模拟电路第十章
模拟电路详尽课件(第10章)
元器件参数选择
根据电路性能要求，选择适当的元器 件参数值，如电阻阻值、电容容量等。
电路版图设计
元器件布局
合理安排元器件在电路 板上的位置，考虑散热、
电磁兼容等因素。
布线设计
根据电路原理和元器件 连接需求，设计合理的 布线方案，确保信号传
输质量。
版图绘制工具
使用专业版图绘制软件， 如AutoCAD、Cadence
交流分析方法
通过求解电路的传递函数或交流小信 号模型，得到电路的交流响应，用于 分析电路的动态工作性能。
交流分析方法
瞬态分析方法
通过求解电路的微分方程，得到电路在输入信号作用下的瞬态响应，用于分析 电路的暂态行为。
频率分析方法
通过分析电路的频率响应，得到电路在不同频率下的性能表现，用于分析电路 的稳定性、带宽等特性。
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电源电路设计
• 总结词：电源电路是模拟电路中必不可少的部分，负责提供稳定的直流电压或电流。 • 详细描述：电源电路通常包括整流电路、滤波电路和稳压电路等部分。整流电路将交流电转换为直流电，滤波
电路则滤除电源中的噪声和干扰，稳压电路则确保输出电压的稳定。 • 总结词：电源电路的设计需要考虑效率、稳定性、安全性和可靠性等多个方面。 • 详细描述：为了提高效率，电源电路应尽量减少能量损失；为了稳定性，电源电路应具备抗干扰能力；为了安
详细描述
模拟电路是用于处理模拟信号的电子电路，这些信号在时间 和幅度上都是连续变化的。模拟电路的元件参数通常是可变 的，并且电路中的元件通常工作在非线性区域，这使得模拟 电路具有丰富的动态特性和表现力。
模拟电路的重要性
总结词
模拟电路在电子工程领域中具有重要地位，它是实现各种电子设备和系统的基础 。
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。
模拟集成电路原理第十章稳定性与频率补偿
本讲内容
• 稳定性概述 • 多极点系统 • 相位裕度 • 频率补偿 • 两级运放的补偿 • 其它补偿技术
Stability Ch. 10 # 13
相位裕度
相位裕度 : PM 180o H ( GX )
Stability Ch. 10 # 14
相位裕度与稳定时间
极点：Sp jp p , 系统响应中包括exp ( jp p )t 项
1 sC L
(1 gm5ro5 )ro7
1 s (1 gm5ro5 )ro7CL ro7CN
Stability Ch. 10 # 30
本讲内容
• 稳定性概述 • 多极点系统 • 相位裕度 • 频率补偿 • 两级运放的补偿 • 其它补偿技术
Stability Ch. 10 # 31
两级运放的Miller补偿
Barkhausen判 据 ：
如 果| H ( j) | 1 并 且H ( j) 180， 则 振 荡
Stability Ch. 10 # 3
不稳定系统VS稳定系统
图（a）：相位=-180时，增益>1，不稳定 图（b）：增益=1时，相位<-180，稳定
Stability Ch. 10 # 4
复平面中的极点位置与稳定性
右半平面：振幅增加的振荡 Y轴：等幅振荡
左半平面：最终趋于稳定
极点：Sp j p p , 系统响应中包括exp ( j p p )t 项
Stability Ch. 10 # 5
单极点系统的稳定性
开 环 ：H (s) A0 1 s
0
A0
闭 环 ：Y (s) 1 A0
X (s)
1
1
Vin Vout
(1 sRSCE sRSCC )
模拟电子技术 第十章 集成运算放大电路
I I 0
虚断
对于工作在非线性区的应用电路，上述两个特点是分析其 输入信号和输出信号关系的基本出发点。
