模拟电子

§1、1 半导体的基础知识 我们这一章要了解的概念有：本征半导体、P型半导体、N型半导体及它们各自的特征。 ________________________________________ 在学习半导体之前我们还要了解一些物质导电性的基础知识：物质为什麽会导电. 一:本征半导体 纯净晶体结构的半导体我们称之为本征半导体。常用的半导体材料有：硅和锗。它们都是四价元素，原子结构的最外层轨道上有四个价电子，当把硅或锗制成晶体时，它们是靠共价键的作用而紧密联系在一起。 共价键中的一些价电子由于热运动获得一些能量，从而摆脱共价键的约束成为自由电子，同时在共价键上留下空位，我们称这些空位为空穴，它带正电。我们用晶体结构示意图来描述一下；如图（1）所示：图中的虚线代表共价键。 在外电场作用下，自由电子产生定向移动，形成电子电流； 同时价电子也按一定的方向一次填补空穴，从而使空穴产生定向移动，形成空穴电流。 因此，在晶体中存在两种载流子，即带负电自由电子和带正电空穴，它们是成对出现的。二：杂质半导体 在本征半导体中两种载流子的浓度很低，因此导电性很差。我们向晶体中有控制的掺入特定的杂质来改变它的导电性，这种半导体被称为杂质半导体。 1.N型半导体 在本征半导体中，掺入5价元素，使晶体中某些原子被杂质原子所代替，因为杂质原子最外层有5各价电子，它与周围原子形成共价键后，还多余一个自由电子，因此使其中的空穴的浓度远小于自由电子的浓度。但是，电子的浓度与空穴的浓度的乘积是一个常数，与掺杂无关。 在N型半导体中自由电子是多数载流子，空穴是少数载流子。 2.P型半导体 在本征半导体中，掺入3价元素，晶体中的某些原子被杂质原子代替，但是杂质原子的最外层只有3个价电子，它与周围的原子形成共价键后，还多余一个空穴，因此使其中的空穴浓度远大于自由电子的浓度。在P型半导体中，自由电子是少数载流子，空穴使多数载流子。 §1、2 P—N结(第一页) 我们通过现代工艺，把一块本征半导体的一边形成P型半导体，另一边形成N型半导体，于是这两种半导体的交界处就形成了P—N结，它是构成其它半导体的基础，我们要掌握好它的特性！ ________________________________________ 一：异形半导体接触现象 在形成的P—N结中，由于两侧的电子和空穴的浓度相差很大，因此它们会产生扩散运动：电子从N区向P区扩散；空穴从P去向N区扩散。因为它们都是带电粒子，它们向另一侧扩散的同时在N区留下了带正电的空穴，在P区留下了带负电的杂质离子，这样就形成了空间电荷区，也就是形成了电场(自建场). 它们的形成过程如图（1），（2）所示 在电场的作用下，载流子将作漂移运动，它的运动方向与扩散运动的方向相反，阻止扩散运动。电场的强弱与扩散的程度有关，扩散的越多，电场越强，同时对扩散运动的阻力也越大，当扩散运动与漂移运动相等时，通过界面的载流子为0。此时，PN结的交界区就形成一个缺少载流子的高阻区，我们又把它称为阻挡层或耗尽层。 §1、2 P—N结(第二页) ________________________________________ 二：PN结的单向导电性我们在PN结两端加不同方向的电压，可以破坏它原来的平衡，从而使它呈现出单向导电性。 1.PN结外加正向电压 PN结外加正向电压的接法是P区接电源的正极，N区接电源的负极。这时外加电压形成电场的方向与自建场的方向相反，从而使阻挡层变窄，扩散作用大于漂移作用，多数载流子向对方区域扩散形成正向电流，方向是从P区指向N区。如图（1）所示 这时的PN结处于导通状态，它所呈现的电阻为正向电阻，正向电压越大，电流也越大。它的关系是指数关系： 其中：ID为流过PN结的电流，U为PN结两端的电压， UT=kT/q称为温度电压当量，其中，k为波尔兹曼常数，T为绝对温度，q为电子电量，在室温下（300K）时UT=26mv，IS为反向饱和电流。这个公式我们要掌握好！ 2.PN结外加反向电压 它的接法与正向相反，即P区接电源的负极，N区接电源的正极。此时的外加电压形成电场的方向与自建场的方向相同，从而使阻挡层变宽，漂移作用大于扩散作用，少数载流子在电场的作用下，形成漂移电流，它的方向与正向电压的方向相反，所以又称为反向电流。因反向电流是少数载流子形成，故反向电流很小，即使反向电压再增加，少数载流子也不会增加，反向电压也不会增加，因此它又被称为反向饱和电流。即：ID=-IS 此时，PN结处于截止状态，呈现的电阻为反向电阻，而且阻值很高。 由以上我们可以看出：PN结在正向电压作用下，处于导通状态，在反向电压的作用下，处于截止状态，因此PN结具有单向导电性。 它的电流和电压的关系通式为： 它被称为伏安特性方程，如图（3）所示为伏安特性曲线。 ________________________________________ 三：PN结的击穿 PN结处于反向偏置时，在一定的电压范围内，流过PN结的电流很小，但电压超过某一数值时，反向电流急剧增加，这种现象我们就称为反向击穿。 击穿形式分为两种：雪崩击穿和齐纳击穿。 对于硅材料的PN结来说，击穿电压〉7v时为雪崩击穿，<4v时为齐纳击穿。在4v与7v之间，两种击穿都有。这种现象破坏了PN结的单向导电性，我们在使用时要避免。 击穿并不意味着PN结烧坏。四：PN结的电容效应 由于电压的变化将引起电荷的变化，从而出现电容效应，PN结内部有电荷的变化，因此它具有电容效应，它的电容效应有两种：势垒电容和扩散电容。 势垒电容是由阻挡层内的空间电荷引起的。 扩散电容是PN结在正向电压的作用下，多数载流子在扩散过程中引起电荷的积累而产生的。 PN结正偏时，扩散电容起主要作用，PN结反偏时，势垒电容起主要作用。 这一页我们来学习二极管的一些知识，它是这门课程的基础。 ________________________________________ 五：半导体二极管半导体二极管是由PN结加上引线和管壳构成的。它的类型很多。 按制造材料分：硅二极管和锗二极管。 按管子的结构来分有：点接触型二极管和面接触型二极管。 二极管的逻辑逻辑符号为： 1.二极管的特性正向特性当正向电压低于某一数值时，正向电流很小，只有当正向电压高于某一值时，二极管才有明显的正向电流，这个电压被称为导通电压，我们又称它为门限电压或死区电压，一般用UON表示，在室温下，硅管的UON约为0.6----0.8V，锗管的UON约为0.1--0.3v，我们一般认为当正向电压大于UON时，二极管才导通。否则截止。反向特性二极管的反向电压一定时，反向电流很小，而且变化不大（反向饱和电流），但反向电压大于某一数值时，反向电流急剧变大，产生击穿。