中文名 | 理想運(yùn)算放大器 | 外文名 | ideal OPAMP |
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簡(jiǎn)????稱(chēng) | 理想運(yùn)放 | 特????性 | 無(wú)限大的輸入阻抗 |
符????號(hào) | A=∞和e=0 | 別????名 | 理想運(yùn)放模型 |
理想運(yùn)放工作在線性區(qū)
理想運(yùn)放工作在線性區(qū)時(shí),輸出電壓與輸入電壓呈現(xiàn)線性關(guān)系,其中,u0是集成運(yùn)放的輸出電壓;u 和u-分別是同相輸入端及反相輸入端的電壓;Auo是開(kāi)環(huán)差模電壓放大倍數(shù)。根據(jù)理想運(yùn)放的特征,可以導(dǎo)出工作在線性區(qū)時(shí)集成運(yùn)放的兩個(gè)重要特點(diǎn)。
1)理想運(yùn)放的差模輸入電壓等于零
由于理想運(yùn)放的開(kāi)環(huán)差模電壓放大倍數(shù)等于無(wú)窮大,而輸出電壓為確定數(shù)值,同相輸入端電壓與反相輸入端電壓近似相等,如同將u 和u-兩點(diǎn)短路一樣,但兩點(diǎn)的短路是虛假的短路,是等效短路,并不是真正的短路,所以把這種現(xiàn)象稱(chēng)為“虛短”。
2)理想運(yùn)放的輸入電流等于零
由于理想運(yùn)放的開(kāi)環(huán)輸入電阻rid - ∞,因此它不向信號(hào)源索取電流,兩個(gè)輸入端都沒(méi)有電流流入集成運(yùn)放。
此時(shí),同相輸入端電流和反相輸入端電流都等于零,如同兩點(diǎn)斷開(kāi)一樣。而這種斷開(kāi)也不是真正的斷路,是等效斷路,所以把這種現(xiàn)象稱(chēng)為“虛斷”。
“虛短”和“虛斷”是分析理想運(yùn)放工作在線性區(qū)的兩條重要結(jié)論。
理想運(yùn)放工作在非線性區(qū)
集成運(yùn)放工作在非線性區(qū)時(shí),輸出電壓不再隨輸入電壓線性增長(zhǎng),而是達(dá)到飽和。
理想運(yùn)放工作在非線性區(qū)時(shí),也有兩個(gè)重要特點(diǎn)。
1)當(dāng)理想運(yùn)放的u ≠u(mài)- 時(shí),理想運(yùn)放的輸出電壓達(dá)到飽和值
當(dāng)u >u-時(shí),集成運(yùn)放工作在正向飽和區(qū),輸出電壓為正飽和值,
當(dāng)u 2)理想運(yùn)放的輸入電流等于零 由于理想運(yùn)放的輸入電阻r甜-∞,盡管輸入電壓u ≠“,仍可認(rèn)為此時(shí)輸入電流為零。
開(kāi)回路組態(tài)的運(yùn)算放大器可作為比較器使用
當(dāng)一個(gè)理想運(yùn)算放大器采用開(kāi)回路的方式工作時(shí),其輸出與輸入電壓的關(guān)系式如下:
其中Ado代表運(yùn)算放大器的開(kāi)回路差動(dòng)增益(open-loop differential gain)。由于運(yùn)算放大器的開(kāi)回路增益非常高,因此就算輸入端的差動(dòng)信號(hào)很小,仍然會(huì)讓輸出信號(hào)“飽和”(saturation),導(dǎo)致非線性的失真出現(xiàn)。因此運(yùn)算放大器很少以開(kāi)回路組態(tài)出現(xiàn)在電路系統(tǒng)中,少數(shù)的例外是用運(yùn)算放大器做比較器(comparator),比較器的輸出通常為邏輯準(zhǔn)位的“0”與“1”。
將運(yùn)算放大器的反向輸入端與輸出端連接起來(lái),電子放大器就處在負(fù)反饋組態(tài)的狀況,此時(shí)通??梢詫㈦娐泛?jiǎn)單地稱(chēng)為閉回路放大器。閉回路放大器依據(jù)輸入信號(hào)進(jìn)入放大器的端點(diǎn),又可分為反相(inverting)與非反相(non-inverting)兩種。
必須注意的是,所有閉回路放大器都是運(yùn)算放大器的負(fù)反饋組態(tài)。2100433B
理想運(yùn)算放大器特性
一個(gè)理想的運(yùn)算放大器(ideal OPAMP)必須具備下列特性:
無(wú)限大的輸入阻抗(Zin=∞):理想的運(yùn)算放大器輸入端不容許任何電流流入,即上圖中的V 與V-兩端點(diǎn)的電流信號(hào)恒為零,亦即輸入阻抗無(wú)限大。
趨近于零的輸出阻抗(Zout=0):理想運(yùn)算放大器的輸出端是一個(gè)完美的電壓源,無(wú)論流至放大器負(fù)載的電流如何變化,放大器的輸出電壓恒為一定值,亦即輸出阻抗為零。
無(wú)限大的開(kāi)回路增益(Ad=∞):理想運(yùn)算放大器的一個(gè)重要性質(zhì)就是開(kāi)回路的狀態(tài)下,輸入端的差動(dòng)信號(hào)有無(wú)限大的電壓增益,這個(gè)特性使得運(yùn)算放大器十分適合在實(shí)際應(yīng)用時(shí)加上負(fù)反饋組態(tài)。
無(wú)限大的共模抑制比(CMRR=∞):理想運(yùn)算放大器只能對(duì)V 與V-兩端點(diǎn)電壓的差值有反應(yīng),亦即只放大V ? V ? 的部份。對(duì)于兩輸入信號(hào)的相同的部分(即共模信號(hào))將完全忽略不計(jì)。
無(wú)限大的帶寬:理想的運(yùn)算放大器對(duì)于任何頻率的輸入信號(hào)都將以一樣的差動(dòng)增益放大之,不因?yàn)樾盘?hào)頻率的改變而改變。
儀表放大器是在有噪聲的環(huán)境下放大小信號(hào)的器件,其本身所具有的低漂移、低功耗、高共模抑制比、寬電源供電范圍及小體積等一系列優(yōu)點(diǎn),它利用的是差分小信號(hào)疊加在較大的共模信號(hào)之上的特性,能夠去除共模信號(hào),而又...
