模电第6章概论
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模电第六章知识点总结
模电第六章知识点总结一、运算放大器（Operational Amplifier，简称Op Amp）1. 运算放大器的基本概念：运算放大器是一种主要用于进行信号放大、滤波、比较、积分等运算的集成电路。
它具有高输入阻抗、低输出阻抗、大增益、高共模抑制比和宽带宽等特点。
2. 运算放大器的基本结构：运算放大器通常由一个差分放大器和一个输出级组成。
差分放大器提供了高增益和高输入阻抗，而输出级则提供了低输出阻抗和大功率放大。
3. 运算放大器的理想特性：理想的运算放大器具有无穷大的输入阻抗、零的输入偏置电压、无穷大的增益、无限带宽和零的输出阻抗。
4. 运算放大器的实际特性：实际的运算放大器会受到限制，例如有限的共模抑制比、有限的带宽、输入偏置电压和温度漂移等。
5. 运算放大器的虚短片段模型：运算放大器可以用虚短片段模型来进行分析，其中将输入端和输出端分别连接到地和反馈节点，其他端口则可以忽略。
6. 运算放大器的常见应用：运算放大器常用于反馈放大电路、比较器电路、积分电路、微分电路、滤波电路等。
7. 运算放大器的反馈模式：运算放大器的反馈模式主要包括正反馈和负反馈。
负反馈可以稳定放大器的增益和频率特性，而正反馈则会增加放大器的增益和非线性失真。
二、电压比较器1. 电压比较器的基本概念：电压比较器是一种将两个电压进行比较，并输出相应逻辑电平的集成电路。
它通常具有高增益、快速响应和高输出驱动能力等特点。
2. 电压比较器的工作原理：电压比较器通过将两个输入电压进行比较，当一个电压高于另一个电压时，输出为高电平；反之则为低电平。
3. 电压比较器的应用：电压比较器广泛应用于电压检测、开关控制、信号处理、电压测量和触发器等领域。
总结：模电第六章主要介绍了运算放大器和电压比较器的基本概念、工作原理、特性和应用。
掌握这些知识点，可以为我们设计和分析各种电路提供基础。
同时，对于提高我们的工程能力和电子技术水平也是非常有用的。
模拟电子技术基础第2版第六章正弦波振荡电路课件
6.1.1 产生自激振荡的条件
1．原理框图 正弦波振荡电路框图如图6.1.1所示。
其中A是放大 电路，F是反馈网 络。由图可知，产 生振荡的基本条件 是反馈信号与输入 信号大小相等、相 位相同。
•
••
U f FU0
图6.1.1 正弦波振荡电路的框图
•
••
U 0 AU id
•
•
当 U f U id 时，必有
3 fo f
二、RC串并联正弦波振荡电路分析
当串并联选频网络在f=f0时，Uf最大，相移φ=0o，因此， 采用同相放大器，就能满足相位平衡条件。
1.振荡频率计算
当R1=R2=R，C1=C2=C时，RC串并联 正弦波振荡电路 的振荡频率为
fo
1
2RC
可见，改变R、C的参数值，就可调节振荡频率。为了同
6 ( 1 )3 0
RC RC
振荡角频率
0
1 RC
6
振荡频率
f0
1
2RC
6
当
o
1 RC
6
时，电路产生振荡，振荡
图6.2.1 RC文氏桥式振荡器 （a）电原理图 （b）等效电路
一、RC串并联网络的频率特性
1．频率特性分析
为了便于分析，将图6.2.1中的选频网络单独画在图6.2.2上。 图中R1=R2=R，C1=C2=C。
RC串联电路的阻抗为
Z1
R1
1
jc1
1 jRC jC
RC并联电路的阻抗为
1
Z2
R2
••
AF 1
2．振荡平衡条件
•
•
••
设 A A a ，F F f 则得 A F Aa F f 1
模电课件 第六章
c2 c1
i ＋
V1
V2
c1
u－id
I
－UEE
I
I
I
ic1 1 ic 2 ic1
uBE 2 uBE 1
1 e UT
uid
1 e UT
I
I
I
ic 2 1 ic1 ic 2
uBE 1 uBE 2
1 e UT
uid
1 eUT
第六章 集成运算放大器电路原理
iC1,iC2 I
iC2
iC1
I
Ir
Ir
第六章 集成运算放大器电路原理 多集电极晶体管镜像电流源
3.比例电流源
第六章 集成运算放大器电路原理
UBE1 IE1R1 UBE2 IE2R2 U BE1 U BE 2
