(康华光)电子技术基础模拟部分--功率放大电路
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电子技术基础(模拟部分)第五版_第5章_康华光
n ：反型层中电子迁移率
Cox ：栅极（与衬底间）氧化层
单位面积电容
' Kn nCox 本征电导因子
Kn为电导常数，单位：mA/V2
3. V-I 特性曲线及大信号特性方程 （1）输出特性及大信号特性方程
③ 饱和区
（恒流区又称放大区） vGS >VT ，且vDS≥（vGS－VT）
V-I 特性：
1. 结构（N沟道）
L ：沟道长度 W ：沟道宽度
tox ：绝缘层 厚度
通常 W > L
5.1.1 N沟道增强型MOSFET
1. 结构（N沟道）
剖面图
符号
N沟道增强型场效应管
动画演示mosfet场效应管结构
N沟道增强型场效应管的工作原理
（1）栅源电压VGS的控制作用 当VGS=0V时， 因为漏源之间 被两个背靠背 的 PN结隔离， 因此，即使在D、 S之间加上电压, 在D、S间也不 可能形成电流。
三、极限参数 1. 最大漏极电流IDM
2. 最大耗散功率PDM
3. 最大漏源电压V（BR）DS 4. 最大栅源电压V（BR）GS
end
各种场效应管所加偏压极性小结
N沟道(uGS＜0) 结型 P沟道(uGS＞0) N沟道(uGS＞0) 场效应管 增强型 P沟道(uGS＜0) 绝缘栅型 N沟道(uGS极性任意) 耗尽型 P沟道(uGS极性任意)
5.1.3 P沟道MOSFET
耗尽型MOSFET的特性曲线
N 沟 道 耗 尽 型 P 沟 道 耗 尽 型
绝 缘 栅 场 效 应 管
5.1.5 MOSFET的主要参数
一、直流参数 1. 开启电压VT （增强型参数）
模电 康华光 第六版
2.4.1 求差电路 2.4.2 仪用放大器 2.4.3 求和电路 2.4.4 积分电路和微分电路
第十九页，共28页。
2.4.1 求差电路
从结构上看，它是反相输入和 同相输入相结合的放大电路。
vi2＋
R2 P
R3
i2 vp ip ＋ i3
vi2－vi1
vo
根据虚短、虚断和N、P点
vn in －
的KCL得：
2.1 集成电路运算放大器
当Avo(vP－vN) V＋ 时 vO＝ V＋
当Avo(vP－vN) V-时 vO＝ V-
电压传输特性 vO＝ f (vP－vN)
线性范围内 vO＝Avo(vP－vN) Avo——斜率
第七页，共28页。
2.2 理想运算放大器
1. vo的饱和极限值等于运放的电 源电压V＋和V－
▪ 输出电阻 ro 100Ω （很小）
vO＝Avo(vP－vN)
（ V－＜ vO ＜V＋ ）
注意输入输出的相位关系
第五页，共28页。
2.1 集成电路运算放大器
当Avo(vP－vN) V＋ 时 vO＝ V＋
当Avo(vP－vN) V-时 vO＝ V-
电压传输特性 vO＝ f (vP－vN)
第六页，共28页。
2. 运放的开环电压增益很高
若（vp－vn）＞0 则 vo= +Vom=V＋ 若（vp－vn）＜0 则 vo= –Vom=V－
3. 若V－< vo <V＋ 则 （vp－vn）0
4. 输入电阻ri的阻值很高 使 ip≈ 0、in≈ 0
5. 输出电阻很小， ro ≈ 0
理想：
ri≈∞ ro≈0 Avo→∞ vo＝Avo(vp－vn)
第十九页，共28页。
2.4.1 求差电路
从结构上看，它是反相输入和 同相输入相结合的放大电路。
vi2＋
R2 P
R3
i2 vp ip ＋ i3
vi2－vi1
vo
根据虚短、虚断和N、P点
vn in －
的KCL得：
2.1 集成电路运算放大器
当Avo(vP－vN) V＋ 时 vO＝ V＋
当Avo(vP－vN) V-时 vO＝ V-
电压传输特性 vO＝ f (vP－vN)
线性范围内 vO＝Avo(vP－vN) Avo——斜率
