【正文】 ? 總的來說就是以三極管為核心，以集成運(yùn)放為主線。 ? 集成運(yùn)放內(nèi)部主要組成單元是差分輸入級(jí) 、 電壓放大級(jí) 、 功率放大級(jí) 、 偏置電路 。 ? 集成運(yùn)放的兩個(gè)不同工作狀態(tài)：線性和非線性應(yīng)用 。 ? 模擬電路主要就是圍繞集成運(yùn)放的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 、 外部特性及應(yīng)用 、 性能改善 、 工作電源產(chǎn)生 、 信號(hào)源產(chǎn)生等 展開 。 模擬電路知識(shí)體系 湖南科技大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院 主講 : 胡仕剛 第一章 緒 論 一、放 大電路的表示方法 放大電路主要用于放大微弱的電信號(hào)，輸出電壓或電流在幅度上得到了放大。放大電路為雙口網(wǎng)絡(luò)，即一個(gè)信號(hào)輸入口和一個(gè)信號(hào)輸出口。 放大電路基本知識(shí) (增益 )——表征放大器的放大能力 根據(jù)放大電路輸入信號(hào)的條件和對(duì)輸出信號(hào)的要求 ， 放大器 可分為四種類型 ， 所以有四種放大倍數(shù)的定義 。 放大電路的主要技術(shù)性能指標(biāo) （ 1） 電壓放大倍數(shù) 定義為 : AU=UO/UI （ 2） 電流放大倍數(shù) 定義為 : AI=IO/II （ 3） 互阻增益 定義為 : Ar=UO/II （ 4） 互導(dǎo)增益 定義為 : Ag=IO/UI 2. 輸入電阻 Ri——從放大電路輸入端看進(jìn)去的等效電阻，決定了放大電路從信號(hào)源吸取信號(hào)幅值的大小。 輸入電阻： Ri=ui / ii 一般來說， Ri越大越好。 （ 1） Ri越大， ii就越小，從信號(hào)源索取的電流越小。 （ 2）當(dāng)信號(hào)源有內(nèi)阻時(shí)， Ri越大， ui就越接近 uS。 輸入端 ii ui Ri uS RS 信號(hào)源 Au 輸出端 3. 輸出電阻 Ro——從放大電路輸出端看進(jìn) 去的等效電阻。決定了放大電路帶負(fù)載的能力。 輸出端 Ro u’o 輸出端 Au ~ uS 輸出電阻是表明放大電路帶負(fù)載的能力， Ro越小，放大電路帶負(fù)載的能力越強(qiáng)，反之則差。 0 , . o . o o S L = = ∞ = U R I’ U’ R 輸出電阻 的定義： 4. 通頻帶 通頻帶： fBW=fH–fL 放大倍數(shù)隨頻率變化曲線 ——幅頻特性曲線 f A Am fL 下限截止頻率 fH 上限截止頻率 3dB帶寬 湖南科技大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院 主講 : 胡仕剛 第二章 運(yùn)算放大器 o +Uo(sat) Uo(sat) 實(shí)際特性 理想特性 u+ u 開環(huán)電壓放大倍數(shù)高 (104107)； 輸入電阻高（約幾百 KΩ）； 輸出電阻低（約幾百 Ω）； 漂移小、可靠性高、體積小、重量輕、價(jià)格低 。 電壓傳輸特性 Vo=Avo(vpvN) 3）開環(huán)輸出電阻 ro→0 2）差模輸入電阻 rid→∞ 4）共模抑制比 KCMRR→∞ 理想運(yùn)放及其分析依據(jù) 理想化條件 ： 1）開環(huán)電壓放大倍數(shù) Auo→∞ 理想運(yùn)算放大器 ＋ － ＋ － ＋ － ＋ － Avo(vpvN) Vp vN vo 理想運(yùn)算放大器具有 “ 虛短 ” 和 “ 虛斷 ” 的特性，這兩個(gè)特性對(duì)分析線性運(yùn)用的運(yùn)放電路十分有用。為了保證線性運(yùn)用，運(yùn)放必須在閉環(huán) (負(fù)反饋）下工作。 理想運(yùn)算放大器的特性 (1)虛短 由于運(yùn)放的電壓放大倍數(shù)很大，而運(yùn)放的輸出電壓是有限的，一般在 10 V～ 14 V。因此運(yùn)放的差模輸入電壓不足 1 mV，兩輸入端近似等電位，相當(dāng)于 “短路”。 開環(huán)電壓放大倍數(shù)越大， 兩輸入端的電位越接近相等。 “虛短 ” 是指在分析運(yùn)算放大器處于線性狀態(tài)時(shí)，可把兩輸入端視為等電位，這一特性稱為虛假短路，簡稱虛短。顯然不能將兩輸入端真正短路。 (2)虛斷 由于運(yùn)放的差模輸入電阻很大，一般都在 1 M?以上。 因此流入運(yùn)放輸入端的電流往往不足 1 ?A，遠(yuǎn)小于輸入端外電路的電流。故通?？砂堰\(yùn)放的兩輸入端視為開路，且輸入電阻 越大，兩 輸入端越接近開路。 “ 虛斷 ” 是指在分析運(yùn)放處于線性狀態(tài)時(shí)，可以把兩輸入端視為等效開路，這一特性稱為虛假開路，簡稱虛斷。顯然不能將兩輸入端真正斷路。 