温度特性二极管对温度很敏感，在室温附近，温度每升高1度，正向压将减小2--2.5mV，温度每升高10度，反向电流约增加一倍。 §1、2 P—N结(第五页) ________________________________________ 2.二极管的主要参数我们描述器件特性的物理量，称为器件的特性。二极管的特性有： 最大整流电流IF 它是二极管允许通过的最大正向平均电流。 最大反向工作电压UR 它是二极管允许的最大工作电压，我们一般取击穿电压的一般作UR 反向电流IR 二极管未击穿时的电流，它越小，二极管的单向导电性越好。 最高工作频率fM 它的值取决于PN结结电容的大小，电容越大，频率约高。 二极管的直流电阻RD 加在管子两端的直流电压与直流电流之比，我们就称为直流电阻，它可表示为：RD=UF/IF 它是非线性的，正反向阻值相差越大，二极管的性能越好。 二极管的交流电阻rd 在二极管工作点附近电压的微变化与相应的微变化电流值之比，就称为该点的交流电阻。六：稳压二极管 稳压二极管是利用二极管的击穿特性。它是因为二极管工作在反向击穿区，反向电流变化很大的情况下，反向电压变化则很小，从而表现出很好的稳压特性。七：二极管的应用 我们运用二极管主要是利用它的单向导电性。它导通时，我们可用短线来代替它，它截止时，我们可认为它断路。 1.限幅电路 当输入信号电压在一定范围内变化时，输出电压也随着输入电压相应的变化；当输入电压高于某一个数值时，输出电压保持不变，这就是限幅电路。我们把开始不变的电压称为限幅电平。它分为上限幅和下限幅。例1.试分析图(1)所示的限幅电路,输入电压的波形为图(2),画出它的限幅电路的波形 (1) E=0时限幅电平为0v。ui>0时二极管导通，uo=0，ui<0时，二极管截止，uo=ui，它的波形图为：如图（3）所示 (2) 当0+E时,二极管导通,uo=E,它的波形图为:如图(4)所示 (3)当-UM1,时这两个PN结的输入特性基本重合。我们用UCE=0和UCE>=1,两条曲线表示，如图（4）所示 2.输出特性 它的输出特性可分为三个区：（如图（5）的特性曲线） (1)截止区：IB<=0时，此时的集电极电流近似为零，管子的集电极电压等于电源电压，两个结均反偏 (2)饱和区：此时两个结均处于正向偏置，UCE=0.3V (3)放大区:此时IC=ßIB，IC基本不随UCE变化而变化，此时发射结正偏，集电结反偏。四：三级管主要参数 1.放大系数它主要是表征管子放大能力。它有共基极的放大系数和共发射极的放大系数。它们二者的关系是： 2.极间的反向电流（它们是有少数载流子形成的）（1）：基电极--基极的反向饱和电流。（2）ICEO：穿透电流，它与ICBO关系为：ICEO=（1+ß）ICBO 五：参数与温度的关系 由于半导体的载流子受温度影响，因此三极管的参数受温度影响，温度上升，输入特性曲线向左移，基极的电流不变，基极与发射极之间的电压降低。输出特性曲线上移。 温度升高，放大系数也增加。 §2、1 放大电路工作原理 我们知道三极管可以通过控制基极的电流来控制集电极的电流，来达到放大的目的。放大电路就是利用三极管的这种特性来组成放大电路。我们下面以共发射极的接法为例来说明一下。 ________________________________________ 一：放大电路的组成原理放大电路的组成原理（应具备的条件）（1）：放大器件工作在放大区（三极管的发射结正向偏置，集电结反向偏置）（2）：输入信号能输送至放大器件的输入端（三极管的发射结）（3）：有信号电压输出。判断放大电路是否具有放大作用，就是根据这几点，它们必须同时具备。例1：判断图（1）电路是否具有放大作用 解：图（1）a不能放大，因为是NPN三极管，所加的电压UBE不满足条件（1），所以不具有放大作用。图（1）b具有放大作用。二：直流通路和交流通路在分析放大电路时有两类问题：直流问题和交流问题。（1）直流通路：将放大电路中的电容视为开路，电感视为短路即得。它又被称为静态分析。（2）交流通路：将放大电路中的电容视为短路，电感视为开路，直流电源视为短路即得。它又被称为动态分析。例2：试画出图（2）所示电路的直流通路和交流通路。解：图（2）所示电路的直流通路如图（3）所示：交流通路如图（4）所示： §2、2 放大电路的直流工作状态 这一节是本章的重点内容，在这一节中我们要掌握公式法计算Q点和图形法计算Q点 ________________________________________ 在学习之前，我们先来了解一个概念： 什麽是Q点？它就是直流工作点，又称为静态工作点，简称Q点。我们在进行静态分析时，主要是求基极直流电流IB、集电极直流电流IC、集电极与发射极间的直流电压UCE 一：公式法计算Q点我们可以根据放大电路的直流通路，估算出放大电路的静态工作点。下面把求IB、IC、UCE的公式列出来 三极管导通时，UBE的变化很小，可视为常数，我们一般认为：硅管为 0.7V 锗管为 0.2V 例1:估算图(1)放大电路的静态工作点。其中RB=120千欧，RC=1千欧，UCC=24伏，ß=50，三极管为硅管 解：IB=(UCC-UBE)/RB=24-0.7/120000=0.194(mA) IC=ßIB=50*0.194=9.7(mA) UCE=UCC-ICRC=24-9.7*1=14.3V 二：图解法计算Q点 三极管的电流、电压关系可用输入特性曲线和输出特性曲线表示，我们可以在特性曲线上，直接用作图的方法来确定静态工作点。用图解法的关键是正确的作出直流负载线，通过直流负载线与iB=IBQ的特性曲线的交点，即为Q点。读出它的坐标即得IC和UCE 图解法求Q点的步骤为：（1）：通过直流负载方程画出直流负载线，（直流负载方程为UCE=UCC-iCRC）（2）：由基极回路求出IB （3）：找出iB=IB这一条输出特性曲线与直流负载线的交点就是Q点。读出Q点的坐标即为所求。 例2：如图（2）所示电路，已知Rb=280千欧，Rc=3千欧，Ucc=12伏，三极管的输出特性曲线如图（3）所示，试用图解法确定静态工作点。 解：（1）画直流负载线：因直流负载方程为UCE=UCC-iCRC iC=0，UCE=UCC=12V；UCE=4mA，iC=UCC/RC=4mA，连接这两点，即得直流负载线：如图（3）中的兰线（2）通过基极输入回路，求得IB=（UCC-UBE）/RC=40uA （3）找出Q点（如图（3）所示），因此IC=2mA；UCE=6V 三：电路参数对静态工作点的影响 静态工作点的位置在实际应用中很重要，它与电路参数有关。