模拟电子技术基础(第四版)22模电第十章PPT课件
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模电课件模拟电子技术基础第四版童诗白华成英
4、电流源还可单独制成稳流电源使用。
集成电路电流源
一、镜象电流源
三极管T1 、T2 匹配，
1
2
VBE1 VBE2 VBE ,则
IR IC1 2 IB
IC2 2 IB
I C 2 (1
2)
且
IR
V CC
V BE R
， 当 2时 ,
IC2 IR ， IC2 和 IR 是 镜 象 关 系 。
2. 电阻元件由硅半导体构成,范围在几十到20千欧, 精度低,高阻值电阻用三极管有源元件代替或外 接，
3. 几十 pF 以下的小电容用PN结的结电容构成、 大电容要外接,
4. 二极管一般用三极管的发射结构成,
原理框图：
与uo反相
反相 输入端
u–
同相u+
输入端
与uo同相
T1 T2
输
IS
入
级
+UCC
T4
镜象电流源、微电流源、多路电流源等 3、电流源电路一般都加有电流负反馈,
4、电流源电路一般都利用PN结的温度特性,对电流源 电路进行温度补偿,以减小温度对电流的影响，
电流源概述
二、电流源电路的用途：
1、给直接耦合放大器的各级电路提供直流偏 置电流，以获得极其稳定的Q点。 2、作各种放大器的有源负载，以提高增益、 增大动态范围。 3、由电流源给电容充电，可获得随时间线性 增长的电压输出。
VBE1 I E1 Re1 = VBE2 I E2 Re2
因 VBE1 VBE2
I E1 Re1 IE2 Re2
I E2 Re1 I E1 Re2
比例式电流源
四、多路电流源
通过一个基准电流源 稳定多个三极管的工作点 电流,即可构成多路电流 源,图中一个基准电流IREF 可获得多个恒定电流 IC2、IC3，
集成电路电流源
一、镜象电流源
三极管T1 、T2 匹配，
1
2
VBE1 VBE2 VBE ,则
IR IC1 2 IB
IC2 2 IB
I C 2 (1
2)
且
IR
V CC
V BE R
， 当 2时 ,
IC2 IR ， IC2 和 IR 是 镜 象 关 系 。
2. 电阻元件由硅半导体构成,范围在几十到20千欧, 精度低,高阻值电阻用三极管有源元件代替或外 接，
3. 几十 pF 以下的小电容用PN结的结电容构成、 大电容要外接,
4. 二极管一般用三极管的发射结构成,
原理框图：
与uo反相
反相 输入端
u–
同相u+
输入端
与uo同相
T1 T2
输
IS
入
级
+UCC
T4
镜象电流源、微电流源、多路电流源等 3、电流源电路一般都加有电流负反馈,
4、电流源电路一般都利用PN结的温度特性,对电流源 电路进行温度补偿,以减小温度对电流的影响，
电流源概述
二、电流源电路的用途：
1、给直接耦合放大器的各级电路提供直流偏 置电流，以获得极其稳定的Q点。 2、作各种放大器的有源负载，以提高增益、 增大动态范围。 3、由电流源给电容充电，可获得随时间线性 增长的电压输出。
VBE1 I E1 Re1 = VBE2 I E2 Re2
因 VBE1 VBE2
I E1 Re1 IE2 Re2
I E2 Re1 I E1 Re2
比例式电流源
四、多路电流源
通过一个基准电流源 稳定多个三极管的工作点 电流,即可构成多路电流 源,图中一个基准电流IREF 可获得多个恒定电流 IC2、IC3，
模拟电子技术基础(第四版)课件 第十章
• 稳压电路: 克服电网波动及负载变化的影响,保持输出电压的
稳定。
10.2 整流电路
10.2.1 半波整流电路
一、工作原理
2U 2 sint
优点：使用元件少。 缺点：输出波形脉动大；直 流成分小。
二、主要参数
1.输出电压平均值 UO(AV) 输出电压平均值就是负 载电阻上电压的平均值
uL
t
0
1.放大电路的构成
由于 U+ = U ，UF = UZ， 所以
R3 R2 UZ UF UO R1 R2 R3 R1 R2 R3 UZ 则： U O R3 R2
当 R2 的滑动端调至最右端时，
UO 为最小值
U Omin
当 R2 的滑动端调至最左端时， UO 为最大值，
