于1同相放大器条件大同相放大器很大很大较小条件rds较大较小rds最大AI决定于RGAI1决定于RGAI1AI类似CE放大器CC放大器CB放大器第五章功率放大器1基本概念功率放大器作为多级放大器输出级目的是提高输出信号的功率器件工作于大信号状态故小信号等效电路分析方法不适用功放关注的指标主要有效率最大输出信号功率非线性失真系数D功放管工作于接近极限参数状态故功放管安全使用是设计功放要考虑的问题对BJT功放管使用中不能超过和按功放管的导通的时间不同功放可分为甲类A类乙类B类丙类C类和丁类D类对阻性负载功放只能工作在甲类或乙类双管电路丙类功放一般是以LC回路作负载的高频谐振功放甲类和乙类电阻负载功放比较14甲类乙类功放管单管图521b对管图521a非线性失真优于乙类有交越失真问题电源功率与输入信号无关静态时仍消耗功率输入越大越大静态时电源几乎不消耗功率管耗静态时最大静态时为零激励在某一状态时最大效率对功放管的功率容量的利用低高2OCL和OTL电路OCL电路正负双电源供电的NPNPNP互补推挽功放图521OCL电路的分析计算功放管工作在大信号状态用图解法分析图522OTL电路正负单电源供电的NPNPNP互补推挽功放图534OTL正常工作的条件是1静态时两发射极连接的节点处电压2耦合电容必须足够大使一个周期内保持几乎不变OTL电路存在的问题及解决自举电路图535OCL和OTL功放的公式汇集OCL功放OTL功放原理电路指标Pomax满激励时满激励时PCCmax满激励时满激励时满激励时满激励时15PT1max时时极限参数限制BVCEOICMPCM3功率BJT的选择4甲乙类功放乙类功放在输入信号过零时因功放管未导通而使输出为零的现象称为交越失真图531b可以给功放管加一定的放大偏置使其工作在甲乙类图532533来消除交越失真但效率也会有所降低第六章集成电路运算放大器一半导体IC电路特点在半导体集成电路中晶体管工艺简单且占芯片面积小电路结构与元件参数具有对称性可制小电阻用半导体体电阻实现但大电阻用有源器件替代可实现小电容无法集成大电容及任何电感多采用复合结构的电路根据IC工艺的这些特点IC电路设计思想是尽量多用晶体管少用电阻特别是阻值大的电阻尽量不用电容二恒流源1恒压源与恒流源基本概念恒压源与恒流源都是耗能的电路装置恒压源的特点是端口电压随电流变化很小或即内阻很小恒流源的特点是当端口电压变化时流过恒流源的电流变化很小或即内阻很大二者比较如下表恒压源恒流源理想模型16伏安特性曲线实际线性近似模型2模拟IC中的恒流源镜像恒流源图611图513a参考电流恒流源电流特点时故是的镜像该恒流源内阻不够大镜像精度不高微电流恒流源图613参考电流恒流源电流关系式特点用不大的电阻两个可以实现A级的恒流源故易于集成该恒流源内阻大对电源电压波动不敏感多路恒流源图614参考电流恒流源电流特点内阻大使用灵活3恒流源在模拟IC的应用IC放大器中的偏置电路如恒流源差放图621626用恒流源作集电极有源负载放大器图615采用集电极有源负载的CE放大器在后级输入电阻很大的条件下可以大大提高电压增益17三差分式放大电路图6221基本知识任模输入信号的差模和共模分量差模输入电压输入端的一对差模分量是共模输入电压分量差放是一种具有两输入端的电路对称元件配对的平衡电路它可以有效地放大差模信号有用信号依靠对称性和共模负反馈差放可以有效抑制共模输入信号一般为干扰信号零点漂移当放大电路的输入端短路时输出短还有缓慢变化的电压产生是由温度变化及电源电压波动而引起差放作直流放大器可以有效地抑制零点漂移这是因为零漂可以等效为共模干扰信号而被差放抑制差放基本指标的定义差模增益有单端输入和双端输入双端输出和单端输出共模增益有双端输出和单端输出两种方式共模抑制比2差放指标的计算方法单边等效电路法当信号差模输入时理想对称差放在对称位置上的点都是交流地图623据此可画差放的差模单边交流通路由该电路