第七页，共28页。
2.2 理想运算放大器
1. vo的饱和极限值等于运放的电 源电压V＋和V－
▪ 输出电阻 ro 100Ω （很小）
vO＝Avo(vP－vN)
（ V－＜ vO ＜V＋ ）
注意输入输出的相位关系
第五页，共28页。
2.1 集成电路运算放大器
当Avo(vP－vN) V＋ 时 vO＝ V＋
当Avo(vP－vN) V-时 vO＝ V-
电压传输特性 vO＝ f (vP－vN)
第六页，共28页。
2. 运放的开环电压增益很高
若（vp－vn）＞0 则 vo= +Vom=V＋ 若（vp－vn）＜0 则 vo= –Vom=V－
3. 若V－< vo <V＋ 则 （vp－vn）0
4. 输入电阻ri的阻值很高 使 ip≈ 0、in≈ 0
5. 输出电阻很小， ro ≈ 0
理想：
ri≈∞ ro≈0 Avo→∞ vo＝Avo(vp－vn)
电子技术基础模拟部分第六版康华光
Q 1
3 AVF
得 A(s)
A0
s
Q 0
1 s ( s )2
Q0 0
－20
－40 0.1
关于选择性
＋
vO
－ (AVF -1)R1
R1 同相比例 放大电路
0.5 1 2 5 Q＝10
1
/0
18
华中科技大学 张林
10.3.4 二阶有源带阻滤波电路
可由低通和高通并联得到 必须满足 L H
vI
低通
特征角频率
故，幅频相应为
A(j )
A0
1 ( )2 c
R1
Rf
－
＋ vI
R vP C
＋ 同相比例 ＋ 放大电路 vO RL
－
－
无源 RC 滤波电路
20lg|
A(j) A0
|/dB
0
－3
实际
理想 －20dB/十倍频程
－20
1
10 /C
6
华中科技大学 张林
10.2 一阶有源滤波电路
2. 高通滤波电路
2
华中科技大学 张林
10 信号处理与信号产生电路
10.1 滤波电路的基本概念与分类 10.2 一阶有源滤波电路 10.3 高阶有源滤波电路 *10.4 开关电容滤波器 10.5 正弦波振荡电路的振荡条件 10.6 RC正弦波振荡电路 10.7 LC正弦波振荡电路 10.8 非正弦信号产生电路
3
华中科技大学 张林
fcC1
fcC2
＋
vO
1
2
1
2
T3
C1 T4
C1 1 C2 1 j f
vi T1
T2
Cf －
电子技术基础第五版模拟部分通用课件康华光
爆米花噪声
由材料缺陷或晶体缺陷引起的噪声。
噪声的抑制方法
增加信号幅度
通过增加信号幅度，降低相对噪声影 响。
滤波
通过使用滤波器滤除特定频率范围的 噪声。
接地
良好的接地可以减少电磁干扰和地线 噪声。
屏蔽
使用屏蔽材料隔离电路和电子设备， 减少外部噪声的影响。
失真的产生与抑制方法
非线性失真
由于电路元件的非线性特性引起的失真，如放大器的增益饱和。
解调技术
解调是将加载在高频载波信号上的低 频信号分离出来的过程。解调技术包 括鉴频、鉴相和鉴幅。
信号的滤波技术
滤波器类型
滤波器根据其频率响应特性可分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带 阻滤波器。
滤波器设计
滤波器的设计需要考虑其传递函数、阻抗比、衰减特性、群时延特性等参数， 以达到所需的信号处理效果。
03
模拟集成电路基础
模拟集成电路的基本概念
模拟集成电路
由模拟元件构成的电路，用于处理连续变化的模拟信号。
模拟信号
表示物理量连续变化的信号，如声音、温度、压力等。
模拟集成电路的特点
具有高精度、低噪声、低失真等特点，广泛应用于信号处理、通信 、测量等领域。
模拟集成电路的工艺技术
半导体工艺
基于半导体材料（如硅、 锗）的制造工艺，包括外 延、氧化、扩散、光刻、 刻蚀等。
集成电路的分类
按工艺技术可分为薄膜集 成电路和厚膜集成电路。
集成电路的封装
将芯片与外部电路连接起 来的封装形式，包括直插 式封装、表面贴装等。
模拟集成电路的设计流程