I
稳压管的伏安特性 在稳压管稳压电路中，只 要使稳压管始终工作在稳 压区，保证稳压管的电流： IZmin≤IDZ≤IZmax 输出电压UO就基本稳定。
UZ U
IZmin
IZmax
10.4.2 稳压原理
稳压电路应从以下两个方面考察其稳压特性
·电网电压波动； ·负载变化。 1. UI 不变，RL 变化 2. RL 不变， UI变化
2U 2 1.57 2 2 U2
三、二极管的选择
根据流过二极管电流的平均值和它所承受的最大反向电 压来选择二极管的型号。 二极管的正向电流等于负载电流平均值
0.45U 2 I D（AV） ＝I O（AV） RL
二极管承受的最大反向电压等于变压器副边的峰值电压
U R max 2U 2
UO 为最小值
U Omin
当 R2 的滑动端调至最下端时， UO 为最大值，
模电课件ppt
线性系统分析
研究非线性电路的静态和动态特性，如分岔、混沌等现象。
非线性系统分析
利用控制理论和方法研究电路系统的反馈控制和自动调节。
控制系统分析
通过最优化算法和数学规划方法，寻求电路性能的最佳设计方案。
最优化系统分析
模拟电路元件
总结词
电阻是模拟电路中最基本的元件之一，用于限制电流。
详细描述
电阻的阻值大小由其材料、长度和横截面积决定，通常用欧姆（Ω）作为单位。在电路中，电阻用于调节电流和电压，实现各种不同的功能。
总结词
不同类型的电阻具有不同的特性，如碳膜电阻、金属膜电阻、水泥电阻等。
详细描述
碳膜电阻具有较好的稳定性，适用于高精度的测量和控制系统；金属膜电阻具有较低的温度系数和稳定的性能，适用于高频电路；水泥电阻则具有较大的功率容量，适用于大电流电路。
01
02
03
04
总结词：电容是模拟电路中用于存储电荷的元件，具有隔直流通交流的特性。详细描述：电容的容量大小由其电极面积和间距决定，通常用法拉（F）作为单位。在电路中，电容用于滤波、旁路、耦合等作用，能够平滑电流或电压的波动。总结词：不同类型的电容具有不同的特性，如电解电容、陶瓷电容、薄膜电容等。详细描述：电解电容具有较大的容量和较低的价格，适用于低频电路；陶瓷电容具有较高的绝缘性能和稳定的温度系数，适用于高频电路；薄膜电容具有较小的体积和较高的可靠性，适用于小型化和便携式设备。
电压放大倍数是指输出电压与输入电压的比值，用于衡量模拟电路的放大能力。
电压放大倍数是模拟电路的重要性能指标之一，它反映了电路对输入信号的放大能力。在理想情况下，电压放大倍数越大，电路的放大能力越强。然而，在实际应用中，过高的放大倍数可能导致信号失真和稳定性问题。因此，需要根据实际需求选择合适的放大倍数。
研究非线性电路的静态和动态特性，如分岔、混沌等现象。
非线性系统分析
利用控制理论和方法研究电路系统的反馈控制和自动调节。
控制系统分析
通过最优化算法和数学规划方法，寻求电路性能的最佳设计方案。
最优化系统分析
模拟电路元件
总结词
电阻是模拟电路中最基本的元件之一，用于限制电流。
详细描述
电阻的阻值大小由其材料、长度和横截面积决定，通常用欧姆（Ω）作为单位。在电路中，电阻用于调节电流和电压，实现各种不同的功能。
总结词
不同类型的电阻具有不同的特性，如碳膜电阻、金属膜电阻、水泥电阻等。
详细描述
碳膜电阻具有较好的稳定性，适用于高精度的测量和控制系统；金属膜电阻具有较低的温度系数和稳定的性能，适用于高频电路；水泥电阻则具有较大的功率容量，适用于大电流电路。
01
02
03
04
总结词：电容是模拟电路中用于存储电荷的元件，具有隔直流通交流的特性。详细描述：电容的容量大小由其电极面积和间距决定，通常用法拉（F）作为单位。在电路中，电容用于滤波、旁路、耦合等作用，能够平滑电流或电压的波动。总结词：不同类型的电容具有不同的特性，如电解电容、陶瓷电容、薄膜电容等。详细描述：电解电容具有较大的容量和较低的价格，适用于低频电路；陶瓷电容具有较高的绝缘性能和稳定的温度系数，适用于高频电路；薄膜电容具有较小的体积和较高的可靠性，适用于小型化和便携式设备。
电压放大倍数是指输出电压与输入电压的比值，用于衡量模拟电路的放大能力。