下面舉兩個(gè)例子說明虛短和虛斷的運(yùn)用。 幾種常見的基本運(yùn)算電路 ? 反相比例運(yùn)算 ? 同相比例運(yùn)算 ? 電壓跟隨器 ? 加法電路 ? 減法電路 ? 積分電路 半導(dǎo)體的基本知識(shí) 半導(dǎo)體二極管 二極管基本電路及其分析方法 特殊二極管 PN結(jié)的形成及特性 雜質(zhì)半導(dǎo)體 在本征半導(dǎo)體中摻入某些微量元素作為雜質(zhì)，可使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性發(fā)生顯著變化。摻入的雜質(zhì)主要是三價(jià)或五價(jià)元素。摻入雜質(zhì)的本征半導(dǎo)體稱為 雜質(zhì)半導(dǎo)體 。 N型半導(dǎo)體 ——摻入五價(jià)雜質(zhì)元素（如磷）的半導(dǎo)體。 P型半導(dǎo)體 ——摻入三價(jià)雜質(zhì)元素（如硼）的半導(dǎo)體。 載流子的漂移與擴(kuò)散 漂移運(yùn)動(dòng)： 由電場(chǎng)作用引起的載流子的運(yùn)動(dòng)稱為 漂移運(yùn)動(dòng) 。 擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)： 由載流子濃度差引起的載流子的運(yùn)動(dòng)稱為 擴(kuò)散運(yùn)動(dòng) 。 在一塊本征半導(dǎo)體兩側(cè)通過擴(kuò)散不同的雜質(zhì) ,分別形成 N型半導(dǎo)體和 P型半導(dǎo)體。此時(shí)將在 N型半導(dǎo)體和 P型半導(dǎo)體的結(jié)合面上形成如下物理過程 : 因濃度差 ? 空間電荷區(qū)形成內(nèi)電場(chǎng) ? 內(nèi)電場(chǎng)促使少子漂移 ? 內(nèi)電場(chǎng)阻止多子擴(kuò)散 最后 ,多子的 擴(kuò)散 和少子的 漂移 達(dá)到 動(dòng)態(tài)平衡 。 多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng) ? 由 雜質(zhì)離子形成空間電荷區(qū) ? PN結(jié)形成 PN結(jié)加正向電壓時(shí)，呈現(xiàn)低電阻，具有較大的正向擴(kuò)散電流； PN結(jié)加反向電壓時(shí)，呈現(xiàn)高電阻，具有很小的反向漂移電流。 由此可以得出結(jié)論： PN結(jié)具有單向?qū)щ娦浴? PN結(jié)的單向?qū)щ娦? PN結(jié) VI 特性表達(dá)式 其中 PN結(jié)的伏安特性 )1e( /SD D ?= TVIi vIS ——反向飽和電流 VT ——溫度的電壓當(dāng)量 且在常溫下（ T=300K） == qkTV TmV 26= 當(dāng) PN結(jié)的反向電壓增加到一定數(shù)值時(shí)，反向電流突然快速增加，此現(xiàn)象稱為 PN結(jié)的 反向擊穿。 熱擊穿 ——不可逆 雪崩擊穿 齊納擊穿 電擊穿 ——可逆 PN結(jié)的反向擊穿 一、 PN 結(jié)的伏安方程 D /DS ( e 1 )Tu n ViI=? 反向飽和電流1081014A 溫度的 電壓當(dāng)量 TkTVq=電子電量 玻爾茲曼常數(shù)*1023J/K 當(dāng) T = 300(27?C)： VT = 26 mV 二極管的伏安特性 二、二極管的伏安特性 O uD /V iD /mA 正向特性 Vth 死區(qū) 電壓 iD = 0 Vth = V V (硅管 ) (鍺管 ) V ? Vth iD 急劇上升 0 ? V ? Vth VD(on) = ( ? ) V 硅管 V ( ? ) V 鍺管 V 反向特性 IS V (BR) 反向擊穿 ︱ V(BR) ︱ ︱ V︱ 0 iD = IS ?A(硅 ) 幾十 ?A (鍺 ) ︱ V︱ ︱ U(BR) ︱ 反向電流急劇增大 (反向擊穿 ) 二極管電路的簡化模型分析方法 VI 特性的建模 將指數(shù)模型 分段線性化，得到二極管特性的等效模型。 )1e( DSD ?= TVIi v（ 1）理想模型 （ a） VI特性 （ b）代表符號(hào) （ c）正向偏置時(shí)的電路模型 （ d）反向偏置時(shí)的電路模型 （ 2）恒壓降模型 （ a） VI特性 （ b）電路模型 （ 3）折線模型 （ a） VI特性 （ b）電路模型 （ 4）小信號(hào)模型 vs =0 時(shí) , Q點(diǎn)稱為靜態(tài)工作點(diǎn) ，反映直流時(shí)的工作狀態(tài)。 )(11 sDDDD vv ???= VRRivs =Vmsin?t 時(shí)（ VmVDD） , 將 Q點(diǎn)附近小范圍內(nèi)的 VI 特性線性化，得到小信號(hào)模型，即以 Q點(diǎn)為切點(diǎn)的一條直線。 過 Q點(diǎn)的切線 可以等效成一個(gè)微變電阻 D