模电直接耦合多级放大电路
模电实验报告五 运算放大器
模拟电子技术实验报告第（5 ）次实验实验名称：_运算放大器专业班级：自动化姓名：学号：一、实验目的1、研究由集成运算放大器组成的比例、加法、减法和积分等基本运算电路的功能。
2、了解运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题。
二、实验原理集成运算放大器是一种具有高电压放大倍数的直接耦合多级放大电路。
当外部接入不同的线性或非线性元器件组成输入和负反馈电路时，可以灵活地实现各种特定的函数关系。
在线性应用方面，可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数等模拟运算电路。
理想运算放大器特性在大多数情况下，将运放视为理想运放，就是将运放的各项技术指标理想化，满足下列条件的运算放大器称为理想运放。
开环电压增益Aud=∞输入阻抗ri=∞输出阻抗ro=0带宽fBW=∞失调与漂移均为零等。
理想运放在线性应用时的两个重要特征：1、输出电压uo与输入电压之间满足关系式子uo=Aud(u+—u-)由于Aud=∞，而uo为有限值，因此，u+—u-≈0,。
即u+≈u-，称为“虚短”。
2、由于ri=∞，故流进运放两个输入端的电流可视为零，即IIB=0，称为“虚断”。
这说明运放对其前级吸取电流极小。
上述两个特性是分析理想运放应用电路的基本原则，可简化运放电路的计算。
基本运算电路（1）反相比例运算电路电路如图4-1所示。
对于理想运放，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为为了减小输入级偏置电流引起的运算误差，在同相输入端应接入平衡电阻R2=R1//RF（2）反相加法电路电路如图4-2所示，输出电压与输入电压之间的关系为（3）同相比例运算电路图4-3（a）是同相比例运算电路，它的输出电压与输入电压之间的关系为（4）差动放大电路（减法器）对于图4-4所示的减法运算电路，当R1=R2，R3=RF时，有如下关系式（5）积分运算电路反相积分电路如图4-5所示。
在理想化条件下，输出电压uo等于式中uc(o) 是t=0 时刻电容C 两端的电压值，即初始值。
《模电》第一章重点掌握内容
《模电》第一章重点掌握内容：一、概念1、半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间的物质。
2、半导体奇妙特性：热敏性、光敏性、掺杂性。
3、本征半导体：完全纯净的、结构完整的、晶格状的半导体。
4、本征激发：环境温度变化或光照产生本征激发，形成电子和空穴，电子带负电，空穴带正电。
它们在外电场作用下均能移动而形成电流，所以称载流子。
5、P型半导体：在纯净半导体中掺入三价杂质元素，便形成P型半导体，使导电能力大大加强，此类半导体，空穴为多数载流子（称多子）而电子为少子。
6、N型半导体：在纯净半导体中掺入五价杂质元素，便形成N型半导体，使导电能力大大加强，此类半导体，电子为多子、而空穴为少子。
7、PN结具有单向导电性：P接正、N接负时（称正偏），PN结正向导通，P接负、N接正时（称反偏），PN结反向截止。
所以正向电流主要由多子的扩散运动形成的，而反向电流主要由少子的漂移运动形成的。
8、二极管按材料分有硅管(S i管)和锗管(G e管)，按功能分有普通管，开关管、整流管、稳压管等。
9、二极管由一个PN结组成，所以二极管也具有单向导电性：正偏时导通，呈小电阻，大电流，反偏时截止，呈大电阻，零电流。
其死区电压：S i管约0。
5V，G e管约为0。
1 V ，其死区电压：S i管约0.5V，G e管约为0.1 V 。
其导通压降：S i管约0.7V，G e管约为0.2 V 。
这两组数也是判材料的依据。
10、稳压管是工作在反向击穿状态的：①加正向电压时，相当正向导通的二极管。
（压降为0.7V，）②加反向电压时截止，相当断开。
③加反向电压并击穿（即满足U﹥U Z）时便稳压为U Z。
11、二极管主要用途：整流、限幅、继流、检波、开关、隔离（门电路）等。
二、应用举例：（判二极管是导通或截止、并求有关图中的输出电压U0。
三极管复习完第二章再判）参考答案：a、因阳极电位比阴极高，即二极管正偏导通。
是硅管。
b 、二极管反偏截止。
f 、因V的阳极电位比阴极电位高，所以二极管正偏导通，（将二极管短路）使输出电压为U0=3V 。
模电3-多级放大电路
)U BE5
动态时：ub1 ub3 ui
§3.5 直接耦合多级放大电路读图
一、放大电路的读图方法 二、例题
一、放大电路的读图方法
1. 化整为零：按信号流通顺序将N级放大电路分
为N个基本放大电路。
2. 识别电路：分析每级电路属于哪种基本电路，
有何特点。
3. 统观总体：分析整个电路的性能特点。 4. 定量估算：必要时需估算主要动态参数。
解决方法：采用电流源取代Re！
具有恒流源差分放大电路的组成
等效电阻 为无穷大
近似为 恒流
I2
IB3，IE3
R2 R1 R2
VEE UBEQ R3
六、差分放大电路的改进
1. 加调零电位器 RW
1) RW取值应大些？还是小些？ 2) RW对动态参数的影响？ 3) 若RW滑动端在中点，写出Ad、 Ri的表达式。
输入差模信号的同时总是伴随着共模信号输入：
uId uI，uIc uI / 2
2. 单端输入双端输出
问题讨论： （1）UOQ产生的原因？ （2）如何减小共模输出 电压？
静态时的值
测试:
uO
Ad
uI
Ac
uI 2
U OQ
差模输出 共模输出
3. 四种接法的比较：电路参数理想对称条件下
输入方式： Ri均为2(Rb+rbe)；双端输入时无共模信号输入， 单端输入时有共模信号输入。
共模信号：大小相等，极性相同。
差模信号：大小相等，极性相反.
