模电第四章知识点梳理——清华大学版
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模电课件--清华大学--华成英--4-集成运算放大电路
I R = (VCC U BE ) R
U BE1 = U BE0,I B1 = I B0 I C1 = I C0 = I C
I R = I C 0 + I B0 + I B1 = I C +
IC =
电路中有负反 馈吗? 馈吗?
2I C
β β +2
β
IR
若β >> 2 ,则I C ≈ I R
华成英 hchya@
以复合管为放大管, 以复合管为放大管, 用UBE倍增电路消 除交越失真的准 恒流源作负载的共 除交越失真的准 射放大电路 互补输出级
华成英 hchya@
输入级的分析
共集-共基形式 共集 共基形式 T1和T2从基极输入,射极输出 从基极输入, T3和T4从射极输入,集电极输出 从射极输入, T3,T4为横向 为横向PNP型管,输 型管, 型管 入端耐压高.共集形式, 入端耐压高.共集形式,输入 电阻大, 电阻大,允许的共模输入电压 幅值大.共基形式频带宽. 幅值大.共基形式频带宽. Q点的稳定: 点的稳定: 点的稳定 T(℃)↑→IC1↑ IC2↑ →IC8↑ ( IC9与IC8为镜像关系 C9↑,因 为镜像关系→I , IC10不变 IB3↓ IB4↓ → IC3 ↓ 不变→ IC4↓→ IC1↓ IC2↓
第四章 集成运算放大电路
华成英 hchya@
第四章 集成运算放大电路
§4.1 概述 §4.2 集成运放中的电流源 §4.3 集成运放的电路分析及其性能指标
华成英 hchya@
§4.1 概述
一,集成运放的特点 二,集成运放电路的组成 三,集成运放的电压传输特性
华成英 hchya@
§4.2 集成运放中的电流源
U BE1 = U BE0,I B1 = I B0 I C1 = I C0 = I C
I R = I C 0 + I B0 + I B1 = I C +
IC =
电路中有负反 馈吗? 馈吗?
2I C
β β +2
β
IR
若β >> 2 ,则I C ≈ I R
华成英 hchya@
以复合管为放大管, 以复合管为放大管, 用UBE倍增电路消 除交越失真的准 恒流源作负载的共 除交越失真的准 射放大电路 互补输出级
华成英 hchya@
输入级的分析
共集-共基形式 共集 共基形式 T1和T2从基极输入,射极输出 从基极输入, T3和T4从射极输入,集电极输出 从射极输入, T3,T4为横向 为横向PNP型管,输 型管, 型管 入端耐压高.共集形式, 入端耐压高.共集形式,输入 电阻大, 电阻大,允许的共模输入电压 幅值大.共基形式频带宽. 幅值大.共基形式频带宽. Q点的稳定: 点的稳定: 点的稳定 T(℃)↑→IC1↑ IC2↑ →IC8↑ ( IC9与IC8为镜像关系 C9↑,因 为镜像关系→I , IC10不变 IB3↓ IB4↓ → IC3 ↓ 不变→ IC4↓→ IC1↓ IC2↓
第四章 集成运算放大电路
华成英 hchya@
第四章 集成运算放大电路
§4.1 概述 §4.2 集成运放中的电流源 §4.3 集成运放的电路分析及其性能指标
华成英 hchya@
§4.1 概述
一,集成运放的特点 二,集成运放电路的组成 三,集成运放的电压传输特性
华成英 hchya@
§4.2 集成运放中的电流源
清华 杨素行 第三版 模电 第4章
在正弦输入信号下，输出波形不超过规定的非线性失真指标时， 在正弦输入信号下，输出波形不超过规定的非线性失真指标时， 放大电路最大输出电压和最大输出电流有效值的乘积。 放大电路最大输出电压和最大输出电流有效值的乘积。 电压和最大输出电流有效值的乘积
共射接法下 Pom=
Ucem 2
Icm 1U I · = cem cm 2 2
iC1
NPN C1 + VCC VT2 2 PNP
+VCC
O iC1
t
uo
O iC
2
t
iL
RL
O iL O
t
iC2
t
OTL甲乙类互补对称电路的波形图 OTL甲乙类互补对称电路的波形图
仿真
上页 下页
首页
3. OCL甲乙类互补对称电路 OCL甲乙类互补对称电路
iC1
VT1 NPN uo VT2 PNP +VCC
上页
下页
首页
二、放大电路中三极管的工作状态
1.功放电路中，三极管工作在大信号状态， 1.功放电路中，三极管工作在大信号状态， 功放电路中 使得管子的特性曲线的非线性问题充分暴露出来。 非线性问题充分暴露出来 使得管子的特性曲线的非线性问题充分暴露出来。 2.电源提供的功率除了消耗在负载上外，其余部分基 2.电源提供的功率除了消耗在负载上外， 电源提供的功率除了消耗在负载上外 本消耗在放大管上，应使管消耗功率尽可能小。 本消耗在放大管上，应使管消耗功率尽可能小。为此 通常使管在静态时工作在临界导通 甚至截止状态， 静态时工作在临界导通， 通常使管在静态时工作在临界导通，甚至截止状态， 使其直流功耗趋于零。从这一点看， 使其直流功耗趋于零。从这一点看，前述各电路均不 适合做功放。 适合做功放。 3.当功率放大电路工作时，应防止三极管的工作点超 3.当功率放大电路工作时， 当功率放大电路工作时 出安全工作区的范围。选用放大三极管时， 出安全工作区的范围。选用放大三极管时，极限参数 应留有一定的余地。并根据手册安装合适的散热器。 应留有一定的余地。并根据手册安装合适的散热器。
共射接法下 Pom=
Ucem 2
Icm 1U I · = cem cm 2 2
iC1
NPN C1 + VCC VT2 2 PNP
+VCC
O iC1
t
uo
O iC
2
t
iL
RL
O iL O
t
iC2
t
OTL甲乙类互补对称电路的波形图 OTL甲乙类互补对称电路的波形图
仿真
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3. OCL甲乙类互补对称电路 OCL甲乙类互补对称电路
iC1
VT1 NPN uo VT2 PNP +VCC