IE1R1 IE2R2
IC2
IE2
R1
I E1
R1 R2
Ir
Ir
UCC U BE1 Rr R1
4.微电流电流源
第六章 集成运算放大器电路原理
第六章 集成运算放大器电路原理
iC1,iC2
第六章 集成运算放大器电I 路原理
iC2 Q
iC1
I 2
iC1
iC2
6 UT 4 UT2 UT 0 2UT 4UT 6UT uid
可见，增益AU正比于恒流源电流I。那 么，改变I就可以控制增益。
如果使I受到另外一个信号ub的控制， 那么就可以实现信号的相乘。
)(UGS
UGSTH )2
W1
W2
L1
L2
IO W2 / L2 Ir W1 / L1
二. CMOS共源放大第器六章 集成运算放大器电路原理
第六章 集成运算放大器电路原理 三.CMOS差动放大器
模电第六章(童诗白)讲解的ppt
& Xd
& Xf
& A & F
& Uo
电流反馈
电压反馈
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5
• 对输出端的影响：串联反馈在输入级与反馈网络的连接 对输出端的影响： 处断开；并联反馈使输入端对地短路。 处断开；并联反馈使输入端对地短路。
+ +
& Ud
+ & U -
& A
f
& Xo
& Ii
& Id
& If
& Xo
解：据图示瞬时极性： 据图示瞬时极性：
& & & Ib = (Ii − I f ) ↓
所以，为并联负反馈。 所以，为并联负反馈。 & 短路， 若将 U 0 短路，同时将输 入信号接地， 入信号接地 ， 使输入量对 反馈网络的影响， 反馈网络的影响，则：
C1 Rs + us –
I& f
& Ic2
I&i I&b
6.1 反馈的基本概念及判断方法 6.2 负反馈放大电路的四种基本组态 6.3 负反馈放大电路的计算 6.4 深度负反馈放大电路放大倍数 的分析 6.5 负反馈对放大电路性能的影响 6.6 负反馈放大电路的稳定性 6.7* 放大电路中其它形式的负反 馈 本章小结 内容简介
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1
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4
2. 基本放大电路的计算
(1) 开环时反馈网络的负载效应
• 对输入端的影响：电流反馈使输出电流所在回路开路； 对输入端的影响：电流反馈使输出电流所在回路开路； 电压反馈使输出端短路。 电压反馈使输出端短路。
Lec6模电第六章
模拟电子技术
1
模拟电子技术基础
1 导 论 2 运算放大器及其基本运算电路 3 二极管及其基本电路 4 场效应三极管及其放大电路 5 双极结型三极管及其放大电路 6 差分式放大电路与集成运算放大器 7 放大电路频率响应 8 反馈放大电路 9 输出级与集成功率放大器 10 信号处理与信号产生电路 11 实际运放使用中的问题 12 直流电源电路
差放
vo
vi1 + -vid/2 + vi2 +vid/2 + vid 差分式 放大电路
仅有共模信号时
vi1 ＋ vid － vi2
30
vic
+ -
差放
＋ vic －
vo
用vid、vic表示vi1和vi2
华中科技大学
6.2.1 差分式放大的一般概念
2. 差分式放大电路的输出
由vo1 或vo2输出 为单端输出
vo = vod voc Avdvid Avcvic
31
华中科技大学
6.2.1 差分式放大的一般概念
3. 共模抑制比
K CMR Avd = Avc
vi1 + vi2 + + vid 差分式 放大电路 + vo + vo2 + vo1 -
分贝（dB）数表示
K CMR
Avd 20 lg dB Avc
27
华中科技大学
6.2.1 差分式放大的一般概念
vid =vi1 vi2 1 vic = ( vi1 vi2 ) 2 vid vi1 =vic 2 vid vi2 =vic 2
vi1 + vi2 + + vid 差分式 放大电路 + vo + vo2 + vo1 -
1
模拟电子技术基础