19
什么情况下放工作于非线性区？
运放在非线性区的条件：
电路开环工作或引入正反馈！ iF
ui
UO RF UOPP U+-U-
iI
R1
i+ + i- -
Auo
uO
R
-UOPP
20
实际运放 Auo ≠∞ ，当 u+ 与 u-差值比较小时， 仍有 Auo (u+ u- )，运放工作在线性区。
在运算电路中，无论输入电压，还是输出电压， 均是对“地”而言的。
23
一、比例运算电路
作用：将信号按比例放大。 类型：反相比例放大、同相比例放大。 方法：引入深度电压并联负反馈或电压串联 负反馈。这样输出电压与运放的开环放大倍
数无关，与输入电压和外围网络有关。
24
一、比例运算电路
1.反相比例运算电路
虚短 虚断
2. 理想运放的输入电流等于零。
对于工作在线性区的应用电路，“虚短”和“虚断”是 分析其输入信号和输出信号关系的基本出发点。
17
如何使运放工作在线性区？
理想运放的线性区趋近于0，为了扩大运放的线性区 或使其具有线性区，需给运放电路引入负反馈： 运放工作在线性区的条件： 电路中有负反馈！
但线性区范围很小。
uO
例如：F007 的 UoM = ± 14 V，Auo 2 × 105 ， 线性区内输入电压范围
实际特性
0 u+u
U OM u u Auo 14 V 2 105 70 μV
非线性区
模拟电路第十章综合测试题及参考答案_精品完整版
270第10章综合测试题及参考答案10.1 综合测试题一1、（30分，每空2分）（1）硅半导体三极管三个电极相对于“地”的电压如图10.1.1所示，由此可判断该管的工作状态为 。
（2）图10.1.2所示为某MOSFET 的转移特性，试判断该管属于何种导电沟道？ 是 增强型管还是耗尽型管？ 并确定开启电压V T 或夹断电压V P 的值 。
（3）某放大电路在负载开路时的输出电压为6V ，当接入2kΩ负载电阻后，输出电压降为4V ，这表明该放大电路的输出电阻为 。
（4）设图10.1.3所示电路中硅稳压管D Z1和D Z2的稳定电压分别为5V 和8V ，正向压降均为0.7V ，则电路的输出电压V O = 。
T －6.2V－9V－6V 图 10.1.1图 10.1.2 －4 －2 －4 －2i /mAv GS /V+12V－+V O －D Z1D Z21kΩ图 10.1.4+ V O－+V I－R 1 5kΩ7805 2 32 1271（5）由三端集成稳压器W7805组成的电路如图10.1.4所示，当R 2=5kΩ时，电路的输出电压V O = 。
（6）设计一个输出功率为20W 的扩音机电路，若用乙类OCL 互补对称功放电路，则应选P CM 至少为 W 的功率管两个。
（2分） （7）当电路的闭环增益为40dB 时，基本放大器的增益变化10%，反馈放大器的闭环增益相应变化1%，则此时电路的开环增益为 dB 。
（8）图10.1.5所示电路中，T 1、T 2、T 3管特性相同，V BE1=V BE2=V BE3=0.7V ，β1=β2=β3且很大，试确定I REF = ，I C2= ，V 1－V 2= 。
（9）放大电路如图10.1.6所示，若将一个6800pF 的电容错接在b 、c 极之间，则其中频电压增益的绝对值│A vm │将 ，f L 将 ，f H 将 。
2、（12分）放大电路如图10.1.7所示。
设各电容均足够大，三极管的参数β1，β2，r be1，r be2，r ce2已知，并且V BE = 0.7V 。
模拟电路 康华光 第10章
改进思路: 截止(电流小) 使调整管 饱和(管压降小)
开关稳压电路的优点: 效率高 （80% 90%） 稳压范围宽 对电网要求不高 体积小、重量轻
开关稳压电路的缺点: 输出电压含较大纹波 对电子设备干扰较大 电路复杂
