大连理工大学模拟电路课件
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模拟电路基础ppt课件可编辑全文
*
1.4.3 三极管的工作状态
1. 放大状态 在上面一部分中分析了三极管的放大原理。为了使三极管有放大能力，在输入回路加基极直流电源VBB，在输出回路加集电极直流电源VCC，且VCC大于VBB，使发射结正向偏置、集电结反向偏置。此时称三极管处于放大状态，条件是发射结正向偏置、集电结反向偏置。 2. 饱和状态 如果输出回路的集电极直流电源VCC小于输入回路的基极直流电源VBB，则发射结和集电结都是正向偏置。由于发射结和集电结都是正向偏置，在开始发射结和集电结上的势垒都变窄，使发射区和集电区的自由电子同时涌入基区，但是由于基区面积很小，且掺杂浓度很低，涌入到基区的电子中只有极少部分与空穴复合，形成基极电流IB，绝大部分扩散到基区的电子堆积在发射结和集电结附近，使发射结和集电结上的势垒加宽，阻止了发射区和集电区的自由电子进一步扩散到基区，由此可见，此时三极管没有放大能力。 此种状态称三极管处于饱和状态，条件是发射结和集电结都是正向偏置。 3. 截止状态 如果在输入回路的基极直流电源VBB小于发射结的开启电压，则发射结处于零偏置或反偏置。由于外加电压没有达到发射结的开启电压，使发射区的自由电子不能越过发射结达到基区，不能形成电流，从而发射极、集电极和基极的电流都很小，也就谈不上放大了。此时称三极管处于截止状态，条件是发射结零偏置或反偏置、集电结反向偏置。
*
1.3.3 二极管的等效电阻
直流等效电阻也称静态等效电阻。如图1-9所示，在二极管的两端加直流电压UQ、产生直流电流IQ，此时直流等效电阻RD定义为 交流等效电阻表示，在二极管直流工作点确定后，交流小信号作用于二极管所产生的交流电流与交流电压的关系。在直流工作点Q一定，在二极管加有交流电压u，产生交流电流i，交流等效电阻r定义为
*
例1-1 图10(a)是由理想二极管D组成的电路，理想二极管是指二极管的导通电压U为0、反向击穿电压U为，设电路的输入电压u如图10(b)所示，试画出输出uo的波形 解：由二极管的单向导电特性，输入信号正半周时二极管导通，负半周截止，故输出uo的波形如右图所示。
1.4.3 三极管的工作状态
1. 放大状态 在上面一部分中分析了三极管的放大原理。为了使三极管有放大能力，在输入回路加基极直流电源VBB，在输出回路加集电极直流电源VCC，且VCC大于VBB，使发射结正向偏置、集电结反向偏置。此时称三极管处于放大状态，条件是发射结正向偏置、集电结反向偏置。 2. 饱和状态 如果输出回路的集电极直流电源VCC小于输入回路的基极直流电源VBB，则发射结和集电结都是正向偏置。由于发射结和集电结都是正向偏置，在开始发射结和集电结上的势垒都变窄，使发射区和集电区的自由电子同时涌入基区，但是由于基区面积很小，且掺杂浓度很低，涌入到基区的电子中只有极少部分与空穴复合，形成基极电流IB，绝大部分扩散到基区的电子堆积在发射结和集电结附近，使发射结和集电结上的势垒加宽，阻止了发射区和集电区的自由电子进一步扩散到基区，由此可见，此时三极管没有放大能力。 此种状态称三极管处于饱和状态，条件是发射结和集电结都是正向偏置。 3. 截止状态 如果在输入回路的基极直流电源VBB小于发射结的开启电压，则发射结处于零偏置或反偏置。由于外加电压没有达到发射结的开启电压，使发射区的自由电子不能越过发射结达到基区，不能形成电流，从而发射极、集电极和基极的电流都很小，也就谈不上放大了。此时称三极管处于截止状态，条件是发射结零偏置或反偏置、集电结反向偏置。
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1.3.3 二极管的等效电阻
直流等效电阻也称静态等效电阻。如图1-9所示，在二极管的两端加直流电压UQ、产生直流电流IQ，此时直流等效电阻RD定义为 交流等效电阻表示，在二极管直流工作点确定后，交流小信号作用于二极管所产生的交流电流与交流电压的关系。在直流工作点Q一定，在二极管加有交流电压u，产生交流电流i，交流等效电阻r定义为