1 导 论 2 运算放大器及其基本运算电路 3 二极管及其基本电路 4 场效应三极管及其放大电路 5 双极结型三极管及其放大电路 6 差分式放大电路与集成运算放大器 7 放大电路频率响应 8 反馈放大电路 9 输出级与集成功率放大器 10 信号处理与信号产生电路 11 实际运放使用中的问题 12 直流电源电路
差放
vo
vi1 + -vid/2 + vi2 +vid/2 + vid 差分式 放大电路
仅有共模信号时
vi1 ＋ vid － vi2
30
vic
+ -
差放
＋ vic －
vo
用vid、vic表示vi1和vi2
华中科技大学
6.2.1 差分式放大的一般概念
2. 差分式放大电路的输出
由vo1 或vo2输出 为单端输出
vo = vod voc Avdvid Avcvic
31
华中科技大学
6.2.1 差分式放大的一般概念
3. 共模抑制比
K CMR Avd = Avc
vi1 + vi2 + + vid 差分式 放大电路 + vo + vo2 + vo1 -
分贝（dB）数表示
K CMR
Avd 20 lg dB Avc
27
华中科技大学
6.2.1 差分式放大的一般概念
vid =vi1 vi2 1 vic = ( vi1 vi2 ) 2 vid vi1 =vic 2 vid vi2 =vic 2
vi1 + vi2 + + vid 差分式 放大电路 + vo + vo2 + vo1 -
模拟电子技术课件第六章
U TH − RU = − 2 Z = u+ R3 + R2
+ R2 Uz R2 + R3
R2
R3 +Uz
电容C放电，uC下降
u 当uC=u-<u+时， O=UZ
返回电容C充电状态。
R2 Uz R2 + R3
3. 周期与频率的计算（P182 自学）
26
6.5.1 矩形波产生电路
4. 占空比可变的矩形波产生电路
2
6.2 正弦波振荡电路的振荡条件(P172)
正弦波振荡电路就是一个无输入信号的正反馈放大器 。
Xi = 0
•
• •
•
•
•
X i′
Xo
X i′
•
A
•
A
Xo
Xf
•
•
Xf
•
F
F
自激振荡的条件： 而X f = FX o = FAXi '
X f = Xi '
即 AF = 1
3
1. 振荡条件
AF = 1
因为： A(ω ) = | A | ∠ϕ A
14
6.4.1 变压器反馈式LC振荡电路
Is
1 LC并联回路选频特性
等效阻抗
1 ( R + jωL) jωC Z= 1 + R + jωL jωC
一般有 R << ωL 则
Z= L C 1 ) ωC
•
U
R + j(ωL −
当 ω = ω0 = 谐振时
1 LC
时， 电路谐振。 ω 0 =
1 LC
为谐振频率
首端 L1 中间端 L2 尾端 C
+ R2 Uz R2 + R3
R2
R3 +Uz
电容C放电，uC下降
u 当uC=u-<u+时， O=UZ
返回电容C充电状态。
R2 Uz R2 + R3
3. 周期与频率的计算（P182 自学）
26
6.5.1 矩形波产生电路
4. 占空比可变的矩形波产生电路
2
6.2 正弦波振荡电路的振荡条件(P172)
正弦波振荡电路就是一个无输入信号的正反馈放大器 。
Xi = 0
•
• •
•
•
•
X i′
Xo
X i′
•
A
•
A
Xo
Xf
•
•
Xf
•
F
F
自激振荡的条件： 而X f = FX o = FAXi '
X f = Xi '
即 AF = 1
3
1. 振荡条件
AF = 1
因为： A(ω ) = | A | ∠ϕ A
14
6.4.1 变压器反馈式LC振荡电路
Is
1 LC并联回路选频特性
等效阻抗
1 ( R + jωL) jωC Z= 1 + R + jωL jωC
一般有 R << ωL 则
Z= L C 1 ) ωC
•
U
R + j(ωL −
当 ω = ω0 = 谐振时
1 LC
时， 电路谐振。 ω 0 =
1 LC
为谐振频率
首端 L1 中间端 L2 尾端 C
模电课件第6章
所以IC2也很小。
ro≈rce2（1＋
Re2 ）
rbe2 Re2
（参考射极偏置共射放大电路的输出电阻 R）o
当电源电压发生变化时，IC2的变化远小于IREF的变化，电
源电压波动对IC2影响不大,故：此电流源有很高的恒定性。