典型电路
在理想对称的情况下： 1. 克服零点漂移； 2. 零输入零输出； 3. 抑制共模信号； 4. 放大差模信号。
I BQ1 I BQ2 I BQ ICQ1 ICQ2 ICQ I EQ1 I EQ2 I EQ U CQ1 U CQ2 U CQ uO U CQ1 U CQ2 0
模电题库及答案
模拟电子线路随堂练习第一章半导体器件作业1-1一、习题（满分100分）1.N型半导体带负电，P型半导体带正电。
（）2.以空穴为主要导电方式的半导体称为P型半导体。
（）3.PN结处于正向偏置时，正向电流小，电阻大，处于导通状态。
（）4.晶体二极管的反向电压上升到一定值时，反向电流剧增，二极管被击穿，就不能再使用了。
（）5.硅二极管两端只要加上正向电压时立即导通。
（）6.在本征半导体中，空穴和自由电子两种载流子的数量不相等。
（）7.晶体三极管的基极，集电极，发射极都不可互换使用。
（）8.晶体三极管工作在饱和状态的条件是：发射结正偏，集电结正偏。
（）9.晶体三极管有三种工作状态，即：放大状态，饱和状态，导通状态。
（）10.三极管是一种电压控制器件，场效应管是一种电流控制器件。
（）11.温度升高后，在纯净的半导体中（）。
A.自由电子和空穴数目都增多，且增量相同B.空穴增多，自由电子数目不变C.自由电子增多，空穴不变D.自由电子和空穴数目都不变12.如果PN结反向电压的数值增大（小于击穿电压），则（）。
A.阻当层不变，反向电流基本不变B.阻当层变厚，反向电流基本不变C.阻当层变窄，反向电流增大D.阻当层变厚，反向电流减小作业1-2一、习题（满分100分）1.N型半导体（）。
A.带正电B.带负电Ｃ.呈中性Ｄ.不确定2.如果二极管的正反向电阻都很大，则该二极管（）。
A.正常B.断路Ｃ.被击穿Ｄ.短路3.对于晶体二极管，下列说法正确的是（）。
A.正向偏置时导通，反向偏置时截止B.反向偏置时无电流流过二极管C.反向击穿后立即烧毁D.导通时可等效为一线性电阻4.工作在放大状态的三极管两个电极电流如图，那么，第三个电极的电流大小、方向和管脚自左至右顺序分别为（）。
流出三极管 e、c、b 流进三极管 e、c、b流出三极管 c、e、b 流进三极管 c、e、b5.测得电路中晶体三极管各电极相对于地的电位如图，从而可判断该晶体管工作在（）。
模电设计多级放大电路实验报告
摘要单级放大电路的电压放大倍数一般可以达到几十倍，然而，在许多场合，这样的放大倍数是不够用的，常需要把若干个单管放大电路串接起来，组成多级放大器，把信号经过多次放大，从而得到所需的放大倍数。
在生产实践中，一些信号需经多级放大才能达到负载的要求。
可由若干个单级放大电路组成的多级放大器来承担这一工作。
在多级放大电路的前面几级，主要用作电压放大，大多采用阻容耦合方式; 在最后的功率输出级中，常采用变压器藕合方式’;在直流放大电路及线性集成电路中，·常采用直接接藕合方式。
摘要 (2)第一章放大电路基础 (3)1.1 放大的概念和放大电路的基本指标：1.2 三种类型的指标第二章基本放大电路 (7)2.1 BJT 的结构 (7)2. 2 BJT的放大原理 (8)第三章多级放大电路 (9)3.1 多级放大电路的耦合方式 (9)3.2 放大电路的静态工作点分析 (11)3.3 设计电路的工作原理 (12)3.4计算参数 .......................................................................................................... .. (13)总结......................................................................................................................... (14)参考文献 ................................................................................................................ (14)第一章放大电路基础放大的概念和放大电路的基本指标：“放大”这个词很普遍，在很多场合都会发现放大的现象的存在。
模电选择填空题
1、PN结加正向电压时，空间电荷区将。
PN结加反向电压时，空间电荷区将。
2、根据不同要求选择合适的反馈组态：为了稳定静态工作点应引入负反馈；为了稳定输出电压应引入反馈；为了稳定输出电流应引入反馈。
