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第1章 常用半导体器件1.1 半导体二极管1.2 特殊二极管 1.3 二极管整流电源1.4 晶体三极管导体导体:很容易导电的物质。金属一般都是导体。很容易导电的物质。金属一般都是导体。绝缘体绝缘体:几乎不导电的物质。如橡皮、塑料和石英。几乎不导电的物质。如橡皮、塑料和石英。半导体半导体:导电能力处于导体和绝缘体之间的物质。导电能力处于导体和绝缘体之间的物质。如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。自然界中的物质按其导电的能力分为三种自然界中的物质按其导电的能力分为三种:1.1 半导体二极管能力知识点1 半导体的导电特性返回1.1.半导体的基本知识半导体的基本知识半导体的导电特点半导体的导电特点:光敏性：当受外界光的作用时，它的导电能光敏性：当受外界光的作用时，它的导电能力明显增强。力明显增强。1.1.掺杂性：往纯净的半导体中掺入某些微量杂质，掺杂性：往纯净的半导体中掺入某些微量杂质，它的导电能力就可增加几十万至几百万倍。它的导电能力就可增加几十万至几百万倍。3.3.返回热敏性：当受外界热的作用时，它的导电能热敏性：当受外界热的作用时，它的导电能力明显增强。力明显增强。2.2.晶体晶体:通过一定的工艺处理，将半导体制成通过一定的工艺处理，将半导体制成 晶体晶体。本征半导体本征半导体:完全纯净的、结构完整的半导体完全纯净的、结构完整的半导体晶体。晶体。硅和锗的最外硅和锗的最外层有层有4个价电子个价电子,称称 为四价元素。为四价元素。2.本征半导体返回共价键共价键:在硅和锗晶体中，原子按四角形系统组成在硅和锗晶体中，原子按四角形系统组成晶体点阵，每个原子都处在正四面体的中心，而四个晶体点阵，每个原子都处在正四面体的中心，而四个其它原子位于四面体的顶点，每个原子与其相邻的原其它原子位于四面体的顶点，每个原子与其相邻的原子之间形成共价键结构，共用一对价电子。子之间形成共价键结构，共用一对价电子。共价键共价键(共共用电子对用电子对)两相邻原子的价电子组成一个电子对，它们将两相邻原子的价电子组成一个电子对，它们将两个相邻原子结合在一起，组成共价键结构。两个相邻原子结合在一起，组成共价键结构。返回共价键中的两个价电子被紧紧束缚在共价键中，共价键中的两个价电子被紧紧束缚在共价键中，常温下这些价电子很难脱离共价键的束缚，因此本常温下这些价电子很难脱离共价键的束缚，因此本征半导体中的自由电子很少，所以本征半导体的导征半导体中的自由电子很少，所以本征半导体的导电能力很弱。电能力很弱。形成共价键后，形成共价键后，每个原子的最外每个原子的最外层电子是八个，层电子是八个，构成稳定结构。构成稳定结构。返回自由电子与空穴：自由电子与空穴：自由电子自由电子空穴空穴价电子价电子当环境温度升高时，当环境温度升高时，使一些价电子获得使一些价电子获得足够的能量脱离共足够的能量脱离共价键的束缚，成为价键的束缚，成为自由电子自由电子，同时，同时共价键上留下一共价键上留下一个空位，称为个空位，称为空穴空穴。在其它力的作用下，空穴吸引邻在其它力的作用下，空穴吸引邻近的价电子来填补，这样的结果近的价电子来填补，这样的结果相当于空穴在运动，而空穴的运相当于空穴在运动，而空穴的运动相当于正电荷的移动，因此可动相当于正电荷的移动，因此可以认为空穴是载流子。以认为空穴是载流子。返回在本征半导体中掺入某些微量的元素，就会在本征半导体中掺入某些微量的元素，就会使半导体的导电性能有显著变化。使半导体的导电性能有显著变化。（1 1）N N型半导体型半导体3.杂质半导体 在硅或锗晶体中掺入少量在硅或锗晶体中掺入少量的五价元素磷，晶体点阵中的的五价元素磷，晶体点阵中的某些硅原子被磷原子取代，磷某些硅原子被磷原子取代，磷原子的最外层有五个价电子，原子的最外层有五个价电子，其中四个价电子与相邻的硅原其中四个价电子与相邻的硅原子的价电子组成共价键。子的价电子组成共价键。返回 多出的一个电子几乎不受磷原子的束缚，很多出的一个电子几乎不受磷原子的束缚，很容易被激发而成为自由电子，这样半导体中的自容易被激发而成为自由电子，这样半导体中的自由电子数量大大增加，参与导电的载流子主要是由电子数量大大增加，参与导电的载流子主要是自由电子。自由电子。磷原子就成了不能移动磷原子就成了不能移动的带正电的离子。的带正电的离子。