6.1.1 BJT电流源电路
3. 高输出阻抗电流源
IR EF V CC V B3E R V B E 2 V EE
电流源：是指电流恒定的电源
电流源的作用
为放大电路提供稳定的偏置电流
可作为放大电路的有源负载，以 便提高放大电路的电压增益
电流源的特点： 直流电阻小，交流电阻大
6.1.1 BJT电流源电路
CH6 模拟集成电路
1. 镜像电流源
T1、T2的参数全同 即β1＝β2，ICEO1＝ICEO2
VB E2=VB E1 IE2 = IE1 IC2 =IC1
CH6 模拟集成电路
1. MOSFET镜像电流源
IOID 2IRE F V D DV R SS V G S
当器件具有不同的宽长比时
IO
W2 W1
/ /
L2 L1
IRE
F
（=0）
ro= rds2
MOSFET基本镜像电路流
6.1.2 FET电流源电路
1. MOSFET镜像电流源
用T3代替R，T1~T3特性相同，
CH6 模拟集成电路
6.2.1 差分式放大电路的一般结构
1. 用三端器件组成的差分式放大电路
由于电源具有恒流 特性，并带有高阻 值的动态输出电阻， 因而电路具有稳定 的直流偏置和很强 的抑制共模信号的 能力。
CH6 模拟集成电路
一般集成运算放大器都采用直接耦合方式，即级—级之间 不用任何耦合件，这样信号损失小，效率高，频响好，频带宽。 但前后级Q点会相互影响，产生零点漂移，即当温度变化使第一 级放大器静态点发生微小变化时，这种变化量会被后面的电路逐 级放大，最终在输出端产生较大的电压漂移 。
精品课件-模拟电子技术(钱聪)-第6章
第6章 低频功率放大器 图6.3.1 TDA2030的外引线
之和。 由于每个电源仅在信号的一个半周提供电流， 另一个 半周电流为0， 故流过每个电源的电流如图6.2.2所示。
图6.2.2 集电极电流波形图
第6章 低频功率放大器 这样， 每个电源提供的平均电流为
因此总电源供给的功率为 (6.2.4)
显然， 当Uomax≈VCC时， PE达到最大
(6.2.3) (6.2.4)
第6章 低频功率放大器 图6.2.1 双电源乙类互补对称功率放大电路
第6章 低频功率放大器
2. 1） 输出功率Po 在输入正弦信号作用下， 功率放大器的输出功率为负载 上得到的电压有效值Uo与电流有效值Io的乘积。 如果不 考虑电路失真， 在负载RL两端获得的电压和电流均为正弦信 号。 由于图6.2.1中的VT1 、 VT2可以看成工作在共集电极电路 状态， Au≈1， 故输入正弦电压的振幅Uim就等于输出正弦电 压的振幅Uom， 即Uim=Uom， 这样可以得到电路的输出功率Po：
第6章 低频功率放大器
当加上信号ui时， 在信号的正半周， VT1导通VT2截止， 信号正半周电流回路如图中实线所示， 有电流通过负载RL， 同时向C充电； 在信号的负半周， VT2导通，则已充电的电容 C起着图6.2.2中电源－VCC的作用， 通过负载RL放电。 只要 选择时间常数RLC足够大(比信号的最长周期还大得多)， 就可 以认为用电容C可代替原来－VCC电源的作用。 VT2导通时信号 负半周电流回路如图中虚线所示。OTL电路的输出功率、 效 率、 功耗等的计算与OCL功放基本相同， 只需用VCC/2取代公 式中的VCC即可， 即
第6章 低频功率放大器
图6.1.1 （a） 甲类放大； （b） 甲乙类放大； （c） 乙类放大
模电第六章_ppt课件
v o1 v o2 vo Avd = v i1 v i2 vid
Rc 2 v o1 rbe 2 v i1
以双倍的元器件换 取抑制零漂的能力
接入负载时
1 β(R c || R L) 2 A vd = r be
<B> 双入、单出
v o1 vo 1 Rc 1 Avd1 = Av d vid 2 v i1 2 2 rbe
V = V BE2 BE1
则 I =I E2 E1 , IC2= IC1
I R EF I C 1 2 I B IC2 2 IB
2 I C 2 (1 ) 当 2 时，IC2和IREF是镜像关系。
6.1.1 BJT电流源电路
1. 镜像电流源
当BJT的β较大时，基极电流IB可以忽略
6.2 差分式放大电路
