模电第八章讲稿01
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最新模电课件 第八章
1.写出 i(t) 表达式；2.求最大值发生的时间t1
解 i(t)10 co 0 1s3t0 (y)
t0 5 0 1c 0y o 0s
100 i
yπ 3
y π 50
t
3
由于最大值发生在计时起点右侧
o t1
i(t)10c0o1s0 3(tπ) 3
当103t1π3 有最大值t1＝1π033＝1.04m 7 s
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例 计算下列两正弦量的相位差。
解 (1) i1(t)1c0o1s0π (t03π4)
结论
i2(t)1c0o1s0π (t0π2) 两个正弦量
(2) ii21((ttj )) 3 1 1 j π 4 s0 c0 5 iπ o ( 1 n14 π s 0 (2 0(π ) 2 π 0 π t0 t5 π 1 3 4 3 050 π )0 )4进 较 同行 时 频相 应 率位 满 、比 足 同 (3)i2( uut1i2 ) (2 (t( tj )j t) )1 11 3 c 3 3 c0 0 c c0 000 o o 0 o 1 (o 1 1 2 (ss 1 s 01 (s 0 0 π π (0 π 0 π t0 t0 (t5 )0 t( 0 )5 0 1 0 3 1 1 0 41 003 )05 0 0 0)5 0 2 )0 ) 不5能0 函 号5 0 w比，数1较且、相在同w位主符2差
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正弦电流电路 激励和响应均为同频率的正弦量的线性电路
（正弦稳态电路）称为正弦电路或交流电路。
研究正弦电路的意义 1.正弦稳态电路在电力系统和电子技术领域 占有十分重要的地位。
优 ①正弦函数是周期函数，其加、减、求导、 点 积分运算后仍是同频率的正弦函数；
解 i(t)10 co 0 1s3t0 (y)
t0 5 0 1c 0y o 0s
100 i
yπ 3
y π 50
t
3
由于最大值发生在计时起点右侧
o t1
i(t)10c0o1s0 3(tπ) 3
当103t1π3 有最大值t1＝1π033＝1.04m 7 s
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例 计算下列两正弦量的相位差。
解 (1) i1(t)1c0o1s0π (t03π4)
结论
i2(t)1c0o1s0π (t0π2) 两个正弦量
(2) ii21((ttj )) 3 1 1 j π 4 s0 c0 5 iπ o ( 1 n14 π s 0 (2 0(π ) 2 π 0 π t0 t5 π 1 3 4 3 050 π )0 )4进 较 同行 时 频相 应 率位 满 、比 足 同 (3)i2( uut1i2 ) (2 (t( tj )j t) )1 11 3 c 3 3 c0 0 c c0 000 o o 0 o 1 (o 1 1 2 (ss 1 s 01 (s 0 0 π π (0 π 0 π t0 t0 (t5 )0 t( 0 )5 0 1 0 3 1 1 0 41 003 )05 0 0 0)5 0 2 )0 ) 不5能0 函 号5 0 w比，数1较且、相在同w位主符2差
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正弦电流电路 激励和响应均为同频率的正弦量的线性电路
（正弦稳态电路）称为正弦电路或交流电路。
研究正弦电路的意义 1.正弦稳态电路在电力系统和电子技术领域 占有十分重要的地位。
优 ①正弦函数是周期函数，其加、减、求导、 点 积分运算后仍是同频率的正弦函数；
模电第八章1第五版康华光
若vom≈ VCC ，则： 4．计算效率η
2 2VCC PV RL
2 Vom Vom RL Po 2 RL 2VCC Vom 4VCC PV
在vom≈ VCC 时，可得到最大效率： % 78.5% 4
注：实际效率要低于78.5%，因为需要考虑VCES、VCUT的因数，将 使Vom不可能达到VCC 。
0
t0
Q vCES ±VCEQ ±VCC
-vCES v CE
-iom vo vom
0
iom= vom / RL。
-vom
2iom和2vom 。
t
0
8.3.2 参数计算及分析 分析思路：大信号，图解法。
U
iC1 -VCC -VCEQ Q iC2
D
vCE2
-iC2
1．计算输出功率Po
2 Vom I om Vom I omVom Vom Vom Po I oVo RL 2 2 RL 2 2 2
2．功率放大电路提高效率的主要途径 在电路中，电源（如VCC）以 直流功率的形式主要输出给两部分： ①一部分是被转换的交流功率消耗在负载上；
②另一部分消耗在电路本身——管子、电阻等，尤其是管耗。
在电压放大电路中，为保证电路不失真的传输放大信号，工作 点一般置于交流负载线的中点，这就使得电路在信号为零时（此时 输出的交流功率为零），仍然存在管耗，显然，效率不高。 ◆ 提高效率的途径是降低工作点。
（2）乙类
iB iC
iC
Q
0
vBE 0
Q VCEQ
vCE
0
T/2
θ
U D 特点和用途： 工作点在横轴， θ=T/2。 管耗小、效率 高（理论值最 大为78%）， t 失真大。 用于功率放大。
模电第八章PPT课件
用电压跟随器 隔离滤波电路 与负载电阻
无源滤波电路的电路特点：无源滤波电路的滤波参数 随负载变化；可以用于高电压输入、大电流负载的情况。
有源滤波电路的电路特点：有源滤波电路的滤波参数不 随负载变化，可放大；不能输出高电压大电流，只适用于信 号处理，输出电压受电源电压的限制，输入电压应保证集成 运放工作在线性区；频率响应受组成它的晶体管、集成运放 频率参数的限制。
电路产生自激振荡
二阶低通、高通滤波器，为防止自激，应使 Aup < 3， 即要求RF<2R1 。
可见高通滤波电路与低通滤波电路的对数幅频特性互为 “镜像”关系。
第八章 信号处理电路
8.1.4 带通滤波器(BPF)
只允许某一段频带内的信号通过，将此频带以外的信号阻断。
U i
20lgAu