电压放大倍数是模拟电路的重要性能指标之一，它反映了电路对输入信号的放大能力。在理想情况下，电压放大倍数越大，电路的放大能力越强。然而，在实际应用中，过高的放大倍数可能导致信号失真和稳定性问题。因此，需要根据实际需求选择合适的放大倍数。
《模拟电子技术基础》(第四版)_第10章PPT课件
IO
U Imin U Z R
IO max
IZ
Rmax
UImin U Z IZ IO max
U Imax U Z R
IO min
IZM
Rmin
U Imax U Z IZM IO min
作业:
10.11(10.11) (1), 10.12(10.12)
基本调整管稳压电路
调整管 RL
第10章 直流电源
10.1 直流电源的组成和功能 10.4 稳压二极管稳压电路 10.5 串联式稳压电路
10.1直流稳压电源的组成和功能
电网电压
50Hz, 有效值220V
交流 电源
u1
变压 器
u2
整流 电路
滤波 电路
全波整流
UI
稳压
负
电路
载
UO
功能
单向脉动电压
各部分电路输出波形
将电源的交流电压变成直流电压
R 2时, UO最小, Uo min
UZ
R1 R2 R3 R2 R3
UO
UZ
R1 R2 R3 R'2' R3
通过引入深度电压负反馈, 使输出电压Uo稳定 通过引入采样电路, 使输出电压Uo可调 通过引入调整管, 使输出电流Io提高
5. 调整管的选择
IC max IO max UCE max U I max UO min PC max IC U max CE max IO max (U I max UO min )
调整管和负载串联
串联型稳压电路
基本调整管稳压电路
调整管
IOmax (1 )(IZM IZ )
UO UZ U BE
利用T提高了输出电流 输出电压仍不可调
模电基础PPT课件
蔡红娟
模拟电子技术
本章主要内容
定义：N型半导体、P型半导体、自由电子与空穴、
扩散与漂移、PN结、二极管、稳压管、三极管、场 效应管
原理：二极管的单向导电性；三极管的放大作用；
半导体器件的工作特性及主要参数
方法：
如何判断二极管的通断； 如何判断三极管的类型； 如何判断三极管在电路中的工作状态
金属触丝
PN 结
P型硅
N型锗片
N型锗
N型硅
阴极引线 点接触型
2020/12/4
阴极引线 面接触型
蔡红娟
阴极引线 平面型
模拟电子技术
半导体二极管的伏安特性
二极管具有单向导电性
阈值电压 : 硅管0.7V
I
P
N
+
-
导0.1~0.3V
O
反向击穿
Uth
U
电压UB
2020/12/4
蔡红娟
模拟电子技术
N型半导体
P型半导体
为什么采用半导体材料制作电子器件？
2020/12/4
蔡红娟
模拟电子技术
PN结的形扩 度散 差成运 引动 起： 的因载浓流
子的P定、向N移型动 半导体结合
浓度差使多子扩散运动；P→
N
空间电荷区，形成内 漂移运动：载流子 电场N（+）→ P（-）
2020/12/4
蔡红娟
模拟电子技术
1.1 半导体器件
半导体：导电能力介于导体和绝缘体之间。
光敏性、热敏性
运载电荷的粒子，参与导电
掺入杂质，导电性能可控
本征半导体：T=0K，没有载流子，呈绝缘特性
2020/12/4
Ge
Si
模拟电子技术基础第10章PPT课件
7
与此同时，U2仍按U2sint的规律上升，
一旦当U2＞UC
时，D1、D3导通，
U2→D3→C→D1对C充电。然后，U2又按
U2sint的规律下降，当U2＜UC 时，二极管均
截止，故C又经RL放电。不难理解，在U2的负半
周期也会出现与上述基本相同的结果。这样在U2
的不断作用下，电容上的电压不断进行充放电，
U2一方面向RL供电，另一方面对电容C进行充电，
由于充电时间常数很小（二极管导通电阻和变压器 内阻很小），所以，很快充满电荷，使电容两端电
压UC基本接近U2m，而电容上的电压是不会突变的 。现假设某一时刻U2的正半周期由零开始上升， 因为此时电容上电压UC基本接近U2m，因此U2＜ UC，D1、D2、D3、D4管均截止，电容C通过RL放 电，由于放电时常数d=RLC很大（RL较大时）， 因此放电速度很慢，UC下降很少。
2、整流电路：