N N型半导体参与导电的是自由电子（多子）。型半导体参与导电的是自由电子（多子）。多余电子多余电子磷原子磷原子返回（2 2）P P型半导体型半导体 在硅或锗晶体中掺入少在硅或锗晶体中掺入少量的三价硼元素，晶体点阵量的三价硼元素，晶体点阵中的硅或锗原子被硼取代，中的硅或锗原子被硼取代，硼原子的最外层有三个价硼原子的最外层有三个价电子，与相邻的硅或锗原电子，与相邻的硅或锗原子的价电子组成共价键时，子的价电子组成共价键时，产生一个空穴。产生一个空穴。这个空穴要吸引价电子来填补，使得硼原子成这个空穴要吸引价电子来填补，使得硼原子成为不能移动的带负电的离子。为不能移动的带负电的离子。P P型半导体参与导电的是空穴（多子）。型半导体参与导电的是空穴（多子）。硼原子硼原子返回（1 1）PN PN 结的形成结的形成在同一片半导体的基片上，分别制造在同一片半导体的基片上，分别制造P P型半导型半导体和体和N N型半导体，经过载流子的扩散，在它们的型半导体，经过载流子的扩散，在它们的交界面处就形成了交界面处就形成了PNPN结。结。P P+N NPNPN结结硼离子硼离子多子多子少子少子磷离子磷离子多子多子少子少子空间电荷区空间电荷区扩散运动扩散运动4.4.PN结返回P+N扩散运动扩散运动内电场漂移运动漂移运动PNPN结处载流子的运动结处载流子的运动空间电荷区空间电荷区不能移动的不能移动的正负离子正负离子返回P+N内电场对多子内电场对多子起阻碍作用。起阻碍作用。内电场对少子内电场对少子起驱动作用。起驱动作用。内电场越强，就使内电场越强，就使漂移运动越强，而漂移运动越强，而漂移使空间电荷区漂移使空间电荷区变薄。变薄。扩散的结果使空间扩散的结果使空间电荷区逐渐加宽。电荷区逐渐加宽。返回所以，扩散和漂移这一对相反的运动最终所以，扩散和漂移这一对相反的运动最终达到平衡，相当于两个区之间没有电荷运达到平衡，相当于两个区之间没有电荷运动，空间电荷区的厚度就固定不变。动，空间电荷区的厚度就固定不变。P+N空间电荷区空间电荷区返回（2 2）PNPN结的单向导电性结的单向导电性PNPN结在不加电压时，结在不加电压时，多子和少子的运动多子和少子的运动达到动态平衡，所达到动态平衡，所以，以，PNPN结对外呈中性。结对外呈中性。返回+外电场外电场变薄变薄PN+-+RI+内电场内电场PNPN结外加正向电压（正向偏置）结外加正向电压（正向偏置）PN结导通结导通返回外电场外电场 变变 厚厚PN-+RI0+内电场内电场+PNPN结截止结截止返回PNPN结外加反向电压（反向偏置）结外加反向电压（反向偏置）小结小结3.PN3.PN结外加正向电压时结外加正向电压时,PN,PN结处于导通状态结处于导通状态,将电路将电路接通接通;PN;PN结外加反向电压时结外加反向电压时,PN,PN结处于截止状态结处于截止状态,将电路将电路断开断开;PN;PN结具有结具有单向导电性单向导电性。返回1.本征半导体中存在数量相等的两种载流子，即本征半导体中存在数量相等的两种载流子，即自由自由电子电子和和空穴空穴。本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。温度越高，载流子的浓度越高。温度越高，载流子的浓度越高。2 2.半导体中的多数载流子是由掺杂产生的，少数载流半导体中的多数载流子是由掺杂产生的，少数载流子是由热激发产生的。由于数量的关系，起导电作用的主子是由热激发产生的。由于数量的关系，起导电作用的主要是多数载流子。要是多数载流子。N N型半导体型半导体中自由电子是多子，空穴是中自由电子是多子，空穴是少子。少子。P P型半导体型半导体中空穴是多子，电子是少子。中空穴是多子，电子是少子。PNPN结加上管壳和引线，就成为半导体二极管。结加上管壳和引线，就成为半导体二极管。能力知识点2 半导体二极管1.基本结构返回反向特性反向特性死区电压死区电压 ：硅管：硅管0.5V,锗管锗管0.1V。导通压降导通压降:硅管硅管0.60.7V,锗管锗管0.20.3V。正向特性正向特性2.伏安特性返回 是指二极管正向导通时允许流过的最大正向是指二极管正向导通时允许流过的最大正向平均电流。正常使用时，不能超过此值，否则将平均电流。正常使用时，不能超过此值，否则将管子烧坏。管子烧坏。是指二极管反向截止时允许外加的最高反向工是指二极管反向截止时允许外加的最高反向工作电压。正常使用时，作电压。正常使用时，应该是击穿电压的一半，应该是击穿电压的一半，否则将管子烧坏。否则将管子烧坏。