O 20lgAu
UUR1R 1RFUoA Uuop
U i R U M U R U M (U o U M )jC 0
U MU R
jCU
A uU U o i 1(3A u)pjA R up C (j R)2 C 1(
Aup
f )2 j 1
f0
Q
f f0
其中
Aup
1 RF R1
1
f0 2RC
1 Q
带A 载 u pR R ： L R L
1 fp2 π (R ∥ R L )C
A uA u p ffp 1 j
fp
存在问题：1、电压放大倍数低，最大为1；2、带负载 能力差：负载变化，通带放大倍数和截止频率均变化。
解决办法：利用集成运放与 RC 电路组成有源滤波器。
有源滤波电路
第八章 信号处理电路
Auo
1
第8章康华光 模电课件
+
R'
vO VT
vO
Is e
vD VT 时
vI R
vI vO VT ln RIs
对数电路改进
基本对数电路缺点：
运算精度受温度影响大
小信号时exp(vD/vT)与1差不多大，所以误差很大 二极管在电流较大时伏安特性与PN结伏安特性差别较大， 所以运算只在较小的电流范围内误差较小。
→ I4 → I
-
Rf2 A1
+
+
Vo
Vi1 Vi 2 Vo1 Rf 1( ) R1 R 2
Vo1 Vi 3 Vo 2 Rf 2 ( ) R 4 R5
i3 5
Vf 1 Vi1 Vi 2 V Vo R R 4 R1 R 2 R
R2 + R4 R 2 // R 4 Vo = (1 + )Vi R1 R3
↑ Vo
Ii If V _ V 0
Vi
Ii →
↓
If
R2
R3 ↑
R4
I3 I4
8.1.2
同相比例电路
1. 基本电路 电压串联负反馈 输入端虚短、虚断
R' Vi Rf
Vo
V _ V Vi
R1 Vi Vo Rf R1 Rf Vo (1 )Vi R1
Rf
←
R1
Rp Ra // Rb // Rc // R ' Rn R1 // Rf
Vi1 Vi 2 Vi 3 如果 Rp Rn 则：Vo Rf ( ) Ra Rb Rc
8.1.2
单运放和差电路
Vi3=Vi4=0 时：
《模拟电子技术基础教程》课件第八章
电容充电
电容放电
Tr +
D3
D1
+
～
u
D4
C
D2 –
+
uo=uC RL
–
图8.12 带负载桥式整流电容滤波电路结构图
在整流电路中，把一个大电容C并接在负载电阻两 端就构成了电容滤波电路，其电路（图8.12所示）和工 作波形（图8.13所示）如图所示。
u2
0
t
加入滤波电容 时的波形
uo
无滤波电容时
的波形
0
t
图8.13 带负载桥式整流电容滤波工作波形图
（2）电路工作原理
D导通时给C充电，D截止时C向RL放电。滤波后uo 的波形变得平缓，平均值提高。RL接入（且RLC较大） 时忽略整流电路内阻。
u2上升，u2大于电容上的电压uC，u2对电容充电， uo=uCu2；u2下降，u2小于电容上的电压。二极管承受反 向电压而截止，电容C通过RL放电，uC按指数规律下降
1.35 A
UDRM = 2U2 = 2 120V 169.7 V
桥式整流电路的优点是输出电压高，电压纹波小， 管子所承受的平均电流较小，同时由于电源变压器在正 、负半周内都有电流供给负载，电源变压器的利用率高 。因此，桥式整流电路在整流电路中有了较为广泛的运 用，缺点是二极管用得较多。 8.3 滤波电路
从前面的分析可知，无论何种整流电路，它们的输 出电压都含有较大的脉动成分。为了减少脉动，就需要 采取一定的措施，即滤波。滤波的作用是一方面尽量降 低输出电压中的脉动成分，另一方面又要尽量保留其中 的直流成分，使输出电压接近于理想的直流电压。
滤波原理：滤波电路利用储能元件电容两端的电压 （或通过电感中的电流）不能突变的特性，滤掉整流电 路输出电压中的交流成份，保留其直流成份，达到平滑 输出电压波形的目的。
模拟电子技术课件第八章
0.45V2 RL
反向截止: D最大反向工作电压: VR≥ VRM=
2V2
9
单相桥式整流电路中的整流电桥可由四 个整流二极管组成，也可直接用集成的整流 桥块代替。 桥块
二极管桥
整流桥块
选择整流元件的主要指标：
1. 平均整流电流
10
2. 反向耐压
8.2 滤波电路
几种滤波电路
（a）电容滤波电路 （b）Π型滤波电路 （c）电感电容滤波电路（倒L型） 滤波电路的结构特点: 电容与负载 RL 并联，或电感与负载RL串联。
（P209）
用稳压电路的技术指标去衡量稳压电路性能的高低。
(1)稳压系数Sr
Sr =
RL =常 数
稳压系数S用来反映电网电压波动对稳压电路的影响。 定义为当负载固定时，输出电压的相对变化量与输入电压 的相对变化量之比。
(2)输出电阻Ro
∆U o Ro = ∆U o
U I =常 数
输出电阻Ro 用来反映稳压电路受负载变化的影响。定 义为当输入电压固定时输出电压变化量与输出电流变化量 之比。它实际上就是电源戴维南等效电路的内阻。
8.3.1 稳压电路的主要指标
1、引起输出电压不稳定的原因 2、稳压电路的技术指标
20
8.3.1 稳压电路的主要指标
1、引起输出电压不稳定的原因 引起输出电压变化的原因是负载的变化和输入电 压的变化。 即 V o =f (V I ,I o )
稳压电源方框图
21
2、稳压电路的主要技术指标
∆U o / U o ∆U I / U I
3.元件参数的确定 正常稳压时 UO ≈UZ
+
R
IO IZ DZ
+
IR
反向截止: D最大反向工作电压: VR≥ VRM=
2V2
9
单相桥式整流电路中的整流电桥可由四 个整流二极管组成，也可直接用集成的整流 桥块代替。 桥块
二极管桥
整流桥块
选择整流元件的主要指标：
1. 平均整流电流
10
2. 反向耐压
8.2 滤波电路
几种滤波电路
（a）电容滤波电路 （b）Π型滤波电路 （c）电感电容滤波电路（倒L型） 滤波电路的结构特点: 电容与负载 RL 并联，或电感与负载RL串联。
（P209）
用稳压电路的技术指标去衡量稳压电路性能的高低。
(1)稳压系数Sr
Sr =
RL =常 数
稳压系数S用来反映电网电压波动对稳压电路的影响。 定义为当负载固定时，输出电压的相对变化量与输入电压 的相对变化量之比。
(2)输出电阻Ro
∆U o Ro = ∆U o
U I =常 数