作用是利用单向导电性能的整流元件,将正 、负交替的正弦交流电压整流成为单向的 脉动电压，这种单向脉动电压包含着很大 的脉动成分(含有许多谐波分量)，所以还不 符合一般电子设备的供电要求。
3
3、滤波电路：
由CL等储能元件组成，它的作用是尽可能 地将单向脉动电压中脉冲成分滤掉(用来滤 除单向脉动电压中的谐波分量)从而得到比 较平滑的直流电压。
UL0≈(1.1～1.2)U2 总之，电容滤波适用于负载电压较高、负载变化不大的场合
9
2.电感滤波（inductance filter）1、组成
电感滤波电路如图所示，由于市电交流电频率 较低（50HZ），图中电感L一般取值较大，约几H 以上。
+
L
+
R L
UL
-
与此同时，U2仍按U2sint的规律上升，
一旦当U2＞UC
时，D1、D3导通，
U2→D3→C→D1对C充电。然后，U2又按
U2sint的规律下降，当U2＜UC 时，二极管均
截止，故C又经RL放电。不难理解，在U2的负半
周期也会出现与上述基本相同的结果。这样在U2
的不断作用下，电容上的电压不断进行充放电，
U2一方面向RL供电，另一方面对电容C进行充电，
由于充电时间常数很小（二极管导通电阻和变压器 内阻很小），所以，很快充满电荷，使电容两端电
压UC基本接近U2m，而电容上的电压是不会突变的 。现假设某一时刻U2的正半周期由零开始上升， 因为此时电容上电压UC基本接近U2m，因此U2＜ UC，D1、D2、D3、D4管均截止，电容C通过RL放 电，由于放电时常数d=RLC很大（RL较大时）， 因此放电速度很慢，UC下降很少。
2、整流电路：
作用是利用单向导电性能的整流元件,将正 、负交替的正弦交流电压整流成为单向的 脉动电压，这种单向脉动电压包含着很大 的脉动成分(含有许多谐波分量)，所以还不 符合一般电子设备的供电要求。
3
3、滤波电路：
由CL等储能元件组成，它的作用是尽可能 地将单向脉动电压中脉冲成分滤掉(用来滤 除单向脉动电压中的谐波分量)从而得到比 较平滑的直流电压。
UL0≈(1.1～1.2)U2 总之，电容滤波适用于负载电压较高、负载变化不大的场合
9
2.电感滤波（inductance filter）1、组成
电感滤波电路如图所示，由于市电交流电频率 较低（50HZ），图中电感L一般取值较大，约几H 以上。
+
L
+
R L
UL
-
模拟电子技术基础(完整课件)
>100000
封装好的集成电路
课程的教学方法
模电——“魔”电 特点：电路形式多、公式多、工程性强 教学方法： 课堂讲课 ——每章小结 ——自我检测题
——作业 ——作业反馈
——实验 ——答疑
总成绩＝期末（70％）＋平时（30％） 平时：作业、课堂、实验等
教材：《模拟电子技术基础》，李国丽王涌李如 春主编，高等教育出版社，国家级十二 五规划教材
就在这个过程中，爱迪生还发现了一 个奇特 的现象：一块烧红的铁会散发出电子云。后人 称之为爱迪生效应，但当时不知道利用这一效 应能做些什么。
1904年，英国发明家弗莱明在真空中加热的 电丝(灯丝)前加了一块板极，从而发明了第一 只电子管，称为二极管。
1906 年，美国发明家德福雷斯特，在二极管 的灯丝和板极之间巧妙地加了一个栅板，从而 发明了第一只真空三极管，建树了早期电子技 术上最重要的里程碑——电子工业真正的诞生 起点 。
2000年10月10日，基尔比 与另外两位科学家共同分享 诺贝尔物理学奖。
获得2000年Nobel物理奖
1958年第一块集成电路：TI公司的Kilby，12个器件，Ge晶片
1959年7月30日，硅谷的仙童半导体公司的诺依斯 采用先进的平面处理技术研制出集成电路，也申请到 一项发明专利 ，题为“半导体器件——导线结构”； 时间比基尔比晚了半年，但确实是后来微电子革命的 基础。
1959年仙童制造的IC
诺依斯
1971年：全球第一个微处理器4004由Intel 公司推出，在它3毫米×4毫米的掩模上，有 2250个晶体管，每个晶体管的距离是10微米， 每秒运算6万次。也就是说，一粒米大小的芯片 内核，其功能居然与世界上第一台计算机—— 占地170平方米的、拥有1.8万个电子管的 “爱