9.3.1 开关稳压电源的基本工作原理
(2) 输出电压平均值（Uo）： U2为变压器次级电压的有效值
Uo
1 2π
2π 0
uodt
2U 2 π
0.45U2
(3) 二极管上的平均电流：ID = U0/RL
(4) 二极管上承受的最高电压：U RM 2U 2
9.1.2 单相全波整流电路
Ta
D1
原理：
+ – + –
+
u1
u2– io RL
一般取
τ d
RLC
(3 5) T 2
(T:电源电压的周期)
近似估算:Uo=1.2U2。
C. 流过二极管瞬时电流很大。
RLC 越大 Uo越高负载电流的平均值越大 ; 整流管导
电时间越短 iD的峰值电流越大
故一般选管时，取
I DF
(2~3) IL 2
(2~3) 1 Uo 2 RL
D. 输出特性(外特性)
开关型稳压电路的换能电路将输入的直流电压转换为 脉冲电压，再将脉冲电压转换成直流电压
基本原理图
输入电压UI是未经稳压的直流电压，T为调整管，即开关 管；uB为矩形波，控制开关管的工作状态；电感L和电容C 组成滤波电路，D为续流二极管。
uB为高电平时，T饱和导通， D承受反压截止， L存储能量，C充电，
9.1.1 单相半波整流电路
模拟电子技术第十章习题解答
习题题10-1 在图P10-1所示的单相桥式整流电路中，已知变压器副边电压U2＝10V(有效值)：图P10-1②工作时，直流输出电压U O(A V)=?②如果二极管VD1虚焊，将会出现什么现象？③如果VD1极性接反，又可能出现什么问题？④如果四个二极管全部接反，则直流输出电压U O(A V)=?解：①正常时工作时，直流输出电压U O(A V)=0.9 U2=9V②如果二极管VD1虚焊，将成为半波整流U O(A V)=0.45 U2=4.5V③如果VD1极性接反，U2负半周VD1、VD3导通，负载短路，产生极大的电流，造成二极管和变压器烧毁。
③如果四只二极管全部接反，则直流输出电压U O(A V)=－9V。
题10-2图P10-2是能输出两种整流电压的桥式整流电路。
（1）试分析各个二极管的导电情况，在图上标出直流输出电压U O(A V)1和U O(A V)2对地的极性，并计算当U21=U22=20V(有效值)时，U O(A V)1和U O(A V)2各为多少？（2）如果U21=22V，U22=18V，则U O(A V)1和U O(A V)2各为多少？（3）在后一种情况下，画出u o1和u o2的波形并估算各个二极管的最大反向峰值电压将各为多少？图P10-2解：（1）均为上“+”、下“-”。
即U O(A V)1对地为正，U O(A V)2对地为负。
均为全波整流。
U O(A V)1和U O(A V)2为：U O(A V)1=-U O(A V)2≈0.9U 21=0.9*20=18V（2）如果U 21=22V ，U 22=18V ，则U O(A V)1和U O(A V)2为U O(A V)1= -U O(A V)2≈0.45U 21+0.45 U 22=18V 。
（3）波形图如下：题 10-3 试分析在下列几种情况下，应该选用哪一种滤波电路比较合适。
① 负载电阻为1Ω，电流为10A ，要求S ＝10%；② 负载电阻为1k Ω，电流为10mA,要求S =0.1%；③ 负载电阻从20Ω变到100Ω，要求S =1%，输出电压U O(A V)变化不超过20%； ④ 负载电阻100Ω可调，电流从零变到1A ，要求S =1%，希望U 2尽可能低。
清华 杨素行 第三版 模电 第10章
+
文氏电桥振荡电路。
R´
C2
R2
RC 串并联网络振荡电路
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2. 振荡频率和起振条件
仿真
（1)振荡频率
f0 =
1 2πRC