下面我们分析一下电路参数Rb，Rc，Ucc对静态工作点的影响。 改变Rb 改变Rc 改变Ucc Rb变化，只对IB有影响。 Rb增大，IB减小，工作点沿直流负载线下移。 Rc变化，只改变负载线的纵坐标 Rc增大，负载线的纵坐标上移,工作点沿iB=IB这条特性曲线右移 Ucc变化,IB和直流负载线同时变化 Ucc增大,IB增大,直流负载线水平向右移动,工作点向右上方移动 Rb减小，IB增大，工作点沿直流负载线上移 Rc减小,负载线的纵坐标下移,工作点沿iB=IB这条特性曲线左移 Ucc减小,IB减小,直流负载线水平向左移动,工作点向左下方移动例3：如图（4）所示：要使工作点由Q1变到Q2点应使（ ） A.Rc增大 C.Ucc增大 B.Rb增大 D.Rc减小 答案为：A 要使工作点由Q1变到Q3点应使( ) A.Rb增大 B.Rc增大 C.Rb减小 D.Rc减小答案为：A 注意：在实际应用中，主要是通过改变电阻Rb来改变静态工作点。 §2、3 放大电路的动态分析(第一页) 这一节是本章也是本课程的重点内容。我们把加进的输入交流信号时的状态称为动态，这一节我们主要学习放大电路动态分析的两种方法：图解法和微变等效电路法。 ________________________________________ 我们对放大电路进行动态分析的任务是求出电压的放大倍数、输入电阻、和输出电阻。一：图解法分析动态特性 1.交流负载线的画法交流负载线的特点： 必须通过静态工作点 交流负载线的斜率由R"L表示(R"L=Rc//RL) 交流负载线的画法（有两种）：（1） 先作出直流负载线，找出Q点； 作出一条斜率为R"L的辅助线，然后过Q点作它的平行线即得。（此法为点斜式）（2） 先求出UCE坐标的截距（通过方程U"CC=UCE+ICR"L） 连接Q点和U"CC点即为交流负载线。（此法为两点式）例1：作出图（1）所示电路的交流负载线。已知特性曲线如图（2）所示，Ucc=12V，Rc=3千欧，RL=3千欧，Rb=280千欧。 解：（1）作出直流负载线，求出点Q。 （2）求出点U"cc。U"cc=Uce+IcR"L=6+1.5*2=9V （3）连接点Q和点U"cc即得交流负载线（图中黑线即为所求） §2、3 放大电路的动态分析(第二页) ________________________________________ 二：放大电路的非线性失真 在使用放大电路时，我们一般是要求输出信号尽可能的大，但是它要受到三极管非线性的限制。有时输入信号过大或者工作点选择不恰当，输出电压波形就会产生失真。这种失真是由于三极管的非线性引起的，所以它被称为非线性失真。 1.输入信号过大引起的非线性失真. 它主要表现在输入特性的起始弯曲部分，输出特性的间距不匀，当输入又比较大时，就会使Ib、Uce和Ic的正负半周不对称，即产生非线性失真。如图（1）所示 2.工作点不合适引起的失真 当工作点设置过低，在输入信号的负半周，工作状态进入截止区，从而引起Ib、Uce和Ic的波形失真，称为截止失真（对于PNP型来说）如图（2）所示 当工作点设置过高，在输入信号的正半周，工作状态进入饱和区，此时Ib继续增大而Ic不再随之增大，因此引起Ic和Uce的波形失真，称为饱和失真。如图（3）所示 由于放大电路有失真问题，因此它存在最大不失真输出电压幅值Uom。最大不失真输出电压是指：当工作状态一定的前提下，逐渐增大输入信号，三极管还没有进入截止或饱和时，输出所能获得的最大电压输出。当电压受饱和区限制时Uom=Uce-uce，当电压受截止区限制时Uom=Ic*R"L 例2：求2.31中例1的最大不失真输出电压振幅Uom 解： §2、3 放大电路的动态分析(第三页) 通过上面学习，我们已经了解图解法分析放大电路的基本知识，但是它对电压的放大倍数、输入电阻、输出电阻的计算有很多不足之处。这一页我们学习另外一种分析方法：微变等效电路法 ________________________________________ 三：微变等效电路法 我们采用微变等效电路法的思想是：当信号变化的范围很小（微变）时，可以认为三极管电压、电流变化量之间的关系是线性的。 通过上述思想我们就可以把含有非线性元件（如三极管）的放大电路，转换为我们熟悉的线性电路，这样我们就可以利用电路分析的各种方法来求解了。在应用中我们把三极管等效为图（1）所示的电路其中：Ie=（1+ß）Ib rbe为基极和发射极之间的等效电阻 四：三种基本组态放大电路的分析（微变电路的应用） 微变等效电路主要用于对放大电路的动态特性分析。三极管有三种接法，因此放大电路也有三种基本组态。我们衡量放大电路的性能是通过性能指标来衡量的！ 1.放大电路的性能指标（我们简要的介绍几种） 电压放大倍数 Au 它是用来衡量放大电路的电压放大能力。它可定义为输出电压的幅值与输入电压的幅值之比 Au=Uo/Ui 电压源放大倍数Aus是表示输出电压与信号源电压值比，它就是考虑了信号源内阻Rs影响时的Au Aus=Uo/Us 电流放大倍数 Ai 它是用来衡量放大电路的电流放大能力，值越大表明放大能力越好。它可定义为输出电流Io和输入电流Ii之比 Ai=Io/Ii 输入电阻 ri 它是用来衡量放大电路对输入信号源的影响。它可表示为输入电压与输入电流之比 ri=Ui/Ii 输出电阻 ro 它是用来衡量放大电路所能驱动负载的能力。从输出端看进去的等效电阻就是输出电阻 §2、3 放大电路的动态分析(第四页) ________________________________________ 下面我们用微变等效电路法对放大电路进行分析。 1.共e极放大电路 如图(1)所示的电路,试分析它的Au、Ai、rO、ri 分析为：其等效电路图为：如图（2）所示 （1）电压放大倍数因为 Uo=-ßIbR'L(由输入回路得到的) Ui=Ibrbe 所以: Au= -ßR'L/rbe 其中R'L=Rc//RL 负号表示共e极时,集电极电压与基极电压的相位相反 （2）电流放大倍数因为 Io=Ic=ßIb Ii=Ib 所以： Ai=Io/Ii=ß （3）输入电阻因为 ri=Rb//r'i 又因为 r'i=U'i/Ib U'i=Ib*rbe 所以 ri==rbe "=="为约等于 (4)输出电阻 ro=Rc 注意： ro常用来带负载RL的能力,我们在求它时不应含RL,应将其断开。 ________________________________________ 2.