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
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并联
6.1.4 串联反馈与并联反馈
判断电路中的级间交流反馈是串联反馈还是并联反馈
并联反馈
xf (if)
级间反馈通路
6.1.4 串联反馈与并联反馈
判断电路中的级间交流反馈是串联反馈还是并联反馈
形式求和（KVL） -vi+vid+vf=0 即 vid=vi- vf 反馈信号和输入信号加在放大电路输入回路的两个不同
输入端。
串联
6.1.4 串联反馈与并联反馈
由反馈网络在放大电路输入端的连接方式判定
并联反馈：当反馈信号与输入信号相并联时为并联反馈。 反馈信号与输入信号以电流的形式进行比较，在输入端以
返回
正反馈与负反馈的判别
判别方法：瞬时极性法。
负反馈
正反馈与负反馈的判别
判别方法：瞬时极性法。
负反馈
正反馈与负反馈的判别
判别方法：瞬时极性法。
正反馈
正反馈与负反馈的判别
净输入量减小
级间负反馈
级间反馈通路
6.1.4 串联反馈与并联反馈
由反馈网络在放大电路输入端的连接方式判定。
串联反馈：当反馈信号与输入信号相串联时为串联反馈。 反馈信号与输入信号以电压的形式进行比较。输入以电压
6.2.1 电压串联负反馈放大电路
特点：
▪ 输入以电压形式比较： vid=vi- vf ▪ 稳定输出电压, xf=Fvo =AF vid
▪ 电压控制的电压源
▪
增益
Afv
vo vi
vo
Avvid
Av
vid vf vid Av Fvvid 1 Av Fv
6.2.2 电压并联负反馈放大电路
特点：
6.1.1 什么是反馈
判断电路是否存在反馈通路
反馈通路 （本级）
反馈通路 （本级）
反馈通路 （级间）
6.1.2 直流反馈与交流反馈
根据反馈到输入端的信号是交流，还是直流，或
同时存在，来进行判别。
直流反馈
交、直流反馈
6.1.2 直流反馈与交流反馈
(a)直流通路
(b)交流通路
6.1.3 正反馈与负反馈
从输出端看
正反馈：输入量不变时，引入反馈后输出量变大了。 负反馈：输入量不变时，引入反馈后输出量变小了。
从输入端看
正反馈：引入反馈后，使净输入量变大了。 负反馈：引入反馈后，使净输入量变小了。
净输入量可以是电压，也可以是电流。
正反馈与负反馈的判别
判别方法：瞬时极性法。
在放大电路负的反输馈入端，假设一个输入信号对地 的极性，可用“+”、“-”或“↑”、“↓” 表示。按信号传输方向依次判断相关点的瞬时 极性，直至判断出反馈信号的瞬时极性。如果 反馈信号的瞬时极性使净输入减小，则为负反 馈；反之为正反馈。
RL
vo
xf
xid
vo
▪ 电压负反馈稳定输出电压
6.1.5 电压反馈与电流反馈
电流负反馈
xf=Fio ， xid= xi－xf
RL io
xf
xid
io
▪ 电流负反馈稳定输出电流
6.1.5 电压反馈与电流反馈
判断方法：负载短路法
将负载短路（未接负载时输出对地短路），反馈量为零— —电压反馈。
6.1.1 什么是反馈
将电子系统输出回路的电量（电压或电流）送回 到输入回路，用来影响其输入量的过程。
内部反馈
ib hie
ic
vbe hrevce
hfeib
hoe vce
外部反馈
6.1.1 什么是反馈
框图
基本放大电路的输入 信号（净输入信号）
输出信号
反馈放大电路 的输入信号
反馈信号
反馈通路 ——信号反向传输的渠道 开环 ——无反馈通路 闭环 ——有反馈通路
▪ 电流控制的电流源
▪ 增益
Afi
io ii
io Aiiid Ai iid if iid Ai Fiiid 1 Ai Fi
特点小结：
串联反馈：输入端电压形式比较
并联反馈：输入端电流形式比较 电压负反馈：反馈量与输出电压成正比，稳定 输出电压，具有恒压特性 电流负反馈：反馈量与输出电流成正比，稳定 输出电流，具有恒流特性
将负载短路，反馈量仍然存在——电流反馈。
反馈通路
电压反馈 反馈通路
电流反馈
6.1.5 电压反馈与电流反馈
电压反馈
反馈通路
6.2 负反馈放大电路的四种组态
6.2.1 电压串联负反馈放大电路 6.2.2 电压并联负反馈放大电路 6.2.3 电流串联负反馈放大电路 6.2.4 电流并联负反馈放大电路
反馈组态判断举例（交流）
反馈组态判断举例（交流）
(-)
(+)
(+)
(+)
(+)
级间电压串联负反馈
反馈组态判断举例（交流）
电压并联负反馈
反馈组态判断举例（交流）
直流反馈
(-) (+) (+)
(+)
(+)
(+)
交、直流反馈
电流串联负反馈
▪ 输入以电流形式比较： iid=ii-if
▪ 稳定输出电压, xf=Fvo =AF iid
▪ 电流控制的电压源
▪
增益Afr
vo ii
vo
Ar iid
Ar
iid if iid Ar Fgiid 1 Ar Fg
6.2.3 电流串联负反馈放大电路
特点：
▪ 输入以电压形式比较： vid=vi- vf
串联反馈
级间பைடு நூலகம்馈通路
xf (vf)
6.1.5 电压反馈与电流反馈
电压反馈与电流反馈由反馈网络在放大电路输出 端的取样对象决定。
电压反馈：反馈信号xf和输出电压成比例，即xf=Fvo 电流反馈：反馈信号xf与输出电流成比例，即xf=Fio
并联结构
串联结构
6.1.5 电压反馈与电流反馈
电压负反馈
xf=Fvo ， xid= xi－xf
▪ 稳定输出电流, xf=Fio =AF vid
▪ 电压控制的电流源
▪
增益
Afg
io vi
io
Ag vid
Ag
vid vf vid Ag Frvid 1 Ag Fr
6.2.4 电流并联负反馈放大电路
特点：
▪ 输入以电流形式比较： iid=ii-if
▪ 稳定输出电流, xf=Fio =AF iid
6 反馈放大电路
6.1 反馈的基本概念与分类 6.2 负反馈放大电路的四种组态 6.3 负反馈放大电路增益的一般表达式 6.4 深度负反馈条件下的近似计算 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
6.1 反馈的基本概念与分类
6.1.1 什么是反馈 6.1.2 直流反馈与交流反馈 6.1.3 正反馈与负反馈 6.1.4 串联反馈与并联反馈 6.1.5 电压反馈与电流反馈