模拟电子技术基础
数电和模电的区别
• 1.工作的信号不
同。模拟电路处 理的是模拟信号， 一般都具有连续 变化的特点；数 字电路则处理的 是数字信号，它 的变化总发生在 离散的瞬间，数 字信号通常用脉 冲的有无来表示， 有脉冲为“1”— —高电平，无脉 冲则为“0”—— 低电平。
• 2.电路的作用不
同。模拟电路是 通过放大器等元 器件实现模拟信 号的比例放大， 其要求输出信号 尽量不失真；数 字电路处理0、1 两种电平的信号， 实现输入输出的 数字量之间一定 的逻辑关系。
模拟电子技术基础
绪论
模拟电子技术是电子技术的一个方面，同样也是一门具 有基础性意义的神奇领域学科。在这一领域内，物理、信息 工程、电气工程、自动化控制工程等各门学科都可以得到良 好的结合和应用，并保持旺盛持久的生命力。 • 在计算机理论和应用中，最重要的一门基础学科是模拟 电子技术，该学科的研究原理
模拟电子技术的研究对象是处理仿真 的模拟电路，广泛应用于功率放大、 模扬反馈、信号放大、调制解调电路、 混频、整流稳压等领域。比如，在高 频发射机和Hi-Fi音箱，就是模拟电 子技术成功应用的成果。
功率和电压是模拟电子技术中最重要 的两个指标。过去，混合集成电路基 本采用的是CMOS工艺，而现在，集 成电路中的基本元件制造工艺正逐渐 向高压BCD工艺方向发展，在如何提 高功率、减少导通电阻、增大耐压等 方面，都得到了突破性的进展。
3.分析方法不同。
模拟电路通常采用图 解法和微变等效电路 法，如负反馈放大器 的框图分析法，即把 放大器分解成基本放 大电路和反馈网络两 部分；数字电路的主 要分析方法在组合逻 辑电路中有逻辑关系 式，真值表等，在时 序逻辑电路中有状态 转换真值表，状态转 换图，卡诺图等。
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10.3.1 Bridge Rectifier and Capacitance
Filter Circuit 电容
电容
充电
放电
D4
D1
+
~
u
D3
D2
C
RL
+
uo= uc
uO u
2U 2U
o
2
t
O
2
t
10.3.1 Bridge Rectifier and Capacitance
Filter Circuit 电容
Transformer Rectifier Filter Regulator
AC Power
Load
u
u
u
u
u
O
tO
tO
tO
tO
t
Chapter 10 DC Power Supply
10.1 Block Diagram of DC Power Supply 10.2 Rectifier Circuit 10.3 Filter Circuit
1
U
ID(AV)
2IO(AV)
0.45 RL
Peak inverse voltage of Diode
IF
1.1 IO(AV ) 2
UDRmax 2U
UR 1.1 2U
Brachylogy of Bridge Rectifier
+
D4
~
u
D3
D1
io
+
RL uo
D2
+
~
u
io
+ RL uo
整流桥堆
10.2 Rectifier Circuit
1st Single phase half-wave rectifier Circuit 2st Single Phase bridge rectifier Circuit
1 single phase half-wave rectifier
u
D
io
u 2U sin t
-
~ Tr
u
＋
+
RL
uｏ
–
O
2
3
t
uO
UO
1 2
0
2U sin td(t)
O
t
0.45U
iD= iO
ID
IO
0.45
U RL
UO
t
2U
2．Performance Parameter of half-wave Rectifier
① Output Voltage Average
S UO1M 1.57
UO( AV )
3．Rectifying Diode Choosing
D
io
+
~ Tr
u
RL
uｏ
–