共c极放大电路如图(3)所示电路,试用微变等效电路法分析它的Au、Ai、rO、ri 分析为：其等效电路图为：如图(4)所示（1）电压放大倍数Au 因为： Uo=（1+ß）IbR'e R'e=Re//RL Ui=Ibrbe+(1+ß)R'eIb 所以 (2)电流放大倍数Ai 因为 Io=Ie=(1+ß)Ib Ii=Ib 所以: Ai=Ie/Ib=(1+ß) (3)输入电阻ri 因为: ri=Rb//r'i r'i=Ui/Ib=rbe+(1+ß)R'e 所以: ri=Rb//[rbe+(1+ß)R'e] (4)输出电阻ro 按输出电阻的计算方法,进行计算 ro=Re//[(R's+rbe)/(1+ß)] 由此我们可以看出ro的值很小,这是共C极电路的一个特点. ________________________________________ 3.共b极放大电路 如图(5)所示电路,试用微变等效电路法分析它的Au、Ai、rO、ri 分析为：其等效电路为：如图（6）所示（1）电压放大倍数Au 因为：Uo=-ßIbR'L R'L=Rc//RL Ui=-Ib rbe 所以: Au=ßR'L/rbe (2)电流放大倍数Ai 因为：Io=Ic Ii=Ie 所以： Ai=Ic/Ie=a （3）输入电阻ri 因为：ri=Re//r'i r'i=rbe/(1+ß) 所以: ri=Re//rbe/(1+ß) (4)输出电阻ro 当Us=0时,Ib=0,ßIb=0 因此: ro=Rc ________________________________________总结 通过上面的学习，我们可以发现，放大电路共发射极时，Ai和Au都比较大，但是输出电压和输入电压的相位相反；共基极时，Ai比较大，但是Au较小，输出电压与输入电压同相，并且具有跟随关系，它可作为输入级，输出级或起隔离作用的中间级；共集电极时，Ai较小，Au较大，输出电压与输入电压同相，多用于宽频带放大等。 §2、4 静态工作点的稳定及其偏置电路 这一节我们主要学习工作点稳定电路的计算。 ________________________________________ 半导体器件对温度十分敏感，温度的变化会使静态工作点产生变化，如静态工作点选择过高会产生饱和失真等。 我们知道工作点的变化主要集中在Ic的变化，要使工作点稳定，主要是使Ic稳定，一般我们是通过反馈法来稳定工作点。反馈法有三种，我们最常用的是电流反馈式偏置电路。 我们通过例题来说明一下例：如图（1）所示电路，已知：Ucc=24V，Rb1=20千欧，Rb2=60千欧，Re=1.8千欧,Rc=3.3千欧, ß=50, 求电路的静态工作点. 解：首先作出其微变等效电路图。如图（2）所示: 因为: 所以: UB=6V 所以： UE=UB-UBE=6-0.7=5.3V IEQ=UE/Re=5.3/1.8=2.9mA IBQ=IEQ/(1+ß)=58uA UCEQ=Ucc-Ic(Rc+Re)=9.21V 注：图（1）所示的电路即为电流反馈式偏置电路， §2、5 多级放大电路 单级放大电路的放大倍数有时不能满足我们的需要，为此我们需要把若干个基本的放大电路连接起来，组成多级放大电路。多级放大电路之间的连接称为耦合，它的方式由多种。 ________________________________________ 一：多级放大电路的耦合方式实际中我们常用的耦合方式有三种，即阻容耦合、直接耦合和变压器耦合。 1.阻容耦合 它的连接方法是:通过电容和电阻把前级输出接至下一级输入。它的特点是：各级静态工作点相对独立,便于调整. 它的缺点是：不能放大变化缓慢（直流）的信号；不便于集成。如图（1）所示为阻容耦合接法。 2.直接耦合为了避免电容对缓慢变化信号的影响，我们直接把两级放大电路接在一起，这就是直接耦合法。它的特点是：即能放大交流信号，也能放大直流信号，便于集成，存在零漂现象。 (关于它的问题我们将在以后的章节中讨论) 3.变压器耦合变压器耦合主要用于功率放大电路，它的优点是可变化电压和实现阻抗变换，工作点相对独立。缺点是体积大，不能实现集成化，频率特性差。 ________________________________________ 二：多级放大电路的指标计算 1.电压放大倍数 Au 多级放大电路的倍数等于各级放大电路倍数的乘积.即: Au=Au1.Au2.Au3.......Aun 2.输入电阻和输出电阻 对于多级放大电路来说：输入级的输入电阻就是输入电阻；输出级的输出电阻就是输出电阻。我们在设计放大电路的输入级和输出级时主要是考虑输入电阻和输出电阻的要求 §2.6 放大电路的频率特性 这一节我们来学习放大电路对不同频率的响应,它就是放大电路的频率特性. ________________________________________ 一：频率特性简述 （1）：由于放大电路中存在电抗元件C，因此它对不同频率呈现的阻抗不同，所以放大电路对不同频率成分的放大倍数和相位移不同。放大倍数与频率的关系称为幅频关系；相位与频率的关系称为相频关系。放大电路工作在中频区时，电压的放大倍数基本不随频率变化，保持一常数。 低频区：当放大倍数下降到中频区放大倍数的0.707倍时,我们称此时的频率为下限频率fl.放大器工作在此区时，所呈现的容抗增大，因此放大倍数下降，同时输出电压与输入电压之间产生附加相移。 高频区：高频区时的放大倍数也下降。因为放大器工作在高频区时，电路的容抗变小，频率上升时，使加至放大电路输入信号减小，从而使放大倍数下降。 （2）：通频带宽：上、下限频率之差，既是通频带宽。它是表征放大电路对不同频率的输入信号的响应能力。它定义为： （3）：截止频率：确定原则是：某电容所确定的截止频率，与该电容所在回路的时常数 呈下述关系： 二：多级放大电路的频率特性 （1）多级放大电路通频宽 多级放大电路的频宽窄于单级放大电路的频宽。它的上限频率小于单级放大器的上限频率；下限频率大与单级放大器的下限频率。 （2）：上、下限频率的计算 上限频率满足关系式： 下限频率满足关系是： §3.1 场效应管的类型（第一页） 这一节我们要了解场效应管的分类，各种场效应管的工作特点及根据特性曲线能判断管子的类型。 ________________________________________ 场效应管分为结型场效应管（JFET）和绝缘栅场效应管（MOS管） 一：结型场效应管 1.结型场效应管的分类 结型场效应管有两种结构形式。它们是N沟道结型场效应管（符号图为（1））和P沟道结型场效应管（符号图为（2）） 从图中我们可以看到，结型场效应管也具有三个电极，它们是：G——栅极；D——漏极；S——源极。