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二、放大电路中三极管的工作状态
1.功放电路中，三极管工作在大信号状态， 1.功放电路中，三极管工作在大信号状态， 功放电路中 使得管子的特性曲线的非线性问题充分暴露出来。 非线性问题充分暴露出来 使得管子的特性曲线的非线性问题充分暴露出来。 2.电源提供的功率除了消耗在负载上外，其余部分基 2.电源提供的功率除了消耗在负载上外， 电源提供的功率除了消耗在负载上外 本消耗在放大管上，应使管消耗功率尽可能小。 本消耗在放大管上，应使管消耗功率尽可能小。为此 通常使管在静态时工作在临界导通 甚至截止状态， 静态时工作在临界导通， 通常使管在静态时工作在临界导通，甚至截止状态， 使其直流功耗趋于零。从这一点看， 使其直流功耗趋于零。从这一点看，前述各电路均不 适合做功放。 适合做功放。 3.当功率放大电路工作时，应防止三极管的工作点超 3.当功率放大电路工作时， 当功率放大电路工作时 出安全工作区的范围。选用放大三极管时， 出安全工作区的范围。选用放大三极管时，极限参数 应留有一定的余地。并根据手册安装合适的散热器。 应留有一定的余地。并根据手册安装合适的散热器。
模电第四章第六节ch46
1( f / f)2
f
——共发射极截止频率,
下降为0.707β0时的信号频率 。
f T ——特征频率 ，使
下降到
＝1
时的信号频率 。
fT0f2π(C b g em C bc)2π g C m be
把 可得
0
1 j f
f
代入
1
0
且令
RC高通电路的频率响应
fL
1
2R2C2
fL称为下限
截止频率
相频响应
Larc(ftLa /fn ) 输出超前输入
对RC低通和高通电路的分析可得 如下结论：
1、电路的截止频率决定于相关电路所在回 路的时间常数τ＝RC。 2、当输入信号的频率等于上限频率fH或下限 频率fL时，放大电路的增益比通带增益下降 3dB，或下降为通带增益的0.707倍，且在通带 相移的基础上产生－45°或＋45°的相移。
响应
2. RC高通电路的频率响应
C2
+
+
V i
R2
V o
2 0 lg A V /d B 3dB
0
-2 0
-4 0 2 0 d B /十 倍 频 程
RC 高 通 电 路
RC电路的电压增益：
0 .0 1 fL 0 .1 fL
L
AVL (s)
Vo (s) Vi (s)
R2
R2 1/
sC2
1 A V
＝ 1 j C b c 1 A V 比较得
清华大学模拟电子技术课件_第4章-每页1张
4.1 集成运算放大电路概述4.2 集成运放电路简介4.3 集成运放的性能指标和低频等效电路4.4 集成电路的发展概况及分类Operational Amplifier, Opamp: Direct-coupled multistage, high gain, high input resistor, low output resistor amplifier 1941: First (vacuum tube) op-amp "Summing Amplifier" by Karl D. Swartzel Jr. in Bell labs 1962: First solid-state (BJT) op-amps in potted modules 1963: First monolithic IC op-amp 1970: First high-speed, low-input current FET design第一代电子管模拟计算机 数学计算 长途电话 中继器 信号放大晶体管 集成运放 用于各种需要放大信号的应用 广播、通信：电话、手机 工业控制：信号运算，PID调节 工业检测：信号放大 航空航天测量及通信 计算机网络：网卡，调制解调器， 路由器，交换机 各类图像采集：照相机、摄像机 汽车电子，生医电子 等等 发展方向：高精度、高速、宽带、低功耗 发展方向：高精度、高速、宽带、低功耗第二代一、集成运放符号 uN 输出端 uP + uOA二、集成运放的电压传输特性 • 开环差模电压放大倍数Aod一般为 105以上 • Uom峰值一般为14V左右（± 左右（±15V 电源） 电源） • 当|uo|<=Uom时，uo=Aod*(uP - uN)Uom-Uom4集成运放通常由输入级、中间级、输出级等电路组成。
一般采用差 分放大电路一般采用共射或 共源放大电路一般采用互补 输出级电路给各级电路提供合 适的静态电流，一 般采用电流源电路集成运放读图步骤：1．合理分块：按信号的流向找出输入级、中间级、输出 级，并确定偏置电路； 2．分析功能：分析各块的功能和工作原理； 3. 统观整体：定性分析电路整体功能和性能特点； 4. 性能估算：定量估算静态工作 性能估算：定量估算静态工作点和动态性能指标。
模拟电子技术基础第四章
VCC − U BE 0 IR = R
4.2.2
改进型电流源电路
T0、T1和T2特性完全相同，因而 β0= β1= β2= β， 特性完全相同，
1、加射极输出器的电流源 、
+Vcc IR IC0 T0 IB0 IB1
加射极输出 器的电流源
而由于U 而由于 BE0=UBE1，IB1= IB0= IB
uI = ±1V
4—2 2
4.2.1 4.2.2 4.2.3 4.2.4
集成运放中的电流源电路
基本电流源电路 改进型电流源电路 多路电流源电路 以电流源为有源负载的放大电路 （1）提供静态偏置电流 ）
电流源在电路中的作用 （2）作为有源负载(取代高阻值电阻 ）作为有源负载 取代高阻值电阻) 取代高阻值电阻
↘ IC0↑ → IR↑→UR(RIR) ↑
→UB↓→IB↓
→ IC1↓
β = 10 I c1 = 0.83I R
不满足β>>2时，输出电流误差大 时
2、比例电流源 、
QU BE 0 + I E 0 Re 0 = U BE1 + I E1 Re1
I E ≈ I se
uBE UT
+Vcc IR IC0 T0 IB0 IB1 Re0 IE0 IE1 Re1 T1 R IB0+IB1 IC1