6、在双端输入的差分放大电路中，射极电阻RE对信号无影响，对信号具有抑制作用。
1．为保证三极管处于放大状态，其发射结必须加偏置电压，集电结必须加偏置电压。
3．互补对称输出电路容易产生交越失真，主要因为两个对称三极管特性有电压，在输入回路加偏置电压可消除该失真。
4．放大器中引入负反馈，可放大器增益的稳定性，但同时放大器的增益。
5．直接耦合多级放大电路各级的Q点相互，能够放大信号。
10．一理想OTL电路，Vcc＝9V，R L＝4Ω，则其最大输出功率为，每个三极管的最大功耗为。
1．NPN型三极管共射放大电路的输出波形有顶部失真，它属于失真，消除该失真要Rb的阻值。
( )A.截止增大B.饱和增大C.截止减小D.饱和减小2．K CMR越大，表明电路。
（）A.放大倍数越稳定B.抑制零漂能力越强C. 交流放大倍数越大D.输入信号中差模成分越大3．若希望抑制50Hz交流电源的干扰，应选用滤波电路。
（）A.高通B.低通C. 带阻D. 带通4.欲减小电路从信号源索取的电流，增大带负载能力，应在放大电路中引入。
（）A. 电压串联负反馈B. 电压并联负反馈C. 电流串联负反馈D. 电流并联负反馈5．集成运放工作时，一般工作在非线性区，它有两个输出状态（+U Opp或-U Opp）;当u+>u-时，输出电压u o= 。
（）A. 饱和，+U OppB.开环，-U OppC.闭环，-U OppD. 开环，+U Opp1、工作在放大区的某三极管，如果当I B从12uA增大到22uA时，I C从1mA变为2mA，那么它的β约为。
3、要使三极管处于放大状态，发射结必须，集电结必须。
5、放大电路的电压放大倍数在高频区下降的主要原因是三极管的电容和电容的影响。
模电实验 摸拟运算电路
模拟运算电路一、实验目的1、研究由集成运算放大器组成的比例、加法、减法和积分等基本运算电路的功能。
2、了解运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题。
二、实验原理集成运算放大器是一种具有高电压放大倍数的直接耦合多级放大电路。
当外部接入不同的线性或非线性元器件组成输入和负反馈电路时，可以灵活地实现各种特定的函数关系。
在线性应用方面，可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数等模拟运算电路。
1、理想运算放大器特性在大多数情况下，将运放视为理想运放，就是将运放的各项技术指标理想化，满足下列条件的运算放大器称为理想运放。
开环电压增益 A ud =∞ 输入阻抗 r i =∞ 输出阻抗 r o =0 带宽 f BW =∞ 2、失调与漂移均为零等。
理想运放在线性应用时的两个重要特性：（1）输出电压U O 与输入电压之间满足关系式U O ＝A ud （U +－U －）由于A ud =∞，而U O 为有限值，因此，U +－U －≈0。
即U +≈U －，称为“虚短”。
（2）由于r i =∞，故流进运放两个输入端的电流可视为零，即I IB ＝0，称为“虚断”。
这说明运放对其前级吸取电流极小。
上述两个特性是分析理想运放应用电路的基本原则，可简化运放电路的计算。
3、基本运算电路 1) 反相比例运算电路电路如图7－1所示。
对于理想运放， 该电路的输出电压与输入电压之间的关系为（2-1） 为了减小输入级偏置电流引起的运算误差，在同相输入端应接入平衡电阻R 2＝R 1 / R F 。
图2－1 反相比例运算电路 图2－2 反相加法运算电路2) 反相加法电路i 1FO U R R U -=电路如图2－2所示，输出电压与输入电压之间的关系为)U R RU R R (U i22F i11F O +-= R 3＝R 1 // R 2 // R F （2-2） 3) 同相比例运算电路图2－3(a)是同相比例运算电路，它的输出电压与输入电压之间的关系为i 1FO )U R R (1U += R 2＝R 1 / R F （2-3）(a) 同相比例运算电路 (b) 电压跟随器图2-3 同相比例运算电路当R 1→∞时，U O ＝U i ，即得到如图2－3(b)所示的电压跟随器。
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。
模电多级放大电路
一. 多级电压放大倍数
多级放大器前级的输出即是后一级的输入 Au = Au1 · Au2 · …· Aun
