常用的放大器及应用

《常用的放大器及应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《常用的放大器及应用（109页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第 3 章 常用的放大器及应用,本章内容,3.1 集成运算放大器3.2 放大电路中的负反馈3.3 低频功率放大器,第 一节 集成运算放大电路,1.1 集成运算放大电路介绍1.2 集成运放中的应用,本节重点：集成运放的结构 本节难点：集成运放的应用,集成运算放大电路介绍,电路结构特点,电路结构只采用直接耦合方式,集成电路：将晶体管(场效应管)、二极管、电阻等元器件及连线全部制造在一块半导体基片上，构成完整的电路,采用差动放大电路以克服温漂问题,大量采用电流源，代替大阻值的电阻,采用复合管的接法以改进单管的性能,常见的集成运放图片,运算放大器外形图,组成,输入级： 双端输入的差放电路 ，要求 Ri

2、 高、 Ad大、Ac小,中间级： 高的电压放大倍数，共射、共源、复合管放大电路,输出级：互补对称输出电路，输出功率大、负载能力强,偏置电路：设置各级静态工作点，采用电流源电路,集成运放内部的差分电路,1.零点漂移的产生和抑制2.差分放大电路,一、零点漂移现象及其产生的原因,1. 什么是零点漂移现象：uI0，uO0的现象。,产生原因：温度变化，直流电源波动，元器件老化。其中晶体管的特性对温度敏感是主要原因，故也称零漂为温漂。,克服温漂的方法：引入直流负反馈，温度补偿。 典型电路：差分放大电路,差分放大电路的组成,差分放大电路的特点,a. 电路两边对称。,具有两个信号输入端， 两个输出端。,信号既

3、可以双端，也可以单端输出。,二、差模输入与共模输入,、差模输入,(1)、差模信号：一对大小相等， 极性相反的信号。,、共模输入,(1)、共模信号：一对大小相等， 极性相同的信号；,二、差模输入与共模输入,二、差分电路特点,放大差模成分，抑制共模成分,共模抑制比：KCMR= | AD / AC |,二、运算放大器的符号、引线及参数,1、符号,- ：反相输入端 信号u-由此端输入时， uo 与 u- 反相；+ ：同相输入端 信号u+由此端输入时， uo与 u+ 同相；,uo ：电压输出端,uo = AU( u+ - u- ) = -AU( u - - u + ),集成运放的电气图形符号与引脚功能,

4、二、运算放大器的符号、引线及参数,2、外部引线,集成运放的主要技术参数,1. 开环差模电压放大倍数Aud,无外加反馈回路的差模放大倍数。一般在105 107之间。理想运放的Aud为。,2. 共模抑制比KCMRR,常用分贝作单位，一般100dB以上。理想运放的KCMRR为。,3. 差模输入电阻Rid,Rid1M, 有的可达100M以上。理想运放的Rid为。,4. 输出电阻Ro,Ro =几几十。理想运放的Ro为0。,5. 无限大的带宽和转换速率,集成运放的主要技术参数,6开环带宽（3dB带宽）fH,7单位增益带宽fBWG,8建立时间Tset,9最大差模输入电压UIDM,10最大共模输入电压UICM

5、,11最大输出电流IOM,12输出电压峰 峰值Uopp能使输出电压与输入电压保持不失真关系的最大输出电压,集成运放的主要技术参数,直流参数,1输入失调电压UIO,2输入偏置电流IIB,3输入失调电流IIO,4失调电压和失调电流的温漂 UIOT、IIOT,如何使集成运算放大器在较大的输入电压下工作在线性区?,在电路中引入负反馈。,集成运放的应用,1.理想的集成运放2.集成运放的三种输入形式3.信号运算电路,1. 理想运放的条件,（1）开环电压放大倍数,（2）开环差模输入电阻,（3）开环输出电阻,（4）共模抑制比,（5）BW=,理想运放的分析方法,1. 虚断,（6-28）,2. 虚短,理想运算放大

6、器的开环电压放大倍数 ，而输出电压是一个有限的数值，在深度负反馈时，运算放大器工作在线性区，,2.运放的三种输入形式,1.反向放大器2.同向放大器3.差分放大器,1. 反相比例运算,RF 反馈电阻；,R2 平衡电阻，且R2= R1RF,(1)电路,(2)反馈类型,电压并联负反馈,虚地,由虚断得,由虚短得,(3)输入输出关系,(1)(2)联立得,输出与输入反相，因此此电路又称为反相器。,(4)电压放大倍数,2. 同相输入比例运算,(1)电路,RF 反馈电阻；,R2 平衡电阻，且R2= R1RF,(2)反馈类型,电压串联负反馈,(3)输入输出关系,由虚断得,(1)(2)联立得,电压跟随器,(4)电