音頻放大器有兩種,一種是專(zhuān)用于音頻放大的運(yùn)算放大器,它在音頻范圍內(nèi)有比較好的性能(主要是頻響特性和失真特性,好的音頻放大器這兩個(gè)特性都非常好),一般用于音響的前置放大級(jí);另一種是音頻功放,也就是功率放...
運(yùn)放的內(nèi)部就是由許多三級(jí)管構(gòu)成的,運(yùn)放的出現(xiàn)就是為了使問(wèn)題變得簡(jiǎn)單,運(yùn)放的輸入阻抗很大,輸出阻抗很小的特性很容易實(shí)現(xiàn)阻抗匹配,而三極管構(gòu)成的普通電路并沒(méi)有這么方便。理解運(yùn)放的虛短與虛斷:虛斷是說(shuō)運(yùn)放的...
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一、 電路原理分析與計(jì)算 1. 反相比例運(yùn)算電路 輸入信號(hào)從反相輸入端引入的運(yùn)算,便是反相運(yùn)算。反饋電阻 RF 跨接在輸 出端和反相輸入端之間。根據(jù)運(yùn)算放大器工作在線性區(qū)時(shí)的虛開(kāi)路原則可知: i- =0,因此 i1= i f。電路如圖 1所示, R1 10kΩ V1 500mV U1A TL082CD 3 2 4 8 1 R2 9.1k Ω RF 100kΩ V2 12 V V3 12 V XMM1 圖 1 根據(jù)運(yùn)算放大器工作在線性區(qū)時(shí)的虛短路原則可知: u-=u+=0。 由此可得: 0 1 f i R u u R 因此閉環(huán)電壓放大倍數(shù)為: 1 o f uo i u R A u R 2. 同相比例運(yùn)算電路 輸入信號(hào)從同相輸入端引入的運(yùn)算,便是同相運(yùn)算。電路如圖 2所示, U1A TL082CD 3 2 4 8 1 R2 10kΩ RF 10kΩ V2 12 V V3 12 V X
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運(yùn)算放大器選型的注意事項(xiàng) 摘要 : 運(yùn)算放大器是重要的模擬器件,在選擇一個(gè)好的運(yùn)算放大器的時(shí) 候不禁需要了解設(shè)計(jì)的需求,還需要知道運(yùn)算放大器的制造工藝以及一些具 體的參數(shù),本文將會(huì)介紹運(yùn)算放大器選擇的注意事項(xiàng)。 運(yùn)算放大器是重要的模擬器件,在選擇一個(gè)好的運(yùn)算放大器的時(shí)候不禁需 要了解設(shè)計(jì)的需求,還需要知道運(yùn)算放大器的制造工藝以及一些具體的參 數(shù),本文將會(huì)介紹運(yùn)算放大器選擇的注意事項(xiàng)。 假設(shè)有一種完美的放大器,適用于任何電路設(shè)計(jì)。這種完美的運(yùn)算放大器 具有無(wú)限大的開(kāi)環(huán)增益和帶寬,其偏置電壓、輸入偏置電流、輸入噪聲和電 源電流都為零,它能夠在任意電源電壓下工作。既然它是真正完美的,那也 應(yīng)該是免費(fèi)的。但這種完美的運(yùn)算放大器實(shí)際上根本不存在,也不可能存 在。于是銷(xiāo)售商就提供了各種各樣的運(yùn)算放大器,每種都有各自不同的性 能、特點(diǎn)和價(jià)格。了解放大器的最重要的參數(shù),就能夠找到最合適的運(yùn)算放 大器。 偏
經(jīng)典的四電阻差動(dòng)放大器似乎很簡(jiǎn)單,但其在電路中的性能不佳。本文從實(shí)際生產(chǎn)設(shè)計(jì)出發(fā),討論了分立式電阻、濾波、交流共模抑制和高噪聲增益的不足之處。大學(xué)里的電子學(xué)課程說(shuō)明了理想運(yùn)算放大器的應(yīng)用,包括反相和同相放大器,然后將它們進(jìn)行組合,構(gòu)建差動(dòng)放大器。圖 1 所示的經(jīng)典四電阻差動(dòng)放大器非常有用,教科書(shū)和講座 40 多年來(lái)一直在介紹該器件。
圖 1. 經(jīng)典差動(dòng)放大器
CMRR
差動(dòng)放大器的一項(xiàng)重要功能是抑制兩路輸入的共模信號(hào)。如圖1 所示,假設(shè)V2 為 5 V,V1 為 3 V,則 4V為共模輸入。V2 比共模電壓高 1 V,而V1 低 1 V。二者之差為 2 V,因此R2/R1的“理想”增益施加于 2 V。如果電阻非理想,則共模電壓的一部分將被差動(dòng)放大器放大,并作為V1 和V2 之間的有效電壓差出現(xiàn)在VOUT ,無(wú)法與真實(shí)信號(hào)相區(qū)別。差動(dòng)放大器抑制這一部分電壓的能力稱(chēng)為共模抑制(CMR)。該參數(shù)可以表示為比率的形式(CMRR),也可以轉(zhuǎn)換為分貝(dB)。
