模拟电子电路简明教程PPT

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《模拟电路》课件

详细描述
模拟电路是处理模拟信号的电子电路，这些信号在时间和幅度上都是连续变化的。在模拟电路中，电路元件的参数通常是连续变化的，这使得模拟电路的分析方法与数字电路有所不同。
模拟电路的应用
总结词
模拟电路广泛应用于通信、音频处理、图像处理、控制系统等领域。
详细描述
模拟电路在许多领域都有广泛的应用，包括通信、音频处理、图像处理、控制系统等。在通信领域，模拟电路用于信号的传输和处理；在音频处理领域，模拟电路用于音频信号的放大和处理；在图像处理领域，模拟电路用于图像信号的处理和传输；在控制系统中，模拟电路用于控制信号的生成和传输。
准备必要的调试工具和测试设备，搭建调试环境。
功能调试
对电路的功能进行测试和验证，确保各功能正常工作。
性能优化
根据测试结果，对电路的性能进行优化，提高各项技术指标。
问题分析与解决
针对调试过程中发现的问题，进行深入分析并采取有效措施解决。
05
模拟电路实验与实践
实验设备与器材
信号发生器
产生各种频率和幅度的正弦波、方波和三角波等信号。
电路的性能也不断提高。
02
模拟电路基础知识
电阻
总结词
电阻是模拟电路中最重要的元件之一，用于限制电流的流动。
详细描述
电阻由导电材料制成，其阻值取决于材料、长度和横截面积。在电路中，电阻用于控制电流的大小，从而实现电压的调节和信号的处理。
电容
总结词
电容是存储电荷的元件，具有隔直流通交流的特性。
详细描述
交流分析是模拟电路分析的重要环节，主要研究电路在交流信号下的响应。通过交流分析，可以了解电路的动态性能，如增益、带宽、失真等。交流分析通常采用小信号模型进行分析，以简化计算过程。

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一般来说，有三种方法来定量地分析一个电子器件的特性，即特性曲线图示法、解析式表示法和参数表示法
＋
－
二极管符号
15
1.3 半导体二极管
1.3.1二极管的特性曲线
在二极管加有反向电压，当电压值较小时，电流极小，其电流值为反向饱和电流IS。当反向电压超过超过某个值时，电流开始急剧增大，称之为反向击穿，称此电压为二极管的反向击穿电压，用符号 UER表示。
2
第一章半导体器件基础
1.1 半导体及其特性 1.2 PN结及其特性 1.3 半导体二极管 1.4 半导体三极管及其工作原理 1.5 三极管的共射特性曲线及主要参数
3
1.1 半导体及其特性
1.1.1本征半导体及其特性
定义：纯净的半导体经过一定的工艺过程制成单晶体，称为本征半导体。
稳压管的主要参数: (1) 稳定电压UZ：UZ是在规定电流下稳压管的反向击穿电压。 (2) 稳定电流IZ：IZ是稳压管工作在稳压状态时的参考电流，电流低于
此值时稳压效果变坏，甚至不稳压。 (3) 最大稳定电流IZM|：稳压管的电流超过此值时，会因结温升过高而
损坏。 (4) 动态电阻rD：rD是稳压管工作在稳压区时，端电压变化量与其电流
在无外电场和无其它激发作用下，参与扩散运动的多子数目等于参与漂移运动的少子数目，从而达到动态平衡。
13
1.2 PN结及其特性
1.2.2 PN结的导电特性
PN结外加正向电压时处于导通状态
PN结外加反向电压时处于截止状态
势垒区
⊝ ⊝ ⊝ ⊝⊕ ⊕ ⊕ ⊕
⊝ ⊝ ⊝ ⊝⊕ ⊕ ⊕ ⊕
⊝ ⊝ ⊝ ⊝⊕ ⊕ ⊕ ⊕
N型半导体：在本征半导体中掺入少量