是指在常温下二极管外加反向峰值电压时，是指在常温下二极管外加反向峰值电压时，流经管子的电流。此电流值受温度影响，硅管反流经管子的电流。此电流值受温度影响，硅管反向电流小，锗管较大。向电流小，锗管较大。3.主要参数返回解：解：【例例1.11.1】求求F F点的电位，说明两个管子的作用。点的电位，说明两个管子的作用。设二极管为理想二极管设二极管为理想二极管4.含二极管电路的分析方法返回 利用二极管的单向导电性，可用于整流、检波、元件保护以及在数字电路中作为开关元件。能力知识点3 二极管的作用1.整流作用在在uiui正半周时二极管正向导通，输出信号同输入信号；正半周时二极管正向导通，输出信号同输入信号；在在uiui负半周时二极管反向截止，输出信号为零。负半周时二极管反向截止，输出信号为零。返回2.钳位作用设二极管为理想二极管设二极管为理想二极管返回3.限幅作用例例1.21.2 在下图（在下图（a）所示）所示电路中，已知输入电压 V，直流电源E=5V,二极管视为理想元件，画出输出电压。返回当当 时，二极管时，二极管D截止，相当于开路，输出电压与输入截止，相当于开路，输出电压与输入电压相等，即电压相等，即 ，波形相同；，波形相同；当当 时，二极管时，二极管D导通，相当于短路，输出电压导通，相当于短路，输出电压 输出电压的波形被限制在输出电压的波形被限制在5V以内，二极管起限幅作用。以内，二极管起限幅作用。返回4.开关作用 当当u ui i为为10V10V时，二极管阴极电位被抬高，处于时，二极管阴极电位被抬高，处于截止状态，将记忆电路和截止状态，将记忆电路和u us s断开；当断开；当u ui i为为0V0V时，时，二极管阴极电位降低，处于导通状态，将记忆电二极管阴极电位降低，处于导通状态，将记忆电路和路和u us s接通。这样，通过接通。这样，通过u ui i的信号输入，实现了的信号输入，实现了接通或断开接通或断开u us s信号的作用。信号的作用。返回小结小结利用二极管的单向导电性，可用于整流、检波、元利用二极管的单向导电性，可用于整流、检波、元件保护以及在数字电路中作为开关元件。件保护以及在数字电路中作为开关元件。二极管有点接触型和面接触型两种结构。二极管有点接触型和面接触型两种结构。二极管具有单向导电性：正向导通，反向截止。二极管具有单向导电性：正向导通，反向截止。返回 1.稳压管基本知识稳压管基本知识+-符号符号1.2 特殊二极管能力知识点1 稳压管返回 稳压管是特殊的面接触稳压管是特殊的面接触型二极管。型二极管。稳压管正常工作的区域是反向击穿区。稳压管正常工作的区域是反向击穿区。从反向特性上可以看出，从反向特性上可以看出，由于反向特性很陡，稳压由于反向特性很陡，稳压管中的电流可在很大范围管中的电流可在很大范围内变化，而其两端电压基内变化，而其两端电压基本不变。本不变。所以说稳压管具有稳压的所以说稳压管具有稳压的作用。作用。返回（1 1）稳定电压）稳定电压 UZ（2 2）稳定电流）稳定电流IZ（3 3）最大稳定电流）最大稳定电流Izmax 稳压管正常工作时必须与一个电阻串联稳压管正常工作时必须与一个电阻串联才能起到稳压的作用。才能起到稳压的作用。UL2.主要参数3.应用举例返回【例例1.31.3】在图示电路中，已知在图示电路中，已知U=20V,UZ=6V。试求：试求：1.1.UL L，2.2.分析稳压原理分析稳压原理解：解：1.2.设电源电压波动设电源电压波动（负载不变）（负载不变）设负载变化（电源电压不变）设负载变化（电源电压不变）返回能力知识点2 发光二极管发光二极管同样具有单向导电性，正向导通发光二极管同样具有单向导电性，正向导通时发光，反向截止时不发光。时发光，反向截止时不发光。返回能力知识点3 光敏二极管 光敏二极管工作在反向工作状态，没有光照射时，其光敏二极管工作在反向工作状态，没有光照射时，其反向电阻很大，反向电阻很大，PNPN结流过的反向电流很小；当光照射在结流过的反向电流很小；当光照射在PNPN结结上时，在上时，在PNPN结内部产生的电子空穴对在结内部产生的电子空穴对在PNPN结内电场作用下作结内电场作用下作定向运动，形成定向运动，形成光电流光电流。光照越强，光电流也越强。光照越强，光电流也越强。返回1.3 二极管整流电源整流电路整流电路:交流电压变为脉动的直流电压。交流电压变为脉动的直流电压。滤波电路滤波电路:脉动的直流电压脉动的直流电压转转变为平滑的直流电压。变为平滑的直流电压。