元器件选择
选择合适的元件， 包括电阻、电容、 电感等。
版图绘制
将电路设计转化为 版图，为制造提供 依据。
由材料缺陷或晶体缺陷引起的噪声。
噪声的抑制方法
增加信号幅度
通过增加信号幅度，降低相对噪声影 响。
滤波
通过使用滤波器滤除特定频率范围的 噪声。
接地
良好的接地可以减少电磁干扰和地线 噪声。
屏蔽
使用屏蔽材料隔离电路和电子设备， 减少外部噪声的影响。
失真的产生与抑制方法
非线性失真
由于电路元件的非线性特性引起的失真，如放大器的增益饱和。
解调技术
解调是将加载在高频载波信号上的低 频信号分离出来的过程。解调技术包 括鉴频、鉴相和鉴幅。
信号的滤波技术
滤波器类型
滤波器根据其频率响应特性可分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带 阻滤波器。
滤波器设计
滤波器的设计需要考虑其传递函数、阻抗比、衰减特性、群时延特性等参数， 以达到所需的信号处理效果。
03
模拟集成电路基础
模拟集成电路的基本概念
模拟集成电路
由模拟元件构成的电路，用于处理连续变化的模拟信号。
模拟信号
表示物理量连续变化的信号，如声音、温度、压力等。
模拟集成电路的特点
具有高精度、低噪声、低失真等特点，广泛应用于信号处理、通信 、测量等领域。
模拟集成电路的工艺技术
半导体工艺
基于半导体材料（如硅、 锗）的制造工艺，包括外 延、氧化、扩散、光刻、 刻蚀等。
集成电路的分类
按工艺技术可分为薄膜集 成电路和厚膜集成电路。
集成电路的封装
将芯片与外部电路连接起 来的封装形式，包括直插 式封装、表面贴装等。
模拟集成电路的设计流程
元器件选择
选择合适的元件， 包括电阻、电容、 电感等。
版图绘制
将电路设计转化为 版图，为制造提供 依据。
电子技术电路(模拟部分)康华光版课件 第八章
PV = P E 1 + P E 2 = 2V CC PVM
2 2V CC = πR L
V OM 2V CC V OM = πR L πRL
3.管耗 T 管耗P 管耗 一个管子的管耗： 一个管子的管耗： v 1 π PT1 = (VCC v o ) o d( ω t ) 2 π ∫0 RL
18
§8.3乙类双电源互补对称功率放大电路 乙类双电源互补对称功率放大电路
2.提高效率的途径 .
电源提供的功率: 电源提供的功率
1 PV = 2π
∫
2π
0
1 VCC iC d (ωt ) = 2π
∫
2π
0
VCC ( I CQ + I Cm sin ωt )dωt = VCC I CQ
Pom 1 Vom I om 此电路的最高效率: 此电路的最高效率 η = = ≈ 0.25 PV 2 VCC I CQ
8.3.2 分析计算
Vom sin ω t 1 π = ∫0 (VCC Vom sinωt ) RL d( ω t ) 2π
2
1 VCCVom Vom ( ) = RL 4 π
2 VCCVom Vom ( ) 两管管耗： 两管管耗： PT = 2 PT1 = RL π 4
2
4.效率η (efficiency) 效率 最高效率ηmax：
8.3.2 分析计算
1. 输出功率 o 输出功率P
+VCC
2
Vom Vom Vom Po = Vo I o = = 2 2 RL 2 R L
假设 vi 为正弦波且幅度足 够大， 够大，T1、T2导通时均能饱 此时输出达到最大值。 和，此时输出达到最大值。 最大不失真输出功率P 最大不失真输出功率 omax
2 2V CC = πR L
V OM 2V CC V OM = πR L πRL
3.管耗 T 管耗P 管耗 一个管子的管耗： 一个管子的管耗： v 1 π PT1 = (VCC v o ) o d( ω t ) 2 π ∫0 RL
18
§8.3乙类双电源互补对称功率放大电路 乙类双电源互补对称功率放大电路
2.提高效率的途径 .