输出电阻Ro 用来反映稳压电路受负载变化的影响。定 义为当输入电压固定时输出电压变化量与输出电流变化量 之比。它实际上就是电源戴维南等效电路的内阻。
8.3.1 稳压电路的主要指标
1、引起输出电压不稳定的原因 2、稳压电路的技术指标
20
8.3.1 稳压电路的主要指标
1、引起输出电压不稳定的原因 引起输出电压变化的原因是负载的变化和输入电 压的变化。 即 V o =f (V I ,I o )
稳压电源方框图
21
2、稳压电路的主要技术指标
∆U o / U o ∆U I / U I
3.元件参数的确定 正常稳压时 UO ≈UZ
+
R
IO IZ DZ
+
IR
模拟电子技术电子教案第八章
uo 功率放 大器
R22
1
R21
+
C Rf
A 1+ RF1R+Rf F22
可调 编辑ppt
RF1+RF2Rf 24
LC正弦波振荡电路
LC 振荡电路的选频电路由电感和电容
构成，可以产生高频振荡。由于高频运放
价格较高，所以一般用分离元件组成放大
电路。本节只对LC 振荡电路做一简单介绍，
重点掌握相位条件的判别。
用RC 电路构成选频网络的振荡电路即所谓的 RC 振荡电路，可选用的 RC 选频网络有多种，这里
只介绍文氏桥选频电路。
+ R1
.
C1
Ui
+
+
如果：R1=R2=R，
.
Ui
C1=CC1 2=C
.
Ui
+
+
C2 -
R2
.
U2
-
-
f0R2 2U.-21RC -
编辑ppt
17
.
U. 2 Ui
1 3
0 .1 1 1 0
编辑ppt
6
uC
U CC
T
τ充
τ放
O
t
(a)τ 充=τ 放《 T
uC
U CC
OT
t
(b)τ 充=τ 放》 T
uC
U CC
O
t
(c)τ 充 》 τ 放， τ 充》 T
图 8-2 电 容 充 放 电 的 波 形
编辑ppt
7
R
uc
-
∞
R0
C
+ +
uo
R3
R2
R22
1
R21
+
C Rf
A 1+ RF1R+Rf F22
可调 编辑ppt
RF1+RF2Rf 24
LC正弦波振荡电路
LC 振荡电路的选频电路由电感和电容
构成，可以产生高频振荡。由于高频运放
价格较高，所以一般用分离元件组成放大
电路。本节只对LC 振荡电路做一简单介绍，
重点掌握相位条件的判别。
用RC 电路构成选频网络的振荡电路即所谓的 RC 振荡电路，可选用的 RC 选频网络有多种，这里
只介绍文氏桥选频电路。
+ R1
.
C1
Ui
+
+
如果：R1=R2=R，
.
Ui
C1=CC1 2=C
.
Ui
+
+
C2 -
R2
.
U2
-
-
f0R2 2U.-21RC -
编辑ppt
17
.
U. 2 Ui
1 3
0 .1 1 1 0
编辑ppt
6
uC
U CC
T
τ充
τ放
O
t
(a)τ 充=τ 放《 T
uC
U CC
OT
t
(b)τ 充=τ 放》 T
uC
U CC
O
t
(c)τ 充 》 τ 放， τ 充》 T
图 8-2 电 容 充 放 电 的 波 形
编辑ppt
7
R
uc
-
∞
R0
C
+ +
uo
R3
R2
精品课件-模拟电子技术-第8章
F U f Z2
1
Uo Z1 Z2 3 j(RC 1 )
RC
(8.2.1)
第 8 章 波形发生电路
令
0
1 RC
f0
，1 则 2πRC
代入上式， 得
F
1
32 ( f f0 )2
f0 f
幅频特性为
F
1
32 ( f f0 )2
f0 f
(8.2.2) (8.2.3)
第 8 章 波形发生电路
第 8 章 波形发生电路
8.2.1 RC串、
将电阻R1与电容C1串联、 电阻R2与电容C2并联所组成的 网络称为串并联选频网络， 如图8.2.2(a)所示。 一般情况下，
选取R1=R2 =R，C1 =C2 =C。 因为RC串并联选频网络在正弦波振 荡电路中既为选频网络， 又为正反馈网络， 所以其输入电压
第 8 章 波形发生电路 振荡电路起振后， 输出信号将随时间逐渐增大， 而这种增 大不是无限的， 由于电路中晶体管元件的非线性， 电压放大倍 数A将随振荡幅度的增大而自动减小， 最后达到AF =1， 使振荡电路稳定在一定振荡幅度上。 从AF>1自动变为AF=1的过 程， 就是振荡电路自激振荡的建立和稳定过程。
相频特性为
F
arctan 1 ( 3
f f0
f0 ) f
(8.2.4)
根据式(8.2.3) 、 式(8.2.4)画F出 的频率特性， 如图
8.2.3
Uf Uo
(a)U、f (b)所示。 也就是说， U当of=f0时，
一求个出频RC率串f并0，联选当频f=网f0络时的，频U率f 特与性U和o f0同。相。 通过计算可以
第 8 章 波形发生电路 图8.2.2 RC串并联选频网络及其在低频段和高频段的等效电路
模电第八章278102168精品PPT课件
清华大学 王宏宝
三、判断电路是否可能产生正弦波振荡的方法和步骤 1、观察电路是否包含了四个基本组成部分； 2、判断放大电路能否正常工作，即是否有合适的静态
工作点且动态信号能否输入、输出和放大； 3、用瞬时极性法判断是否满足正弦波振荡的相位条件。
瞬时极性法 断开反馈，在断开处加频率f0 的输入电压，并给定其瞬时极 性；然后以此为依据分析输出 电压的极性，从而得到反馈电 压的极性，若它和假设输入电 压极性相同，则满足相位平衡 条件，有可能产生正弦波振荡。
清华大学 王宏宝
电压比较器电压传输特性的三要素为：
1、输出电压高电平和低电平值UOH和UOL； 2、阈值电压值UT；阈值是指uO发生跃变时的uI值。 3、当uI变化且经过UT时，uO跃变的方向，即
是从UOH跃变为UOL ，还是从UOL跃变为UOH 。 三、电压比较器的种类
1、单限比较器 只有一个阈值电压，
3、窗口比较器 有两个阈值电压。输入电压从小到大或从大到小
经过两个阈值时，输出电压产生两次不同方向的跃 变。如图8.2.2(c)所示。电压传输特性上好象开了个 窗口。
清华大学 王宏宝
8.2.2 单限比较器 一、过零比较器
图8.2.3
图8.2.4
图8.2.5
清华大学 王宏宝
图8.2.6
二、一般单限比较器
当输入电压uI逐渐增大 或减小的过程中经过UT 时，输出电压uO产生一 次跃变。如图8.2.2(a)所 示。
清华大学 王宏宝
图8.2.2
2、滞回比较器 有两个阈值电压。输入电压从小到大经过一个阈