二. 多级输入电阻
多级放大器的输入电阻即是第一级的输入电阻 Ri= Ri1
三. 多级输出电阻
多级放大器的输出电阻即是最后一级的输出电阻 RO= R0n
四. 多级通频带
多级通频带比任一单级通频带都窄 BW ＜ BWi
IB1 = VCC/ RB1
T1： IC1=β 1IB1 UCE1 = VCC - IC1 RC1
IB2 = VCC/ RB2
T2： IC2=β 2IB2 UCE2 = VCC – IC2 RC2
多级放大器计算举例
（2）动态量计算 第一级： Au1 = －β 1RL1′/ rbe1 其中，RL1′=RC1∥Ri2 =RC1∥rbe2 Ri1 = rbe1 Ro1 = RC1 第二级： Au2 = Asu2 = －β 2RL2′ Ri2/ （Ri2 + Rs2）rbe2 其中，Rs2′ = RO1 = RC1 RL2′ = RC2∥RL Ri2 = rbe2 Ro2 = RC2 两级之间： Au = Au1 Au1 =β 1β 2RL1′ RL2′ / [ rbe1（rbe2 + RC1）] Ri = Ri1 = rbe1 Ro = Ro2 = RC2
多级放大器前后级关系
后级相当于前级的负载（后级的输入电阻Ri+1是前 级的负载RLi）；
前级相当于后级的信号源（前级的输出电压UOi是后级 的信号源电压USi+1，前级的输出电阻ROi是后级的信号源 电阻RSi+1）。
多级放大器计算举例
如图所示两级放大器，三极 管的β 1、rbe1、 β 2、rbe2均已知。 （1）估算两管的静态工作点； （2）计算多级电压放大倍数、 输入电阻、输出电阻。 解： （1）静态工作点计算（两管分别计算）
模电第15讲 集成运算放大电路
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↑ 为镜像关系→I 因为I 不变→I 因为 C10不变 B3↓ IB4↓ → IC3 ↓ IC4↓→ IC1↓ IC2↓
1.原理框图 原理框图
与uo反相
+VCC
反相 输入端
+ +
+ -
u–
同相 输入端 与uo同相
T3 +
T4 +
T1
+
+
IS
中 间 级
输 出 级
-VEE
例 集成运放中的电流源电路
在电流源电路中充分利用集成运放中晶体管性能的一致性。 在电流源电路中充分利用集成运放中晶体管性能的一致性。 特性完全相同。 1. 镜像电流源 T0 和 T1 特性完全相同。 基准电流
第十五讲 集成运算放大电路（简介
一、概述 二、集成运放的主要性能指标
一、概述
集成运算放大电路，简称集成运放， 集成运算放大电路，简称集成运放，是一个高性能的直接 耦合多级放大电路。因首先用于信号的运算，故而得名。 耦合多级放大电路。因首先用于信号的运算，故而得名。
1. 集成运放的特点
（1）电路元件制作在一个芯片上，采用直接耦合方式， 电路元件制作在一个芯片上，采用直接耦合方式， 充分利用管子性能良好的一致性， 充分利用管子性能良好的一致性，元件参数偏差方向一 温度均一性好。采用差分放大电路和电流源电路。 致，温度均一性好。采用差分放大电路和电流源电路。 用复杂电路实现高性能的放大电路， （2）用复杂电路实现高性能的放大电路，因为电路复杂 并不增加制作工序。 并不增加制作工序。 用有源元件替代无源元件， （3）用有源元件替代无源元件，如用晶体管取代难于制 作的大电阻。 以下的小电容用PN结的结电容构 作的大电阻。几十 pF 以下的小电容用 结的结电容构 成、大电容要外接。二极管一般用三极管的发射结构成 采用复合管。 （4）采用复合管。
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模拟电子技术拓展作业（课程设计）：
直接耦合多级放大电路
一仿真电路
1建立电路模型，第一级为双端输入、单端输出差分放大电路
2元器件值设定
放大管Q1、Q2和恒流源电路中的Q3均为2N2222A，设置β=220，r bb’=130Ω，其他值保持默认
稳压管的型号为1N4730A，稳定电压为3.891V；
第二级为PNP型管组成的共射放大电路，管子型号为2N3702，β=133，r bb’=10Ω
二仿真目的
进行动态静态测试
三仿真内容
1设置输入频率为100Hz、峰峰值为2mV的正弦波电压
2用三个万用表的直流电压档，分别测试Q2集电极、Q4集电极和Q4发射极静态电位
3用示波器测量Q2集电极、Q4集电极的交流信号的峰值电压。
详细数据
静态数据整理：
总结。