因此,在單位增益和 1%電阻情況下,CMRR等于 50 V/V(或約為 34 dB);在 0.1%電阻情況下,CMRR等于 500 V/V(或約為 54 dB)—— 甚至假定運(yùn)算放大器為理想器件,具有無(wú)限的共模抑制能力。若運(yùn)算放大器的共模抑制能力足夠高,則總CMRR受限于電阻匹配。某些低成本運(yùn)算放大器具有 60 dB至 70 dB的最小CMRR,使計(jì)算更為復(fù)雜。
低容差電阻
第一個(gè)次優(yōu)設(shè)計(jì)如圖 2 所示。該設(shè)計(jì)為采用OP291 的低端電流檢測(cè)應(yīng)用。R1 至R4 為分立式 0.5%電阻。由Pallás-Areny文章中的公式可知,最佳CMR為 64 dB。幸運(yùn)的是,共模電壓離接地很近,因此CMR并非該應(yīng)用中主要誤差源。具有 1%容差的電流檢測(cè)電阻會(huì)產(chǎn)生 1%誤差,但該初始容差可以校準(zhǔn)或調(diào)整。然而,由于工作范圍超過(guò) 80°C,因此必須考慮電阻的溫度系數(shù)。
圖 2. 具有高噪聲增益的低端檢測(cè)
針對(duì)極低的分流電阻值,應(yīng)使用 4 引腳開(kāi)爾文檢測(cè)電阻。采用高精度 0.1 Ω電阻,并以幾十分之一英寸的PCB走線直接連接該電阻很容易增加 10 mΩ,導(dǎo)致 10%以上的誤差。但誤差會(huì)更大,因?yàn)镻CB上的銅走線溫度系數(shù)超過(guò) 3000 ppm。分流電阻值必須仔細(xì)選擇。數(shù)值更高則產(chǎn)生更大的信號(hào)。
這是好事,但功耗(I2R)也會(huì)隨之增加,可能高達(dá)數(shù)瓦。采用較小的數(shù)值(mΩ級(jí)別),則線路和PCB走線的寄生電阻可能會(huì)導(dǎo)致較大的誤差。通常使用開(kāi)爾文檢測(cè)來(lái)降低這些誤差??梢允褂靡粋€(gè)特殊的四端電阻(比如Ohmite LVK系列),或者對(duì)PCB布局進(jìn)行優(yōu)化以使用標(biāo)準(zhǔn)電阻,如“改進(jìn)低值分流電阻的焊盤(pán)布局,優(yōu)化高電流檢測(cè)精度”一文中所述。若數(shù)值極小,可以使用PCB 走線,但這樣不會(huì)很精確,如“ PCB走線的直流電阻 ”一文中所述。
商用四端電阻(比如Ohmite或Vishay的產(chǎn)品)可能需要數(shù)美元或更昂貴,才能提供 0.1%容差和極低溫度系數(shù)。進(jìn)行完整的誤差預(yù)算分析可以顯示如何在成本增加最少的情況下改善精度。有關(guān)無(wú)電流流過(guò)檢測(cè)電阻卻具有較大失調(diào)(31mV)的問(wèn)題,是“軌到軌”運(yùn)算放大器無(wú)法一路擺動(dòng)到負(fù)電源軌(接地)引起的。術(shù)語(yǔ)“軌到軌”具有誤導(dǎo)性:輸出將會(huì)靠近電源軌——比經(jīng)典發(fā)射極跟隨器的輸出級(jí)要近得多——但永遠(yuǎn)不會(huì)真正到達(dá)電源軌。
軌到軌運(yùn)算放大器具有最小輸出電壓VOL,數(shù)值等于VCE(SAT)或RDS(ON) &TImes; ILOAD,,如“MT-035:運(yùn)算放大器輸入、輸出、單電源和軌到軌問(wèn)題 ”所述。若失調(diào)電壓等于 1.25 mV,噪聲增益等于 30,則輸出等于:1.25 mV &TImes; 30 = ±37.5 mV(由于存在VOS,加上VOL導(dǎo)致的 35 mV)。根據(jù)VOS極性不同,無(wú)負(fù)載電流的情況下輸出可能高達(dá) 72.5 mV。若VOS 最大值為 30μV,且VOL 最大值為 8 mV,則現(xiàn)代零漂移放大器(如 AD8539)可將總誤差降低至主要由檢測(cè)電阻所導(dǎo)致的水平。
另一個(gè)低端檢測(cè)應(yīng)用
另一個(gè)示例如圖所示。該示例具有較低的噪聲增益,但它使用 3 mV失調(diào)、10-μV/°C失調(diào)漂移和 79 dB CMR的低精度四通道運(yùn)算放大器。在 0 A至 3.6 A范圍內(nèi),要求達(dá)到±5 mA精度。若采用±0.5%檢測(cè)電阻,則要求的±0.14%精度便無(wú)法實(shí)現(xiàn)。若使用 100 mΩ電阻,則±5 mA電流可產(chǎn)生±500 μV壓降。
不幸的是,運(yùn)算放大器隨溫度變化的失調(diào)電壓要比測(cè)量值大十倍。哪怕VOS 調(diào)整為零,50°C的溫度變化就會(huì)耗盡全部誤差預(yù)算。若噪聲增益為 13,則VOS的任何變化都將擴(kuò)大 13 倍。為了改善性能,應(yīng)使用零漂移運(yùn)算放大器(比如 AD8638、 ADA4051或 ADA4528)、薄膜電阻陣列以及精度更高的檢測(cè)電阻。