值时，输出电压产生一次跃变；输入电压从大到小 经过另一个阈值时，输出电压产生又一次跃变；两 次跃变方向相反。它相当于两个单限比较器的组合。 如图8.2.2(b)所示。
三、判断电路是否可能产生正弦波振荡的方法和步骤 1、观察电路是否包含了四个基本组成部分； 2、判断放大电路能否正常工作，即是否有合适的静态
工作点且动态信号能否输入、输出和放大； 3、用瞬时极性法判断是否满足正弦波振荡的相位条件。
瞬时极性法 断开反馈，在断开处加频率f0 的输入电压，并给定其瞬时极 性；然后以此为依据分析输出 电压的极性，从而得到反馈电 压的极性，若它和假设输入电 压极性相同，则满足相位平衡 条件，有可能产生正弦波振荡。
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电压比较器电压传输特性的三要素为：
1、输出电压高电平和低电平值UOH和UOL； 2、阈值电压值UT；阈值是指uO发生跃变时的uI值。 3、当uI变化且经过UT时，uO跃变的方向，即
是从UOH跃变为UOL ，还是从UOL跃变为UOH 。 三、电压比较器的种类
1、单限比较器 只有一个阈值电压，
3、窗口比较器 有两个阈值电压。输入电压从小到大或从大到小
经过两个阈值时，输出电压产生两次不同方向的跃 变。如图8.2.2(c)所示。电压传输特性上好象开了个 窗口。
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8.2.2 单限比较器 一、过零比较器
图8.2.3
图8.2.4
图8.2.5
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图8.2.6
二、一般单限比较器
当输入电压uI逐渐增大 或减小的过程中经过UT 时，输出电压uO产生一 次跃变。如图8.2.2(a)所 示。
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图8.2.2
2、滞回比较器 有两个阈值电压。输入电压从小到大经过一个阈
值时，输出电压产生一次跃变；输入电压从大到小 经过另一个阈值时，输出电压产生又一次跃变；两 次跃变方向相反。它相当于两个单限比较器的组合。 如图8.2.2(b)所示。
模电第八章1(第五版)——康华光
2 2 VCC 2 = 2⋅ = 2 ⋅ Pom ≈ 0.2Pom π 2RL π
结论：乙类功放电路中，在输出电压幅度为 管耗最大， 结论：乙类功放电路中，在输出电压幅度为0.6VCC时，管耗最大， 相当于0.2Pom。 相当于 实际管耗要略大于此值（考虑其他因数）， ），所以在选管时要放 注：实际管耗要略大于此值（考虑其他因数），所以在选管时要放 有裕量。 之间的关系参看教材P391．图8.3.3。 有裕量。● Po、PT、PV之间的关系参看教材 ． 。
对输出信号 主要技术指标 要 求 信号电压放 电压放大倍数、 电压放大倍数、 大，不失真 输入、输出电阻 输入、 输出功率、 信号功率放 输出功率、转换效 大，失真小 率、非线性失真 电路工作状态 通常在小信号 工作状态 通常在大信号 工作状态 主要分析 方 法 小信号模型 等效电路 图解法
电压放大电路 功率放大电路
vCE1
vom= VCC－vces ； 若vces≈0，则vom≈ VCC ，
输出最大电流幅度： 输出最大电流幅度：
0
t0
Q vCES ±VCEQ ±VCC
-vCES v CE
-iom vo vom
0
iom= vom / RL。
最大变化范围： 最大变化范围： 2iom和2vom 。
-vom
t
0
8.3.2 参数计算及分析 分析思路：大信号，图解法。 分析思路：大信号，图解法。
U 例1．工作在乙类的OCL电路如图所示。已知VCC=12V，RL=8 ，vi D 工作在乙类的OCL电路如图所示。已知 OCL电路如图所示 ， 为正弦电压。 为正弦电压。 求在V 的时，电路的最大输出功率P 及此时的效率η和 1．求在 ces≈0 的时，电路的最大输出功率 omax、及此时的效率 和 +VCC 管耗P 管耗 T 。 根据主要极限值选择管子。 2．根据主要极限值选择管子。 T1 求管耗最大时的输出功率P 3．求管耗最大时的输出功率 o 。 为多少？ 4．当η=0.5时，其Po为多少？ 时 vi T2 RL -VCC vo
结论：乙类功放电路中，在输出电压幅度为 管耗最大， 结论：乙类功放电路中，在输出电压幅度为0.6VCC时，管耗最大， 相当于0.2Pom。 相当于 实际管耗要略大于此值（考虑其他因数）， ），所以在选管时要放 注：实际管耗要略大于此值（考虑其他因数），所以在选管时要放 有裕量。 之间的关系参看教材P391．图8.3.3。 有裕量。● Po、PT、PV之间的关系参看教材 ． 。
对输出信号 主要技术指标 要 求 信号电压放 电压放大倍数、 电压放大倍数、 大，不失真 输入、输出电阻 输入、 输出功率、 信号功率放 输出功率、转换效 大，失真小 率、非线性失真 电路工作状态 通常在小信号 工作状态 通常在大信号 工作状态 主要分析 方 法 小信号模型 等效电路 图解法
电压放大电路 功率放大电路
vCE1
vom= VCC－vces ； 若vces≈0，则vom≈ VCC ，
输出最大电流幅度： 输出最大电流幅度：
0
t0
Q vCES ±VCEQ ±VCC
-vCES v CE
-iom vo vom
0
iom= vom / RL。
最大变化范围： 最大变化范围： 2iom和2vom 。
-vom
t
0
8.3.2 参数计算及分析 分析思路：大信号，图解法。 分析思路：大信号，图解法。
U 例1．工作在乙类的OCL电路如图所示。已知VCC=12V，RL=8 ，vi D 工作在乙类的OCL电路如图所示。已知 OCL电路如图所示 ， 为正弦电压。 为正弦电压。 求在V 的时，电路的最大输出功率P 及此时的效率η和 1．求在 ces≈0 的时，电路的最大输出功率 omax、及此时的效率 和 +VCC 管耗P 管耗 T 。 根据主要极限值选择管子。 2．根据主要极限值选择管子。 T1 求管耗最大时的输出功率P 3．求管耗最大时的输出功率 o 。 为多少？ 4．当η=0.5时，其Po为多少？ 时 vi T2 RL -VCC vo
模电8-1.