可见， 很小时也可认为I 当β＝10 时， IC2≈0.984IR ，可见，在β很小时也可认为 C2≈IR ， IC2受基 极电流影响很小。 极电流影响很小。
4.2.3
IR IC0 T0 Re0 R
多路电流源电路
IC1 IC２ IC３
T1 IE0 IE1 Re1 IE２
T２ Re２ IE３
模电第四章1
（Metal-Oxide-Semiconductor type Field Effect Transistor）
表面场效应器件
N沟道 金属-氧化物 -半导体场效 应管 （MOSFET） P沟道
增强型
耗尽型 增强型
vGS=0时，不存在导电沟 道 vGS=0时，存在导电沟道
耗尽型
6
第四章
一. 增强型MOS管的结构及工作原理
vi
R2
50K
D
C2 S
RS RL
10K 10K
R2=50k RG=1M RS=10k RL=10k
vo gm =3mA/V
VDD=20V
AV
gm RL 1 gm RL
ri=RG+R1//R2
=[3 (10//10) ]/[1+3 (10//10) ]=0.94
ro
Rs 1 gm Rs
2） 饱和漏极电流IDSS
3） 漏源击穿电压V（BR）DS
4) 栅源击穿电压V（BR）GS
5） 直流输入电阻RGS
6） 最大耗散功率PDM
7） 跨导gm
在vDS为定值的条件下, 漏极电流变化量与 引起这个变化的栅源电压变化量之比, 称为跨
导或互导, 即
g i v m
D
V 常数 DS
GS
12
第四章
§4.1 结型场效应管
体内场效应器件 一. 结型场效应管的结构及工作原理
d 漏极 耗尽层 d
g 栅极
P
P
N
g s
s 源极
N沟道结型场效应管结构和符号
1
第四章
d 漏极 耗尽层
g 栅极
N
N
P
表面场效应器件
N沟道 金属-氧化物 -半导体场效 应管 （MOSFET） P沟道
增强型
耗尽型 增强型
vGS=0时，不存在导电沟 道 vGS=0时，存在导电沟道
耗尽型
6
第四章
一. 增强型MOS管的结构及工作原理
vi
R2
50K
D
C2 S
RS RL
10K 10K
R2=50k RG=1M RS=10k RL=10k
vo gm =3mA/V
VDD=20V
AV
gm RL 1 gm RL
ri=RG+R1//R2
=[3 (10//10) ]/[1+3 (10//10) ]=0.94
ro
Rs 1 gm Rs
2） 饱和漏极电流IDSS
3） 漏源击穿电压V（BR）DS
4) 栅源击穿电压V（BR）GS
5） 直流输入电阻RGS
6） 最大耗散功率PDM
7） 跨导gm
在vDS为定值的条件下, 漏极电流变化量与 引起这个变化的栅源电压变化量之比, 称为跨
导或互导, 即
g i v m
D
V 常数 DS
GS
12
第四章
§4.1 结型场效应管
体内场效应器件 一. 结型场效应管的结构及工作原理
d 漏极 耗尽层 d
g 栅极
P
P
N
g s
s 源极
N沟道结型场效应管结构和符号
1
第四章
d 漏极 耗尽层
g 栅极
N
N
P
山东大学-清华大学-模拟电子技术基础-模电(第四版)习题库及解答
模拟电子技术基础第四版清华大学电子学教研组编童诗白华成英主编自测题与习题解答山东大学物理与微电子学院目录第1章常用半导体器件‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥3第2章基本放大电路‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥14 第3章多级放大电路‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥31 第4章集成运算放大电路‥‥‥‥‥‥‥‥‥41 第5章放大电路的频率响应‥‥‥‥‥‥‥‥50 第6章放大电路中的反馈‥‥‥‥‥‥‥‥‥60 第7章信号的运算和处理‥‥‥‥‥‥‥‥‥74 第8章波形的发生和信号的转换‥‥‥‥‥‥90 第9章功率放大电路‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥114 第10章直流电源‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥126第1章常用半导体器件自测题一、判断下列说法是否正确，用“×”和“√”表示判断结果填入空内。
(1)在N 型半导体中如果掺入足够量的三价元素，可将其改型为P 型半导体。
( √ )(2)因为N 型半导体的多子是自由电子，所以它带负电。
( ×)(3)PN 结在无光照、无外加电压时，结电流为零。
( √ )(4)处于放大状态的晶体管，集电极电流是多子漂移运动形成的。
( ×)(5)结型场效应管外加的栅一源电压应使栅一源间的耗尽层承受反向电压，才能保证R大的特点。
( √)其GSU大于零，则其输入电阻会明显变小。
( ×) (6)若耗尽型N 沟道MOS 管的GS二、选择正确答案填入空内。
(l) PN 结加正向电压时，空间电荷区将 A 。
A.变窄B.基本不变C.变宽(2)稳压管的稳压区是其工作在 C 。
A.正向导通B.反向截止C.反向击穿(3)当晶体管工作在放大区时，发射结电压和集电结电压应为 B 。
A.前者反偏、后者也反偏B.前者正偏、后者反偏C.前者正偏、后者也正偏(4) U GS=0V时，能够工作在恒流区的场效应管有A 、C 。
A.结型管B.增强型MOS 管C.耗尽型MOS 管三、写出图Tl.3所示各电路的输出电压值，设二极管导通电压U D=0.7V。
《模拟电子技术基础》(第四版)_第4章
代替RE，抑制共模干扰 效果好，KCMR大。
T3
T4
+VCC
I BQ1 I BQ 2 ICQ1 ICQ 2
ICQ3
ICQ1
2 I BQ 3 ICQ2
T1 T2 IE
ICQ4
RL
IO
Uo
ICQ3 ICQ1
ICQ 4 ICQ3
I O I CQ 4 I CQ 2 I CQ 3 I CQ1 I CQ1 I CQ1 0
id1 gm1ugs1