1模拟电子技术基础简明教程(第三版)杨素行_PPT课件_第一章1

又称正向偏置，简称正偏。
P
空间电荷区
空间电荷区变窄，有利于扩散运动，电路中有较大的正向电流。
N
I 内电场方向
外电场方向
V
R
图3 正向偏置PN结
在 PN 结加上一个很小的正向电压，即可得到较大的正向电流，为防止电流过大，可接入电阻 R。
（2） PN 结外加反向电压(反偏) 反向接法时，外电场与内电场的方向一致，增强了内电场的作用；
模拟电子技术基础
一、电子技术的发展
• 1947年 • 1958年 • 1969年 • 1975年
贝尔实验室制成第一只晶体管集成电路大规模集成电路超大规模集成电路
第一片集成电路只有4个晶体管，而1997年一片集成电路中有40亿个晶体管。有科学家预测，集成度还将按10倍/6年的速度增长，到2015或2020年达到饱和。
3. 本征半导体中自由电子和空穴的浓度相等。
4. 载流子的浓度与温度密切相关，它随着温度的升高，基本按指数规律增加。
三、杂质半导体
杂质半导体有两种 1、 N 型半导体
N 型半导体 P 型半导体
在硅或锗的晶体中掺入少量的 5 价杂质元素，如磷、锑、砷等，即构成 N 型半导体(或称电子型半导体)。
学习电子技术方面的课程需时刻关注电子技术的发展！
电子技术的发展很大程度上反映在元器件的发展上。从电子管→半导体管→集成电路
1904年电子管问世
1947年晶体管诞生
1958年集成电路研制成功
电子管、晶体管、集成电路比较
值得纪念的几位科学家！
第一只晶体管的发明者
（by John Bardeen , William Schockley and Walter Brattain in Bell Lab）

模拟电路基础教程PPT完整全套教学课件全

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透彻掌握器件特性
1
重视对电路构成原理的
学习
2
理论与实践的关系
3
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目前国内使用较多的电路设计仿真软件有PSPICE、Proteus和Multisim 等。就模拟电路仿真来说,Multisim 以其界面友好、功能强大、易于学习的优点而受到高校电类专业师生和工程技术人员的青睐。Multisim13.0版本已上市,但目前使用比较稳定、用户数较多的还是10.0版本。对于使用者来说,只要有一台计算机和Multisim 软件,就相当于拥有了一间设备齐全的电路实验室,可以调用元器件,搭建电路,利用虚拟仪器进行测量,对电路进行仿真测试,可以实时修改各类电路参数,实时仿真,从而帮助使用者了解各种电路变化对电路性能的影响,对电路的测量直观、智能,是进行电路分析和设计的有效辅助工具。使用者在学习和解题的过程中,可以通过 Multisim 对电路中某个节点的电压波形、某条支路的电流波形、电路结构变化产生的影响等方方面面问题快速仿真而得到答案。
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1.1.4 一般电子系统的构成 1.电子系统的分类
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模拟电子系统
数字电子系统
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2.电子系统的构成
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1.1.5 模拟电子技术的发展
在式(1-1-1)中,K 为常数,使u(t)和T(t)之间形成如图1-1-1所示的相似形关系。如果K 不能保持为常数,则称模拟信号发生了失真。失真问题是模拟电路中始终需要引起注意和克服的重要问题。

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起隔直作用。为了减小传递信号的电压损失，Cl、C2应选得足够大，一般为几微法至几十微法，通常采用电解
电容器。
共发射极放大电路的实用电路
RB
C1 +
+
Rs
us+－
ui －
RC
+UCC C2
+
V
+
RL uo
－
2 共发射极基本放大电路的静态分析
静态是指无交流信号输入时，电路中的电流、电压都不变的状态，静态时三极管各极电流和电压值称为静态工作点Q（主要指IBQ、ICQ和UCEQ）。静态分析主要是确定放大电路中的静态值IBQ、ICQ和UCEQ。
③输出电阻
B
Ib
Ic C I +
Rs
RB rbe
RC
U
Ib
－
E
Ro 的计算方法是：信号源U s 短路，断开负载 RL ，在输出端加电压U ，求出由U 产生的电流 I ，则输出电阻 Ro 为：
Ro
U I
RC
对于负载而言，放大器的输出电阻Ro越小，负载电阻RL的变化对输出电压的影响就越小，表明放大器带负载能力越
反相输入端
Δ
A
u－
－
uo
+
u+
+
同相输入端
2 集成运算放大器的主要参数及种类
1、集成运放的主要参数
（1）差模开环电压放大倍数 Ado。指集成运放本身（无外加反馈回路）的
差模电压放大倍数，即
Ado
uo u u
。它体现了集成运放的电压放大能力，一
般在 104～107 之间。Ado 越大，电路越稳定，运算精度也越高。