接两个不同性质的电抗元件，则满足振荡的相位平衡条件。
4、石英晶体正弦波振荡电路
1、石英晶体的特点
SiO2结晶体按一定方向切割的晶片。 压电效应和压电振荡：机械变形和电场的关系 固有频率只决定于其几何尺寸，故非常稳定。
感性 因C C0，故
阻性
fS
fP
2π
1 LC
容性
一般LC选频网络的Q为几百，石英晶体的Q可达104～ 106；前者△f/f为10－5，后者可达10－10～10－11。
(4)电容反馈式（电容三点式）电路
作用？
f0 2π
1 L C1C2 (C1 C2 )
若C C1且C C2，则
U i
U f
f0
2π
1 LC
C
与放大电路参数无关
若要振荡频率高，则L、C1、C2的取值就要小。当电容减 小到一定程度，晶体管的极间电容将并联在C1和C2上，影响 振荡频率。
低频等效
超前
在频率从0～∞ 中必有一个频率 f0，φF＝0o。
高频等效
落后 f ，Uf 0，F 90
相位条件的判断方法：瞬时极性法
U i
极性？
在多数正弦波振荡电路 中，输出量、净输入量和 反馈量均为电压量。
断开反馈，在断开处给放大电路加 f＝f0的信号Ui，且规 定其极性，然后根据
来越大，趋于无穷大 ？
振荡电路须有稳幅环节，将限制输出信号幅度无限增长，当 输出信号达到一定值后，将使其稳定。一是可以另加稳幅电 路；二是直接依靠放大电路中晶体管的非线性作用实现。
起振与稳幅
电路如何从起振到稳幅？
A F 1
4、石英晶体正弦波振荡电路
1、石英晶体的特点
SiO2结晶体按一定方向切割的晶片。 压电效应和压电振荡：机械变形和电场的关系 固有频率只决定于其几何尺寸，故非常稳定。
感性 因C C0，故
阻性
fS
fP
2π
1 LC
容性
一般LC选频网络的Q为几百，石英晶体的Q可达104～ 106；前者△f/f为10－5，后者可达10－10～10－11。
(4)电容反馈式（电容三点式）电路
作用？
f0 2π
1 L C1C2 (C1 C2 )
若C C1且C C2，则
U i
U f
f0
2π
1 LC
C
与放大电路参数无关
若要振荡频率高，则L、C1、C2的取值就要小。当电容减 小到一定程度，晶体管的极间电容将并联在C1和C2上，影响 振荡频率。
低频等效
超前
在频率从0～∞ 中必有一个频率 f0，φF＝0o。
高频等效
落后 f ，Uf 0，F 90
相位条件的判断方法：瞬时极性法
U i
极性？
在多数正弦波振荡电路 中，输出量、净输入量和 反馈量均为电压量。
断开反馈，在断开处给放大电路加 f＝f0的信号Ui，且规 定其极性，然后根据
来越大，趋于无穷大 ？
振荡电路须有稳幅环节，将限制输出信号幅度无限增长，当 输出信号达到一定值后，将使其稳定。一是可以另加稳幅电 路；二是直接依靠放大电路中晶体管的非线性作用实现。
起振与稳幅
电路如何从起振到稳幅？
A F 1
模拟电子技术第八章
弦波信号。
反馈电阻 RF采用负温度系数的热敏电阻，
R?采用正温度系数的热敏电阻，均可实现自动稳幅。
2020/4/12
稳幅的其它措施
在RF回路中串联二个并联的二极管
电流增大时，二极管动态电 阻减小。电流减小时，动态 电阻增大，加大非线性环节， 从而使输出电压稳定。
Au
?
1?
R ?r
F
d
R?
2020/4/12
如果反馈电压 uf 与原输入信号 ui 完全相等，则即使 无外输入信号，放大电路输出端也有一个正弦波信号 —
—自激振荡。(电路要引入正反馈)
2020/4/12
动画 avi\11-1.avi
由此知放大电路产生自激振荡的条件是：
U?f ? U?i
即：
U?f ? F?U?o ? F?A?U?i ? U?i
6.如何组成矩形波、三角波和锯齿波发生发生电路？
7.为什么需要将输入信号进行转换？有哪些基本转换？
8.1 正弦波振荡电路
8.1.1概述
一、产生正弦波振荡的条件
U?i ? 2U i sin ? t U?U?f i ?~F?U?O
放大电路
A?
反馈网络 F?