电源提供的功率: 电源提供的功率
1 PV = 2π
∫
2π
0
1 VCC iC d (ωt ) = 2π
∫
2π
0
VCC ( I CQ + I Cm sin ωt )dωt = VCC I CQ
Pom 1 Vom I om 此电路的最高效率: 此电路的最高效率 η = = ≈ 0.25 PV 2 VCC I CQ
8.3.2 分析计算
Vom sin ω t 1 π = ∫0 (VCC Vom sinωt ) RL d( ω t ) 2π
2
1 VCCVom Vom ( ) = RL 4 π
2 VCCVom Vom ( ) 两管管耗： 两管管耗： PT = 2 PT1 = RL π 4
2
4.效率η (efficiency) 效率 最高效率ηmax：
8.3.2 分析计算
1. 输出功率 o 输出功率P
+VCC
2
Vom Vom Vom Po = Vo I o = = 2 2 RL 2 R L
假设 vi 为正弦波且幅度足 够大， 够大，T1、T2导通时均能饱 此时输出达到最大值。 和，此时输出达到最大值。 最大不失真输出功率P 最大不失真输出功率 omax
康华光《电子技术基础-模拟部分》（第5版）笔记和课后习题（含考研真题）..
目 录第1章 绪 论1.1 复习笔记1.2 课后习题详解1.3 名校考研真题详解第2章 运算放大器2.1 复习笔记2.2 课后习题详解2.3 名校考研真题详解第3章 二极管及其基本电路3.1 复习笔记3.2 课后习题详解3.3 名校考研真题详解第4章 双极结型三极管及放大电路基础4.1 复习笔记4.2 课后习题详解4.3 名校考研真题详解第5章 场效应管放大电路5.1 复习笔记5.2 课后习题详解5.3 名校考研真题详解第6章 模拟集成电路6.1 复习笔记6.2 课后习题详解6.3 名校考研真题详解第7章 反馈放大电路7.1 复习笔记7.2 课后习题详解7.3 名校考研真题详解第8章 功率放大电路8.1 复习笔记8.2 课后习题详解8.3 名校考研真题详解第9章 信号处理与信号产生电路9.1 复习笔记9.2 课后习题详解9.3 名校考研真题详解第10章 直流稳压电源10.1 复习笔记10.2 课后习题详解10.3 名校考研真题详解第11章 电子电路的计算机辅助分析与设计第1章 绪 论1.1 复习笔记一、电子系统与信号电子系统指若干相互连接、相互作用的基本电路组成的具有特定功能的电路整体。
信号是信息的载体，按照时间和幅值的连续性及离散性可把信号分成4类：①时间连续、数值连续信号，即模拟信号；②时间离散、数值连续信号；③时间连续、数值离散信号；④时间离散、数值离散信号，即数字信号。
二、信号的频谱任意满足狄利克雷条件的周期函数都可展开成傅里叶级数(含有直流分量、基波、高次谐波)，从这种周期函数中可以取出所需要的频率信号，过滤掉不需要的频率信号，也可以过滤掉某些频率信号，保留其它频率信号。
幅度频谱：各频率分量的振幅随频率变化的分布。
相位频谱：各频率分量的相位随频率变化的分布。
三、放大电路模型信号放大电路是最基本的模拟信号处理电路，所谓放大作用，其放大的对象是变化量，本质是实现信号的能量控制。
放大电路有以下4种类型：1．电压放大电路电路的电压增益为考虑信号源内阻的电压增益为2．电流放大电路电路的电流增益为考虑信号源内阻的电压增益为3．互阻放大电路电路的互阻增益为4．互导放大电路电路的互导增益为四、放大电路的主要性能指标1输入电阻：输入电压与输入电流的比值，即对输入为电压信号的放大电路，R i越大越好；对输入为电流信号的放大电路，R i越小越好。
模拟电路康华光的牛逼教程（精品）
8.1 功率放大电路的一般问题
也可以用正弦信号整个周期 内三极管的导通角θ来表示以上 三种工作状态：
甲类
甲类： θ=360° 甲乙类：180°<θ<360°
甲乙类
乙类： θ=180°
乙类
2011/11/7
上海电力学院 电子技术教研室
8
《模拟电子技术》第8章 功率放大电路
8.2 射极输出器------甲类放大的实例
2. 动态工作情况
有信号时在零点附近，仍能得到线性放大，克服了交越失真。