圖 3. 低端檢測(cè),示例 2
高噪聲增益
圖 4 中的設(shè)計(jì)用來(lái)測(cè)量高端電流,其噪聲增益為 250。OP07C運(yùn)算放大器的VOS最大額定值為 150 μV。最大誤差為 150 μV &TImes; 250 = 37.5 mV。為了改善性能,采用 ADA4638 零漂移運(yùn)算放大器。
該器件在–40°C至+125°C溫度范圍內(nèi)的額定失調(diào)電壓為 12.5 μV。然而,由于高噪聲增益,共模電壓將非常接近檢測(cè)電阻兩端的電壓。OP07C的輸入電壓范圍(IVR)為 2 V,這表示輸入電壓必須至少比正電軌低 2 V。對(duì)于ADA4638 而言,IVR = 3 V。
圖 4. 高端電流檢測(cè)
單電容滾降
圖 5 中的示例稍為復(fù)雜。目前為止,所有的等式都針對(duì)電阻而言;但更準(zhǔn)確的做法是,它們應(yīng)當(dāng)將阻抗考慮在內(nèi)。在加入電容的情況下(無(wú)論是故意添加的電容或是寄生電容),交流CMRR均取決于目標(biāo)頻率下的阻抗比。若要滾降該示例中的頻率響應(yīng),則可在反饋電阻兩端添加電容C2,如通常會(huì)在反相運(yùn)算放大器配置中做的那樣。
圖 5. 嘗試創(chuàng)建低通響應(yīng)
如需匹配阻抗比Z1 = Z3 和Z2 = Z4,就必須添加電容C4。市場(chǎng)上很容易就能買(mǎi)到 0.1%或更好的電阻,但哪怕是 0.5%的電容售價(jià)都要高于 1 美元。極低頻率下的阻抗可能無(wú)關(guān)緊要,但電容容差或PCB布局產(chǎn)生的兩個(gè)運(yùn)算放大器輸入端 0.5 pF的差額可導(dǎo)致 10 kHz時(shí)交流CMR下降 6 dB。
這在使用開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器時(shí)顯得尤為重要。單芯片差動(dòng)放大器(如AD8271、 AD8274或 AD8276)具有好得多的交流CMRR性能,因?yàn)檫\(yùn)算放大器的兩路輸入處于芯片上的可控環(huán)境下,且價(jià)格通常較分立式運(yùn)算放大器和四個(gè)精密電阻更為便宜。
運(yùn)算放大器輸入端之間的電容
為了滾降差動(dòng)放大器的響應(yīng),某些設(shè)計(jì)人員會(huì)嘗試在兩個(gè)運(yùn)算放大器輸入端之間添加電容C1 以形成差分濾波器,如圖 6 所示。這樣做對(duì)于儀表放大器而言是可行的,但對(duì)于運(yùn)算放大器卻不可行。V OUT 將會(huì)通過(guò)R2 而上下移動(dòng),形成閉合環(huán)路。在直流時(shí),這不會(huì)產(chǎn)生任何問(wèn)題,并且電路的表現(xiàn)與等式 2 所描述的相一致。隨著頻率的增加,C1 電抗下降。進(jìn)入運(yùn)算放大器輸入端的反饋降低,從而導(dǎo)致增益上升。最終,運(yùn)算放大器會(huì)在開(kāi)環(huán)狀態(tài)下工作,因?yàn)殡娙菔馆斎攵搪贰?/p>
圖 6. 輸入電容降低高頻反饋
在波特圖上,運(yùn)算放大器的開(kāi)環(huán)增益在 –20dB/dec處下降,但噪聲增益在+20 dB/dec處上升,形成–40dB/dec交越。正如控制系統(tǒng)課堂上所學(xué)到的,它必然產(chǎn)生振蕩。一般而言,永遠(yuǎn)不要在運(yùn)算放大器的輸入端之間使用電容(極少數(shù)情況下例外,但本文不作討論)。無(wú)論是分立式或是單芯片,四電阻差動(dòng)放大器的使用都非常廣泛。為了獲得穩(wěn)定且值得投入生產(chǎn)的設(shè)計(jì),應(yīng)仔細(xì)考慮噪聲增益、輸入電壓范圍、阻抗比和失調(diào)電壓規(guī)格。
1 緒論
1.1 信號(hào)
1.2 信號(hào)的頻譜
1.3 模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)
1.4 放大電路模型
1.5 放大電路的主要性能指標(biāo)
小結(jié)
習(xí)題
2 運(yùn)算放大器
2.1 集成電路運(yùn)算放大器
2.2 理想運(yùn)算放大器
2.3 基本線性運(yùn)放電路
2.3.1 同相放大電路
2.3.2 反相放大電路
2.4 同相輸入和反相輸入放大電路的其他應(yīng)用
2.4.1 求差電路
2.4.2 儀用放大器
2.4.3 求和電路
2.4.4 積分電路和微分電路
2.5 SPICE仿真例題
小結(jié)
習(xí)題
3 二極管及其基本電路
3.1 半導(dǎo)體的基本知識(shí)
3.1.1 半導(dǎo)體材料
3.1.2 半導(dǎo)體的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)
