模电第六章
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》(第四版)第6章
反馈系数 F= xf / xo
xd , xi , x f 可同为电压（或电流），xo 为电压（或电流）
反馈的极性判断
正反馈 xd = xi + xf xf加强了xi的作用
必须xf与xi同相
AF 0
负反馈 xd = xi – xf
必须xf与xi同相
xf削弱了xi的作用
AF 0
负反馈闭环放大倍数
RF
uo
1. 有交流反馈
RL
2. 组态判断输出端: uo=0时，反馈不存在了，电压反馈； (uo是对地的电压，反馈支路与uo有交叉点,电压反馈)；
输入端: 反馈支路与ui有交叉点，并联反馈； (输入ui和反馈都加在uＮ(交叉点)上，并联反馈)
交叉点以左为信号源
ii +
u_o
ui R1 if
RL
RF
第六章 放大电路中的反馈
{ 反馈 负反馈
第8章 第6,7章
反馈的极性
{ 反馈
直流反馈 交流反馈
稳定Q点 稳定和改善交流指标
{ 交流负反馈的组态
电压串联负反馈 电压并联负反馈 电流串联负反馈
电流并联负反馈
{ 交流正反馈的组态
电压串联正反馈 电压并联正反馈
电流串联正反馈
电流并联正反馈
为什么要加交流负反馈？ 改善放大电路的性能
F
io 在放大器输出端
RL
u F与A串联 o R当uo=0时，反馈仍然存在
当io=0时，反馈不存在了
在放大器输入端 电压 ud ,ui , u f ，KVL(回路形式) 反馈支路与ui无交叉点 反馈与输入加在Ａ的不同点上
电流反馈
串联反馈
ud A
RS
模电课后答案-第六章课后答案
第六章答案负反馈放大电路1．试通过反馈的组成框图说明反馈的概念和特点。
反馈:就是将电路的输出电压（或电流）的一部分（或全部），通过一定的电路元件（反馈网络），以一定的方式送回到输入端，以影响输入电压（或电流）的过程。
图反馈放大电路的组成框图反馈必须包括正向传输的基本放大电路部分和将输出信号反馈回输入端的反向传输部分形成的闭环回路，反馈体现了输出信号对输入信号的反作用。
其中x i为输入信号，x o为输出信号，x f为反馈信号，x id为输入信号与反馈信号进行比较求和后得到的净输入信号。
所以有：x id=x i-x f 或x id=x i+x f，前者使净输入量减小，称为负反馈；反者使净输入量增大，称为正反馈。
2．什么是正反馈、负反馈？如何判断放大电路的正、负反馈？负反馈：引入的反馈信号x f削弱了原来输入信号x i，使净输入信号x id减小，增益|A|下降。
负反馈多用于改善放大器的性能。
正反馈：引入的反馈信号x f加强了原来输入信号x i，使净输入信号x id增大，增益|A|上升。
正反馈多用于振荡电路。
判断正、负反馈常采用“瞬时极性法”。
瞬时极性法的思路是：先假定放大电路的输入信号在某一瞬间有一个正极性的变化，用符号“+”（或↑）表示，然后从输入到输出逐级标出放大电路各点的瞬时极性或有关支路电流的瞬时流向，再得到反馈信号的极性。
最后判断反馈信号是增强还是削弱了净输入信号，如果削弱，则是负反馈，反之则是正反馈。
3．什么是电流反馈、电压反馈？如何判断？它们的作用是什么？反馈信号的采样对象是输出电压，称为电压反馈。
反馈信号的采样对象是输出电压，称为电压反馈。
电压反馈和电流反馈的判断方法可以用“输出短路法”，即假设输出电压v o=0，即令输出端交流负载短路（R L=0），若反馈信号仍然存在，则说明反馈信号与输出电压无直接关系，证明是电流反馈，否则为电压反馈。
4．什么是串联反馈、并联反馈？如何判断？串联反馈：反馈信号是串接在输入回路中，与输入信号在输入回路以电压相加减形式决定净输入电压，即v id=v i－v f。
模电 第6章
uo ui ±UZ R1 R －+ + R2
∞
uo
R1
思考题：如何计算上下限？ 思考题：如何计算上下限？
(6-27)
§6.4 精密整流电路
一、线性检波(半波整流 )电路 线性检波 半波整流 电路
普通半波整流电路的缺陷： 普通半波整流电路的缺陷：