为提高工作效率，电路工作于接近乙类的甲乙类状态，因此
其计算与乙类放大相同。
2011/11/7
上海电力学院 电子技术教研室
21
《模拟电子技术》第8章 功率放大电路
8.4.1 甲乙类双电源互补对称电路
3. 另一种甲乙类放大电路
VCE4
π
0 (VCC
vo )
vo RL
d(ω t)
1
2π
π 0
(VCC
Voms
i
nt
)
Voms i nt
RL
d(
t)
1 2π
π
(VCCVom
s i nt
V2 om
s i n2t )
d(
t)
0
RL
RL
1 (VCCVom Vom2 )
RL π
4
两管管耗
PT
= PT1 PT2
2 (VCCVom Vom2 )
最大不失真输出功率Pomax
Pomax
=
(VCC
VCES )2 2 RL
(VCC VCES )2 2RL
忽略VCES时,
也可以用正弦信号整个周期 内三极管的导通角θ来表示以上 三种工作状态：
甲类
甲类： θ=360° 甲乙类：180°<θ<360°
甲乙类
乙类： θ=180°
乙类
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8
《模拟电子技术》第8章 功率放大电路
8.2 射极输出器------甲类放大的实例
2. 动态工作情况
有信号时在零点附近，仍能得到线性放大，克服了交越失真。
为提高工作效率，电路工作于接近乙类的甲乙类状态，因此
其计算与乙类放大相同。
2011/11/7
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21
《模拟电子技术》第8章 功率放大电路
8.4.1 甲乙类双电源互补对称电路
3. 另一种甲乙类放大电路
VCE4
π
0 (VCC
vo )
vo RL
d(ω t)
1
2π
π 0
(VCC
Voms
i
nt
)
Voms i nt
RL
d(
t)
1 2π
π
(VCCVom
s i nt
V2 om
s i n2t )
d(
t)
0
RL
RL
1 (VCCVom Vom2 )
RL π
4
两管管耗
PT
= PT1 PT2
2 (VCCVom Vom2 )
最大不失真输出功率Pomax
Pomax
=
(VCC
VCES )2 2 RL
(VCC VCES )2 2RL
忽略VCES时,
模电第08章功率放大器(康华光)
一个管子的管耗: PT1 1 (VCCVo m Vo m ) RL π 4 当Vom=2VCC/ 时PT1最大: PT1m≈0.2Pom (4) 电源供给的功率PV : PV = Po+2PT1
Po (5) 效率 : = PV
（1-22）
2
5.缺点:不易调整Q点(VBE)
6. 电路的改进
O
iC
O
VCE
t
——晶体管导通的时 间大于半个周期,导通 角>180º 静态IC 0,管 , 耗较小效率较高,不失 真,一般功放常采用。
4.丙类工作状态——导通角小于180°
（1-4）
§8.2 甲类功率放大器实例
一. 共射极放大器
Rb R b1
ui vi
– vo +
+V +VCC CC
交流通路
+ vi –
若忽略VCES
: Pom 1 VCQ I CQ 1 VCC VCC 2 2 2 2 RL
=PVC静
上一页
(2)动态时电源提供的平均功率PVC
1 PVC 2
2
0
1 VCC iC d ( t ) 2
2
0
VCC ( I CQ I Cm sin t )d t =ICQ· CC V
2 (VCC VCES ) VCC PVC VCC 2 RL 2 RL
VCC VCES 当Q在中点时: I CQ 2 RL (3)电路的效率 定义: = Po/PVC 电路的最高效率: m=Pom/PVC 0.25
(4)甲类功率放大器的优缺点 优点:信号不失真。 缺点:静态功率大,输出功率小,效率低。
Po (5) 效率 : = PV
（1-22）
2
5.缺点:不易调整Q点(VBE)
6. 电路的改进
O
iC
O
VCE
t
——晶体管导通的时 间大于半个周期,导通 角>180º 静态IC 0,管 , 耗较小效率较高,不失 真,一般功放常采用。