3.1.3 本征半導(dǎo)體、空穴及其導(dǎo)電作用
3.1.4 雜質(zhì)半導(dǎo)體
3.2 PN結(jié)的形成及特性
3.2.1 載流子的漂移與擴(kuò)散
3.2.2 PN結(jié)的形成
3.2.3 PN結(jié)的單向?qū)щ娦?
3.2.4 PN結(jié)的反向擊穿
3.2.5 PN結(jié)的電容效應(yīng)
3.3 二極管
3.3.1 二極管的結(jié)構(gòu)
3.3.2 二極管的V-I特性
3.3.3 二極管的主要參數(shù)
3.4 二極管的基本電路及其分析方法
3.4.1 簡(jiǎn)單二極管電路的圖解分析方法
3.4.2 二極管電路的簡(jiǎn)化模型分析方法
3.5 特殊二極管
3.5.1 齊納二極管
3.5.2 變?nèi)荻O管
3.5.3 肖特基二極管(SBD)
3.5.4 光電子器件
3.6 SPICE仿真例題
小結(jié)
習(xí)題
4 雙極結(jié)型三極管及放大電路基礎(chǔ)
4.1 BJT
4.1.1 BJT的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介
4.1.2 放大狀態(tài)下BJT的工作原理
4.1.3 BJT的V-T特性曲線
4.1.4 BJT的主要參數(shù)
4.1.5 溫度對(duì)BJT參數(shù)及特性的影響
4.2 基本共射極放大電路
4.2.1 基本共射極放大電路的工作原理
4.3 放大電路的分析方法
4.3.1 圖解分析法
4.3.2 小信號(hào)模型分析法
4.4 放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定問(wèn)題
4.4.1 溫度對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響
4.4.2 射極偏置電路
4.5 共集電極放大電路和共基極放大電路
4.5.1 共集電極放大電路
4.5.2 共基電極放大電路
4.6 組合放大電路
4.6.1 共射—共基放大電路
4.6.2 共集—共集放大電路
4.7 放大電路的頻率響應(yīng)
4.7.1 單時(shí)間常數(shù)RC電路的頻率響應(yīng)
4.7.2 BJT的高頻小信號(hào)模型及頻率參數(shù)
4.7.3 單級(jí)共射極放大電路的頻率響應(yīng)
4.7.4 單級(jí)共基極和共集電極放大電路的高頻響應(yīng)
4.7.5 多級(jí)放大電路的頻率響應(yīng)
*4.8 單級(jí)放大電路的瞬態(tài)響應(yīng)
4.9 SPICE仿真例題
小結(jié)
習(xí)題
5 場(chǎng)效應(yīng)管放大電路
5.1 金屬-氧化物-半導(dǎo)體(MOS)場(chǎng)效應(yīng)管
5.1.1 N溝道增強(qiáng)型MOSFET
5.1.2 N溝道耗盡型MOSFET
5.1.3 P溝道MOSFET
5.1.4 溝道長(zhǎng)度調(diào)制效應(yīng)
5.1.5 MOSFET的主要參數(shù)
5.2 MOSFET放大電路
5.2.1 MOSFET放大電路
*5.2.2 帶PMOS負(fù)載的NMOS放大電路(CMOS共源放大電路)
5.3 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管(JFEP)
5.3.1 JEET的結(jié)構(gòu)和工作原理
5.3.2 JFET的特性曲線及參數(shù)
5.3.3 JFET放大電路的小信號(hào)模型分析法
*5.4 砷化鎵金屬-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)
5.5 各種放大器件電路性能比較
5.5.1 各種FET的特性及使用注意事項(xiàng)
5.5.2 各種放大器件電路性能比較
5.6 SPICE仿真例題
6 模擬集成電路
6.1 模擬集成電路中的直流偏置技術(shù)
6.1.1 BJT電流源電流
6.1.2 FET電流源
6.2 差分式放大電路
6.2.1 差分式放大電路的一般結(jié)構(gòu)
6.2.2 射極耦合差分式放大電路
6.2.3 源極耦合差分式放大電路
6.3 差分式放大電路的傳輸特性
6.4 集成電路運(yùn)算
6.4.1.CNOS MC14573集成電路運(yùn)算放大器
6.4.2 BJTLM741集成運(yùn)算放大器
6.5 實(shí)際集成運(yùn)算放大器的主要參數(shù)和對(duì)應(yīng)用電路的影響
6.5.1 實(shí)際集成運(yùn)放的主要參數(shù)
6.5.2 集成運(yùn)放應(yīng)用中的實(shí)際問(wèn)題
6.6 變跨導(dǎo)式模擬乘法器
6.6.1 變跨導(dǎo)式模擬乘法器的工作原理
6.6.2 模擬乘法器的應(yīng)用
6.7 放大電路中的噪聲
6.7.1 放大電路中的噪聲
6.7.2 放大電路中的干擾
6.7.3 低噪聲放大電路舉例
6.8 SPICE仿真例題
小結(jié)
習(xí)題
7 反饋放大電路
7.1 反饋的基本類(lèi)型和分類(lèi)
7.1.1 什么是反饋
7.1.2 直流反饋與交流反饋
7.1.3 正反饋與負(fù)反饋
7.1.4 串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋
7.1.5 電壓反饋與電流反饋
7.2 負(fù)反饋放大電路的四種組態(tài)
7.2.1 電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路
7.2.2 電壓并聯(lián)負(fù)反饋放大電路
7.2.3 電流串聯(lián)負(fù)反饋放大電路
7.2.4 電流并聯(lián)負(fù)反饋放大電路
7.3 負(fù)反饋放大電路增益的一般表達(dá)式