（2)起振条件 A·F· > 1
F·
=
1 3
A· > 3
R1 C1
RF
A
U·o
+
R´
C2
R2
RC 串并联网络振荡电路
Auf
=
1+
RF R´
RF > 2 R´
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当ω 较低时
1/ωC1 >> R1
1/ωC2 >> R2 可忽略R1和1/ωC2 U&f 相位超前于U&
ω低
+
C1
U·
R1
+
-
R2 C2
U·f -
(a)RC串并联电路
当ω 较高时
1/ωC1 << R1
1/ωC2 << R2 可忽略R2和1/ωC1 U&f 相位滞后于U& ω高
+
C1
U·
-
R2
U+·-f
适用于产生单一频率的振荡波形。
以上三种电路的振荡频率均与 RC 成反比，
一般用来产生几赫至几百千赫的低频信号。
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第三节 LC 正弦波振荡电路
LC并联电路的选频特性 变压器反馈式振荡电路 电感三点式振荡电路 电容三点式振荡电路
下页 总目录
一、 LC 并联电路的选频特性 I·
低频时并联阻抗为感性， 高频时并联阻抗为容性， 在某一中间频率时为纯阻性。
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（2）参数计算
根据图10.11（b）可知，输出电压是单相脉动电压。 通常用它的平均值与直流电压等效。输出平均电压为
VO
VL
1 π
π 0
2V2
sin
td
t
22 π
V2
0.9V2
流过负载的平均电流为
IL
2 2V2 πRL
0.9V2 RL
流过二极管的平均电流为
ID
IL 2
中的二极管是作为开关应用，具有单向导电 性。根据图10.1(a)的电路图可知：
当正半周时二极管D1、D3导通，在负载 电阻上得到正弦波的正半周。
当负半周时二极管D2、D4导通，在负载 电阻上得到正弦波的负半周。
在负载电阻上正负半周经过合成，得到的 是同一个方向的单向脉动电压。单相桥式整流 电路的波形图见图10.11(b)。
(动画10-3） (动画10-4）
滤波曲线中的2。
问题：有Ｃ无ＲL即空载，此时VC=VL=？
(2)电容滤波的计算 电容滤波的计算比较麻烦，因为决定输出电 压的因素较多。工程上有详细的曲线可供查阅。
① RLC 越大，负载电压越平滑（脉动越小），
速率很当慢v。2到所达以90刚°过时9，0°v2时开二始极下管仍然 导通。降在。超先过假9设0°二后极的管某关个断点，，电正容弦C 曲线
下降指就起的数要始速放以放率电指电越起数速来始规率越点律时快的向，，放负二当电载极刚速Ｒ管超率L关过放很断指电大。数。。曲线
所以，在t1到t2时刻，二极
管导电，Ｃ充电，vC=vL按正弦
规律变化；t2到t3时刻二极管关
断，vC=vL按指数曲线下降，放
电时间常数为RLC。电容滤波过
程见图10.16。
图10.16电容滤波波形图
图10.15电容滤波电路
需要指出的是，当
放电时间常数RLC增加时， t1点要右移， t2点要左移， 二极管关断时间加长，
导通角减小，见曲线3； 反之，RLC减少时，导通 角增加。显然，电容滤波 的效果不好，见图10.17 图10.17 电容滤波的效果
电子电路工作时都需要直流电源提供能量，电 池因使用费用高，一般只用于低功耗便携式的仪器 设备中。本章讨论如何把交流电源变换为直流稳压 电源，一般直流电源由如下部分组成：
一般直流电源的组成：
电源变压器
整流电路
滤波电路
稳压电路
v2
vR
vF
v1
vO
v1
v2vRvF NhomakorabeavO
工频交流
脉动直流
直流
整流电路是将工频交流电转为具有直流电成分 的脉动直流电。