D
ui ~
-
+
+ RL -
uo
1. 由于硅二极管的正向导通电 压不小于 0.5V ，当 Ui 小于 1V 时， UO 误差很大。 误差很大。 2. 二极管作为一个半导体元件， 二极管作为一个半导体元件， 它很容易受到温度的影响， 它很容易受到温度的影响， 它还具有非线性特性。 它还具有非线性特性。
(6-23)
R2 R1 ui + U om = 0 R1 + R2 R1 + R2
R ui R1
－+ + R2
∞
uo
uo
Uom
上下门限电压： 上下门限电压：
UL
UH
R1 UH = U om R2 R1 UL = − U om R2
0
-Uom 传输特性曲线
ui
(6-24)
2. 加上参考电压后的上行迟滞比较器 当uo= -UOM时： UR ui R1 R －+ + R2
(6-9)
二、 若ui从反相端输入
uo
+Uom
UR
+
∞
+
ui
uo
-Uom
0
UR
ui
当ui < UR时 , uo = +Uom 当ui >UR时 , uo = -Uom
模拟电子技术第06章
电阻，R′= Rf∥R1。
图6.3 同相比例运算电路
比例系数取决于电阻Rf与R1阻值之比。 同相比例运算电路中引入了电压串联 负反馈，故可以进一步提高电路的输入电 阻，降低输出电阻，Ri=∞，Ro=0。 图6.3中，若R1=∞或Rf=0，则uo=ui ， 此时电路构成电压跟随器，如图6.4所示。
图6.16 一阶高通滤波电路
与低通滤波电路类似，一阶电路在低 频处衰减较慢，为使其幅频特性更接近于 理想特性，可再增加一级RC组成二阶滤波 电路如图6.17所示。
欲得到更加理想的滤波特性，可将多 个一阶或二阶滤波电路串接起来组成高阶 高通滤波器。
图6.17 二阶高通滤波电路
3.带通和带阻滤波电路
由于理想运放的输入电阻 rid=ric=∞， 而加到运放输入端的电压u+-u- 有限，所以 运放两个输入端的电流：
i+=i-≈0
这一特性称为理想运放输入端的“虚断”。
2.运放工作在非线性工作区时的特点
在非线性工作区，运放的输入信号超 出了线性放大的范围，输出电压不再随输 入电压线性变化，而是达到饱和，输出电 压为正向饱和压降UOH （正向最大输出电 压）或负向饱和压降UOL （负向最大输出 电压），如图6.1所示。
图6.24 简单过零比较器电路和输入、输出波形
6.3.2 滞回比较器（迟滞比较器）
单限比较器电路简单，灵敏度高，但 其抗干扰能力差。如果输入电压受到干扰 或噪声的影响，在门限电平上下波动，则 输出电压将在高、低两个电平之间反复跳 变，如图6.25所示。若用此输出电压控制 电机等设备，将出现误操作。为解决这一 问题，常常采用滞回电压比较器。
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 基于集成运算放大器的有源 滤波器分析与设计
相频响应
arctg
1 0 /
0 / Q
2
第六章
基于集成运算放大器的有源 滤波器分析与设计
三、二阶Sallen-Key带通滤波器
高通
反馈
设 Y 1 1/ R 1
Y2 1 R2 Y3 sC3 Y4 sC4 Y5 1 R5
得到二阶有源带通滤波电路
5、设计有源滤波器比设计LC滤波器更具灵活性，也可得到电 压增益。
第六章
基于集成运算放大器的有源 滤波器分析与设计
4.滤波器的用途 滤波器主要用来滤除信号中无用的频率成分，例 如，有一个较低频率的信号，其中包含一些较高频率 成分的干扰。滤波过程如图所示。
第六章
基于集成运算放大器的有源 滤波器分析与设计
第六章
基于集成运算放大器的有源 滤波器分析与设计
稳态响应
H ( j ) H (0 ) 1 jQ 0 0
幅频响应
H ( j ) H (0 ) 1 Q2 0 0
2
相频响应
arctgQ
低通
第六章
基于集成运算放大器的有源 滤波器分析与设计
A1 A0 通带 O 测评 通带 阻带 阻带
有源带通滤波电路可理解为
由低通和高通串联得到
1
1 低通特征角频率 1 R1C 1 1 高通特征角频率 2 R2 C 2