uo io RL 2id1RL 2 gm1ugs1RL
uo 2 gm1ugs1RL Au gm1RL uid 2ugs1
ii ib 2
作业:4.8
ic 2 i c3
ic5
ic 6
RL
io ic 6 ic3 ic5 ic 2 ic 2 ic 2
转移特性
Rid
FET1
+ VCC
ib1
T1
ie1 ic1
RE
T2
Rod rce 2 // rds 4
FET2
ui1
ic 2
io
id 4 FET4
ui 2
+
id1
FET3
id 3
RL
uo
-
io id 4 ic 2 id 3 ic1 ic1 ic1 2 ib1
B2
B3
•
C3
rce1
rce2 Ib2
Uo
• •
Ib3
•
3Ib3Байду номын сангаас
R
•
Ui rbe1
•
模拟电子电路模电课件清华大学华成英4集成运算放大电路
注意集成运算放大器的散热问题，采取适当的散热措施，避免过热导致性能下降或损坏。
在电路设计时考虑噪声干扰的影响，采取措施减小噪声干扰，如使用屏蔽、远离噪声源等。
在使用过程中注意避免突然的电压或电流冲击，以免造成集成运算放大器的损坏。
谢谢
THANKS
详细描述
共模抑制比是集成运算放大器性能的重要指标之一，它影响着电路的稳定性和性能。
总结词
在实际应用中，电路中的干扰和噪声通常是共模的，因此共模抑制比的大小直接影响到电路的性能和稳定性。在选择集成运算放大器时，需要根据实际需求来选择具有较大共模抑制比的型号。
详细描述
集成运算放大器的使用注意事项
了解集成运算放大器的规格书，确保其满足电路的性能要求。
良好的线性度
集成运放的内部电路设计使得它在放大信号时产生的噪声较低。
低噪声
集成运放的输入阻抗一般都在兆欧姆级别，使得它对信号源的影响较小。
高输入阻抗
按功能
可以分为通用型和专用型两类。通用型集成运放适用于多种场合，而专用型集成运放则是针对特定应用设计的，如仪表放大器、音频放大器等。
按性能指标
可以分为低噪声、高精度、高速型等不同类型。低噪声型集成运放主要用于信号放大，高精度型用于高精度的测量和运算，高速型则用于高速信号处理和传输。
电压-频率转换
电压-电流转换
集成运算放大器的性能指标
详细描述
开环电压增益的数值越大，意味着对微弱信号的放大能力越强，因此开环电压增益是衡量集成运算放大器性能的重要参数之一。
总结词
开环电压增益是衡量集成运算放大器放大能力的重要指标。
详细描述
开环电压增益是指在无反馈情况下，输入信号经过集成运算放大器放大后的输出电压与输入电压的比值。这个比值越大，说明放大器的放大能力越强。
模拟电子技术第4章
电容由两部分组成：势垒电容CB和扩散电容CD。 势垒电容：是由空间电荷区的离子薄层形成的。当外加电 压使PN结上压降发生变化时，离子薄层的厚度也相应地 随之改变，这相当PN结中存储的电荷量也随之变化，犹 如电容的充放电。
-N
+
扩散电容：是由多子扩散后，在
PN结的另一侧面积累而形成的。
P
因PN结正偏时，由N区扩散到P
空穴(在共价键以内)的运动
结论： 1. 本征半导体中电子空穴成对出现，且数量少； 2. 半导体中有电子和空穴两种载流子参与导电； 3. 本征半导体导电能力弱，并与温度有关。
8
（二） 杂质半导体 1、N 型半导体：
在本征半N导型体中掺入五价元素（磷）——增大自由电子浓度
电子为多数载流子
+4
+4
+4
空穴为少数载流子
2
现代电子学中，用的最多的半导体是硅和锗，它们 的最外层电子（价电子）都是四个。
Ge
Si
通过一定的工艺过程，可以将半导体制成晶体。
3
硅(锗)的原子结构
硅(锗)的共价键结构 自 由 电 子
简化 模型
惯性核
空 穴
价电子 (束缚电子)
空穴
空穴可在共 价键内移动
4
二半导体的导电原理
（一）本征半导体：纯净的单晶结构的半导体 受惯性核束缚的价电子在绝对温度零度(0°K)即-273℃之下 →本征半导体硅（锗）的全部价电子都为束缚电子 与理想绝缘体一样不能导电。 自由电子： 价电子获得足够的能量挣脱惯性核的束缚(温度>0 ° K时) 带负电荷的物质——又称电子载流，这是由热激发而来的 空穴： 价电子成为自由电子时,原共价键留下了一个空位 ——带正电荷的物质，即空穴载流子。
-N
+
扩散电容：是由多子扩散后，在
PN结的另一侧面积累而形成的。
P
因PN结正偏时，由N区扩散到P
空穴(在共价键以内)的运动
结论： 1. 本征半导体中电子空穴成对出现，且数量少； 2. 半导体中有电子和空穴两种载流子参与导电； 3. 本征半导体导电能力弱，并与温度有关。
8
（二） 杂质半导体 1、N 型半导体：
在本征半N导型体中掺入五价元素（磷）——增大自由电子浓度
电子为多数载流子
+4
+4
+4
空穴为少数载流子
2
现代电子学中，用的最多的半导体是硅和锗，它们 的最外层电子（价电子）都是四个。
Ge
Si
通过一定的工艺过程，可以将半导体制成晶体。
3
硅(锗)的原子结构
硅(锗)的共价键结构 自 由 电 子
简化 模型
惯性核
空 穴
价电子 (束缚电子)
空穴
空穴可在共 价键内移动
4
二半导体的导电原理
（一）本征半导体：纯净的单晶结构的半导体 受惯性核束缚的价电子在绝对温度零度(0°K)即-273℃之下 →本征半导体硅（锗）的全部价电子都为束缚电子 与理想绝缘体一样不能导电。 自由电子： 价电子获得足够的能量挣脱惯性核的束缚(温度>0 ° K时) 带负电荷的物质——又称电子载流，这是由热激发而来的 空穴： 价电子成为自由电子时,原共价键留下了一个空位 ——带正电荷的物质，即空穴载流子。
模拟电子技术基础,清华大学出版第4章 模拟集成电
出方式
当信号从一个输入端输入时称为单端输入；从 两个输入端之间浮地输入时称为双端输入；当信号 从一个输出端输出时称为单端输出；从两个输出端 之间浮地输出时称为双端输出。因此，差动放大电 路具有四种不同的工作状态：双端输入，双端输出； 单端输入，双端输出；双端输入，单端输出；单端 输入，单端输出。
I C1 = I C 2 = I r − 2 I B = I r − 2
IC 2
当 β >> 2 时