7.4 負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響
7.4.1 提高增益的穩(wěn)定性
7.4.2 減小線性失真
7.4.3 抑制負(fù)反饋內(nèi)噪聲
7.4.4 對(duì)輸入電阻和輸出電阻的影響
7.5 深度負(fù)反饋條件下的近似計(jì)算
7.6 負(fù)反饋放大電路的設(shè)計(jì)
7.6.1 設(shè)計(jì)負(fù)反饋放大電路的一般步驟
7.6.2 設(shè)計(jì)舉例
7.7 負(fù)反饋放大電路的頻率響應(yīng)
7.7.1 頻率響應(yīng)的一般表達(dá)式
7.7.2 增益-帶寬積
7.8 負(fù)反饋放大電路的穩(wěn)定性
7.8.1 負(fù)反饋放大電路的自震蕩性及穩(wěn)定工作的條件
*7.8.2 頻率補(bǔ)償
7.9 SPICE仿真例題
小結(jié)
習(xí)題
8 功率放大電路
8.1 功率放大電路的一般問(wèn)題
8.2 射極輸出器——甲類(lèi)放大的實(shí)例
8.3 乙類(lèi)雙電源互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)功率放大器
8.3.1 電路組成
8.3.2 分析計(jì)算
8.3.3 功率BJT的選擇
8.4 甲乙類(lèi)互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)功率放大電路
8.4.1 甲乙類(lèi)雙電源互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)電路
8.4.2 甲乙類(lèi)單電源互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)電路
8.5 集成功率放大器
8.5.1 功率器件的散熱與功率BJT的二次擊穿問(wèn)題
8.5.2 功率VMOSFET和DMOSFET
8.5.3 以MOS功率管作輸出極的甲乙類(lèi)功率放大器
8.5.4 BJT集成功率放大器舉例
8.6 SPICE仿真例題
小結(jié)
習(xí)題
9 信號(hào)處理與信號(hào)產(chǎn)生電路
9.1 濾波電路的基本概念和分類(lèi)
9.2 一階有源濾波電路
9.3 高階有源濾波電路
9.3.1 有源低通濾波電路
9.3.2 有源高通濾波電路
9.3.3 有源帶通濾波電路
9.3.4 二階有源帶阻率電路
*9.4 開(kāi)關(guān)電容濾波器
9.5 正弦波振蕩電路
9.6 RC正弦波振蕩電路
9.7 LC正弦波振蕩電路
9.7.1 LC選頻放大電路
9.7.2 變壓器反饋式LC振蕩電路
9.7.3 三點(diǎn)式LC振蕩電路
9.7.4 石英晶體振蕩電路
9.8 非正弦信號(hào)產(chǎn)生電路
9.8.1 電壓比較器
9.8.2 方波產(chǎn)生器
9.8.3 鋸齒波產(chǎn)生電路
9.9 SPICE 仿真例題
小結(jié)
習(xí)題
10 直流穩(wěn)壓電源
10.1 小功率整流濾波電路
10.1.1 單相橋式整流電路
10.1.2 濾波電路
*10.1.3 備壓整流電路
10.2 串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路
10.2.1 穩(wěn)壓電源的質(zhì)量指標(biāo)
10.2.2 串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路的工作原理
10.2.3 三端集成穩(wěn)壓器
10.2.4 三端集成穩(wěn)壓器的應(yīng)用
*10.3 開(kāi)關(guān)式穩(wěn)壓電路
10.3.1 開(kāi)關(guān)式穩(wěn)壓電路的工作原理
10.3.2 帶隔離變壓器的直流變換型電源
10.4 SPICE仿真例題
小結(jié)
習(xí)題
11 電子電路的計(jì)算機(jī)輔助分析與設(shè)計(jì)
11.1 電子電路SPICE程序輔助分析
11.2 電子電路SPICE程序輔助設(shè)計(jì)
附錄A PSPICE/SPICE軟件簡(jiǎn)介
A.1 PSpice A/D 仿真功能簡(jiǎn)介
A.2 Capture 中的電路描述
A.3 Capture/PSpice A/D 集成環(huán)境
A.4 PSpice A/D 中的有關(guān)規(guī)定
附錄B 電路理論簡(jiǎn)明復(fù)習(xí)
B.1 基爾霍夫電流,電壓定律
B.2 疊加原理
B.3 戴維寧定理和諾頓定理
B.3.1 戴維寧定理
B.3.2 諾頓定理
B.4 密勒定理
附錄C 電阻的彩色編碼和標(biāo)稱(chēng)阻值
參考文獻(xiàn)
索引(漢英對(duì)照)
部分習(xí)題答案2100433B
1 緒論
1.1 信號(hào)
1.2 信號(hào)的頻譜
1.3 模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)
1.4 放大電路模型
1.5 放大電路的主要性能指標(biāo)
小結(jié)
習(xí)題
2 運(yùn)算放大器
2.1 集成電路運(yùn)算放大器
2.2 理想運(yùn)算放大器
2.3 基本線性運(yùn)放電路
2.3.1 同相放大電路
2.3.2 反相放大電路
2.4 同相輸入和反相輸入放大電路的其他應(yīng)用
2.4.1 求差電路
2.4.2 儀用放大器
2.4.3 求和電路
2.4.4 積分電路和微分電路
2.5 SPICE仿真例題
小結(jié)
習(xí)題
3 二極管及其基本電路
3.1 半導(dǎo)體的基本知識(shí)
3.1.1 半導(dǎo)體材料
3.1.2 半導(dǎo)體的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)