稳稳压电路压电路:使输出电压稳定使输出电压稳定,不受电网波动及负载变不受电网波动及负载变化的影响。化的影响。返回能力知识点能力知识点1 1 直流稳压电源的组成直流稳压电源的组成能力知识点2 整流电路1.1.单相半波整流电路单相半波整流电路整流电路有半波整流、全波整流和桥式整流电路。整流电路有半波整流、全波整流和桥式整流电路。u1u2 0时，二极管时，二极管D导通导通，忽略二极管正向压降忽略二极管正向压降,u0=u2 u2 0时，二极管时，二极管D1和和D3导通导通，D2和和D4截止，截止，忽略二极管忽略二极管的的正向压降正向压降,u0=u2。返回u2 uC时，时，二极管二极管D仍然仍然导通导通，uo=u2。当当u2 C B C B从尺寸上，从尺寸上，C E BC E B结构特点：结构特点：集电区面集电区面积较大积较大基区较薄，基区较薄，掺杂浓度低掺杂浓度低发射区掺发射区掺杂浓度较高杂浓度较高返回B BE EC CN NN NP P基极基极发射极发射极集电极集电极集电结集电结两个两个PNPN结：结：发射结发射结返回实验电路：实验电路：发射极是公共端，发射极是公共端，这种接法称为共发这种接法称为共发射极接法。射极接法。发射结外加正向电压，集电结外加反向电压。发射结外加正向电压，集电结外加反向电压。2.电流放大原理返回实验结果：实验结果：结论：结论：晶体管具有电流放大作用晶体管具有电流放大作用。返回 要使三极管能要使三极管能放大电流，发射结必放大电流，发射结必须正偏，集电结必须须正偏，集电结必须反偏。反偏。IC与与IB之比称为电流之比称为电流放大倍数放大倍数，即，即返回用晶体管的载流子运动规律解释放大原理：用晶体管的载流子运动规律解释放大原理：进入进入P P区的电区的电子小部分与子小部分与基区的空穴基区的空穴复合，形成复合，形成基极电流基极电流I IB B，多数电子，多数电子继续向集电继续向集电结扩散。结扩散。发射结正偏，发射结正偏，发射区电子不发射区电子不断向基区扩散，断向基区扩散，形成发射极电形成发射极电流流I IE E。返回集电结反偏，集电结反偏，少子空穴向少子空穴向基区飘移，基区飘移，形成反向电形成反向电流流ICBOCBO。由于集电结反由于集电结反偏，从基区扩偏，从基区扩散来的电子穿散来的电子穿过集电结而被过集电结而被收集，形成集收集，形成集电极电流电极电流I IC C。结论：结论：由于集电区的空由于集电区的空穴数穴数IC，UCE 0.3VIB=0,IC0,UBE IB，即即I2 I1,则有则有不受温度影响不受温度影响设设VB UBE，即即VE VB,则有则有不受温度影响不受温度影响返回返回直流通路直流通路113TUBEIBICVEIC工作点稳定过程：工作点稳定过程：本电路稳定的过本电路稳定的过程实际上是程实际上是RE形形成的成的负反馈负反馈过程过程.为了保证电压放为了保证电压放大倍数不变，并大倍数不变，并联旁路电容联旁路电容CE。分压式偏置电路分压式偏置电路返回返回114放大电路的静态值。放大电路的静态值。试求：试求：1.1.2.2.电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。【例例2.32.3】分压式偏置电路分压式偏置电路如图所示，已知如图所示，已知 =46，UBE=0.6V。解：解：1.根据直流通根据直流通路求静态值。路求静态值。2.根据微变等效根据微变等效电路求电压放大电路求电压放大倍数和输入、输倍数和输入、输出电阻。出电阻。返回返回1151.根据直流通路求静态值。根据直流通路求静态值。返回返回1162.根据微变等效电路求动态指标根据微变等效电路求动态指标返回返回1172.4 2.4 多级放大电路多级放大电路多级放大电路的组成：多级放大电路的组成：多级放大电路的级间耦合方式：多级放大电路的级间耦合方式：直接耦合、阻容耦合、变压器耦合、光电耦合。直接耦合、阻容耦合、变压器耦合、光电耦合。返回返回118能力知识点能力知识点1 1 阻容耦合放大电路阻容耦合放大电路1.1.各级静态工作点相互独立，可以分别计算。各级静态工作点相互独立，可以分别计算。一、阻容耦合电压放大电路静态与动态分析一、阻容耦合电压放大电路静态与动态分析返回返回1192.电压放大倍数电压放大倍数返回返回1203.放大电路的微变等效电路放大电路的微变等效电路4.