必须满足
A2 A0
阻 碍 阴
通带 阻 碍 测评 O 2 阴 阻 碍 A A0 阴 通带 阻带 O 阻 碍
低通（LPF） 高通（HPF） 带通（BPF） 带阻（BEF） 全通（APF）
第六章
基于集成运算放大器的有源 滤波器分析与设计
《模拟电子技术》课件第6章 集成运算放大电路
IE2
IE1Re1 Re2
VT Re2
ln
IE1 IE2
§6.2 电流源电路
IR R
IC1
T1
IE1 Re1
IB1 IB2
VCC
I C 2=IO
T2
IE2 Re2
当值足够大时
IR IC1 IE 1 IO IC2 IE 2
IO
IR
Re1 Re2
VT Re2
ln
IR IO
IO
IR
Re1 Re2
四、微电流源
R c + vo R c
VCC
Rs
+
vi1
T1 RL T2
Rs
+
vi2
Re
VEE
2、差模信号和共模信号的概念
vid = vi1 vi2 差模信号
vic
=
1 2
(vi1
vi2 )
共模信号
Avd
=
vod vid
差模电压增益
其中vod ——差模信号产生的输出
Avc
=
voc vic
共模电压增益
总输出电压
IE3
IC2
IC1
1
IC2
2
IC 1
2 IC1 β
IO
1
IR 2
2
2
IR
IC1
T1
R IB3
T3
IE3
IB1 IB2
V CC IO= IC2 = IC1
T2
IR R
IC1
IB3
T1 I B1
VCC
IO
T3
IE3 IC2
T2 IB2
三、比例电流源
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第6章 放大电路中的反馈自测题一、已知交流负反馈由四种组态：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。
选择合适答案填入下列空格内。
1.欲得到电流-电压转换电路，应在放大电路中引入( B )。
2.欲将电压信号转换成与之成比例的电流信号，应在放大电路中引入( C )。
3.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 )。
4.欲从信号源获得更大的电流，并稳定输出电流，应在放大电路中引入( D )。
二、判断图T6.2所示各电路中是否引入了反馈；若引入了反馈，则判断是正反馈还是负反馈；若引入了交流负反馈，则判断是哪种组态的负反馈，并求出反馈系数和深度负反馈条件下的电压放大倍数uf A 或usf A 。
设图中所有电容对交流信号均可视为短路。
(a) (b)(c) (d) 图T6.2解：图(a)所示电路中引入了电流串联负反馈。
反馈系数和深度负反馈条件下的电压放大倍数分别为：13123Fui O R R u F i R R R ==++； 12313O O L uf L I F u i R R R R A R u u R R ++==≈。
式中R L 为电流表的等效电阻。
图(b)所示电路中引入了电压并联负反馈。
反馈系数和深度负反馈条件下的电压放大倍数分别为：21F iu O i F u R =≈-； 2111O O O uf I I F u u u R A u i R i R R ==≈=-图(c)所示电路中引入了电压串联负反馈。
反馈系数和深度负反馈条件下的电压放大倍数分别为：1O uu Fu F u == 1O O uf I I u uA u u =≈=图(d)所示电路中引入了正反馈。
三、电路如图T6.3 所示。
图T6.3(1)正确接入信号源和反馈，使电路的输入电阻增大，输出电阻减小；(2)若20ou iU A U ==，则R f 应取多少千欧？解：(1)应引入电压串联负反馈，如解图T6.3所示。
(2)因1120f u R A R ≈+=，故190f R k =Ω。
解图T6.3四、已知一个负反馈放大电路的基本放大电路的对数幅频特性如图T6.4所示，反馈网络由纯电阻组成。
试问：若要求电路稳定工作，即不产生自激振荡，则反馈系数的上限值为多少分贝？简述理由。