4.丙类工作状态——导通角小于180°
（1-4）
§8.2 甲类功率放大器实例
一. 共射极放大器
Rb R b1
ui vi
– vo +
+V +VCC CC
交流通路
+ vi –
若忽略VCES
: Pom 1 VCQ I CQ 1 VCC VCC 2 2 2 2 RL
=PVC静
上一页
(2)动态时电源提供的平均功率PVC
1 PVC 2
2
0
1 VCC iC d ( t ) 2
2
0
VCC ( I CQ I Cm sin t )d t =ICQ· CC V
2 (VCC VCES ) VCC PVC VCC 2 RL 2 RL
VCC VCES 当Q在中点时: I CQ 2 RL (3)电路的效率 定义: = Po/PVC 电路的最高效率: m=Pom/PVC 0.25
(4)甲类功率放大器的优缺点 优点:信号不失真。 缺点:静态功率大,输出功率小,效率低。
电子技术电路模拟部分康华光版运算放大器专业知识讲座
功率放大电路
V?
?
vO ?
O
V?
对称性
提高电压增益 电压增益为1，向负载提供足够功率
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§ 2.1 集仿成。文电档路如有运不算当之放处，大请器联系本人或网站删除。
集成运算放大器 (operational amplifier) 符号
国内符号：
2. 运放的电路模型：
Rs
?
?
vs
vi
Ri
?
?
Ro
?
Avo vi
?
?
vo RL
?
开环电压增益 Avo的值较高，至少为 10 4 , 通常可达到 10 6 甚至
输入电阻 ri的值较大，通常为 10 6 ? 或更 输出电阻 ro的值较小，通常为 100 ? 或更低 Avo、ri和ro 三个参数的值是由运放 内部电路所
同相输入端 vV+ 反相输入端 vV-
+ A
－
v o 输出端
V
国际符号：
v- － v+ ＋
集成运放的特点： ?电压增益高
v o ?输入电阻大
?输出电阻小
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2. 运放的电路模型：
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2. 运放的电压传输特性：
vo / V
a 正饱和 ? Vo m ? V?
vo ? Avo (v P ? v N )
线性区
o
(vP ? vN ) / m V
模拟电路 康华光版 第八章
三、分析计算
1.输出功率Po
Po = U o I o U om 2 U om U om 2 RL 2 RL
2
＋ VCC
最大不失真输出功率Pomax
ui
Pomax (VCC U CES ) 2 VCC 2 RL 2 RL
2
Ｔ １ uo Ｔ２
－
RL
VCC
2.管耗PT
一个管子的管耗
8RL
max 78.5%
此电路存在的问题：
输出电压正方向变化的幅度受到限制，达不到VCC/2。
本章小结
1．功率放大器的特点：工作在大信号状态下，输出电压和输 出电流都很大。要求在允许的失真条件下，尽可能提高输出功 率和效率。 2．为了提高效率，在功率放大器中，BJT常工作在乙类和甲 乙类状态下，并用互补对称结构使其基本不失真。这种功率放 大器理论上的最大输出效率可以达到78.5％。 3．互补对称功率放大器的几种主要结构： OCL（双电源）——乙类 甲乙类。 OTL（单电源）——乙类 甲乙类。 4．随着半导体工艺、技术的不断发展，输出功率几十瓦以上 的集成放大器已经得到了广泛的应用。功率VMOS管的出现， 也给功率放大器的发展带来了新的生机。
T4：电压推动级（前置级）
T4、R1、R2：UBE扩大电路
ui
＋VCC
T3 T1
U CE 4 U BE 4
R1 R2 R2
R1 T4 R2 T2 R3 RL
uo
合理选择R1、R2，b1、b2间 可得到 UBE4 任意倍的电压。
-VCC
二. 甲乙类单电源互补对称电路
1、基本原理 . 单电源供电；
乙类互补对称功放的缺点 存在交越失真
ui