了整流电路的内 阻（下降的部分 为其上的压降。
图10.12 单相桥式整流电路 的负载特性曲线
补充：单相半波整流电路
(a)电路图
(b)波形图
图10.13 单相半波整流电路
单相全波整流电路
2020/3/31
(a)电路图
(b)波形图
图10.14 单相全波整流电路
单相桥式整流电路的变压器中，输出电压 高，纹波电压较小，管子所承受的最大反向电 压较低，同时因电源变压器在正、负半周内都 有电流供给负载，电源变压器得到了充分的利 用，效率较高，在同样的功率容量条件下，体 积可以小一些。单相桥式整流电路的总体性能 优于单相半波和全波整流电路，故广泛应用于 直流电源之中。 注意，整流电路中的二极管是作为开关运用的。 整流电路既有交流量，又有直流量，通常对:
2V2 0.45V2
πRL
RL
二极管所承受的最大反向电压 VRmax 2V2
流过负载的脉动电压中包含有直流分量和
交流分量，可将脉动电压做傅里叶分析。此时
谐波分量中的二次谐波幅度最大，最低次谐波
的幅值与平均值的比值称为脉动系数S。
vO
2V2
(
2 π
4 3π
cos
2
t
4 15π
cos
4
t
)
2 vO 2V2 π 0.9v2 （直流分量）
滤波环节：利用L或C储能作用，减小脉动，得到较平 滑的直流电压
稳压环节：Vo随电网电压波动，负载、温度的变化而 变化，利用负反馈进行稳压
稳压电路中调整管 工作区不同：
线性电源效率 40% ~ 60% 开关电源效率 80% ~ 90%
10.1 小功率单相整流滤波电路 10.2 线性串联反馈式稳压电路
2 电容滤波电路
现以单相桥式电容滤波整流电路为例来 说明。电容滤波电路如图10.15所示，在负载 电阻上并联了一个滤波电容C。
图10.15电容滤波电路
(1)滤波原理 若电路处于正半周，二极管D1、D3导通，变压 器在v次在2上端刚，过电所9压0°以v时2输给，出电正波容弦形曲器同线C下充v2降电，的。是此正时弦C形相。当于并联
滤波电路是将脉动直流中的交流成分滤除，减 少交流成分，增加直流成分。
稳压电路对整流后的直流电压采用负反馈技术 进一步稳定直流电压。
直流电源的方框图如图所示。
降压环节：降压 v1 N （1 原）
v2 N （2 副）
220V降为所需电压值
整流环节：D（单向导电性）组成桥式整流电路将交流 变成脉动直流
输入（交流）—用有效值或最大值；
输出（交直流）—用平均值；
整流管正向电流—用平均值；
整流管反向电压—用最大值。
10.1.2 滤波电路
1 滤波的基本概念 2 电容滤波电路 3 电感滤波电路
1 滤波的基本概念
滤波电路利用电抗性元件对交、直流阻 抗的不同，实现滤波。电容器C对直流开路， 对交流阻抗小，所以C应该并联在负载两端。 电感器L对直流阻抗小，对交流阻抗大，因此 L 应与负载串联。经过滤波电路后，既可保留 直流分量、又可滤掉一部分交流分量，改变 了交直流成分的比例，减小了电路的脉动系 数，改善了直流电压的质量。
直流分量上叠加的交流分量，其交流分量为
2,4,6...... 偶次谐波分量----纹波
S 4 2V2 3π
2 2V2 2 0.67 π3
（3）单相桥式整流电路的负载特性曲线
单相桥式整流电路的负载特性曲线是指输 出电压与负载电流之间的关系曲线
VO f ( IO ) 该曲线如图10.12所示。曲线的斜率代表
10.1 小功率单相整流滤波电路
10.1.1 单相桥式整流电路 10.1.2 滤波电路
10.1.1 单相桥式整流电路
(1) 工作原理
单相桥式整流电路是最 基本的将交流转换为直流 的电路，其电路如图10. 11 （a）所示。
（a）桥式整流电路
（b）波形图
图10.11 单相桥式整流电路
在分析整流电路工作原理时，整流电路