电路符号中栅极的箭头方向可理解为两个PN结的正向导电方向。 2.结型场效应管的工作原理(以N沟道结型场效应管为例) 在D、S间加上电压UDS，则源极和漏极之间形成电流ID，我们通过改变栅极和源极的反向电压UGS，就可以改变两个PN结阻挡层的（耗尽层）的宽度，这样就改变了沟道电阻，因此就改变了漏极电流ID。 3.结型场效应管的特性曲线(以N沟道结型场效应管为例) 输出特性曲线：（如图（3）所示）根据工作特性我们把它分为四个区域，即：可变电阻区、放大区、击穿区、截止区。 对此不作很深的要求，只要求我们看到输出特性曲线能判断是什麽类型的管子即可 转移特性曲线： 我们根据这个特性关系可得出它的特性曲线如图（4）所示。它描述了栅、源之间电压对漏极电流的控制作用。 从图中我们可以看出当UGS=UP时ID=0。我们称UP为夹断电压。 注：转移特性和输出特性同是反映场效应管工作时，UGS、UDS、ID之间的关系，它们之间是可以互相转换的。 §3.1 场效应管的类型（第二页） ________________________________________ 二：绝缘栅场效应管(MOS管) 1.绝缘栅场效应管的分类 绝缘栅场效应管也有两种结构形式，它们是N沟道型和P沟道型。无论是什麽沟道，它们又分为增强型和耗尽型两种。 2.绝缘栅型场效应管的工作原理(以N沟道增强型MOS场效应管) 我们首先来看N沟道增强型MOS场效应管的符号图：如图(1)所示 它是利用UGS来控制“感应电荷”的多少，以改变由这些“感应电荷”形成的导电沟道的状况，然后达到控制漏极电流的目的。 3.绝缘栅型场效应管的特性曲线(以N沟道增强型MOS场效应管) 它的转移特性曲线如图（2）所示；它的输出特性曲线如图(3)所示，它也分为4个区：可变电阻区、放大区、截止区和击穿区。 注：对此我们也是只要求看到输出特性曲线和转移曲线能判断出是什麽类型的管子，即可。 §3.2 场效应管的主要参数和特点 ________________________________________ 一：场效应管的主要参数 (1)直流参数 饱和漏极电流IDSS 它可定义为：当栅、源极之间的电压等于零，而漏、源极之间的电压大于夹断电压时，对应的漏极电流。 夹断电压UP 它可定义为：当UDS一定时，使ID减小到一个微小的电流时所需的UGS 开启电压UT 它可定义为：当UDS一定时，使ID到达某一个数值时所需的UGS (2)交流参数 低频跨导gm 它是描述栅、源电压对漏极电流的控制作用。 极间电容 场效应管三个电极之间的电容，它的值越小表示管子的性能越好。 (3)极限参数 漏、源击穿电压 当漏极电流急剧上升时，产生雪崩击穿时的UDS。 栅极击穿电压 结型场效应管正常工作时，栅、源极之间的PN结处于反向偏置状态，若电流过高，则产生击穿现象。 ________________________________________ 二：场效应管的特点场效应管具有放大作用，可以组成放大电路，它与双极性三极管相比具有以下特点：（1）场效应管是电压控制器件，它通过UGS来控制ID；（2）场效应管的输入端电流极小，因此它的输入电阻很高；（3）它是利用多数载流子导电，因此它的温度稳定性较好；（4）它组成的放大电路的电压放大系数要小于三极管组成放大电路的电压放大系数；（5）场效应管的抗辐射能力强 §3.3 总结 这一节我们对前面所述的内容进行总结一下，以突出重点为目的。 ________________________________________ 下面我们通过表格把各种场效应管的符号和特性曲线表示出来： 种类 符号 转移特性 输出特性结型N沟道 耗尽型 结型P沟道 耗尽型 绝缘栅型N沟道 增强型 耗尽型 绝缘栅型P沟道 增强型 耗尽型 我们这一节要掌握的问题是：（1）场效应管与三极管相比所具有的特点；（2）根据输出特性或转移特性能判断出是什麽类型的管子（这一点是我们学习的重点）（3）结型和绝缘栅型场效应管的工作特点和原理（只要求我们了解）。 §4、1 负反馈（第一页） 这一节我们来了解反馈的一些基本概念。 ________________________________________ 一：反馈的定义 反馈：可描述为将放大电路的输出量（电压或电流）的一部分或全部，通过一定的方式送回放大电路的输入端。我们有时把引入反馈的放大电路称为闭环放大器，没有引入的称为开环放大器。二：反馈的分类和判断 1.按反馈的极性分 它可分为负反馈和正反馈。反馈输入信号能使原来的输入信号减小即为负反馈，反之则为正反馈。问题：怎麽判断电路是正反馈还是负反馈呢? 答： 首先我们来说一下判断的思路，就是通过比较反馈前后的输入量的改变情况，若反馈后的净输入量减小则为负反馈，反之则为正反馈。（净输入量是反馈后的输入量） 我们判断的方法是：瞬时极性法。先将反馈网络与放大电路的输入段断开，然后设定输入信号有一个正极性的变化，再看反馈回来的量是正极性的还是负极性的，若是负极性，则表示反馈量是削弱输入信号，因此是负反馈。反之则为正反馈。 负反馈对放大器性能才有改善，正反馈使放大器的性能变坏，因此正、负反馈的判断我们要掌握好！ 2.按交直流性质分 它可分为直流反馈和交流反馈。 直流反馈常用于稳定直流工作点，交流反馈主要用于放大电路性能的改善。 3.按输出端取样对象分 它分为电压反馈和电流反馈。 4.按输入端的连接方式分 它可分为串联反馈和并联反馈。 它们对信号源的内阻Rs的要求是不同的。串联反馈要求Rs越小越好，并联则要求Rs越大越好！ ________________________________________ 在放大电路中主要是用负反馈，因此我们这一章只学习负反馈。 按上面的分类，负反馈放大电路可又四种组态：串联电压反馈；串联电流反馈；并联电压反馈；并联电流反馈。反馈的一般表达式 如右图所示的反馈电路的结构框图基本放大电路的放大倍数为： 反馈网络的反馈系数为： 由于： 所以： 所以反馈放大电路的放大系数（又称开环增益）为： 这个式子反映了反馈放大电路的基本关系，也是分析反馈问题的基本出发点。其中（1+AF）是描述反馈强弱的物理量，它又被称为反馈深度，它是反馈电路定量分析的基础。 ________________________________________ 一：串联电压负反馈 串联电压负反馈是稳定输出电压Uo。当Ui为某一固定数值时，由于某些原因使Uo减小，则Uf也随之减小，这样就使净输入电压增大，因此输出电压也增大，故稳定了输出电压。 