IC 2 U CC − U BE U CC ≈ Ir = ≈ R R
β
表明改变基准电流Ir，输出电流 IC2也就改变，Ir与IC2之间就像一面镜 子，故称为镜像电流源电路或电流镜 电路。
4.2.2 比例电流源
当uo增加到一定值后 进入了正负饱和区。正饱 和区 uo = +U om ≈ +U CC ， 负饱和区 。 uo = −U om ≈ −U EE
4.2 电流源电路 4.2.1 镜像电流源
特点是T1和T2两管的参数完全一致。尽管T1集电极和 基极被短接，集电结在零偏置情况下依靠内电场的作用下 仍具有吸引电子的能力。因此两管的集电极电流相等。
ri = 2rbe
ro = 2RC
4）共模抑制比 K CMR
对差动放大电路而言，差模信号是有用信号，共模信 号是零点漂移或干扰等原因产生的无用附加信号。为了衡 量差分放大电路放大差模信号和抑制共模信号的能力，通 常把差分放大电路的差模电压放大倍数Aud与共模电压放大 倍数的Auc比值作为评价其性能优劣的主要指标，称为共模 抑制比，记作 K CMR
差模电压增益
′ uod1 − uod2 2uod1 RL Aud = = = Aud1 = Aud2 = − β ui1 − ui2 2ui1 rbe
当信号从一个输入端输入时称为单端输入；从 两个输入端之间浮地输入时称为双端输入；当信号 从一个输出端输出时称为单端输出；从两个输出端 之间浮地输出时称为双端输出。因此，差动放大电 路具有四种不同的工作状态：双端输入，双端输出； 单端输入，双端输出；双端输入，单端输出；单端 输入，单端输出。
I C1 = I C 2 = I r − 2 I B = I r − 2
IC 2
当 β >> 2 时
IC 2 U CC − U BE U CC ≈ Ir = ≈ R R
β
表明改变基准电流Ir，输出电流 IC2也就改变，Ir与IC2之间就像一面镜 子，故称为镜像电流源电路或电流镜 电路。
4.2.2 比例电流源
当uo增加到一定值后 进入了正负饱和区。正饱 和区 uo = +U om ≈ +U CC ， 负饱和区 。 uo = −U om ≈ −U EE
4.2 电流源电路 4.2.1 镜像电流源
特点是T1和T2两管的参数完全一致。尽管T1集电极和 基极被短接，集电结在零偏置情况下依靠内电场的作用下 仍具有吸引电子的能力。因此两管的集电极电流相等。
ri = 2rbe
ro = 2RC
4）共模抑制比 K CMR
对差动放大电路而言，差模信号是有用信号，共模信 号是零点漂移或干扰等原因产生的无用附加信号。为了衡 量差分放大电路放大差模信号和抑制共模信号的能力，通 常把差分放大电路的差模电压放大倍数Aud与共模电压放大 倍数的Auc比值作为评价其性能优劣的主要指标，称为共模 抑制比，记作 K CMR
差模电压增益
′ uod1 − uod2 2uod1 RL Aud = = = Aud1 = Aud2 = − β ui1 − ui2 2ui1 rbe
高教--模拟电子技术课程第四章
正反馈：
可以产生一定频率的振荡信号，常用于振荡电 路和波形产生电高路教--模拟电子技术课程第四章
反馈的框图
输入
净输入信号
叠加
±
放大器
反馈
信号 反馈网络
取+ 加强输入信号 正反馈
取 - 削弱输入信号 负反馈
高教--模拟电子技术课程第四章
开环 输出
闭环
负反馈放大器的组成
➢ 四种信号
净输入信号
输入信号
高教--模拟电子技术课程第四章
+ Xid Xi -
Xf
馈入端
基本 放大器
反馈网络
+
RL Uo
-
采样端 (并联采样）
电压反馈示意图
+ Xid Xi -
馈入X端f
基本 放大器
+
RL Uo
-
Io
Io
反馈网络
采样端
高教--模拟电子技术课程电第四流章 反馈示意图(串联采样）
二、电压反馈和电流反馈的判定
输出短路法: 将放大器的输出端(uo)对 “地”短路，若其反馈信
高教--模拟电子技术课程第四章
二、直流反馈和交流反馈的判定 反馈回路内只允许直流分量通过，并产生直流反馈， 即只对直流信号起作用的反馈－“直流反馈”； 反馈回路内只允许交流分量通过，并产生交流反 馈，即只对交流信号起作用的反馈－“交流反馈”；
有的反馈对交、直流信号均起作用－“交直流反馈”。
高教--模拟电子技术课程第四章
高教--模拟电子技术课程第四章
3. 电压反馈和电流反馈
一、电压反馈和电流反馈的概念
根据反馈所采样的输出信号的性质不同，可以 分为电压反馈和电流反馈
电压反馈：反馈信号取自输出电压信号。 电流反馈：反馈信号取自输出电流信号。
可以产生一定频率的振荡信号，常用于振荡电 路和波形产生电高路教--模拟电子技术课程第四章
反馈的框图
输入
净输入信号
叠加
±
放大器
反馈
信号 反馈网络
取+ 加强输入信号 正反馈
取 - 削弱输入信号 负反馈
高教--模拟电子技术课程第四章
开环 输出
闭环
负反馈放大器的组成
➢ 四种信号
净输入信号
输入信号
高教--模拟电子技术课程第四章
+ Xid Xi -
Xf
馈入端
基本 放大器
反馈网络
+
RL Uo
-
采样端 (并联采样）
电压反馈示意图
+ Xid Xi -
馈入X端f
基本 放大器
+
RL Uo
-
Io
Io
反馈网络
采样端
高教--模拟电子技术课程电第四流章 反馈示意图(串联采样）
二、电压反馈和电流反馈的判定
输出短路法: 将放大器的输出端(uo)对 “地”短路，若其反馈信
高教--模拟电子技术课程第四章
二、直流反馈和交流反馈的判定 反馈回路内只允许直流分量通过，并产生直流反馈， 即只对直流信号起作用的反馈－“直流反馈”； 反馈回路内只允许交流分量通过，并产生交流反 馈，即只对交流信号起作用的反馈－“交流反馈”；
有的反馈对交、直流信号均起作用－“交直流反馈”。
高教--模拟电子技术课程第四章
高教--模拟电子技术课程第四章
3. 电压反馈和电流反馈
一、电压反馈和电流反馈的概念
根据反馈所采样的输出信号的性质不同，可以 分为电压反馈和电流反馈
电压反馈：反馈信号取自输出电压信号。 电流反馈：反馈信号取自输出电流信号。
模拟电子线路——清华大学4