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处理模拟信号的电子电路称为模拟电路。
1.4 放大电路模型
信号的放大是最基本的模拟信号处理功能。
这里研究的是线性放大，即放大电路输出信号中包含的信息与输入信号完全相同。输出波形的任何变形，都被认为是产生了失真。
1、放大电路的符号及模拟信号放大
• 电压放大模型
• 电流放大模型
• 互阻放大模型
电压增益
+ Vs
–
Ri ——输入电阻
+
+
+
Vi
Ri
AVOVi
Vo RL
–
–
–
Ro ——输出电阻
由输出回路得则电压增益为
Vo AV
AVVVoOi ViRAoVROLRRLo RLRL
由此可见 RL
AV 即负载的大小会影响增益的大小
要想减小负载的影响，则希望 Ro RL 理想情况 Ro 0
（考虑改变放大电路的参数）
由输入回路得
Ii
Is
Rs Rs Ri
要想减小对信号源的衰减，则希望…？
Ri Rs
理想 Ri 0
3. 互阻放大模型（自学） 4. 互导放大模型（自学） 5. 隔离放大电路模型
Ro
+
+
+
Vi
Ri
AV Vi
Vo
–
–O
–
输入输出回路没有公共端
1.5 放大电路的主要性能指标
放大电路的性能指标是衡量它的品质优劣的标准，并决定其适用范围。
Vs 0
另一方法
+ Vs=0
–
放大电路
IT
+ VT
–
Vo AVOVi

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本征半导体杂质半导体
一、本征半导体(intrinsic semiconductor) 本征半导体(intrinsic
1. 半导体半导体(semiconductor)
半导体的定义：半导体的定义：将导电能力介于导体和绝缘体之间的一大类物质统称为半导体半导体。质统称为半导体。
两种载流子总是成对出现称为电子 – 空穴对
+4 +4 +4
两种载流子浓度相等
电子 – 空穴对
+4
在一定温度下电子空穴对的在一定温度下电子 – 空穴对的产生和复合达到动态平衡。产生和复合达到动态平衡。
+4
+4
本征载流子的浓度对温度十分敏感
死区 10 电压 0 0.5 1.0 1.5 U/V
二极管正向特性曲线
导通压降：导通压降：
反向特性反向饱和电流反偏时，反向电流值很小，反偏时，反向电流值很小， IS
UBR
I/mA -10 0 U/V -2
第二节半导体二极管
PN结及其单向导电性 PN结及其单向导电性二极管的伏安特性二极管的主要参数稳压管
一、PN结及其单向导电性 PN结及其单向导电性
1. PN结中载流子的运动 PN结中载流子的运动
又称耗尽层， PN结又称耗尽层，即PN结。漂移内电场又称阻挡层，内电场又称阻挡层，阻止扩散又称阻挡层运动，却有利于漂移运动。运动，却有利于漂移运动。
+4
共价键covalent 共价键covalent bond
晶体中的价电子与共价键
2. 本征半导体(intrinsic semiconductors) 本征半导体( semiconductors) 纯净的、不含杂质的半导体称为本征半导体。纯净的、不含杂质的半导体称为本征半导体。本征半导体在本征半导体中，由于晶体中共价键的结合力很强，在本征半导体中，由于晶体中共价键的结合力很强，在热力学温度零度（在热力学温度零度（即T = 0 K ）时，价电子的能量不足以挣脱共价键的束缚，价电子的能量不足以挣脱共价键的束缚，晶体中不存在能够导电的载流子，晶体中不存在能够导电的载流子，半导体不能导电，如同绝缘体一样。绝缘体一样半导体不能导电，如同绝缘体一样。

5模拟电子技术基础简明教程(第三版)杨素行_PPT课件_第五章

~+1 2 uId
~+1 2
uId
R
+ uo
VT1
VT2
Re
VEE
无负反馈。
图 5.2.8 长尾式差分放大电路
(2)静态分析
当 uId = 0 时，由于电路结构对称，故： IBQ1 = IBQ2 = IBQ，ICQ1 = ICQ2 = ICQ ，UBEQ1 = UBEQ2
= UBEQ，UCQ1 =UCQ2 = UCQ， 1= 2=
第五章集成运算放大电路
5.1 集成放大电路的特点 5.2 集成运放的基本组成部分 5.3 集成运放的典型电路 5.4 集成运放的主要技术指标 5.5 理想运算放大器 5.6 各类集成运放的性能特点 5.7 集成运放使用中的几个具体问题
5.1 集成放大电路的特点
集成电路简称 IC (Integrated Circuit)
当 uId = 0，时
+ uId
UCQ1 = UCQ2
UO = 0
Rb1
Rc1 + uo
Rc2 Rb2
R1
~+1 2 uId
~+1 2
uId
R2
VT1
VT2
图 5.2.6 差分放大电路的基本形式
（2）电压放大倍数 VT1 和 VT2 基极输入电压大小相等，极性相反，— —称为差模输入电压(uId)。
由于 UBE1 = UBE2，VT1 与 VT2 参数基本相同，则
IB1 = IB2 = IB；IC1 = IC2 = IC
R IREF
2IB
IC2
VT1
IB1 +
UBE1
IC2 IB2
U+BE2 VT2