U?o ? A?U?i
图 8.1.2 正弦波振荡电路的方框图
分类： RC正弦波振荡电路，频率较低，在1MHz以下。
LC正弦波振荡电路，频率较高，在1MHz以上。
2020/4/定。
三、判断电路能否产生正弦波振荡的方法和步骤
1. 检查电路是否具备正弦波振荡的组成部分； 2. 检查放大电路的静态工作点是否能保证放大电路正 常工作； 3. 分析电路是否满足自激振荡的相位平衡条件
?0
?
模电第八章讲稿01
UT ＝0
uI
UZ 数值有何限制？
R 的作用？
D1和D2的作用？
7
单限比较器
1. 过零比较器
在上述电压比较器电路 中，集成运放工作在非 线性区，其内部的晶体 管要么工作在截止区， 要么工作在饱和区。
1. 这样的电路存在什 么问题？
2. 在选择运放时还应 该注意什么？
3. 如果要解决这种问 题，除了在选择运 放时要有所考虑， 还有什么办法？
电压传输特性：uo＝f（uI） 阈值电压（转折电压）：使输出电压从UOH 跃变为UOL，或者
从UOL 跃变为UOH 时的输入电压 UT
3
概述
1. 电压比较器的电压传输特性
UT
为了正确画出电压传输特性，必须求出以下三个要素： （1）输出电压高电平和低电平的数值UOH 和UOL； （2）阈值电压的数值UT； （3）当uI 变化且经过UT 时， uo 跃变的方向，即是从UOH 跃 变为UOL ，还是从UOL 跃变为UOH ；
1.集成运放净输入电压和净输入电流为零，保 护了输入级；
2.工作在线性区，避免了内部晶体管从截止区 逐渐进入饱和区或者从饱和区逐渐进入截止 区过程，提高了输出电压的变化速度。
8
单限比较器
2. 一般单限比较器
（1）如何改变阈 值电压的大小？
（2）如何改变阈 值电压的极性？
（3）如何改变在 阈值电压处输出电 压的跃变方向？
u1
1
uO
4
t
uO1
-4
4
t
12
uO
-12
4
t
A1和A
为理想运放，最大输出电压幅值
2
12V，
1.指出电路由哪两部分单元电路组成，若要保持直流平衡，R1＝？
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3
15V，晶体管T的饱和管压降
UCES＝0.3V，穿透电流为零，＝100。当t 0时，uC＝0。输入已知。
1.说明A1为什么单元电路？A2和A3构成了什么单元电路？
2.画出uO1和uO2的波形图。
19
光源
传输 光纤
传感器 传输 探头 光纤
光电探测器 （信号提取）
信号预 处理
电子信息系统
计算机
信号的采集 （A/D转换）
信号的 加工
光纤传感器系统示意图
2
概述
1. 电压比较器的电压传输特性
电压比较器：它是对输入信号进行鉴幅与比较的电路，是组 成非正弦波发生电路的基本单元电路。输入 uI 为模拟信号， 输出电压只有两种可能： 高电平UOH或低电平UOL (数字量 )。 用途：它是测量电路、自动控制系统、信号处理和波形产生 等电路中常用的基本单元。通常用来电平检测、波形整形、 波形变换、模/数转换等。
uO
6
-2
-6
画出输出电压波形。
+6V
uI
5
4
-2
t
-5
uO
6
4 uI
t
-6
具有波形转换功能
15
窗口比较器
uI URH URL uO1＝UOM，uO2＝-UOM D1导通，D2截止 实线 uO＝UZ uI URL URH uO1＝UOM，uO2＝UOM D1截止，D2导通 虚线 uO＝UZ URL uI URH uO1 uO2 UOM D1截止，D2截止 DZ截止 uO＝0
1.集成运放净输入电压和净输入电流为零，保 护了输入级；
2.工作在线性区，避免了内部晶体管从截止区 逐渐进入饱和区或者从饱和区逐渐进入截止 区过程，提高了输出电压的变化速度。
8
单限比较器
2. 一般单限比较器
（1）如何改变阈 值电压的大小？
（2）如何改变阈 值电压的极性？
（3）如何改变在 阈值电压处输出电 压的跃变方向？
10
分析电压传输特性三个要素的方法：
（1）通过研究运放输出端所接限幅电路来确定电压比
较器的输出低电平 UOL和高电平UOH 值；
（2）写出运放同相输入端和反相输入端的电压表达式， 另两者相等，解得的输入电压值就是阈值电压；
（3）输出电压在阈值电压处的跃变方向取决于输入电 压作用在运放的哪个输入端。
在运放的同相输入端还是反向输入端。
17
10k 1V
100k
100uF
0. 5V
－
10k
A1
＋
100k
uO1
－
A2
＋
uO2
10k
－
A3
＋
10k
uO3
－
A4
uO4
＋
R
30k 15k
A1 ~ A4为理想运放，最大输出电压幅值12V :
1.说明A1
~
A
各构成了什么基本电路？工作在线性区还是非线性区？
4
2.求uO1，uO2的大小及uO3的表达式（设t 0时，uC＝0）。
电压传输特性：uo＝f（uI） 阈值电压（转折电压）：使输出电压从UOH 跃变为UOL，或者
从UOL 跃变为UOH 时的输入电压 UT
3
概述
1. 电压比较器的电压传输特性
UT
为了正确画出电压传输特性，必须求出以下三个要素： （1）输出电压高电平和低电平的数值UOH 和UOL； （2）阈值电压的数值UT； （3）当uI 变化且经过UT 时， uo 跃变的方向，即是从UOH 跃 变为UOL ，还是从UOL 跃变为UOH ；
－
uO
A
＋
uO1 10uI 5
UT
1 3
uO
4
2k 1k
uO
12
0.1
0.9
-12
uI
14
uI
－
2k
A1和A
为理想
2
运放，
A1
＋
uO
画出电压传输特性，
6V
已知输入电压波形，
2k
uO2
2k
＋
A2
－
uO2 2(V)
11 UT 2 uO2 2 UZ
1 3(V)
6k 3k
模拟电子技术基础
第八章 波形发生和信号转换
• 电压比较器
概述（电压比较器的电压传输特性、集成运放的非线 性工作区、电压比较器的种类） 单限比较器（过零比较器、一般单限比较器） 滞回比较器 窗口比较器
1
光电转换，为电子信息系统 提供输入（信号源）
提取放大有用信号、滤除 干扰、噪声信号（滤波）
对幅度足够大的有用信号进 行运算、比较等加工
3.已知t 0时，uO4＝12V，问接通电源多长时间后uO4变为－12V？
4.画出uO3和uO4的波形图。
18
+5V
+6V
u1
100k
－
A1
＋
10k
uO1
50k
－
A2
＋
－
A3
＋
10k
D1
3k
10k D2
uO2
T
uI
4
1
23
-2V
-4
4t
A1
~
A
为理想运放，其电源电压为
UT
R1 R1 R2
U Z
UT uI UT uO ???