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例1-1 图10(a)是由理想二极管D组成的电路，理想二极管是指二极管的导通电压U为0、反向击穿电压U为，设电路的输入电压u如图10(b)所示，试画出输出uo的波形 解：由二极管的单向导电特性，输入信号正半周时二极管导通，负半周截止，故输出uo的波形如右图所示。
大连理工大学实验报告 电路仿真 (2)
大连理工大学实验报告学院（系）：机械工程与材料能源学部专业：材料班级：1204班姓名：学号： 201265074 ___实验时间：第周星期第 / 节实验室：综合楼实验台：指导教师签字：成绩：实验名称: Multisim电路仿真实验报告一、实验目的和要求1、通过实验了解并掌握Multisim软件的运用方法，以及电路仿真的基本方法。
2、学会用电路仿真的方法分析各种电路。
3、通过电路仿真的方法验证所学的各种电路基础定律，并了解各种电路的特性。
二、实验原理和内容Multisim是主要用于集成电路的分析程序，其主要用途是用于于仿真设计：在实际制作电路之前，先进行计算机模拟，可根据模拟运行结果修改和优化电路设计，测试各种性能，不必涉及实际元器件及测试设备。
Multisim可以十分方便的进行电路设计，然后利用分析工具对所设计的电路进行仿真，测试电路的有效性、可靠性和功能。
同时，也可以配合电路理论的基本知识对理论的推导结果进行有效的比较和验证。
在设计和仿真中需要注意的一点是，Multisim中的元件值可以进行任意设定，但如果设计仿真的是实际电路，则需要考虑实际元件的额定值，否则无法起到验证实际电路性能的效果。
三、预习要求及思考题对于简单的电阻电路，用Multisim软件进行电路的仿真分析时，需进行画出电路图，然后调用分析模块、选择分析类型，进行电路分析等步骤的操作。
Multisim软件是采用节点电压法求电压的，因此，在绘制电路图时，一定要有零点（即接地点）。
同时，要可以用电路基础理论中的方法列电路方程，求解电路中各个电压和电流。
与仿真结果进行对比分析。
四、主要仪器设备五． 实验步骤与操作方法 1.叠加原理验证 （1）叠加原理理论叠加原理基本电路如下所示：利用U1,U2单独作用与U1，U2共同作用的电流的数据比较，进而验证电流的叠加原理。
45U 2I I（2）建立电路根据电路在Multisim 中创建出三个电路，在元件库中取出恒压源2个，交流电流表3个，不同阻值电阻5个，接地端。
大连理工大学电路理论课件7
L2 － jMI1+
i2
14
2、Equivalent nductor with no magnetic coupling
0k1
k=1， 21 = 11 ， 12 = 22 ， perfectly coupled，
全耦合电感
6
(3) self-induced voltage and mutual voltage
In linear case, 1、 2 (magnetic flux links coil 1、2) is
1＝ 11 12 =L1i1 Mi2 2＝ 22 21 =L2i2 Mi1
电压和电流为关联参考方向时，有：
u1
d 1
dt
L1
di1 dt
M
di2 dt
u2
d 2
dt
M
di1 dt
L2
di2 dt
自感电压：恒为正
互感电压：可正可负
u3 (t )
L3
di3 dt
M
di1(t) dt
i1
1
+
M
i3 3 +
u1 L1
L3 u3
_
1’
_
3’
u1(t)
L1
di1 dt
M
di3 (t ) dt
U1 jL1I1 jMI3
10
如何确定同名端？ 1.5V
* *
听
*
*
*
V 话
电压表指针右偏，说明哪两个端子为同名端？ 反之指针左偏呢？
Chapter 7 MAGNETICALLY COUPLED CIRCUITS
大连理工大学《电工技术》课件 (3)
已知R1 = 1 , R2 = R3 = 2 ，L = 2 H, US = 2 V。求换路后
的电流 iL (t)及电压uL (t)。
1S + R1 2
R2
iL +
解： iL (0)
= US
R1+R2
=0.67 A
US －
R3
uL
L
－
iL (∞) =0
τ=L/(R2+R3)= 0.5 s
iL (t)
f () f (0)
R
iC
+ C _uC
其中: RC
uC (∞) = US t
u c A e + US
起初S断开, uC (0) = 0 t=0时, S接通, uC =? iC =?