模拟电子技术基础简明教程第三版PPT课件第五章

差分放大电路四种接法的性能比较
接法差分输入性能双端输出
差分输入单端输出
单端输入双端输出
单端输入单端输出
Ad
( RC
//
RL 2
)
1 (Rc // RL )
(Rc
//
RL 2
)
R rbe
2 R rbe
R rbe
KCMR
很高
较高
很高
1 (Rc // RL )
2 R rbe 较高
2、长尾式差分放大电路
可减小每个管子输出端的温漂。
(1)电路组成
Re 称为“长尾电阻”。
且引入共模负反馈。
Rc
Rc +VCC
Re 愈大，共
模负反馈愈强。
Ac 愈小。每个管
+ uId
子的零漂愈小。
对差模信号
R
~+1 2 uId
~+1 2 uId
R
+ uo
VT1
VT2
Re
VEE
无负反馈。
图 5.2.8 长尾式差分放大电路
Δ uo Δ uId
Au1
(3) 共模抑制比
差分放大电路输入电压
差模输入电压 uId
共模输入电压 uIc (uIc大小相等，极性相同) +VCC
共模电压放大倍数：
Ac
Δ uo Δ uIc
+
uIc ~
Ac 愈小愈好，而 Ad 愈大愈好
Rb
Rc
+ uo
Rc Rb
R
VT1
VT2
R
图 5.2.7 共模输入电压
Ad
( RC
//

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3.3 单管共射放大电路的频率响应
低频电压放大倍数
Uo A AusL usm Us 1 1 1 j ( Rs Ri )C1
低频时间常数为：
L ( Rs Ri )C1
思考题：频率响应波特图分析
?
下限 (-3dB) 频率为：
1 1 fL 2 L 2( Rs Ri )C1
2
对数幅频特性：
f 1 f H
0.1 fH 0 fH 10 fH
3dB
2
f
20 lg 1 f 20 lg Au f H
-20 -20dB/十倍频 -40
低通特性：
频率愈高，Au 的值愈小，

0 5.71º -45º 0.1fH fH
则
AusL Ausm
1 1 j fL f
Remark：低频时间常数越大，则fL 越小，电路低频响应越好时间常数求解
3.3 单管共射放大电路的频率响应
三、高频段隔直电容 C1 上压降忽略不计，考虑并联在极间电容的影响
b
b
c
g mU be
+
Rs
Us +
rb b +
1 fH 2 RC
假设 Rb >> Rs，Rb >> rbe；(1 + gmRc) Cbc >> Cbe
R 1 UO Au 1 Ui R 1 1 j C jRC
1 1 令：f L 2RC 2 L
Au
1 1 1 j L

1 fL 1 j f
模： u A
1 fL 1 f
2
fL 相角： arctan( ) f
U o U i U be U o Ri rbe g R Ausm m c U s U s U i U be Rs Ri rbe
IF g m