计算当信号共模输入时两对称支路交汇成的公共支路上的交流电流是每支路的两倍图624据此可画出差放的共模单边交流通路图625由该电路求理想对称差放的对任意输入信号可以将其分解成差模和共模分量后按单边等效电路法求出输出然后相加其一般表式为差放增益的符号与参考方向或以及单端输出时输出端都有关采用恒流源偏置的差放可以增大共模负反馈使增大各种输入输出情况下的差模增益共模增益差模输入电阻共模输入电阻单端输出电阻和双端输出电阻见表6213差放的小信号范围及大信号限幅特性18由于差放的对称性能有效抑制非线性输出的偶次谐波分量故差放的小信号范围单管放大器宽恒流源CE差放的小信号条件是mV恒流源CE差放当mV时输出有明显的限幅特性该特性在通信电子电路中得到应用四多级放大电路1基本概念多级放大器的级间耦合方式主要有电容耦合阻容耦合变压器耦合和直接耦合图632三种方式对于直接耦合放大器其工作频率的下限可以为零称为直流放大器但输出易发生所谓零点漂移输出端静态电压缓慢变化形成假信号零点漂移的主要原因是前级工作点随温度变化这种变化因级间直接耦合被逐级放大在输出端出现可观的漂移电压直流放大器由于输入输出不能使用隔直耦合电容希望在无输入信号时输入端口和输出端口的静态直流电压为零只有用正负双电源供电的直流放大器才能实现零输入和零输出2多级放大器指标计算后级放大器的输入电阻是前级放大器的负载在计算前级放大器的增益时一定要把这个输入电阻计为负载来计算增益第一级放大器的输入电阻即多级放大器的输入电阻末级放大器的输出电阻即多级放大器的输出电阻计算多级放大器电压增益的一般方法是求出各级增益再将其相乘BJT两种重要的组合放大电路是共射共基和共集共基组态应能画出并计算这两个电路的指标第七章负反馈反馈放大电路放大器的输出电压或电流经反馈网络在放大器输入端产生反馈信号该反馈信号与放大器原来输入信号共同控制放大器的输入即构成反馈放大器图351一单环负反馈理想模型分析1基本定义放大器及增益开环增益网络及反馈系数反馈放大器增益闭环增益19当即净输入大于原输入时为正反馈反之则为负反馈基本反馈方程基本反馈方程由信号流图给出的理想反馈模型导出3深负反馈及公式当时称深负反馈此时深负反馈的特征是反馈信号接近原输入信号使净输入很小此时闭环增益只由反馈网络决定4反馈类型及用双口网路表示的理想模型由于基本放大器与反馈网络在输出口的接法不同取样信号可能是输出电压或输出电流由于基本放大器与反馈网络在输入口的接法不同求和信号也可能为电压或电流因此有四种不同的反馈类型表731给出了这四种类型的总结表731四种反馈类型各物理量的含义物理量类型xsxfxIxoAf电压取样电压求和反馈电压串联反馈图711图712电压电压电压比电压比电压比电流取样电流求和反馈电流并联反馈图713图714电流电流电流比电流比电流比电压取样电流求和反馈电压并联反馈图715图716电流电压互阻互阻互导电流取样电压求和反馈电流串联反馈图717图718电压电流互导互导互阻二实际放大器反馈类型和极性判断1反馈类型输出节点有反馈电阻或网络接至输入口是电压取样电压反馈输入节点有反馈电阻或网络接至输出口是电流求和并联反馈2反馈极性判断瞬时极性法假设输入信号电压或电流任一瞬时的极性即对地为或流入或流出20分析由此极性产生的反馈信号的极性若反馈信号削弱了输入信号使净输入减小即为负反馈反之则为正反馈三负反馈对放大器性能的影响1负反馈可以提高闭环增益的稳定性闭环增益相对变化率是开环增益相对变化率的2负反馈可以扩展闭环增益的通频带开闭环截正频率有如下关系是中频段的反馈深度3负反馈可以减小非线性失真4直流负反馈可以稳定放大器工作点基极分压射极偏置电路采用电流取样电压求和直流负反馈稳定工作点电流5负反馈改变输出电阻与取样方式有关电压取样负反馈使输出电阻减小电流取样负反馈使输出电阻增大6负反馈改变输入电阻与求和方式有关电流求和负反馈使输入电阻减小电压求和负