当t = 0时, uC (0) = 0
0 Ae0 Us ∴A = - US
t
uc U S (1 e )
二、 RC电路的零状态响应
t
uL=-U0 e
零状态响应
t
uC US (1 e )
t
iC=IS e
t
iL IS (1 e )
t
uL= US e
全响应
t
uC UC (U0 US )e
iC= USR-
U0
t
e
t
iL IS (I0 IS )e
t
uL=(US- U0) e
τ=RC
τ=
L R
2.5 一阶电路瞬态分析的三要素法
t
uCU0 e
t
uC US (1 e )
用除源等效法 将换路后电路 中的电源除去
求出从储能元 件(C 或 L)两端 看进去的等效电 阻R
第2章protel讲座创新教育基础与实践大连理工大学.pptx
在PCB图中，元件的封装均来自于原理图的元件属 性设置。有时，发现PCB图中的元件不合适，可以从 原理图中修改后，再导出到PCB图中即可。但是，有 些封装，特别是专用接插件的封装在封装库中不容易 找到，所以必须自己建立元件的封装库。
18
封装库的建立和安装
封装库的建立
单击文件（file）->创建（new）->PCB库（PCB library） 就可以创建一个封装库。
14
布局和布线的注意事项 布线的一些快捷键
1. PT：布线 2. Ctrl+鼠标点击：高亮显示同一网络 3. Shift+空格：改变布线的线型 4. Ctrl+M：测量两点间的距离
注：Protel有自动布线功能，但是功能有限，需谨慎使用。 Protel自动布线
15
封装库的建立和安装
封装的概念：这里定义为元器件实际引脚尺寸。
电感：Trans *
三极管：PNP、NPN
电容：Cap *
二极管：Diode*
接口：Header*
16
封装库的建立和安装
封装的查找
和原理图元件的查找基 本相同。元件的搜索功能 支持模糊功能及元件名称 和注释双重查询。
封装库也可以通过已有 的PCB图来导出(见后面部 分)。
17
封装库的建立和安装
建立新封装库的原因
缺点是，转印法制板时焊 覆接铜难度大（导热快）。
定位安装孔
焊盘
大面积覆铜（地线） 丝印层
7
PCB设计的基本操作 PCB设计的基本操作和原理图中基本相同的 部分有以下几个：
图纸操作：放大缩小方法和原理图相同（P＋、P－）。 元件操作：元件的旋转（空格）、镜像（X，Y）、移 动、属性的修改和原理图基本相同。 布线操作：与原理图基本相同，但是增加了许多更加 智能的功能。
18
封装库的建立和安装
封装库的建立
单击文件（file）->创建（new）->PCB库（PCB library） 就可以创建一个封装库。
14
布局和布线的注意事项 布线的一些快捷键
1. PT：布线 2. Ctrl+鼠标点击：高亮显示同一网络 3. Shift+空格：改变布线的线型 4. Ctrl+M：测量两点间的距离
注：Protel有自动布线功能，但是功能有限，需谨慎使用。 Protel自动布线
15
封装库的建立和安装
封装的概念：这里定义为元器件实际引脚尺寸。
电感：Trans *
三极管：PNP、NPN
电容：Cap *
二极管：Diode*
接口：Header*
16
封装库的建立和安装
封装的查找
和原理图元件的查找基 本相同。元件的搜索功能 支持模糊功能及元件名称 和注释双重查询。
封装库也可以通过已有 的PCB图来导出(见后面部 分)。
17
封装库的建立和安装
建立新封装库的原因
缺点是，转印法制板时焊 覆接铜难度大（导热快）。
定位安装孔
焊盘
大面积覆铜（地线） 丝印层
7