rbe
,
Ausm
Rc Ri Rs Ri rbe
式中 Ri Rb // rbe
b
Ib Ic
b
c
b
Ib
Ic
c
rb b rbe
e
g mU be
rbe
I b
e
通过对比可得
26 rbb rbe rbe rbb (1 0 ) I EQ 26 rbe rbe rbb (1 0 ) I EQ
g mU be g m I b rbe 0 I b
e
1 1 fH 2 H 2RC 1 A AusH usm f 1 j fH
高频电压放大倍数
AusH Uo 1 Ausm Us 1 jRC
思考题：频率响应波特图分析
?
高频时间常数越小，则 fH 越大，电路高频响应越好。
3.3 单管共射放大电路的频率响应
二、单向化的混合型等效电路
iC bc Cbc
Cbe
等效变换后电流不变
iC bc
Cbe
Cbc
Cbc
用密勒定理简化电路！
3.3 单管共射放大电路的频率响应
密勒定理：用两个电容来等效 Cbc。分别接在 b-e 和 c-e 两端。电容值分别为：
(1 K )Cbc ；
rb b rbe
+
U ce
e
e
C 是 Cbe 与等效电容 (1 K )Cbc 的并联值 C Cbe (1 K )Cbc
1 K Cbc K
Cbc : 从器件手册中查到
3.3 单管共射放大电路的频率响应
三、混合参数与 h 参数的关系
低频时，不考虑极间电容作用：
第三章
放大电路的频率响应
频率响应的一般概念晶体管高频等效电路单管共射放大电路的频率响应
3.1
频率响应的一般概念
电路的放大倍数为信号频率的函数 -- 频率响应或频率特性
耦合电容、旁路电容; 半导体器件极间电容的存在 3.1.1 幅频特性和相频特性电压放大倍数的幅值和相角都是频率的函数: A A ( f ) ( f )
U be Ri Rs Ri 1 j C1 rbe U s rbe
U o g mU be Rc r Ri be g m Rc Rs Ri rbe 1 1 1 j ( Rs Ri )C1 Us
式中 Ri = Rb//rbe
Rb
U be
+
Rc U o
1 K Cbc K
rbe
C
e
R
US
+
U be C
b
g mU be
+
+
Rc U o
c
U s
r Ri be U s Rs Ri rbe
R rbe //[rbb ( Rs // Rb )]
当 f f L 时， lg Au 20 lg 2 3dB 20
最大误差为 3dB，发生在 f = fL处
低频信号不能通过。
3.1
频率响应的一般概念
fL ) 可得， f

90º 5.71º -45º /十倍频 45º 5.71º 0.1fL fL 10fL
对数相频特性由式 arctan(
3.1
3.1.3
频率响应的一般概念
频率失真
(a)幅频失真
(b)相频失真
3.1
频率响应的一般概念
RC 高通/低通电路的波特图
高通电路: 信号频率越高，输出电压越接近输入电压。
. Uo . I . Ui
U o 超前 U i，当 f 0 时； U 0，U 超前 U 90。
3.1
3.1.4
频率响应的一般概念
波特图
横轴为 lg f，可开阔视野；纵轴单位为“分贝”(dB)，对数增益； O
10 10 20 102 30 103 40 104 50 105 60 106
f
lg f
使得“×” → “＋”；相频特性纵轴不取对数
Au
0.01
- 40
0.1
- 20
四、完整的波特图
Aus Ausm fL f (1 j )(1 j ) f fH
中频段：对数幅值 = 20lg Ausm
低频区： f = fL开始减小，作斜率为 20dB/十倍频直线；高频段：f = fH 开始增加，作斜率为 –20dB/十倍频直线。 P132
3.3 单管共射放大电路的频率响应
Au
1 1 2 H 2RC
1 1 1 j H 1 j f fH
模： Au
1 f 1 f H
2
f 相角： arctan f H
3.1
Au 1
频率响应的一般概念
20 lg Au / dB
1 K Cbc K
C1
b
rb b +
Rb
U be
b
c
适用于信号频率 0~∞ 的交流等效电路
+
Rs
US +
rbe
+
C
g mU be
Rc U o
e
3.3 单管共射放大电路的频率响应
一、中频段 C1 交流短路；极间电容交流断路 1. 中频段等效电路
2. 中频电压放大倍数
C Cbe (1 K )Cbc Cbe (1 g m Rc )Cbc
e
3.3 单管共射放大电路的频率响应
R
US
+
U be C
b
g mU be
+
+
Rc U o
c
高频时间常数：
H RC
上限(-3 dB)频率为：
1 1 j C U Ub e U s s 1 1 jRC R j C r Ri 1 U o g mU be Rc be g m Rc Us Rs Ri rbe 1 jRC
b
Ib U be
b
K 1 Cbc K
Cbc
Ic c
U ce K 其中： g m Rc U be
b
Ib U be
C b
Ic c g mU be
+
U be
rb b rbe Cbe
g mU be
+
U ce
+
U be
五、增益带宽积中频带电压放大倍数与通频带的乘积。
因为 usm A r Ri be g m Rc Rs Ri rbe
Ri = Rb // rbe
R rbe //[rbb ( Rs // Rb )] C Cbe (1 g m Rc )Cbc
0.707
1 0
2
3
2
10 20
100 40
20 lg Au
-3
6
3.1
Au 1
频率响应的一般概念
20 lg Au / dB
0.1 fL
0 fL 10 fL
2
对数幅频特性：
f 1 L f
3dB
-20
2
f
f 20 lg Au 20 lg 1 L f
gm
0
rbe