幅值平衡条件 相位平衡条件
要产生正弦波振荡，必须有满足相位条件的f0，且在 合闸通电时对于f= f0信号有从小到大直至稳幅的稳幅：输出电压从幅值很小、含有丰富频率，到
仅有一种频率且幅值由小逐渐增大直至稳幅。
很多种频率
频率逐渐变 为单一
振幅越来越大
趋于稳幅
2. 起振与稳幅
3. RC 桥式正弦波振荡电路（文氏桥振荡器）
用同相比例运算电路作放大电路。
Rf 2R1
因以同RC相串比并例联运网算络电为路选有频非网常络好和的正反馈网络、并引入 电电线加压压性二串 ，度极联一，管负对故作反顶为R馈点非或， 作线两为R性f 个放用环网大热节络电敏。构路电成的阻桥净，路输或，入一电对 压文器顶，氏的点就桥特作构振点为成荡？输文出氏 桥振荡器。
电路如何从起振到稳幅？
A F 1
Xo Xo
稳定的 振幅
o
FA
非线性环节 的必要性！
Xf (Xi)
A F
A F
3. 基本组成部分
1) 放大电路：放大作用
2) 正反馈网络：满足相位条件
常合二为一
3) 选频网络：确定f0，保证电路产生正弦波振荡
4) 非线性环节（稳幅环节）：稳幅
4、分析方法
1) 是否存在主要组成部分； 2) 放大电路能否正常工作，即是否有合适的Q点，信号是否 可能正常传递，没有被短路或断路；
设 uI＞+UT，则 uN＞ uP， uO＝－UZ。此时uP＝ －UT， 减小 uI，直至－UT，再减小， uO才从－UZ跃变为+UZ。
讨论一：如何改变滞回比较器的电压传输特性
向左右移多少？
1. 若要电压传输特性曲线左右移动，则应如何修改电路？
清华模电知识点总结
清华模电知识点总结一、模电基础知识1. 模电的基本概念模拟电子技术（模电）是研究模拟信号的获取、处理和传输的一门学科，其主要研究对象是模拟电路。
模电课程主要从放大器、滤波器、运算放大器等方面展开理论教学和实验研究，使学生能够了解模拟电路的基本原理和设计方法。
2. 模电的基本原理模电的基本原理包括模电电路中的放大器、运算放大器、滤波器等部分的原理和设计方法。
学生需要掌握这些基本原理，才能够进行模电电路的分析与设计。
3. 模电电路的分析与设计模电电路的分析与设计是模电课程的重点内容，学生需要学习如何分析和设计各种模电电路，包括放大器、滤波器、运算放大器等。
通过理论学习和实验实践，使学生能够掌握如何分析和设计模电电路。
二、模电课程的教学内容1. 放大器放大器是模电课程的核心内容之一，学生需要学习放大器的基本原理、分类、设计方法以及实际应用。
清华大学的模电课程会重点讲解放大器的基本原理和设计方法，使学生能够掌握放大器的分析与设计技术。
2. 运算放大器运算放大器是模电电路中的重要组成部分，也是模电课程的重要内容。
学生需要学习运算放大器的基本原理、特点、应用以及在模电电路中的设计方法。
清华大学的模电课程会给予学生相应的理论与实践教学，使学生能够全面了解并掌握运算放大器的相关知识和技术。
3. 滤波器滤波器是模电电路中的另一个重要组成部分，也是模电课程的一大学习内容。
学生需要学习滤波器的基本原理、分类、设计方法以及在模电电路中的应用。
清华大学的模电课程会重点讲解滤波器的相关知识和技术，使学生能够掌握滤波器的分析与设计技术。
4. 模电实验模电实验是模电课程的重要组成部分，学生需要通过实验操作来加深对模电电路原理的理解和掌握相应的实验技术。
清华大学的模电课程注重实验的设计和操作，使学生能够在实践中掌握模电技术并培养动手实践能力。
三、模电课程的教学特点1. 理论与实践相结合清华大学的模电课程注重理论与实践相结合，旨在培养学生的动手实践能力和创新精神。
【模拟电子技术基础-清华课件】04-chap3-4-p
清华大学电子工程系李冬梅
知识回顾
基本镜像电流源
I0
=
1
1+ 2/ β
IR
（忽略rce）
I0 ≈ 1 + VCE 2 / VA I R 1 + VCE1 / VA
（考虑rce）
3.5.1 常用的电流源电路
VCC
IR Rr 2IB IO
T1
T2
参考支路 输出管
问题：
1。镜像精度受IB分流影响——β有限； 2。IO恒流特性不理想 ——输出电阻（rce）有限：
VCC
三、微电流源（续）
VCC
IR Rr
IR
RO
≈
⎡ rce2 ⎢1 +
⎣
rbe
βRE
+ rD +
RE
⎤ ⎥ ⎦
T1
(RB = Rr // rD )
IO
Rr IO T2
RE1 RE2
T1
T2Leabharlann RE( ) RO ≈ rce2 1 + β
RO
≈
⎡ rce2 ⎢1+
⎣
rbe
βRE2
+ RB +
RE2
⎤ ⎥ ⎦
RL =∝
时， AV
=
−
βRC
rbe
AC： RC↑ → AV↑ 成正比
DC：VCC = RC ICQ +VCEQ
RC↑ → VCC↑ 保证ICQ
iB2
iC2 T2 iC1
vI iB1 T1
VCC T3
+ IR
vO Rr _
图 3.5.9
T1：CE T2、T3：电流源（作负载）
知识回顾
基本镜像电流源
I0
=
1
1+ 2/ β
IR
（忽略rce）
I0 ≈ 1 + VCE 2 / VA I R 1 + VCE1 / VA
（考虑rce）
3.5.1 常用的电流源电路
VCC
IR Rr 2IB IO
T1
T2
参考支路 输出管
问题：
1。镜像精度受IB分流影响——β有限； 2。IO恒流特性不理想 ——输出电阻（rce）有限：
VCC
三、微电流源（续）
VCC
IR Rr
IR
RO
≈
⎡ rce2 ⎢1 +
⎣
rbe
βRE
+ rD +
RE
⎤ ⎥ ⎦
T1
(RB = Rr // rD )
IO
Rr IO T2
RE1 RE2
T1
T2Leabharlann RE( ) RO ≈ rce2 1 + β
RO
≈
⎡ rce2 ⎢1+
⎣
rbe
βRE2
+ RB +
RE2
⎤ ⎥ ⎦
RL =∝
时， AV
=
−
βRC
rbe
AC： RC↑ → AV↑ 成正比
DC：VCC = RC ICQ +VCEQ
RC↑ → VCC↑ 保证ICQ
iB2
iC2 T2 iC1
vI iB1 T1
VCC T3