因输出的是电压，反馈回来是以电压的形式加在输入端的，因此基本电路的放大倍数为： 反馈系数为： 闭环放大倍数为： 二：串联电流负反馈 串联电流负反馈，是用来稳定输出电流的。 它的放大倍数关系如下：由于输出的是电流，反馈回来的是以电压的形式加在输入端的，所以它的互导放大倍数为： 三：并联电压负反馈 并联电压负反馈，输入用电流，输出用电压。因此它为互阻放大系数： 从定义我们可以看出 ，即： 是输入电流控制的电压源，它稳定输出电压。 四：并联电流负反馈 并联电流负反馈的输入、输出均用电流，因此是电流放大倍数： 由定义知 ，即 ： 。它是输入电流控制的电流源。它稳定输出电流。 §4、2 负反馈对放大电路性能的影响 负反馈都是对放大电路的那些性能产生影响呢？我们这一节就来解决这个问题！ ________________________________________ 一：对放大倍数的影响（1）负反馈使放大倍数下降由放大倍数的一般表达式： 我们可以看出引入负反馈后，放大倍数下降了(1+FA)倍。（2）负反馈提高放大倍数的稳定性我们用相对变化量来表示（对上式求导）： 从上式我们可以看出放大倍数的稳定性也提高了（1+FA）倍。 例1：某负反馈放大电路，其A=104，反馈系数F=0.01。如由于某些原因，使A变化了±10%，求Af的相对变化量为多少？ 解：由上式得 即A变化±10%的情况下，Af只变化了±0.1%。 二：负反馈对输入电阻的影响 它对输入电阻的影响，只取决于反馈电路在输入端的连接方式，即：取决于是串联反馈还是并联反馈（1）串联反馈使输入电阻提高 即：rif=（1+FA）ri （2）并联反馈使输入电阻下降 即：rif=ri/（1+FA）三：负反馈对输出电阻的影响 它对输出电阻的影响，只取决于反馈电路在输出端的连接方式，即：取决于是电压反馈还是电流反馈（1）电压反馈使输出电阻降低 即：rof=ro/（1+FA）（2）电流反馈使输出电阻提高 即：rof=（1+FA）ro 四：负反馈对放大电路非线性失真的影响 负反馈可以使放大电路的非线性失真减小，它还可以抑制放大电路自身产生的噪声。注：负反馈只能减小本级放大器自身产生的非线性失真和自身的噪声，对输入信号存在的非线性失真和噪声，负反馈是不能改变的。五：负反馈对频带的影响 引入负反馈后放大电路上、下限频率改变的表达式为：上限为： 下限为： 频带的变化表达式为： 即：引入负反馈后，上限频率提高（1+FAm）倍，下限频率下降（1+FAm）倍；频带展宽（1+FAm）倍。 §4、3 负反馈放大电路的计算负反馈放大电路的计算方法有多种,在这里我们只学习深度负反馈条件下的近似估算法。 ________________________________________ 一：深度负反馈放大电路的近似估算 只有放大电路满足了深度负反馈这个条件，我们才可以用近似计算法来估算电路的放大倍数。这一点是我们学习的重点。即：(1+AF)>>1时，可以对放大倍数进行估算。 当(1+AF)>>1时，则 Af=A/（1+AF）≈A/AF=1/F 由此可见，引入负反馈后，放大电路的放大倍数仅取决于反馈系数F，与基本放大电路的放大倍数基本无关。 我们根据Af和F的定义： Af=XO/Xi F=Xf/XO 可得到如下近似关系： Xi≈Xf 即：在深度负反馈时，输入量等于反馈量，净输入量为零。 (1)对于串联负反馈 Uf≈Ui Ui'≈0 从此式找出输出电压输出电压Uo与输入电压Ui的关系,从而估算出电压的放大倍数Auf (2)对于并联负反馈 If≈Ii Ii'≈0 从此式找出Uo和Ui的关系,估算出Auf 二：负反馈估算方法我们以串联电压负反馈放大电路为例：如图(1)所示电路为串联电压负反馈放大电路,试分析其电压放大倍数 由于是串联电压负反馈,故Ui≈Uf。 由上图可知,输出电压Uo经Rf和Re1分压后反馈到输入回路。即： 则： 由于输出电压与输入电压的相位一致，故电压的放大倍数为正值。 注：当放大电路不满足深反馈时，不能用此方法求解电压的放大倍数。 §5、1 差动放大电路(第一页) 我们先来学习一个概念---------零点漂移 ________________________________________ 一：零点漂移 零点漂移可描述为：输入电压为零，输出电压偏离零值的变化。它又被简称为：零漂 问题：零点漂移是怎样形成的？ 答： 运算放大器均是采用直接耦合的方式，我们知道直接耦合式放大电路的各级的Q点是相互影响的，由于各级的放大作用，第一级的微弱变化，会使输出级产生很大的变化。当输入短路时（由于一些原因使输入级的Q点发生微弱变化 象：温度），输出将随时间缓慢变化，这样就形成了零点漂移。 产生零漂的原因是：晶体三极管的参数受温度的影响。解决零漂最有效的措施是：采用差动电路。 ________________________________________ 二：差动放大电路 1、差动放大电路的基本形式 如图（1）所示 基本形式对电路的要求是：两个电路的参数完全对称两个管子的温度特性也完全对称。 它的工作原理是：当输入信号Ui=0时，则两管的电流相等，两管的集点极电位也相等，所以输出电压Uo=UC1-UC2=0。温度上升时，两管电流均增加，则集电极电位均下降，由于它们处于同一温度环境，因此两管的电流和电压变化量均相等，其输出电压仍然为零。它的放大作用（输入信号有两种类型） （1）共模信号及共模电压的放大倍数 Auc 共模信号---在差动放大管T1和T2的基极接入幅度相等、极性相同的信号。如图（2）所示 共模信号的作用，对两管的作用是同向的，将引起两管电流同量的增加，集电极电位也同量减小，因此两管集电极输出共模电压Uoc为零。因此： 。于是差动电路对称时，对共模信号的抑制能力强 （2）差模信号及差模电压放大倍数 Aud 差模信号---在差动放大管T1和T2的基极分别加入幅度相等而极性相反的信号。如图（3）所示 差模信号的作用，由于信号的极性相反，因此T1管集电极电压下降，T2管的集电极电压上升，且二者的变化量的绝对值相等，因此： 此时的两管基极的信号为： 所以： ，由此我们可以看出差动电路的差模电压放大倍数等于单管电压的放大倍数。 输入端信号之差为0时，输出为0；输入端信号之差不为0时，就有输出。这就被称为差动放大电路基本差动电路存在如下问题： 电路难于绝对对称，因此输出仍然存在零漂；管子没有采取消除零漂的措施，有时会使电路失去放大能力；它要对地输出，此时的零漂与单管放大电路一样。为此我们要学习另一种差动放大电路------长尾式差动放大电路 ________________________________________ 2：长尾式差动放大电路 它又被称为射极耦合差动放大电路，如右图所示：图中的两个管子通过射极电阻Re和Uee耦合。 