PCB设计的基本操作 PCB设计的基本操作和原理图中基本相同的 部分有以下几个：
图纸操作：放大缩小方法和原理图相同（P＋、P－）。 元件操作：元件的旋转（空格）、镜像（X，Y）、移 动、属性的修改和原理图基本相同。 布线操作：与原理图基本相同，但是增加了许多更加 智能的功能。
大连理工大学《电工技术》课件 (5)
IP =
UP |Z |
Il
+
U·L = U·P Z
IP Z
_
IP
=
380 36.1
=10.5A
Il = 3 ·IP = 18.2A
Z
cos =
R Z
= 0.8
3. P =3UP IP cos =9800W
4.6 触电防护
4.6 触电防护
二、保护接地和保护接零 1. 接地
M
接地线 接地体
一般要求接地电阻≤4Ω。
I·2 -I·3
I·1 I·L1
⑵若负载不对称
由于电源电压对称, 故负载的相电压对称,
但相电流和线电流不对称.
4.2 三相负载
★ 三角形联结只有三相三线制 ★ 三相负载的联结方式:
取决于电源电压和负载的额定电压, 原则上应 使负载的实际工作电压等于额定电压。 如: 某三相异步电动机,三相绕组的额定电压是220V,
相量图:
E·3
1200
1200
E·1
1200
E·2
相量表示 :
EE··1 2
= =
E ∠00 E ∠-1200
E·3 = E ∠-2400
波形图:
e
e1 e2 e3
t
相序为: L1 →L2 → L3
4.1 三相电源
一. 三相电源的星形联结
+
E·1
E·3 _ _
+
N
_
E·2 +
中性点 零点
(Y形联结)
4.3 三相电路的功率
1. 有功功率
2.无功功率
P= P1+ P2 + P3
Q= Q1+ Q2 + Q3
大连理工大学《电工技术》课件 (1)
KMY
KMY KM△
KT KM KM△
大连理工大学电气工程学院
7.2.3 画出能分别在两地控制同一台电机起停的控制电路
SBstp2 SBstp1
SBst1, SBstp1为甲地按钮, SBst2, SBstp2为乙地按钮
SBst1 KM
SBst2
KM FR
大连理工大学电气工程学院
7.4.1两条皮带运输机分别由两台笼式电动机拖动,用一套起停 按钮控制它们的起停,为了避免物体堆积在运输机上,要求电
Q
KM
M 3~
SBstp
自锁环节
× ××
Q
SBst KM
M
KM
3~
大连理工大学电气工程学院
L1 L2 L3 Q
KM FR
M 3~
SBstP
FR
SBst
KM
KM
FR
FR
大连理工大学电气工程学院
L1 L2 L3 Q
KM
FR
M 3~
SBstP SBst KM FR
1. 保护环节 短路保护 过载保护 失压保护(欠压保护)
出出
接 口
设 备
大连理工大学电气工程学院
二、PLC的软件组成
●系统软件 ①系统管理程序 ②用户指令解释程序 ③标准程序模块和系统调用
●用户程序 编程语言有三种形式： 指令表(STL) 梯形图(LAD) 顺序流程图(SFC)
大连理工大学电气工程学院
三、PLC的工作原理
（以正反转控制电路为例）
Q
FU
偏心凸轮
复位按钮
发热元件
静触点 （螺钉）
弹簧片
杠杆
动触点
静触点
双金属片 3. 符号
KMY KM△
KT KM KM△
大连理工大学电气工程学院
7.2.3 画出能分别在两地控制同一台电机起停的控制电路
SBstp2 SBstp1
SBst1, SBstp1为甲地按钮, SBst2, SBstp2为乙地按钮
SBst1 KM
SBst2
KM FR
大连理工大学电气工程学院
7.4.1两条皮带运输机分别由两台笼式电动机拖动,用一套起停 按钮控制它们的起停,为了避免物体堆积在运输机上,要求电