图T6.4解：因为f H =105Hz 时，20lg 40u A dB =，180oA ϕ=-；为使此时20lg 0u A F <， 则需，20lg 40F dB <-，即 210F -<。
习题6.1选择合适答案填入空内。
(1)对于放大电路，所谓开环是指( B )。
A.无信号源B.无反馈通路C.无电源D.无负载而所谓闭环是指( B )A.考虑信号源内阻B.存在反馈通路C.接入电源D.接入负载(2)在输入量不变的情况下，若引入反馈后( D )，则说明引入的反馈是负反馈。
A.输入电阻增大B.输出量增大C.净输入量增大D.净输入量减小(3)直流负反馈是指( C )。
A.直接耦合放大电路中所引入的负反馈B.只有放大直流信号时才有的负反馈C.在直流通路中的负反馈(4)交流负反馈是指( C )。
A.阻容耦合放大电路中所引入的负反馈B.只有放大交流信号时才有的负反馈C.在交流通路中的负反馈(5)为了实现下列目的，应引入A.直流反馈B.交流反馈①稳定静态工作点，应引入( A )；②稳定放大倍数，应引入( B )；③改变输入电阻和输出电阻，应引入( B )；④抑制温漂，应引入( A )；⑤展宽频带，应引入( B )。
6.2选择合适答案填入空内。
A.电压B.电流C.串联D.并联(1)为了稳定放大电路的输出电压，应引入( A )负反馈；(2)为了稳定放大电路的输出电流，应引入( B )负反馈；(3)为了增大放大电路的输入电阻，应引入( C )负反馈；(4)为了减小放大电路的输入电阻，应引入( D )负反馈；(5)为了增大放大电路的输出电阻，应引入( B )负反馈；(6)为了减小放大电路的输出电阻，应引入( A )负反馈；6.3下列说法是否正确，用“√”和“×”表示判断结果填入括号内。
(1)只要在放大电路中引入反馈,就一定能使其性能得到改善。
( ×)(2)放大电路的级数越多，引入的负反馈越强，电路的放大倍数也就越稳定。
( ×)(3)反馈量仅仅决定于输出量。
( √)(4)既然电流负反馈稳定输出电流，那么必然稳定输出电压。
( ×)6.4判断图P6.4所示各电路中是否引入了反馈，是直流反馈还是交流反馈，是正反馈还是负反馈。
设图中所有电容对交流信号均可视为短路。
(a) (b)(c) (d)(e) (f) (g)(h)图P6.4解：图(a)所示电路中引入了直流负反馈。
图(b)所示电路中引入了交、直流正反馈。
图(c)所示电路中引入了直流负反馈。
图(d)、(e)、(f)、(g)、(h)所示各电路中均引入了交、直流负反馈。
6.5电路如图P6.5所示，要求同题6.4。
(a) (b)(c) (d)(e) (f)图P6.5解：图(a)引入了交、直流负反馈图(b) 引入了交、直流负反馈。
图(c) 所示电路中通过R S 引入直流负反馈；通过R S 、C 2和R l 、R 2并联引入交流负反馈；通过C 2、R g 引入交流正反馈。
图(d) 引入了交、直流负反馈。
图(e) 引入了交、直流负反馈。
图(f) 所示电路中通过R 3和R 7引入直流负反馈，通过R 4引入交、直流负反馈。
6.6分别判断图6.4 (d)~(h)所示各电路中引入了哪种组态的交流负反馈，并计算它们的反馈系数。
解：各电路中引入交流负反馈的组态及反馈系数分别如下： (d ）电流并联负反馈:/1ii F O F i i ==(e ）电压串联负反馈:112/uu F O R F u u R R ==+(f ）电压串联负反馈:/1uu F O F u u == (g ）电压串联负反馈:112/uu F O R F u u R R ==+(h ）电压串联负反馈:113/uu F O R F u u R R ==+6.7分别判断图P6.5 (a) 、(b) 、(e) 、(f) 所示各电路中引入了哪种组态的交流负反馈。
解：(a)电压并联负反馈；(b) 电压串联负反馈；(e)电流并联负反馈；(f)电流串联负反馈。
6.8 分别估算图6.4 (d)~(h)所示各电路在理想运放条件下的电压放大倍数。