下面我们来学习它的一些指标 (1)静态工作点 静态时，输入短路，由于流过电阻Re的电流为IE1和IE2之和，且电路对称，IE1=IE2，因此： (2)对共模信号的抑制作用 在这里我们只学习共模信号对长尾电路中的Re的作用。由于是同向变化的，因此流过Re的共模信号电流是Ie1+Ie2=2Ie，对每一管来说，可视为在射极接入电阻为2Re。它的共模放大倍数为： （用第二章学的方法求得）由此式我们可以看出Re的接入，使每管的共模放大倍数下降了很多（对零漂具有很强的抑制作用） (3)对差模信号的放大作用 差模信号引起两管电流的反向变化（一管电流上升，一管电流下降），流过射极电阻Re的差模电流为Ie1-Ie2，由于电路对称，所以流过Re的差模电流为零，Re上的差模信号电压也为零，因此射极视为地电位，此处“地”称为“虚地”。因此差模信号时，Re不产生影响。 由于Re对差模信号不产生影响，故双端输出的差模放大倍数仍为单管放大倍数： (4)共模抑制比(CMRR) 我们一般用共模抑制比来衡量差动放大电路性能的优劣。CMRR定义如下： 它的值越大，表明电路对共模信号的抑制能力越好。 有时还用对数的形式表示共模抑制比，即： ，其中 为差模增益。CMR的单位为：分贝 （dB） (5)一般输入信号情况 如果差动电路的输入信号，即不是共模也不是差模信号时：我们要把输入信号分解为一对共模信号和一对差模信号，它们共同作用在差动电路的输入端。例1：如右图所示电路，已知差模增益为48dB，共模抑制比为67dB，Ui1=5V，Ui2=5.01V，试求输出电压Uo 解：∵ =48dB，∴Aud≈-251， 又∵CMR=67dB ∴CMRR≈2239 ∴Auc=Aud/CMRR≈0.11 则输出电压为： 这一页我们来学习另一种差动放大电路和差动放大电路的四种接法 ________________________________________ 一：恒流源差动放大电路 我们知道长尾式差动电路，由于接入Re，提高了共模信号的抑制能力，且Re越大，抑制能力越强，但Re增大，使得Re上的直流压降增大，要使管子能正常工作，必须提高UEE的值，这样做是很不划算的。因此我们用恒流源代替Re，它的电路图如右图所示： 恒流源差动放大电路的指标运算，与长尾式完全一样，只需用ro3代替Re即可 ________________________________________ 二：差动放大电路的四种接法 差动放大电路有两个输入端和两个输出端，因此信号的输入、输出方式有四种情况。 （1）双端输入、双端输出它的电路的接法如图（1）所示： 差模电压的放大倍数为： 共模电压的放大倍数为： 共模抑制比为：CMRR→∞ (2)双端输入、单端输出它的电路接法如图(2)所示: 差模电压的放大倍数为: 共模电压的放大倍数为: 共模抑制比为: (3)单端输入、双端输出它的电路接法如图（3）所示： 这种放大电路忽略共模信号的放大作用时，它就等效为双端输入的情况。 双端输入的结论均适用单端输入、双端输出。 (4)单端输入、双端输出它的电路的接法如图（4）所示： 它等效于双端输入、单端输出。这种接法的特点是：它比单管基本放大电路的抑制零漂的能力强，还可根据不同的输出端，得到同相或反相关系。 三：总结 由以上我们可以看出：差动放大电路电压放大倍数仅与输出形式有关，只要是双端输出，它的差模电压放大倍数与单管基本的放大电路相同；如为单端输出，它的差模电压放大倍数是单管基本电压放大倍数的一半，输入电阻都相同。 §5、2 集成运算放大器 集成运放是一种高放大倍数、高输入电阻、低输出电阻的直接耦合放大电路 ________________________________________ 一：集成运放的组成 它有四部分组成：1、偏置电路； 2、输入级：为了抑制零漂，采用差动放大电路 3、中间级：为了提高放大倍数，一般采用有源负载的共射放大电路。 4、输出级：为了提高电路驱动负载的能力，一般采用互补对称输出级电路二：集成运放的性能指标（扼要介绍） 1、开环差模电压放大倍数 Aod 它是指集成运放在无外加反馈回路的情况下的差模电压的放大倍数。 2、最大输出电压 Uop-p 它是指一定电压下，集成运放的最大不失真输出电压的峰--峰值。 3、差模输入电阻rid 它的大小反映了集成运放输入端向差模输入信号源索取电流的大小。要求它愈大愈好。 4、输出电阻 rO 它的大小反映了集成运放在小信号输出时的负载能力。 5、共模抑制比 CMRR 它放映了集成运放对共模输入信号的抑制能力，其定义同差动放大电路。CMRR越大越好。 §5、3 总结 ________________________________________ 一：总结这一章主要掌握的内容有一下几点： 1、直接耦合放大器的零点漂移现象； 2、差动放大器（长尾电路和具有恒流源的电路）直流工作点的计算； 3、差动放大器的信号输入、输出方式； 4、差动放大器的动态性能（差模电压放大倍数、共模电压放大倍数、CMRR、输入电阻和输出电阻）的分析计算，电路参数变化对放大器的影响。 §6、1 集成运放的应用基础 这一节我们主要学习理想运放的线性运用和非线性应用的条件及其分析方法。 ________________________________________ 一：低频等效电路 在电路中集成运放作为一个完整的独立的器件来对待。于是在分析、计算时我们用等效电路来代替集成运放。 由于集成运放主要用于频率不高的场合，因此我们只学习低频率时的等效电路。 右图所示为集成运放的符号，它有两个输入端和一个输出端。 其中：标有 的为同相输入端(输出电压的相位与该输入电压的相位相同) 标有 的为反相输入端(输出电压的相位与该输入电压的相位相反) 二：理想集成运放 一般我们是把集成运放视为理想的（将集成运放的各项技术指标理想化）开环电压放大倍数： 输入电阻： 输入偏置电流： 共模抑制比： 输出电阻： -3dB带宽： 无干扰无噪声 失调电压 、失调电流 及它们的温漂均为零 三：集成运放工作在线性区的特性 当集成运放工作在线性放大区时的条件是： (1) (2) 注：(1)即:同相输入端与反相输入端的电位相等，但不是短路。我们把满足这个条件称为"虚短" (2)即:理想运放的输入电阻为∞,因此集成运放输入端不取电流。 我们在计算电路时，只要是线性应用，均可以应用以上的两个结论，因此我们要掌握好！ 