+ IR
vO Rr _
图 3.5.9
T1：CE T2、T3：电流源（作负载）
模拟电子电路及技术基础第四章(ppt)
则当ui在17 V和18 V之间时， 反相电压0.5ui在8.5 V和9 V之 间， 此阶段VDZ截止， 不起稳压作用， uo=［RL/(R+RL)］ ui=0.5ui可变。
3. 晶体管和场效应管 1) 工作状态 晶体管的直流偏置电路中， 首先根据晶体管的类型标出 极电流的实际流向。 发射极直接接地时， 根据基极所接直流 偏置电压源确定基极电压的极性， 继而确定发射结正偏或反 偏， 需要注意NPN型晶体管和PNP型晶体管的发射结方向相 反； 发射极经过电阻接地时， 需要在假设的放大状态下计算 基极电流， 按实际流向， 如果基极电流的计算结果为正值， 则发射结正偏， 否则发射结反偏。 发射结的偏置情况确定后， 接下来的分析参见教材中的图4.1.1进行。 直流偏置电路中， 场效应管工作状态的判断参见教材中的图4.1.2进行， 计算栅 源极电压时需要注意栅极电流为零。
【例4-1】 半导体中载流子通过什么物理过程产生？ 半导体电流与哪些因素有关？
答 本征半导体中的载流子通过本征激发产生。 杂质半 导体中， 多子的绝大部分由掺杂产生， 极少部分由本征激 发产生； 少子则单纯由本征激发产生。
半导体电流分为漂移电流和扩散电流。 漂移电流与电 场强度、 载流子的浓度和迁移率有关， 扩散电流与载流子 沿电流方向单位距离的浓度差即浓度梯度有关。
图4-7 例4-8电路图及传输特性
5) 稳压二极管电路 稳压二极管的工作电流与输入电压、 限流电阻和负载 电阻有关， 工作电流的取值范围确定了上述三个参数的相 互限制关系， 给定其中的一个参数， 则可以由第二个参数 的变化范围确定第三个参数的变化范围。 稳压二极管工作 时加反相电压， 当反相电压不到其稳定电压值时， 稳压二 极管处于截止状态； 只有稳压二极管开路时， 反相电压达 到或超过其稳定电压值， 稳压二极管才进入击穿状态， 提 供稳定电压。
模电各章节主要知识点总结
06
第六章：信号发生器与信号变换器
信号发生器的定义和分类
总结词
信号发生器是用于产生所需信号的电子设备 ，根据产生信号的方式不同，可以分为振荡 器和调制器两类。
详细描述
信号发生器是用来产生各种所需信号的电子 设备，这些信号可以是正弦波、方波、脉冲 波等。根据产生信号的方式不同，信号发生 器可以分为两类：振荡器和调制器。振荡器 是利用自激反馈产生所需信号的电子设备， 而调制器则是利用调制技术将低频信号加载
THANKS
感谢观看
限流、分压、反馈等
电阻的串并联
串联增大阻值，并联减小阻值
电容
电容的种类
电解电容、瓷片电容、薄膜电 容等
电容的参数
标称容量、允许偏差、额定电 压、绝缘电阻等
电容的作用
隔直流通交流、滤波、耦合等
电容的充电放电
在交流电下，电容具有“隔直 流通交流”的作用，即让高频 信号通过，阻止低频信号通过
电感
电感的种类
信号变换器的工作原理和应用
• 总结词：模拟式信号变换器的工作原理是将输入的模拟信号进行采样、量化和 编码，转换成数字信号输出；数字式信号变换器则是将输入的数字信号进行解 码和数模转换，转换成模拟信号输出。
• 详细描述：模拟式信号变换器的工作原理是将输入的模拟信号进行采样、量化 和编码，转换成数字信号输出。采样是将连续时间信号转换为离散时间信号的 过程，量化是将采样后的离散值进行近似取整的过程，编码则是将量化后的离 散值转换为二进制码元的过程。数字式信号变换器的工作原理是将输入的数字 信号进行解码和数模转换，转换成模拟信号输出。解码是将输入的数字码元进 行解码的过程，数模转换则是将解码后的离散值转换为连续时间信号的过程。 模拟式和数字式信号变换器在通信、测量、控制等领域有着广泛的应用。
清华大学半导体器件4-2
4.2.7 离子注入调整阈电压
NS
NA ds xsm
1/ 2
x
( 2qε s N A ) VT (VBS ) = VFB + 2ψ Fp +
COX
1/ 2
qd s DI 2ψ Fp − VBS − 2ε s
qD + I COX
以上三种情形，浅注入的衬偏调制系数γ 最小， 深注入衬偏调制系数最大。 但浅注入器件实际上很难做到，因为热处理工 艺必然会导致注入杂质的扩散。 一般的情形是中等深度注入。 为了减小衬偏调制系数γ ，应尽量减小注入深度 ds 。
阈电压公式推导：
-qVBS
qΨFp
定义场感应结：表面反 型层与衬底半导体之间 形成的pn结 n 衬 偏 电 压 VBS 相 当 于 加 在场感应结上，电子和 空穴的准费密能级分开， EFn EFp−EFn= −qVBS
2002.5
pn 结
p
EFp
QBM (VBS ) = − 2qε s N AVsinv = − 2qε s N A ( 2ψ Fp − VBS )
问题：埋沟pMOST有没有可能是增强型的？ 结论：可以用埋沟制造耗尽型或低开启pMOST
13 2002.5 半导体器件 4.2 14
2002.5
半导体器件 4.2
4.2.5 VBS=0时的阈电压 如何控制和调整阈电压的大小？ COX ：调整tOX（与工艺水平关系密切） 增大tOX ，MOSFET向增强的方向变
2002.5 半导体器件 4.2 21
4.2.7 离子注入调整阈电压 DI ：注入剂量
DI = ( N S − N A ) d s = ∫ NA ( x) − NA dx 0
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[(I7
I6' I5
I
3
I
' 4
I
' 6
I1
I
2
I
' 4
I 6'
)
S
]'
通
信
号
《数字电子技术基础》第五版
为0时，电路工作 无编码输入
YS'
(
I
' 7
I
' 6
I
' 5
I
' 4
I3&9; I
' 0
S
)'
YE' X
[(
I7'
I
' 6
I5'
I
' 4
I3'
I
' 2
I1'
I0'
S
)'
S]'
an
ym
组合逻辑电路的框图
y1 f1(a1a2 an ) y2 f2(a1a2 an )