6.2.0 概述 6.2.1 差分式放大电路的一般结构 6.2.2 射极耦合差分式放大电路 6.2.3 源极耦合差分式放大电路
6.2.0 概述
1. 直接耦合放大电路
# 为什么一般的集成运 算放大器都要采用直接 耦合方式？
可以放大直流信号
2.直接耦合放大电路 电源电压波动 的零点漂移 也是原因之一
V V ( V ) V V CC BE E E CC E E Io＝IC2≈IREF＝ R R
无论C2支路的负载值如何， IC2的电 流值将保持不变。
代表符号
动态(交流)电阻
i 1 C 2 r ( ) o I B 2 v CE 2
rce
一般ro在几百千欧以上
差模输入电阻
不论是单端输入还是双端输入，差模输入电阻Rid是基本放 大电路的两倍。
R r id = 2 be
Rc 2 v o1 rbe 2 v i1
以双倍的元器件换 取抑制零漂的能力
接入负载时
1 β(R c || R L) 2 A vd = r be
<B> 双入、单出
v o1 vo 1 Rc 1 Avd1 = Av d vid 2 v i1 2 2 rbe
V = V BE2 BE1
则 I =I E2 E1 , IC2= IC1
I R EF I C 1 2 I B IC2 2 IB
2 I C 2 (1 ) 当 2 时，IC2和IREF是镜像关系。
6.1.1 BJT电流源电路
1. 镜像电流源
当BJT的β较大时，基极电流IB可以忽略
6.2 差分式放大电路
6.2.0 概述 6.2.1 差分式放大电路的一般结构 6.2.2 射极耦合差分式放大电路 6.2.3 源极耦合差分式放大电路
6.2.0 概述
1. 直接耦合放大电路
# 为什么一般的集成运 算放大器都要采用直接 耦合方式？
可以放大直流信号
2.直接耦合放大电路 电源电压波动 的零点漂移 也是原因之一
V V ( V ) V V CC BE E E CC E E Io＝IC2≈IREF＝ R R
无论C2支路的负载值如何， IC2的电 流值将保持不变。
代表符号
动态(交流)电阻
i 1 C 2 r ( ) o I B 2 v CE 2
rce
一般ro在几百千欧以上
差模输入电阻
不论是单端输入还是双端输入，差模输入电阻Rid是基本放 大电路的两倍。
R r id = 2 be
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当β>>1时
IE IC IB IC IB
IE 1 IB IB IC
VCC Rb1
Rc Q1 Re Rb2
VCEQ VCC I EQ Re RC
Rc,eq RC Re
Veq I B Req vBE 1 I B Re Rb,eq Req 1 Re Rb1 / / Rb2 (1 )Re
VBQ
VBEQ Re
VCEQ VCC IEQ Re
vi vbc vo vec
Ri
vi ii
Rb1 / / Rb2
/ /[rbe
(1 )RL' ]
vi rbeib
1
ib RL'
RO
vO iO
Re
//
RS
/ / Rb1 / / Rb2
1
rbe
vO 1 ibRL'
精确计算方法：戴维南等效
VCC Rb1
Rb2
Veq
Rb 2 Rb1 Rb2
VCC
Rc
Req Rb1 / / Rb2
Q1
Re
Veq
IE
1
Req
VBEQ
IE Re
IE
Veq VBEQ
Re
Req
1
6.4 放大电路的三种基本组态
共发射极： 共集电极： 共基极：
三种组态的判别方法？ 交流动态信号公共端
rbe
(1 )
RO
V I
Re
//
RS
/ / Rb1 / / Rb2
1
rbe
Re
/ / RS' rbe
1
RS' RS / / Rb1 / / Rb2
6.6.2 共基极放大电路CB
Cmi 、Cmo 米勒电容
电路将有三个低频转折频率 fLC1 、 fLC2 、 fLC3 实际计算时取 f(Lmax)( fLC1 、 fLC2 、 fLC3)
6.6 共集电极放大电路和共基极放大电路CC
6.6.1 共集电极放大电路
1. 直流分析：
VBQ
Rb2 Rb1 Rb2
VCC
I EQ
反向电压放大倍数 输出导纳，即为1/rce S
因为hre非常略，因此常用简化的小信号模型。