（3） uI UT uN uP uO＝UZ uP＝UT
所以只有当输入电压增大到
U
，
T
输出开始跃变为-U
。
Z
12
滞回比较器
UREF 0时的电压传输特性
uP
R2 R1 R2
U REF
16
小结：
（1）在电压比较器中，集成运放多工作在非线性区，输出电压只有 高低电平两种可能的情况； （2）一般用电压传输特性来描述输出电压与输入电压的函数关系； （3）电压传输特性的三个要素是：输出电压的高、低电平，阈值电 压和输出电压的跃变方向。
A: 输出电压的高、低电平决定于限幅电路；
B: 令 up=uN 所求出的 uI 就是阈值电压； C: uI 等于阈值电压时输出电压的跃变方向决定于输入电压作用
uN
R1 R1 R2
uI
R2 R1 R2
U REF
“与零比较”
UT
R2 R1
U REF
uI UT时，uN uP，uO＝＋U Z
若UREF<0，则传输特性如图（b）
9
uI R
100k
C
10uF
－
A
＋
R1
10k
uO1
－
A
＋
2k 1k
1t
uO1 RC 0 uIdt 4
UT ＝0
uI
UZ 数值有何限制？
R 的作用？
D1和D2的作用？
7
单限比较器
1. 过零比较器
在上述电压比较器电路 中，集成运放工作在非 线性区，其内部的晶体 管要么工作在截止区， 要么工作在饱和区。
1. 这样的电路存在什 么问题？
2. 在选择运放时还应 该注意什么？
3. 如果要解决这种问 题，除了在选择运 放时要有所考虑， 还有什么办法？
反相输入 同相输入
uI<UT
= u U o
OH
= u U o
OL
uI>UT
= u U o
OL
= u U o
OH
11
滞回比较器
（1） uO U Z
uN uI
uP
R1 R1 R2
U Z
（1）如何改变阈值 电压的大小？
（2）如何改变在阈 值电压处输出电压的 跃变方向？
（2） uP uN
4
概述
2. 集成运放的非线性工作区
5
概述
3. 电压比较器的种类
电路特点
能够检测出输入 是否在两个给定
电压之间。
UT
单限比较器
一个阈值电压 输入单向变化，
输出跃变一次
滞回比较器
两个阈值电压 输入单向变化，
输出跃变一次
窗口比较器
两个阈值电压 输入单向变化， 输出跃变两次
6
单限比较器
？？ 1. 过零比较器
u1
1
uO
4
t
uO1
-4
4
t
12
uO
-12
4
t
A1和A
为理想运放，最大输出电压幅值
2
12V，
1.指出电路由哪两部分单元电路组成，若要保持直流平衡，R1＝？
2.设t 0时，电容C上初始电压为零，uO 12V。问当加入uI 1V
的阶跃信号后，需多长时间，uO跳变为＋12V？
3.画出uO1和uO的波形，标明时间和幅值。
R1 R1 R2
U Z
U T1
R2 R1 R2
U REF
R1 R1 R2
U Z
U T2
R2 R1 R2
U REF
R1 R1 R2
U Z
13
10k
uI
20k 1V
100k
－
A
＋
6.2k
100k
uO1
A1和A
为理想运放，
2
最大输出电压幅值12V，
画出电压传输特性。
15V，晶体管T的饱和管压降
UCES＝0.3V，穿透电流为零，＝100。当t 0时，uC＝0。输入已知。
1.说明A1为什么单元电路？A2和A3构成了什么单元电路？
2.画出uO1和uO2的波形图。
19
光源
传输 光纤
传感器 传输 探头 光纤
光电探测器 （信号提取）
信号预 处理
电子信息系统
计算机
信号的采集 （A/D转换）
信号的 加工
光纤传感器系统示意图
2
概述
1. 电压比较器的电压传输特性
电压比较器：它是对输入信号进行鉴幅与比较的电路，是组 成非正弦波发生电路的基本单元电路。输入 uI 为模拟信号， 输出电压只有两种可能： 高电平UOH或低电平UOL (数字量 )。 用途：它是测量电路、自动控制系统、信号处理和波形产生 等电路中常用的基本单元。通常用来电平检测、波形整形、 波形变换、模/数转换等。
uO
6
-2
-6
画出输出电压波形。
+6V
uI
5
4
-2
t
-5
uO
6
4 uI
t
-6
具有波形转换功能
15
窗口比较器
uI URH URL uO1＝UOM，uO2＝-UOM D1导通，D2截止 实线 uO＝UZ uI URL URH uO1＝UOM，uO2＝UOM D1截止，D2导通 虚线 uO＝UZ URL uI URH uO1 uO2 UOM D1截止，D2截止 DZ截止 uO＝0
1.集成运放净输入电压和净输入电流为零，保 护了输入级；
2.工作在线性区，避免了内部晶体管从截止区 逐渐进入饱和区或者从饱和区逐渐进入截止 区过程，提高了输出电压的变化速度。
8
单限比较器
2. 一般单限比较器
（1）如何改变阈 值电压的大小？
（2）如何改变阈 值电压的极性？
（3）如何改变在 阈值电压处输出电 压的跃变方向？
10
分析电压传输特性三个要素的方法：
（1）通过研究运放输出端所接限幅电路来确定电压比
较器的输出低电平 UOL和高电平UOH 值；
（2）写出运放同相输入端和反相输入端的电压表达式， 另两者相等，解得的输入电压值就是阈值电压；
（3）输出电压在阈值电压处的跃变方向取决于输入电 压作用在运放的哪个输入端。
在运放的同相输入端还是反向输入端。
17
10k 1V
100k
100uF