ym fm(a1a2 an）
Y F( A)
《数字电子技术基础》第五版
4.2.2 组合逻辑电路的设计方法
一、逻辑抽象 • 分析因果关系，确定输入/输出变量 • 定义逻辑状态的含意（赋值） • 列出真值表 二、写出函数式 三、选定器件类型 四、根据所选器件：对逻辑式化简（用门）
故障信号（Z） 2. 写出逻辑表达式
Z R' A'G' R' AG RA'G RAG' RAG
输入变量 输 出
RA G Z 00 0 1 00 1 0 01 0 0 01 1 1 10 0 0 10 1 1 11 0 1 11 1 1
设计举例：
3. 选用小规模SSI器件 4. 化简 Z R' A'G'RA RG AG
实例： 74HC148
Y2' ( I7 I6 I5 I4 )'
选 通 信 号
Y2' [( I7 I6 I5 I4 )S]'
Y2' [(I7 I6 I5 I4 )S]'
Y1'
[(I7
I6
I5
I
' 4
I
' 3
I
2
I
' 4
I5'
)
S
]'
选 Y0'
1 X X XX
XXXX1 1 1 1
1
0 1 1 11
11111110
1
0 X X XX
XXX0 0 0 0 1
0
0 X X XX
XX0 1 0 0 1 1
0
0 X X XX
X0 1 1 0 1 0 1
0
0 X X XX
01110111
0
0 X X X0
11111001
0
0 XX01
11111011
变换（用MSI） 或进行相应的描述（PLD） 五、画出逻辑电路图，或下载到PLD
六、工艺设计
《数字电子技术基础》第五版
设计举例：
• 设计一个监视交通信号灯状态的逻辑电路
R
A 如果信号灯 Z
出现故障，
G
Z为1
《数字电子技术基础》第五版
设计举例：
1. 抽象 • 输入变量:
红（R）、黄（A）、绿（G） • 输出变量：
其中，
16线-4线优先编码器
A1'5 的优先权最高···
《数字电子技术基础》第五版
YS'
YE' X
11
01
10
00
状态 不工作 工作，但无输入 工作，且有输入 不可能出现
《数字电子技术基础》第五版
• 第一片为高优先权 • 只有(1)无编码输入时，(2)才允许工作 • 第(1)片YE'X 0 时表示对 A1'5 ~ A8' 的编码 • 低3位输出应是两片的输出的“或”
0
0 X0 11
11111101
0
0 0 1 11
11111111
0
《数字电子技术基础》第五版
附加输出信号的状态及含意
YS'
YE' X
状态
1 1 不工作
0 1 工作，但无 输入
1 0 工作，且有 输入
0 0 不可能出现
控制端扩展功能举例：
《数字电子技术基础》第五版
• 例：
用两片8线-3线优先编码器
' 2
I1' I
' 0
利用无关项化简，得：
《数字电子技术基础》第五版
Y2 I4 I5 I6 I7 Y1 I2 I3 I6 I7 Y0 I1 I3 I5 I7
《数字电子技术基础》第五版
二、优先编码器
输
入
输出
• 特点：允许同时 输入两个以上的 编码信号，但只 对其中优先权最 高的一个进行编 码。
5. 画出逻辑图
《数字电子技术基础》第五版
《数字电子技术基础》第五版
4.3 若干常用组合逻辑电路
4.3.1 编码器 • 编码：将输入的每个高/低电平信号变成一
个对应的二进制代码
• 普通编码器 • 优先编码器
《数字电子技术基础》第五版
一、普通编码器
输
入
输出
• 特点：任何时刻 只允许输入一个 编码信号。
0 0 0 0 00 1 0 1 1 0
0 0 0 0 00 0 1 1 1 1
Y2
I
' 7
I
' 6
I5'
I
4
I3'
I
' 2
I1'
I 0'
I
' 7
I
' 6
I5
I
' 4
I
' 3
I
' 2
I1'
I
' 0
I
' 7
I
6
I
' 5
I
' 4
I
' 3
I
' 2
I1'
I
' 0
I7
I
' 6
I
' 5
I
' 4
I
' 3
I
• 例：3位二进制 普通编码器
I0 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 Y2 Y1 Y0
1 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 1 0 0 00 0 0 0 0 1 0 0 1 0 00 0 0 0 1 0 0 0 0 1 00 0 0 0 1 1
000010 001 00
0 0 0 0 01 0 0 1 0 1
• 例：8线-3线优先 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
编码器 • （设I7优先权最
Y2
I7
I
' 7
I
6
I
' 7
I
' 6
I
5
I
' 7
I
' 6
I
' 5
I
4
高…I0优先权最低）
A A'B A B
Y2 I7 I6 I5 I4
低电 平
《数字电子技术基础》第五版
《数字电子技术基础》第五版
第四章 组合逻辑电路
4.1概述
《数字电子技术基础》第五版
一、组合逻辑电路的特点 1. 从功能上 2. 从电路结构上
任意时刻的输出仅 取决于该时刻的输入
输出与输入间无反 馈延迟回路
不含记忆（存储） 元件
《数字电子技术基础》第五版
二、逻辑功能的描述
aa12
组合逻辑
yy12
电路
[(I7 I6 I5 I4 I3 I2 I1 I0 )S]'
为0时，电路工作 有编码输入
《数字电子技术基础》第五版附 加 输 出 信 号
输
入
《数字电子技术基础》第五版
输出
S'
I
' 0
I1'
I
' 2
I
' 3
I
' 4
I
' 5
I
' 6
I
' 7
Y2'
Y1'
Y0' YS'
YE' X
I0 I1 XX XX XX XX XX XX
I2 I3 I4 X XX X XX X XX X X1 X10 1 00
I5 I6 I7 Y2 Y1 Y0 XX1 1 1 1 X1 0 1 1 0 1 001 01 0001 00 00001 1 00001 0
X 1 0 00 0 0 0 0 0 1