Q
KM
M 3~
SBstp
自锁环节
× ××
Q
SBst KM
M
KM
3~
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L1 L2 L3 Q
KM FR
M 3~
SBstP
FR
SBst
KM
KM
FR
FR
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L1 L2 L3 Q
KM
FR
M 3~
SBstP SBst KM FR
1. 保护环节 短路保护 过载保护 失压保护(欠压保护)
出出
接 口
设 备
大连理工大学电气工程学院
二、PLC的软件组成
●系统软件 ①系统管理程序 ②用户指令解释程序 ③标准程序模块和系统调用
●用户程序 编程语言有三种形式： 指令表(STL) 梯形图(LAD) 顺序流程图(SFC)
大连理工大学电气工程学院
三、PLC的工作原理
（以正反转控制电路为例）
Q
FU
偏心凸轮
复位按钮
发热元件
静触点 （螺钉）
弹簧片
杠杆
动触点
静触点
双金属片 3. 符号
模拟电路PPT课件
起隔直作用。为了减小传递信号的电压损失，Cl、C2应 选得足够大，一般为几微法至几十微法，通常采用电解
电容器。
共发射极放大电路的实用电路
RB
C1 +
+
Rs
us+－
ui －
RC
+UCC C2
+
V
+
RL uo
－
2 共发射极基本放大电路的静态分析
静态是指无交流信号输入时，电路中的电流、电压都 不变的状态，静态时三极管各极电流和电压值称为静 态工作点Q（主要指IBQ、ICQ和UCEQ）。静态分析主要 是确定放大电路中的静态值IBQ、ICQ和UCEQ。
③输出电阻
B
Ib
Ic C I +
Rs
RB rbe
RC
U
Ib
－
E
Ro 的计算方法是：信号源U s 短路，断开负载 RL ，在输 出端加电压U ，求出由U 产生的电流 I ，则输出电阻 Ro 为：
Ro
U I
RC
对于负载而言，放大器的输出电阻Ro越小，负载电阻RL的 变化对输出电压的影响就越小，表明放大器带负载能力越
反相输入端
Δ
A
u－
－
uo
+
u+
+
同相输入端
2 集成运算放大器的主要参数及种类
1、集成运放的主要参数
（1）差模开环电压放大倍数 Ado。指集成运放本身（无外加反馈回路）的
差模电 压放大 倍数， 即
Ado
uo u u
。 它体 现了集 成运放 的电压 放大能 力， 一
般在 104～107 之间。Ado 越大，电路越稳定，运算精度也越高。
电容器。
共发射极放大电路的实用电路
RB
C1 +
+
Rs
us+－
ui －
RC
+UCC C2
+
V
+
RL uo
－
2 共发射极基本放大电路的静态分析
静态是指无交流信号输入时，电路中的电流、电压都 不变的状态，静态时三极管各极电流和电压值称为静 态工作点Q（主要指IBQ、ICQ和UCEQ）。静态分析主要 是确定放大电路中的静态值IBQ、ICQ和UCEQ。
③输出电阻
B
Ib
Ic C I +
Rs
RB rbe
RC
U
Ib
－
E
Ro 的计算方法是：信号源U s 短路，断开负载 RL ，在输 出端加电压U ，求出由U 产生的电流 I ，则输出电阻 Ro 为：
Ro
U I
RC
对于负载而言，放大器的输出电阻Ro越小，负载电阻RL的 变化对输出电压的影响就越小，表明放大器带负载能力越
反相输入端
Δ
A
u－
－
uo
+
u+
+
同相输入端
2 集成运算放大器的主要参数及种类
1、集成运放的主要参数