3.1.3 本征半導(dǎo)體、空穴及其導(dǎo)電作用
3.1.4 雜質(zhì)半導(dǎo)體
3.2 PN結(jié)的形成及特性
3.2.1 載流子的漂移與擴(kuò)散
3.2.2 PN結(jié)的形成
3.2.3 PN結(jié)的單向?qū)щ娦?
3.2.4 PN結(jié)的反向擊穿
3.2.5 PN結(jié)的電容效應(yīng)
3.3 二極管
3.3.1 二極管的結(jié)構(gòu)
3.3.2 二極管的Ⅰ-Ⅴ特性
3.3.3 二極管的主要參數(shù)
3.4 二極管的基本電路及其分析方法
3.4.1 簡(jiǎn)單二極管電路的圖解分析方法
3.4.2 二極管電路的簡(jiǎn)化模型分析方法
3.5 特殊二極管
3.5.1 齊納二極管
3.5.2 變?nèi)荻O管
3.5.3 肖特基二極管
3.5.4 光電器件
3.6 SPICE仿真例題
小結(jié)
習(xí)題
4 場(chǎng)效應(yīng)三極管及其放大電路
4.1 金屬-氧化物-半導(dǎo)體(MOS)場(chǎng)效應(yīng)三極管
4.1.1 N溝道增強(qiáng)型MOSFET
4.1.2 N溝道耗盡型MOSFET
4.1.3 P溝道MOSFET
4.1.4 溝道長(zhǎng)度調(diào)制等幾種效應(yīng)
4.1.5 MOSFET的主要參數(shù)
4.2 MOSFET基本共源極放大電路
4.2.1 基本共源極放大電路的組成
4.2.2 基本共源極放大電路的工作原理
4.2.3 放大電路的習(xí)慣畫(huà)法和主要分析法
4.3 圖解分析法
4.3.1 用圖解方法確定靜態(tài)工作點(diǎn)Q
4.3.2 動(dòng)態(tài)工作情況的圖解分析
4.3.3 圖解分析法的適用范圍
4.4 小信號(hào)模型分析法
4.4.1 MOSFET的小信號(hào)模型
4.4.2 用小信號(hào)模型分析共源極放大電路
4.4.3 帶源極電阻的共源極放大電路的分析
4.4.4 小信號(hào)模型分析法的適用范圍
4.5 共漏極和共柵極放大電路
4.5.1 共漏極(源極跟隨器)放大電路
4.5.2 共柵極放大電路
4.5.3 MOSFET放大電路三種組態(tài)的總結(jié)和比較
4.6 集成電路單級(jí)MOSF'ET放大電路
4.6.1 帶增強(qiáng)型負(fù)載管的NMOS放大電路
4.6.2 帶耗盡型負(fù)載管的NMOS放大電路
4.6.3 帶PMOS負(fù)載管的NMOS放大電路(CMOS共源極放大電路)
4.7 多級(jí)放大電路
4.7.1 共源-共漏放大電路
4.7.2 共源-共柵放大電路
4.8 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管(JFET)及其放大電路
4.8.1 JFET的結(jié)構(gòu)和工作原理
4.8.2 JFET的特性曲線及參數(shù)
4.8.3 JFET放大電路的小信號(hào)模型分析法
4.9 砷化鎵金屬一半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管
4.10 各種FET的特性及使用注意事項(xiàng)
4.11 SPICE仿真例題
小結(jié)
習(xí)題
5 雙極結(jié)型三極管(BJT)及其放大電路
5.1 BJT
5.1.1 BJT的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介
5.1.2 放大狀態(tài)下BJT的工作原理
5.1.3 BJT的Ⅰ-Ⅴ特性曲線
5.1.4 BJT的主要參數(shù)
5.1.5 溫度對(duì)BJT參數(shù)及特性的影響
5.2 基本共射極放大電路
5.2.1 基本共射極放大電路的組成
5.2.2 基本共射極放大電路的工作原理
5.3 BJT放大電路的分析方法
5.3.1 BJT放大電路的圖解分析法
5.3.2 BJT放大電路的小信號(hào)模型分析法
5.4 BJT放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定問(wèn)題
5.4.1 溫度對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響
5.4.2 射極偏置電路
5.5 共集電極放大電路和共基極放大電路
5.5.1 共集電極放大電路
5.5.2 共基極放大電路
5.5.3 BJT放大電路三種組態(tài)的比較
5.6 FET和BJT及其基本放大電路性能的比較
5.6.1 FET和BJT重要特性的比較
5.6.2 FET和BJT放大電路性能的比較
5.7 多級(jí)放大電路
5.7.1 共射-共基放大電路
5.7.2 共集-共集放大電路
5.7.3 共源-共基放大電路
5.8 光電三極管
5.9 SPICE仿真例題
小結(jié)
習(xí)題
6 頻率響應(yīng)
6.1 放大電路的頻率響應(yīng)
6.2 單時(shí)間常數(shù)RC電路的頻率響應(yīng)
6.2.1 RC高通電路的頻率響應(yīng)
6.2.2 RC低通電路的頻率響應(yīng)
6.3 共源和共射放大電路的低頻響應(yīng)
6.3.1 共源放大電路的低頻響應(yīng)
6.3.2 共射放大電路的低頻響應(yīng)
6.4 共源和共射放大電路的高頻響應(yīng)
6.4.1 MOS管的高頻小信號(hào)模型及單位增益頻率
6.4.2 共源放大電路的高頻響應(yīng)
6.4.3 BJT的高頻小信號(hào)模型及頻率參數(shù)
6.4.4 共射放大電路的高頻響應(yīng)
6.5 共柵和共基、共漏和共集放大電路的高頻響應(yīng)
6.5.1 共柵和共基放大電路的高頻響應(yīng)
6.5.2 共漏和共集放大電路的高頻響應(yīng)
6.6 擴(kuò)展放大電路通頻帶的方法
6.6.1 共源-共基電路
6.6.2 共集-共射電路
6.7 多級(jí)放大電路的頻率響應(yīng)
6.8 單級(jí)放大電路的瞬態(tài)響應(yīng)
6.9 SPICE仿真例題
小結(jié)
習(xí)題
7 模擬集成電路
7.1 模擬集成電路中的直流偏置技術(shù)
7.1.1 FET電流源電路
7.1.2 BJT電流源電路
7.2 差分式放大電路
7.2.1 差分式放大電路的一般結(jié)構(gòu)
7.2.2 FET差分式放大電路
7.2.3 BJT差分式放大電路
7.3 差分式放大電路的傳輸特性
7.3.1 MOSFET差分式放大電路的傳輸特性
7.3.2 BJT差分式放大電路的傳輸特性
7.4 帶有源負(fù)載的差分式放大電路