放大电路的输入与输出电阻放大电路的输入与输出电阻返回返回121二、阻容耦合电压放大电路的频率特性二、阻容耦合电压放大电路的频率特性下限截止频率下限截止频率上限截止频率上限截止频率下面简要分析下面简要分析 幅频特性幅频特性返回返回122二、阻容耦合电压放大电路的频率特性二、阻容耦合电压放大电路的频率特性放大倍数下降的原因：放大倍数下降的原因：低频区：耦合电容的分压作用低频区：耦合电容的分压作用高频区：晶体管的结电容和电路的分布电容的作用，高频区：晶体管的结电容和电路的分布电容的作用，总的影响结果相当与负载并联一个等效电容。总的影响结果相当与负载并联一个等效电容。中频区：电路中的电容不起作用。中频区：电路中的电容不起作用。返回返回1232.5 2.5 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈凡是将放大电路输出信号（电压或电流）的凡是将放大电路输出信号（电压或电流）的一部分或全部引回到输入端的过程称之为反馈。一部分或全部引回到输入端的过程称之为反馈。若引回的反馈信号削弱了净输入信号，就若引回的反馈信号削弱了净输入信号，就 称为称为负反馈负反馈,反之为正反馈。反之为正反馈。能力知识点能力知识点1 1 负反馈的基本概念负反馈的基本概念 前面所说的负反馈是直流负反馈，其前面所说的负反馈是直流负反馈，其作用是稳定作用是稳定Q点和抑制零点漂移。这节所讨论点和抑制零点漂移。这节所讨论的负反馈是的负反馈是交流负反馈交流负反馈。返回返回124负反馈放大电路的输入信号之间的关系负反馈放大电路的输入信号之间的关系根据输入信号的极性，有根据输入信号的极性，有若反馈信号与输入信号同相，则若反馈信号与输入信号同相，则可见，可见，这种接法为负反馈。这种接法为负反馈。返回返回125能力知识点能力知识点2 2 负反馈的类型及判别方法负反馈的类型及判别方法负负反反馈馈交流反馈交流反馈直流反馈直流反馈串联电压负反馈串联电压负反馈并联电压负反馈并联电压负反馈串联电流负反馈串联电流负反馈并联电流负反馈并联电流负反馈返回返回126负反馈电路的分析步骤负反馈电路的分析步骤:4.4.判断是否为负反馈。判断是否为负反馈。5.5.判断反馈的类型。判断反馈的类型。1.1.画出交流通路。画出交流通路。2.2.找出反馈元件。找出反馈元件。3.判断判断反馈信号是电压还是电流？反馈信号是电压还是电流？一、判断负反馈的类型一、判断负反馈的类型返回返回127【例例2.42.4】串联电压负反馈电路串联电压负反馈电路分析步骤：分析步骤：1.1.画出交流通路，如图（画出交流通路，如图（b b）。）。2.2.找出反馈元件，此电路是找出反馈元件，此电路是RE1和和RF。（a a）（b b）返回返回1283.3.确定反馈信号是电确定反馈信号是电 压还是电流。压还是电流。是反馈信号。是反馈信号。4.4.判断是否为负反馈。判断是否为负反馈。用瞬时极性法判断出各信号的瞬时极性如下：用瞬时极性法判断出各信号的瞬时极性如下：可见，可见，故为负反馈故为负反馈返回返回1295.5.判断反馈的类型。判断反馈的类型。从输入端看，反馈信号与输入信号串联，即为从输入端看，反馈信号与输入信号串联，即为串联反馈。串联反馈。综上所述，此电路为综上所述，此电路为串联电压负反馈。串联电压负反馈。从输出端看，反馈信从输出端看，反馈信号取自输出电压，即号取自输出电压，即所以为所以为电压反馈。电压反馈。返回返回130能力知识点能力知识点2 2 负反馈的主要作用负反馈的主要作用1.1.降低电压放大倍数降低电压放大倍数返回返回反馈系数越大，闭环放大倍数越小，甚至小于反馈系数越大，闭环放大倍数越小，甚至小于1 1。2.2.提高放大倍数的稳定性提高放大倍数的稳定性3.3.改善输出波形的质量，减小输出波形的失真。改善输出波形的质量，减小输出波形的失真。131返回返回4.4.改善频率特性，展宽通频带。改善频率特性，展宽通频带。两级放大两级放大3.3.改善输出波形的质量，减小输出波形的失真。改善输出波形的质量，减小输出波形的失真。5.5.改变输入电阻和输出电阻。改变输入电阻和输出电阻。串联负反馈可使放大电路的输入电阻增大，并联负串联负反馈可使放大电路的输入电阻增大，并联负反馈可使输入电阻减小；电压负反馈使输出电阻减小，电流反馈可使输入电阻减小；电压负反馈使输出电阻减小，电流负反馈使输出电阻增大。负反馈使输出电阻增大。1322.6 2.6 功率放大电路功率放大电路放大系统：放大系统：功率放大电路的任务：输出较大电流，保证功率放大电路的任务：输出较大电流，保证电路输出足够大的功率。电路输出足够大的功率。