（1）差模开环电压放大倍数 Ado。指集成运放本身（无外加反馈回路）的
差模电 压放大 倍数， 即
Ado
uo u u
。 它体 现了集 成运放 的电压 放大能 力， 一
般在 104～107 之间。Ado 越大，电路越稳定，运算精度也越高。
模拟集成电路课件(清华、北大、复旦、东南、电大、西点、哈工、大连理工)复旦cmos
多晶硅 FOX P- 衬底 n阱
n+ S/D注入
N 阱CMOS 工艺步骤
多晶硅 FOX P- 衬底 n阱 n- S/D LDD注入
多晶硅
LDD扩散 FOX n阱 P- 衬底 形成n沟道LDD晶体管和p沟道LDD晶体管
N 阱CMOS 工艺步骤
n+扩散 p+扩散 FOX P- 衬底 n阱 BPSG
金属1 CVD氧化 FOX n阱 P- 衬底
利用PLL得到精确的控制电压
PLL可得到精确的频率。 PLL的频率和振荡器(VCO)的特征时间常数成反比。~C/Gm 低通滤波器中的电路和VCO的电路是匹配的。
磁盘驱动器中的模块电路（2）
模数转换器(ADC)
6位ADC， 由VCO提供采样时钟。采样频率由数字时钟恢复电路控制。 偏移控制：采集63个比较器的失调电压，反馈到输入端，抵消由 此引起的失真。
模拟信号 模拟信号的采样信号
一般概念（续）
什么是模拟集成电路设计？ 特定模拟电路、或系统 的功能和性能 设计 选择合适的集成电路 工艺 成功的设计结果
模拟集成电路设计步骤
电路设计
物理版图设计 根据工艺版图设计规则设计器件、器件之间的互联 电源和时钟线的分布 与外部的连接 电路测试 电路制备后对电路功能和性能参数的测试验证 产品开发
层次设计
结构 开关电容电路、*VCO和PLL、 *A/D D/A、
复杂电路
运算放大器、带隙基准、*比较器
简单电路
单级放大器、差动放大器、电路偏置、电流镜电路
器件
CMOS工艺、器件物理、器件Spice参数、 *版图设计、*电路模拟
模拟集成电路设计步骤
设计要求描述 设计定义 电路设计 与设计指标比较 执行设计 仿真 物理层设计 物理层设计 物理层验证 提取寄生参数 芯片设计 测试和产品开发 芯片制造 测试和验证 产品生产 与设计指标比较
大连理工大学,机械工程学院,机械电子学第二章模拟电子
2.3.4 电压传输特性
运放工作在线性区时，Uo＝Aod ( UP－UN)，由于开环 电压放大倍数Aod很高，输入很小的信号也足以使输出电压 饱和，另外干扰信号也会使输出难于稳定。所以，要使运算 放大器稳定工作在线性区，必须引入深度负反馈。
2.4 电路中的负反馈
若引回的信号削弱了输入信号，就称为负反馈。若引 回的信号增强了输入信号，就称为正反馈。
大连理工大学,机械工程 学院,机械电子学第二章
模拟电子
2020/11/15
大连理工大学,机械工程学院,机械电 子学第二章模拟电子
2.1 基本半导体元件
2.1.1 半导体的基本知识
本征半导体：完全纯净的、结构完整的半导体晶体。 最多的半导体是硅和锗。
➢ 受外界热和光的作用
➢ 往纯净的半导体中掺 入某些杂质
2.5.7 单运放的加减运算电路
R1
R5
ui1
ui2
R2
ui3
R3
_
uo
+
+
ui4
R4
R6
虚开路 虚短路 虚开路
单运放的加减运算电路的特例：差动放大器
R2
ui1 R1
ui2 R1
_ +
+
R2
uo 解出：
2.5.8 双运放的加减运算电路
ui1 R1
RF1
ui2
R2
+ +
R3
-
uo1
R4
RF2
ui3
G（控制极）
N2
K（阴极）
A G
K 符号
A
A
P1
N1 G
P2 N2
K
P
NN G