反馈使输入电阻增大四深负反馈条件下和的估算1判别反馈类型正确识别并画出反馈网络注意电压取样时不要把直接并在输出口的电阻计入反馈网络电流求和时不要把并在输入口的电阻计入反馈网络2在反馈网络输入口标出反馈信号电压求和为开路电压电流求和时为短路电流再由反馈网络求出反馈系数F要注意标时在反馈网络入口标上正下负标时必须在反馈网络入口以上端流入为参考方向3求闭环增益注意不同的反馈类型的量纲不同4由求闭环源电压增益电压取样电压求和时电压取样电流求和时21电流取样电压求和时电流取样电流求和时其中是输出管的管端输出电流即取样电流是取样电流过的输出负载电阻五负反馈放大器的稳定性1由于电抗元件管外与管内主要是电容产生的附加相移使一个中频段的负反馈放大器在高低频段可能为成正反馈正反馈满足一定条件会导致放大器自激2自激振荡条件一般情况下可将开环增益和反馈系数表示成频率特性函数分别为和对于电阻反馈网络F为常数则自激条件为振幅条件相位条件3使的频率称为相位交叉频率它就是自激振荡频率使的频率称为增益交叉频率4增益裕量相位裕量和是衡量反馈系统远离自激的程度稳定的反馈系统第八章信号的运算与处理电路一通用集成运放的特点集成运放OA是模拟IC中最重要的品种它是一个以差动放大器作输入级的高增益直接耦合电压放大器一般具有很高的输入电阻和很低的输出电阻的特点通用集成运放741电路分析图633输入级CCCB差放有源负载恒流源偏置第一隔离级射极输出器中间高增益级共射组态有源负载第二隔离级射级输出器有源负载22输出级NPNPNP互补OCL电路克服交越失真的偏置保护电路1输出保护电路2中间级保护电路工作时启动该电流源对提供保护相位补偿电路内部电路中唯一的电容具有单位增益补偿功能使741在闭环增益为1时仍不会自激二集成OA的主要指标开环增益一般在80120dB差模输入电阻数十输入失调电压及其温度系数输入失调电流及其温度系数两个失调参数是衡量高精度运放的指标电源电压一般在36V以下有双电源和单电源运放之分轨到轨运放是指最大输出几乎等于电源电压的运放低电压工作运放是手持通信设备所需的品种增益带宽积指频率升高使时的频率值射频运放的可高达1GHz以上是衡量运放放大高频小信号能力的参数转换速度SR运放对输入大信号的上升沿和下降沿的响应速度SR是衡量运放对高速信号处理的能力高速OA的SR可达到4000V三理想运放及理想运放分析法1集成OA具有极大很小的接近理想电压放大器的特点在OA负反馈应用电路中往往满足深负反馈条件故在分析这类应用电路时把OA视为理想运放分析理想运放应用电路时可采用理想运放满足的虚短路和虚开路的条件2运放的两种基本负反馈放大器采用理想运放分析法可获得运放同相和反相放大器的一些指标总结为表82表82反相放大器与同相放大器比较类型比较量反相输入放大器同相输入放大器23简化电路电压增益vovsRfR11RfR11输入电阻RifR1输出电阻Rof00共模输入电压vic0vs反馈类型和极性电压取样电流求和负反馈电压取样电压求和负反馈当上述电路中电阻为阻抗时有关公式仍然成立如反相组态同相组态四集成OA线性应用举例1代数和运算电路上式成立的条件是由上述电路可获得OA组成的基本差动放大器图813公式如下2基本反相积分器图815公式3基本反相微分器图818公式4理想运放分析法应用时的一些要点1利用虚短和虚断的概念2两信号以上输入时可采用迭加原理求输出3当电路含有电抗元件时可采用相量法或复频域分析因为电抗上的电流电24压是微分关系作时域分析会涉及微分方程使得在一个以上电抗存在时求解困难4运用时不可将运放同相与反相端之间短路或将两输入电极开路来分析只能在列方程时应用这些条件5对结果作量纲检查可发现一些低级错误如都肯定是错误的结果为什么第九章信号产生电路一正弦波振荡电路的振荡条件二RC正弦波振荡器三LC正弦波振荡器四非正弦信号产生电路第十章直流稳压电源一小率整流滤波电路二串连反馈式稳压电源