7.4.1 帶有源負(fù)載的源極耦合CMOS差分式放大電路
7.4.2 帶有源負(fù)載的BJT射極耦合差分式放大電路
7.5 集成運(yùn)算放大器
7.5.1 CMOSMC14573集成運(yùn)算放大器
7.5.2 BJT型LM741集成運(yùn)算放大器
7.5.3 BiJFET型集成運(yùn)算放大器LF356
7.6 實(shí)際集成運(yùn)算放大器的主要參數(shù)和對(duì)應(yīng)用電路的影響
7.6.1 實(shí)際集成運(yùn)放的主要參數(shù)
7.6.2 集成運(yùn)放應(yīng)用中的實(shí)際問(wèn)題
7.7 變跨導(dǎo)式模擬乘法器
7.7.1 變跨導(dǎo)式模擬乘法器的工作原理
7.7.2 模擬乘法器的應(yīng)用
7.8 放大電路中的噪聲與干擾
7.8.1 放大電路中的噪聲
7.8.2 放大電路中的干擾
7.8.3 低噪聲放大電路舉例
7.9 SPICE仿真例題
小結(jié)
習(xí)題
8 反饋放大電路
8.1 反饋的基本概念與分類(lèi)
8.1.1 什么是反饋
8.1.2 直流反饋與交流反饋
8.1.3 正反饋與負(fù)反饋
8.1.4 串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋
8.1.5 電壓反饋與電流反饋
8.1.6 負(fù)反饋放大電路的四種組態(tài)
8.2 負(fù)反饋放大電路增益的一般表達(dá)式
8.3 負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響
8.3.1 提高增益的穩(wěn)定性
8.3.2 減小非線性失真
8.3.3 抑制反饋環(huán)內(nèi)噪聲
8.3.4 對(duì)輸入電阻和輸出電阻的影響
8.3.5 擴(kuò)展帶寬
8.4 深度負(fù)反饋條件下的近似計(jì)算
8.5 負(fù)反饋放大電路設(shè)計(jì)
8.5.1 設(shè)計(jì)負(fù)反饋放大電路的一般步驟
8.5.2 設(shè)計(jì)舉例
8.6 負(fù)反饋放大電路的穩(wěn)定性
8.6.1 負(fù)反饋放大電路的自激振蕩及穩(wěn)定工作的條件
8.6.2 頻率補(bǔ)償
8.7 SPICE仿真例題
小結(jié)
習(xí)題
9 功率放大電路
9.1 功率放大電路的一般問(wèn)題
9.2 射極輸出器——甲類(lèi)放大的實(shí)例
9.3 乙類(lèi)雙電源互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)功率放大電路
9.3.1 電路組成
9.3.2 分析計(jì)算
9.3.3 功率BJT的選擇
9.4 甲乙類(lèi)互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)功率放大電路
9.4.1 甲乙類(lèi)雙電源互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)電路
9.4.2 甲乙類(lèi)單電源互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)電路
9.4.3 MOS管甲乙類(lèi)雙電源互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)電路
9.5 功率管
9.5.1 功率器件的散熱與功率BJT的二次擊穿問(wèn)題
9.5.2 功率VMOSFET和DMOSFET
9.6 集成功率放大器舉例
9.6.1 以MOS功率管作輸出級(jí)的集成功率放大器
9.6.2 BJT集成功率放大器舉例
9.7 SPICE仿真例題
小結(jié)
習(xí)題
10 信號(hào)處理與信號(hào)產(chǎn)生電路
10.1 濾波電路的基本概念與分類(lèi)
10.2 一階有源濾波電路
10.3 高階有源濾波電路
10.3.1 有源低通濾波電路
10.3.2 有源高通濾波電路
10.3.3 有源帶通濾波電路
10.3.4 二階有源帶阻濾波電路
10.4 開(kāi)關(guān)電容濾波器
10.5 正弦波振蕩電路的振蕩條件
10.6 RC正弦波振蕩電路
10.7 LC正弦波振蕩電路
10.7.1 LC選頻放大電路
10.7.2 變壓器反饋式LC振蕩電路
10.7.3 三點(diǎn)式LC振蕩電路
10.7.4 石英晶體振蕩電路
10.8 非正弦信號(hào)產(chǎn)生電路
10.8.1 電壓比較器
10.8.2 方波產(chǎn)生電路
10.8.3 鋸齒波產(chǎn)生電路
10.9 SPICE仿真例題
小結(jié)
習(xí)題
11 直流穩(wěn)壓電源
11.1 小功率整流濾波電路
11.1.1 單相橋式整流電路
11.1.2 濾波電路
11.1.3 倍壓整流電路
11.2 線性穩(wěn)壓電路
11.2.1 穩(wěn)壓電源的質(zhì)量指標(biāo)
11.2.2 線性串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路的工作原理
11.2.3 三端線性集成穩(wěn)壓器
11.2.4 三端集成穩(wěn)壓器的應(yīng)用
11.3 開(kāi)關(guān)式穩(wěn)壓電路
11.3.1 開(kāi)關(guān)式穩(wěn)壓電路的工作原理
11.3.2 帶隔離變壓器的直流變換型電源
11.3.3 開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的應(yīng)用舉例
11.4 SPICE仿真例題
小結(jié)
習(xí)題
12 電子電路的計(jì)算機(jī)輔助分析與設(shè)計(jì)
12.1 電子電路SPICE程序輔助分析
12.2 電子電路SPICE程序輔助設(shè)計(jì)
附錄A PSpice/SPICE軟件簡(jiǎn)介
A.1 PSpiceA/D仿真功能簡(jiǎn)介
A.2 Capture中的電路描述
A.3 Capture/PSpiceA/D集成環(huán)境
A.4 PSpiceA/D中的有關(guān)規(guī)定
附錄B 電路理論簡(jiǎn)明復(fù)習(xí)
B.1 基爾霍夫電流、電壓定律
B.2 疊加原理
B.3 戴維寧定理和諾頓定理
B.3.1 戴維寧定理
B.3.2 諾頓定理
B.4 密勒定理
附錄C 電阻的彩色編碼和標(biāo)稱(chēng)阻值
參考文獻(xiàn)
索引(漢英對(duì)照)
部分習(xí)題答案2100433B