当集成运放工作在线性区时，它的输入、输出的关系式为： 四：集成运放工作在非线性工作区 当集成运放工作在非线性区时的条件是：集成运放在非线性工作区内一般是开环运用或加正反馈。它的输入输出关系是： 它的输出电压有两种形态：（1）当 时， （2）当 时， 它的输入电流仍为零（因为 ）即： ________________________________________ 集成运放工作在不同区域时，近似条件不同，我们在分析集成运放时，应先判断它工作在什麽区域，然后再用上述公式对集成运放进行分析、计算。 §6、2 运算电路（第一页） 这一节我们学习对信号进行比例、加、减、乘、除等运算的电路。此时集成运放工作在线性区。 ________________________________________ 一：比例运算电路 定义：将输入信号按比例放大的电路，称为比例运算电路。 分类：反向比例电路、同相比例电路、差动比例电路。（按输入信号加入不同的输入端分） 比例放大电路是集成运算放大电路的三种主要放大形式 (1)反向比例电路输入信号加入反相输入端,电路如图(1)所示: 输出特性：因为： ， 所以： 从上式我们可以看出：Uo与Ui是比例关系，改变比例系数 ，即可改变Uo的数值。负号表示输出电压与输入电压极性相反。反向比例电路的特点： (1)反向比例电路由于存在"虚地",因此它的共模输入电压为零.即:它对集成运放的共模抑制比要求低 (2)输入电阻低:ri=R1.因此对输入信号的负载能力有一定的要求. (2)同相比例电路输入信号加入同相输入端,电路如图(2)所示: 输出特性：因为： （虚短但不是虚地）； ； 所以： 改变Rf/R1即可改变Uo的值，输入、输出电压的极性相同同相比例电路的特点： (1)输入电阻高；(2)由于 (电路的共模输入信号高)，因此集成运放的共模抑制比要求高 (3)差动比例电路 输入信号分别加之反相输入端和同相输入端,电路图如图(3)所示: 它的输出电压为： 由此我们可以看出它实际完成的是：对输入两信号的差运算。 ________________________________________ 二：和、差电路 (1)反相求和电路 它的电路图如图(1)所示:（输入端的个数可根据需要进行调整）其中电阻R'为: 它的输出电压与输入电压的关系为： 它可以模拟方程： 。它的特点与反相比例电路相同。它可十分方便的某一电路的输入电阻，来改变电路的比例关系，而不影响其它路的比例关系。（2）同相求和电路 它的电路图如图（2）所示：（输入端的个数可根据需要进行调整） 它的输出电压与输入电压的关系为： 。它的调节不如反相求和电路，而且它的共模输入信号大，因此它的应用不很广泛。（3）和差电路 它的电路图如图(3)所示： 此电路的功能是对Ui1、Ui2进行反相求和，对Ui3、Ui4进行同相求和，然后进行的叠加即得和差结果。 它的输入输出电压的关系是： 。由于该电路用一只集成运放，它的电阻计算和电路调整均不方便，因此我们常用二级集成运放组成和差电路。它的电路图如图（4）所示它的输入输出电压的关系是： 它的后级对前级没有影响（采用的是理想的集成运放），它的计算十分方便。 §6、2 运算电路（第三页） ________________________________________ 三：积分电路和微分电路 (1)积分电路 它可实现积分运算及产生三角波形等。积分运算是：输出电压与输入电压呈积分关系。它的电路图如图(1)所示：它是利用电容的充放电来实现积分运算 它的输入、输出电压的关系为： 其中: 表示电容两端的初始电压值. 如果电路输入的电压波形是方形，则产生三角波形输出。 (2)微分电路 微分是积分的逆运算，它的输出电压与输入电压呈微分关系。电路图如图（2）所示： 它的输入、输出电压的关系为： ________________________________________ 四：对数和指数运算电路 (1)对数运算电路 对数运算电路就是是输出电压与输入电压呈对数函数。我们把反相比例电路中Rf用二极管或三级管代替级组成了对数运算电路。电路图如图（3）所示： 它的输入、输出电压的关系为： （也可以用三级管代替二极管） (2)指数运算电路指数运算电路是对数运算的逆运算,将指数运算电路的二极管(三级管)与电阻R对换即可。电路图如(4)所示 它的输入、输出电压的关系为： 利用对数和指数运算以及比例，和差运算电路，可组成乘法或除法运算电路和其它非线性运算电路 §6、3 有源滤波电路和电压比较器(第一页) 这一节我们来学习关于滤波电路和电压比较器的一些知识 ________________________________________ 一：滤波电路的基础知识 滤波电路的作用：允许规定范围内的信号通过；而使规定范围之外的信号不能通过。 滤波电路的分类：（按工作频率的不同） 低通滤波器：允许低频率的信号通过，将高频信号衰减。 高通滤波器：允许高频信号通过，将低频信号衰减。 带通滤波器：允许一定频带范围内的信号通过，将此频带外的信号衰减。 带阻滤波器：阻止某一频带范围内的信号通过，而允许此频带以外的信号衰减。 我们在电路分析课程中已学习了，利用电阻、电容等无源器件构成的滤波电路，但它有很大的缺陷如：电路增益小；驱动负载能力差等。为此我们要学习有源滤波电路。二：有源滤波电路 (1)低通滤波电路 它的电路图如图(1)所示:(我们以无源滤波网络RC接至集成运放的同相输入端为例) 它的幅频特性如图(2)所示： 它的传输函数为： 其中：Aup为通带电压放大被数， ；通带截止角频率 对于低有源滤波电路，我们可以通过改变电阻Rf和R1的阻值来调节通带电压的放大被数。 (2)高通滤波电路 它的电路图如图(3)所示:(我们以无源滤波网络接至集成运放的反相输入端为例) 同样我们可以得到它的幅频特定如图(4)所示: 它的传输函数为: 其中: (通带电压放大被数)； (通带截止角频率) (3)带通滤波电路和带阻滤波电路 将低通滤波电路和高通滤波电路进行不同组合，即可的获得带通滤波电路和带阻滤波电路，它们的电路图分别为：如图（5）所示带通滤波电路；如图（6）所示带阻滤波电路： 这一页我们来学习电压比较器的一些知识 ________________________________________ 一：电压比较器的基础知识 电压比较器的功能：比较两个电压的大小(用输出电压的高或低电平，表示两个输入电压的大小关系) 电压比较器的作用：它可用作模拟电路和数字电路的接口，还可以用作波形产生和变换电路等。 注：电压比较器中的集成运放通常工作在非线性区。及满足如下关系： U->U+ 时 UO=UOL U-