rbe
rbb '
(1
)
26(mV ) I EQ
对于低频小功率三极管，rbb’为200左右，
高频小功率三极管为50左右。
vi ibrbe
vO - ib (RC / / RL ) - ibRL'
截止区
6.2 基本放大电路的工作原理及组成
偏置： PN结电压的加载。 加正向电压称为正偏，加反向电压为反偏。
信号源、电源串、并连接
VCC I BQ Rb VBEQ
VCC ICQ RC VCEQ
I BQ
VCC
VBEQ Rb
ICQ IBQ
VCEQ VCC ICQ RC
若计算出VCEQ 0(或VCES )，则电路一定是处于饱和状态
AV
vO vi
1 RL' rbe 1 RL'
RL' RC / / RL
外加电压法求输出电阻
RS'
Ib
RS
/
V / Rb1 / / Rb2
rbe
I
V Re
(1
)Ib
=V
V (1 )
Re RS / / Rb1 / / Rb2 rbe
=
V Re
RS
V / / Rb1 / / Rb2
交流通道：电容C相当于短路，电压源 因无内阻，也相当于短路。
6.5 共发射极放大电路CE 若 IRb2>>(5~10)IB
VCC
Rb1 Rc C2
Rs C1 Q1
+
+ Rb2
RL
Vo
Vi
Vs
-
Re Ce
-
VBQ
Rb 2 Rb1 Rb2
VCC
I EQ
VBQ
VBEQ Re
VCEQ VCC IEQ Re RC
VCEQ
diB
iC vCE
dv IBQ CE
电阻
无量纲
vbe hieib hrevce
ic hfeib hoevce
无量纲
电导
c b
e
hie
=
vBE ib
|VCEQ
hfe
=
iC ib
|VCEQ
hre
vBE vCE
|I BQ
hoe
iC vCE
|I BQ
输入阻抗，常用rbe表示
正向电流放大倍数，常用β表示
RL' RC / / RL
输入电阻： 输出电阻： 放大倍数：
Ri
vi ii
Rb1 / / Rb2
/ /rbe
RO
vO iO
RC
Av
vO vi
- ibRL'
ibrbe
- RL'
rbe
vi vbe vo vce
vi ibrbe (1 )ibRe vO - ibRC
Ri
vi ii
Rb1
6.3 工作点稳定的偏置电路
VCC
Rb1 Rc C2
Rs C1 Q1
+
+ Rb2
RL
Vo
Vi
Vs
-
Re Ce
-
静态工作点：电容C开路。
VCC
Rb1 Rc
IR2
IB
Q1
Re Rb2
若 IR2>>(5~10)IB
VBQ
Rb2 Rb1 Rb2
VCC
IEQ
VBQ
VBEQ Re
VCEQ VCC IEQ Re RC
/ / Rb2
/ /[rbe
(1 )Re ]
RO
vO iO
RC
Av
vO vi
ibrbe
- ibRC (1 )ibRe
rbe
- RC (1 )Re
-RC Re
（当 β>>1 时） 估算方法
gm
iC vb ' e
|VCE
0
rb ' e
I EQ VT
rb ' e
(1
)re
(1
)
VT I EQ
f
1
2 rb'e (cb'e
cb'c )
fT 0 f
fh ( f、fhi、fho）|min
β是一个频敏参数，当频率升高到一定时，β会下降，
fT是特征频率，称为晶体管的带宽。确定fh方法：
fhi
1
2 Ri'chi
fho
1
2 RO' cho
Ri' rb'e / / RS / / Rb' Ro' RO / / RL Chi Cb'e Cmi Cho Cb'C Cmo
第6章 双极型晶体管
6.1 双机型晶体管的外部特性
IE
IE IC IB
IC IB
IE 1 IB
符合节点电流定理 三极管工作在放大状态 基极电流与发射极电流关系
相 当 于 二 极 管 正 向 特 性
iB f (vBE ) vCEC
饱和区 iC f (vCE) IB 放大区
Rc,eq RC Re
Rb,eq Rb1 / / Rb2 (1 )Re
Veq Rb,eq I B vBE VCC IC Rc,eq vCE
可以看出，iC与vCE反相?
在低频、小信号作用下的关系式
dvBE
vBE iB
VCEQ
diB
vBE vCE
dv IBQ CE
diC
iC iB