返回返回133 为了提高功率，尽可能减小静态时功为了提高功率，尽可能减小静态时功放管的损耗，所以在电路结构上采用射级输出放管的损耗，所以在电路结构上采用射级输出形式，静态工作点在形式，静态工作点在Q2处，即工作在乙类状态。处，即工作在乙类状态。工作在乙类时，输出电流增大很多，工作在乙类时，输出电流增大很多，但是信号出现严重的失真。但是信号出现严重的失真。为了解决上述问题，采用为了解决上述问题，采用OTLOTL和和OCLOCL电路。电路。返回返回134一、互补对称功放电路一、互补对称功放电路（OTL）T1T1是是NPNNPN管，管，T2T2是是PNPPNP管，两管互补对称，在管，两管互补对称，在信号的一个周期内轮流导通，输出完整的正弦信号的一个周期内轮流导通，输出完整的正弦波。波。返回返回135一、互补对称功放电路一、互补对称功放电路（OTL）电容电容C C2 2是是T T2 2管的能源，当管的能源，当T T1 1截止时，截止时，C C2 2作为作为电源使电源使T T2 2工作在放大状态。工作在放大状态。返回返回R RB1B1、R RB2B2和和D D1 1、D D2 2组成分压偏置电路，使两个组成分压偏置电路，使两个功放管工作在乙类状态。功放管工作在乙类状态。136二、互补对称功放电路二、互补对称功放电路（OCL）OTL电路由于电容电路由于电容C2的存在，电路低频响应的存在，电路低频响应特性差，不易集成。为此去掉特性差，不易集成。为此去掉C2，增加负电，增加负电源给源给T2供电，此电路称为供电，此电路称为OCL。电路的特点：电路的特点：1.1.双电源供电，效率高。双电源供电，效率高。2.2.低频特性好。低频特性好。3.3.容易集成。容易集成。返回返回本章小结137 1.分析放大电路的目的一是确定静态工作点，二是计算分析放大电路的目的一是确定静态工作点，二是计算放大电路的动态性能指标，比如电压放大倍数、输入电阻和放大电路的动态性能指标，比如电压放大倍数、输入电阻和输出电阻等。输出电阻等。2.基本放大电路静态工作点不稳定，容易受温度的影响，基本放大电路静态工作点不稳定，容易受温度的影响，由此引入分压式偏置放大电路，由此引入分压式偏置放大电路，3.多级放大电路常用的耦合方式有阻容耦合、直接耦合、多级放大电路常用的耦合方式有阻容耦合、直接耦合、变压器耦合和光电耦合等。变压器耦合和光电耦合等。4.负反馈能改善放大器的性能。稳定放大倍数、减小非负反馈能改善放大器的性能。稳定放大倍数、减小非线性失真、展宽频带、抑制内部噪声和改变输入输出电阻等，线性失真、展宽频带、抑制内部噪声和改变输入输出电阻等，138第第2 2章章结结 束束电子技术基础电子技术基础第3章 集成运算放大电路3.1 3.1 差动放大电路差动放大电路3.2 3.2 集成运算放大电路的结构及其集成运算放大电路的结构及其应用电路应用电路零点漂移：零点漂移：零漂产生的原因：零漂产生的原因：主要是温度的影响主要是温度的影响电路的特点：电路的特点：参数对称，双端输入、双端输出。参数对称，双端输入、双端输出。采用差动输入方式抑制零点漂移。采用差动输入方式抑制零点漂移。返回返回3.1 3.1 差动放大电路差动放大电路能力知识点能力知识点1 基本差动放大电路基本差动放大电路抑制零漂的原理：抑制零漂的原理：由于电路参数对称，当温度升高时，有由于电路参数对称，当温度升高时，有零点漂移：零点漂移：此电路的缺点：单端输出零点漂移仍然存在。此电路的缺点：单端输出零点漂移仍然存在。返回返回2.典型差动放大电路典型差动放大电路电路的特点：电路的特点：引入负反馈电阻引入负反馈电阻RE，抑制了每管，抑制了每管的零漂。的零漂。抑制零漂的原理：抑制零漂的原理：返回返回3.差动放大电路的信号输入方式差动放大电路的信号输入方式（1）共模信号）共模信号共模信号是干扰信号、温漂共模信号是干扰信号、温漂信号，是需要抑制的信号。信号，是需要抑制的信号。（2）差模信号）差模信号差模信号是有用的信号，是差模信号是有用的信号，是需要放大的信号。需要放大的信号。比较信号是有用的信号，是比较信号是有用的信号，是需要放大的信号。需要放大的信号。（3）比较信号）比较信号差动放大电路的静差动放大电路的静态与动态分析与阻态与动态分析与阻容耦合放大电路相容耦合放大电路相同，请读者自行分同，请读者自行分析。析。返回返回 差动放大电路在实际应用中，信号源需要有“接地”点，以避免受到干扰，或者负载需要有“接地”点，以便能安全的工作。