解：各电路在理想运放条件下的电压放大倍数如下： (d) 电流并联负反馈: 111o o L o L L uf i i f U I R I R R A U I R I R R =≈≈= (e) 电压串联负反馈: 311o o uf i f U U R A U U R =≈=+ (f) 电压串联负反馈: 1o ouf i fU U A U U =≈= (g) 电压串联负反馈: 211o o uf i f U U R A U U R =≈=+ (h) 电压串联负反馈: 311o o uf i f U U R A U U R =≈=+6.9分别估算图6.5 (a)、 (b) 、(e) 、(f)所示各电路在深度负反馈条件下的电压放大倍数。
解：各电路在深度负反馈条件下的电压放大倍数如下： (a)电压并联负反馈：f ff o usf s i s sI R R U A U I R R -==≈-(b)电压串联负反馈：41(1)o o uf i f U U R A U U R =≈=+(e)电流并联负反馈：4142(//)//(1)o o L Lusf s f s sU I R R R R R A U I R R R =≈=+⋅ (f)电流串联负反馈：∵29292200249249f R R R R U R I R I I R R R R R R =⋅=⋅⋅=⋅++++∴0782497829(////)()(////)o L L uf i f U I R R R R R R R R R A U U R R ++=≈=-6.10电路如图P6.10所示，已知集成运放为理想运放，最大输出电压幅值为±14V 。
填空：电路引入了电压串联（填入反馈组态） 交流负反馈，电路的输入电阻趋近于 无穷大 ， 电压放大倍数/uf O I A u u =∆∆≈ 11 。
设u I =1V ，则u o = 11 V ；若R l 开路，则u o 变为1 V ；若R l 短路，则u o 变为 14 V ；若R 2开路，则u o 变为 14 V ；若R 2短路， 图P6.10 则u o 变为 1 V 。
6.11已知一个负反馈放大电路A =105,F =2×10-3。
试问：(1)?f A =；(2)若A 的相对变化率为20%，则f A 的相对变化率为多少？ 解：(1)因为AF =200 > > 1 ，所以：1500f A F≈= (2)根据题目所给数据，可知：531120%0.1%1110210f fdA dA A AF A -=⋅=⋅≈++⨯⨯6.12已知一个电压串联负反馈放大电路的电压放大倍数20=uf A ，其基本放大电路的电压放大倍数u A 的相对变化率为10%，uf A 的相对变化率小于0.1%，试问F 和u A 各为多少？解：由11f fdA dAA AF A=⋅+，得：1/10%/0.1%1001ffdA dA AF A A +===>>。
（属深度负反馈） 所以：110.0520f F A ≈==。
由以上两式可得：10020000.05AF A F =≈=6.13已知负反馈放大电路的424510(1)(1)1010A f f j j =++。
试分析：为了使放大电路能够稳定工作（即不产生自激振荡）, 反馈系数的上限值为多少？解：根据放大倍数表达式可知，放大电路高频段有三个截止频率分别为 4110L f Hz =， 52310L L f f Hz ==因为 23110L L L f f f ==，所以，在52310L L f f f Hz === 时，A 约为60d B ，附加相移约为-180o ，为了使23L L f f f ==时的20lg AF 小于0d B ，即不满足自激振荡的幅值条件，反馈系数20lg F 的上限值应为-60d B ，即F 的上限值为10-3。
6.14以集成运放作为放大电路，引入合适的负反馈，分别达到下列目的，要求画出电路图来。
(1) 实现电流一电压转换电路；(2) 实现电压一电流转换电路(3) 实现输入电阻高、输出电压稳定的电压放大电路； (4) 实现输入电阻低、输出电流稳定的电流放大电路。