Average forward Current of rectifying Diode
U
ID(AV)
IO(AV)
0.45 RL
IF 1.1IO(AV)
Peak inverse Voltage of rectifying Diode
D1
io
+
RL uo
D2
UDRmax 2U
2 Performance Parameter u 2U
–+
o
＋
－
uO
2U
–+ Output Voltage Average
o Im iO
UO (A V ) 10 2Usin(t)d(t)
o uD
o
2 3 t
2 3 t 2 3 t 2 3 t
0.9U
2U uD2 uD1 uD4 uD3
2 Performance Parameter u 2U o
2 3 t
uO
2U
Load Current Average
IO(AV)
UO(AV) RL
0.9U
RL
Ripple factor of output voltage
o iO
2
3
t
Im
o uD
2
3 t
o
2 3 t
S 2 0.67 3
2U uD2 uD1 uD4 uD3
3 Rectifying Diode Choosing in Bridge rectifier
io
Im iO
o uD
o
2 t 2 t
Average forward Current of diode
2U
uD2 uD1 uD4 uD3
把四只二极管封装在一起
~~
+
~
u
RL
Chapter 10 DC Power Supply
10.1 Block Diagram of DC Power Supply 10.2 Rectifier Circuit 10.3 Filter Circuit
10.3 Filter Circuit
• Capacitance Filter Circuit • Inductance Filter Circuit • Compound Filter Circuit
电容
充电
放电
D4
D1
+
~
u
D3
D2
C
RL
+
uo= uc
2 Performance Parameters of BR CF
Output Voltage Average UO(AV)
U O (A V)U O m axU O m ax2 U O m in
UO(AV)
UOmaxUOmin 2
Single phase bridge Rectifier
最常用的整流电路 由四个二极管 构成
D4
+
~
u
D3
D1
io
+
RL uo
D2
1. Working Principle
+ D4
+
~
u
–
D3
D1
io
+
uo
RL
D2
UDRmax 2U
1. Working Principle：
+
–
D4
+
~
u
D3
UDRmax 2U
URM 1.1 2U
4．Half-wave Rectifier Circuit Summary
D
io
+
~ Tr
u
RL
uｏ
–
优点：结构简单，所用二极管数量少 缺点：脉动系数大，直流成分低，电源利
用效率低
10.2 Rectifier Circuit
1st Single phase half-wave rectifier Circuit 2st Single Phase bridge rectifier Circuit
UO(AV) 0.45U
② Load Current Average
IO(AV)
0.45
U RL
D
io
+
~ Tr
u
RL
uｏ
–
用来描述输出电 压整中流，输交出流电分压量的与基直波 流峰分值量U的O1比M 例与关输系出，电 从压而平对均整值流UO输（出AV）电之压比
给予评价
③ Ripple factor of output voltage
Chapter 10 DC Power Supply
Chapter 10 DC Power Supply
10.1 Block Diagram of DC Power Supply 10.2 Rectifier Circuit 10.3 Filter Circuit
10.1 Block Diagram of DC Power Supply