根据信号源和负载的接地情况，差动放大电路有四种接法，分别是单端输入单端输出、单端输入双端输出双端输入单端输出、双端输入双端输出。能力知识点能力知识点2 2 差动放大电路的接法差动放大电路的接法1.单端输入单端输出单端输入单端输出如图所示，Ui1=Ui,Ui2=0,UO为RL的对地电压。单端输入单端输出接法2.单端输入双端输出单端输入双端输出如图所示，Ui1=Ui,Ui2=0,UO为RL两端的电压差。单端输入双端输出接法单端输入双端输出接法3.双端输入单端输出双端输入单端输出如图所示，Ui1=Ui2=Ui，UO为RL的对地电压。双端输入单端输出接法4.双端输入双端输出双端输入双端输出如图所示，Ui1=Ui2=Ui，UO为RL两端的电压差。双端输入双端输出接法 为了提高基本差动放大电路的共模抑制为了提高基本差动放大电路的共模抑制比，除了要尽可能把电路做到对称外，还比，除了要尽可能把电路做到对称外，还必须要增大必须要增大ReRe，但，但ReRe阻值过大时，会造成阻值过大时，会造成ReRe上的直流压降增大，差动放大电路的动上的直流压降增大，差动放大电路的动态输出范围就会减小，为了解决此问题，态输出范围就会减小，为了解决此问题，需要对基本差动放大电路进行改进，其中需要对基本差动放大电路进行改进，其中具有恒流源的差动放大电路，就能解决问具有恒流源的差动放大电路，就能解决问题。题。能力知识点能力知识点3 3 基本差动放大电路的改进基本差动放大电路的改进3.2 3.2 集成运算放大电路的结构集成运算放大电路的结构及其应用电路及其应用电路 运运算算放放大大器器是是由由许许多多晶晶体体管管组组成成的的集集成成电电路路。早早期期主主要要用用于于放放大大信信号号，完完成成信信号号的的加加法法,积积分分，微微分等数学运算因而被称为运算放大器。分等数学运算因而被称为运算放大器。运算放大器运算放大器:集成电路集成电路:将整个电路的各个将整个电路的各个元件做在一个半导体基片上。元件做在一个半导体基片上。返回返回能力知识点能力知识点1 1 集成运算放大电路的相关概念集成运算放大电路的相关概念随着集成电路技术的发展，制造集成电路的随着集成电路技术的发展，制造集成电路的成本越来越低，使集成运算放大器的应用越来越成本越来越低，使集成运算放大器的应用越来越广泛。广泛。返回返回 运算放大器的运算放大器的实际应用实际应用(1)(1)信号的运算电路信号的运算电路比例、加、减、对数、指比例、加、减、对数、指数、积分、微分等运算。数、积分、微分等运算。产生正弦波、方波、锯齿产生正弦波、方波、锯齿波等波形。波等波形。(2)(2)信号的处理电路信号的处理电路(3)(3)信号的产生电路信号的产生电路有源滤波器、精密整流电有源滤波器、精密整流电路、电压比较器、采样路、电压比较器、采样保持电路。保持电路。返回返回1.1.运算放大器的组成（内部电路）运算放大器的组成（内部电路）集成运放的组成及主要技术指标集成运放的组成及主要技术指标返回返回 集成运放集成运放LM324LM324内部结构内部结构两个输入端两个输入端一个输出端一个输出端正电源正电源负电源负电源返回返回 集成运放的基本结构集成运放的基本结构输入级输入级中间级中间级输出级输出级反相端反相端同相端同相端T T3 3T T4 4T T5 5T T1 1T T2 2I IS S返回返回2 2脚：反相输入端脚：反相输入端3 3脚：同相向输入端脚：同相向输入端4 4脚、脚、7 7脚：正负电源端脚：正负电源端6 6脚：输出端脚：输出端1 1脚、脚、5 5脚：外接调零端脚：外接调零端8 8脚：空脚脚：空脚运算放大器的表示符号运算放大器的表示符号8 8个管脚的运放个管脚的运放在在电电路路符符号号图图中中一一般般不画出直流电源端。不画出直流电源端。返回返回 在在反反相相端端和和同同相相端端之之间间加加一一电电压压 ，可可得得输输出出uo和输入和输入ui之间的电压传输特性曲线：之间的电压传输特性曲线：线性区：线性区：非线性区：非线性区：特点：线性区很窄，放大倍数很高。特点：线性区很窄，放大倍数很高。返回返回能力知识点能力知识点2 2 集成运算放大器应用集成运算放大器应用的分析依据的分析依据运算放大器的主要技术指标运算放大器的主要技术指标（1 1）开环电压放大倍数）开环电压放大倍数即是无负反馈时的放大倍数，一般实际运放的即是无负反馈时的放大倍数，一般实际运放的开环电压放大倍数为开环电压放大倍数为（2 2）最大输出电压）最大输出电压UoM既是在不失真的情况下输出的最大电压，此电既是在不失真的情况下输出的最大电压，此电压一般等于正、负电源的电压。