0. 5V
－
10k
A1
＋
100k
uO1
－
A2
＋
uO2
10k
－
A3
＋
10k
uO3
－
A4
uO4
＋
R
30k 15k
A1 ~ A4为理想运放，最大输出电压幅值12V :
1.说明A1
~
A
各构成了什么基本电路？工作在线性区还是非线性区？
4
2.求uO1，uO2的大小及uO3的表达式（设t 0时，uC＝0）。
电压传输特性：uo＝f（uI） 阈值电压（转折电压）：使输出电压从UOH 跃变为UOL，或者
从UOL 跃变为UOH 时的输入电压 UT
3
概述
1. 电压比较器的电压传输特性
UT
为了正确画出电压传输特性，必须求出以下三个要素： （1）输出电压高电平和低电平的数值UOH 和UOL； （2）阈值电压的数值UT； （3）当uI 变化且经过UT 时， uo 跃变的方向，即是从UOH 跃 变为UOL ，还是从UOL 跃变为UOH ；
－
uO
A
＋
uO1 10uI 5
UT
1 3
uO
4
2k 1k
uO
12
0.1
0.9
-12
uI
14
uI
－
2k
A1和A
为理想
2
运放，
A1
＋
uO
画出电压传输特性，
6V
已知输入电压波形，
2k
uO2
2k
＋
A2
－
uO2 2(V)
11 UT 2 uO2 2 UZ
1 3(V)
6k 3k
模拟电子技术基础
第八章 波形发生和信号转换
• 电压比较器
概述（电压比较器的电压传输特性、集成运放的非线 性工作区、电压比较器的种类） 单限比较器（过零比较器、一般单限比较器） 滞回比较器 窗口比较器
1
光电转换，为电子信息系统 提供输入（信号源）
提取放大有用信号、滤除 干扰、噪声信号（滤波）
对幅度足够大的有用信号进 行运算、比较等加工
3.已知t 0时，uO4＝12V，问接通电源多长时间后uO4变为－12V？
4.画出uO3和uO4的波形图。
18
+5V
+6V
u1
100k
－
A1
＋
10k
uO1
50k
－
A2
＋
－
A3
＋
10k
D1
3k
10k D2
uO2
T
uI
4
1
23
-2V
-4
4t
A1
~
A
为理想运放，其电源电压为
UT
R1 R1 R2
U Z
UT uI UT uO ???
（3） uI UT uN uP uO＝UZ uP＝UT
所以只有当输入电压增大到
U
，
T
输出开始跃变为-U
。
Z
12
滞回比较器
UREF 0时的电压传输特性
uP
R2 R1 R2
U REF
16
小结：
（1）在电压比较器中，集成运放多工作在非线性区，输出电压只有 高低电平两种可能的情况； （2）一般用电压传输特性来描述输出电压与输入电压的函数关系； （3）电压传输特性的三个要素是：输出电压的高、低电平，阈值电 压和输出电压的跃变方向。
A: 输出电压的高、低电平决定于限幅电路；
B: 令 up=uN 所求出的 uI 就是阈值电压； C: uI 等于阈值电压时输出电压的跃变方向决定于输入电压作用
uN
R1 R1 R2
uI
R2 R1 R2
U REF
“与零比较”
UT
R2 R1
U REF
uI UT时，uN uP，uO＝＋U Z
若UREF<0，则传输特性如图（b）
9
uI R
100k
C
10uF
－
A
＋
R1
10k
uO1
－
A
＋
2k 1k
1t
uO1 RC 0 uIdt 4
UT ＝0
uI
UZ 数值有何限制？
R 的作用？
D1和D2的作用？
7
单限比较器
1. 过零比较器
在上述电压比较器电路 中，集成运放工作在非 线性区，其内部的晶体 管要么工作在截止区， 要么工作在饱和区。
1. 这样的电路存在什 么问题？
2. 在选择运放时还应 该注意什么？
3. 如果要解决这种问 题，除了在选择运 放时要有所考虑， 还有什么办法？
反相输入 同相输入
uI<UT
= u U o
OH
= u U o
OL
uI>UT
= u U o
OL
= u U o
OH
11
滞回比较器
（1） uO U Z
uN uI
uP
R1 R1 R2
U Z
（1）如何改变阈值 电压的大小？
（2）如何改变在阈 值电压处输出电压的 跃变方向？
（2） uP uN
4
概述
2. 集成运放的非线性工作区
5
概述
3. 电压比较器的种类
电路特点
能够检测出输入 是否在两个给定
电压之间。
UT
单限比较器
一个阈值电压 输入单向变化，
输出跃变一次
滞回比较器
两个阈值电压 输入单向变化，
输出跃变一次
窗口比较器
两个阈值电压 输入单向变化， 输出跃变两次
6
单限比较器
？？ 1. 过零比较器
u1
1
uO
4
t
uO1
-4
4
t
12
uO
-12
4
t
A1和A
为理想运放，最大输出电压幅值
2
12V，
1.指出电路由哪两部分单元电路组成，若要保持直流平衡，R1＝？
2.设t 0时，电容C上初始电压为零，uO 12V。问当加入uI 1V
的阶跃信号后，需多长时间，uO跳变为＋12V？
3.画出uO1和uO的波形，标明时间和幅值。
R1 R1 R2
U Z
U T1
R2 R1 R2
U REF
R1 R1 R2
U Z
U T2
R2 R1 R2
U REF
R1 R1 R2
U Z
13
10k
uI
20k 1V
100k
－
A
＋
6.2k
100k
uO1
A1和A
为理想运放，
2
最大输出电压幅值12V，
画出电压传输特性。