即压一般等于正、负电源的电压。即返回返回（3 3）差模输入电阻）差模输入电阻ridrid通常为几兆欧。通常为几兆欧。（4 4）差模输出电阻）差模输出电阻roro通常为几十欧。通常为几十欧。返回返回（5 5）共模抑制比）共模抑制比KCMR即是差模放大倍数与共模放大倍数之比。即是差模放大倍数与共模放大倍数之比。此值很高。此值很高。返回返回理想运放的条件及分析依据理想运放的条件及分析依据 1.1.理想运放的条件理想运放的条件(1)(1)A (2)(2)Ri (3)(3)Ro 02.2.理想运放的理想运放的分析依据分析依据返回返回（1 1）输入端的虚短）输入端的虚短（2 2）输入端的虚断）输入端的虚断返回返回（3 3）输入端的虚地）输入端的虚地三个分析依据：三个分析依据：返回返回能力知识点能力知识点3 3 集成运算放大电路的基本运算集成运算放大电路的基本运算电路电路 分析的问题：分析的问题：1.1.输出电压与输入电压之间的关系。输出电压与输入电压之间的关系。运算电路：运算电路：比例、加法、减法、积分与微分、比例、加法、减法、积分与微分、对数与反对数及乘除法等运算。对数与反对数及乘除法等运算。2.2.放大倍数放大倍数3.3.分析输出波形分析输出波形4.4.设计运算电路设计运算电路返回返回1.1.反相比例运放电路反相比例运放电路比例运算电路比例运算电路 1.1.电路结构电路结构2.利用虚短，虚断和虚地的利用虚短，虚断和虚地的概念分析概念分析就有就有求出求出返回返回2.同相比例运算电路同相比例运算电路即即返回返回3.电压跟随器电压跟随器同号器同号器特点：输入电阻大，特点：输入电阻大，输出电阻小。输出电阻小。存在串联电压负反馈。存在串联电压负反馈。返回返回电压跟随器的作用电压跟随器的作用负载电阻开路时负载电阻开路时:接入负载电阻时接入负载电阻时:接入运放之后接入运放之后:负载的接入不影响负载的接入不影响返回返回【例例3.13.1】已知电路如图所示，试求输出电压已知电路如图所示，试求输出电压uo和静态平衡电阻和静态平衡电阻R2、R3。解：解：第一级为同相比第一级为同相比例运算电路，即例运算电路，即第二级为反相比第二级为反相比例运算电路，即例运算电路，即静态平衡电阻：静态平衡电阻：返回返回加法运算电路加法运算电路 返回返回【例例3.23.2】解：解：返回返回减法运算电路减法运算电路 解：用叠加原理分析解：用叠加原理分析返回返回返回返回【例例3.33.3】返回返回练习一练习一 写出如图所示各电路中的输入、输出电写出如图所示各电路中的输入、输出电 压的关系式。压的关系式。返回返回能力知识点能力知识点4 4 集成运算放大电路的其他应用集成运算放大电路的其他应用产生正弦波、方波、锯齿波产生正弦波、方波、锯齿波等波形等波形(1)(1)信号的处理电路信号的处理电路(2)(2)信号的产生电路信号的产生电路有源滤波器、精密整流电路、有源滤波器、精密整流电路、电压比较器、采样电压比较器、采样保持电保持电路。路。运放的其他应用：运放的其他应用：返回返回线性应用线性应用1.1.电压电流转换电路电压电流转换电路输出电流与输入电压成正比，与负载电阻无关。输出电流与输入电压成正比，与负载电阻无关。返回返回2.2.恒电压源电路恒电压源电路输入信号从稳压管两端取出，输出电压与输入信号从稳压管两端取出，输出电压与UZ成正成正比，输出电压稳定。比，输出电压稳定。改变改变RF,输出电压可调。输出电压可调。返回返回非线性应用非线性应用非线性应用：运算放大器不外加负反馈，运放非线性应用：运算放大器不外加负反馈，运放 工作在开环状态或者正反馈状态。工作在开环状态或者正反馈状态。分析依据：分析依据：返回返回1.1.电压比较器电压比较器电压传输特性电压传输特性返回返回过零比较器过零比较器电压传输特性电压传输特性返回返回当输入为正弦波时，当输入为正弦波时，输出波形如图所示。输出波形如图所示。返回返回2.2.限幅电路限幅电路稳压管限幅电路稳压管限幅电路返回返回2.2.限幅电路限幅电路二极管限幅电路二极管限幅电路返回返回第第3 3章章结结 束束电子技术基础电子技术基础第4章 门电路与组合逻辑电路4.2 4.2 数制与编制数制与编制4.3 4.3 基本逻辑门电路及其应用基本逻辑门电路及其应用4.4 4.4 组合逻辑电路的分析与设计组合逻辑电路的分析与设计4.5 4.5 常用集成组合逻辑电路常用集成组合逻辑电路4.1 4