7、压放大倍数,电压传输特性,双端输入、单端输出,电压传输特性：uO= f (uP-uN),Aod：差模开环 放大倍数 Aod可达到几十万倍,线性区：uO= Aod (uP-uN),差分运算,(1)电路,RF 反馈电阻；,(2)输入输出关系,由虚断得,3.信号运算电路,1.加法运算电路2.减法运算电路,反相加法运算,【解】,可得,9.2.3 减法运算,(1)电路,RF 反馈电阻；,(2)输入输出关系,由虚断得,3.2 放大电路中的反馈,3.2.1 反馈的基本概念3.2.2 负反馈放大电路的四种基本组态3.2.3 负反馈对放大电路的性能影响,本章重点、难点：负反馈放大电路的四种基本组态， 电路反馈的

8、判断和,3.2.1 反馈的基本概念及判断方法,3.2.1 反馈的定义 电子电路,将输出量(电压或电流)的一部分或全部通过一定的电路形式作用到输入回路，来影响输入量(电压或电流)的措施,反馈的形式,输入端,反馈量与输入量以电压方式叠加(不连于同一点) 串联反馈反馈量与输入量以电流方式叠加(连于同一点) 并联反馈,输出端,反馈量取自输出电压(从输出直接引回) 电压反馈反馈量取自输出电流(从输出间接引回) 电流反馈,1 是否含有反馈? 2 反馈量是什么? 3 反馈量使输入量的作用是加强还是削弱?,有无反馈和不同形式的反馈对放大电路的影响是不相同的，需要首先对电路进行定性分析：,一. 有无反馈的判断,

9、如果电路中存在反馈通路，且由此影响了放大电路的净输入， 那么电路引入了反馈,反馈通路：输出回路与输入回路相连接的通路,二. 反馈极性的判断 正反馈、负反馈,瞬时极性法: 找到反馈通路 反馈通路与输入回路的连接处：闭环开环 规定输入信号对地瞬时极性，然后从输入到输出，再经反馈通路送回输入，若反馈信号使电路的净输入量增大或减小，则引入正或负反馈,负反馈,负反馈,净输入量为uBE 减小，负反馈,三 直、交流反馈的判断：反馈存在直流、交流通路中,直流通路 交流通路,只有交流反馈,例 判断反馈与反馈形式,交、直流负反馈,例 判断直、交流反馈,3、电压反馈和电流反馈,如果反馈是取自输出电压，则称为电压反馈

10、。如果反馈是取自输出电流，则称为电流反馈。如图(b)中输出电路结构法 输出端与 反馈端 :同点为电压反馈; 异点为电流反馈输出短路法 令L0（短路）0 Xf=0,电压反馈; Xf0,电流反馈,电压反馈,电流反馈,4、串联反馈和并联反馈,(1)如果反馈量和输入量是以电压形式相加减称为串联反馈， 如果反馈量和输入量是以电流形式相叠加，称为并联反馈如图（b）因为串联的本质是分压，并联的本质是分流,所以输入端与反馈端:同点为并联反馈，异点为串联反馈,串联反馈,并联反馈,3.2.2 负反馈放大电路的四种基本组态,输入端,反馈量与输入量以电压方式叠加(不连于同一点) 串联反馈反馈量与输入量以电流方式叠加(

11、连于同一点) 并联反馈,输出端,反馈量取自输出电压(从输出直接引回) 电压反馈反馈量取自输出电流(从输出间接引回) 电流反馈,负反馈的四种类型,1、电压串联负反馈： 电路如图4-8反馈元件(1)负反馈： 从瞬时极性来判断基极输入量使减少,故为负反馈(2) 反馈电压与输出电压 成正比，故为电压反馈。(3) 反馈量与输入端电压是以电压形式相加减，故为串联反馈,图4-8共集电极放大电路电压串联负反馈,(4)Re上交直流负反馈都存在。,接上,(5)因为是电压比较方式，输入信号源内阻越小， 越稳定，负反馈的效果最好。串联负反馈比较适合用于低内阻的信号源（恒电压源供电,理想恒压源Rs=0）这时净输入电压的

12、变化量与反馈电压的变化量相同，故负反馈的效果最好。(6)电压负反馈可以稳定输出电压uo,共集电极放大电路电压串联负反馈,电路如图4-9，反馈元件(1)负反馈： 从瞬时极性判断使净输入电流减少故为负反馈(2)电流反馈输出电流Io=Ie2越大，URe2越低，反馈电流If越大，使净输入电流Ib越小。反馈信号If大小与Io(Ie2)成正比，属电流负反馈。,2、电流并联负反馈,图4-9电流并联负反馈,(3)并联反馈 反馈信号If 和输入信号 Ii 在输入端是以电流形式相加减， 故为并联反馈。(4)该反馈支路只有交流负反馈。(5)对电流比较方式. Rs 越大， Ii 越恒定负反馈的效果最好.如果信号源为理

13、想电流源(Rs),净输入变化量与 反馈电流If 变化量相同, 负反馈效果最好。(6)电流负反馈能稳定输出电流,2、电流并联负反馈,3、电压并联负反馈,电路为图4-10，反馈元件为Rf(1)电压反馈。反馈信号if输出电压uo 成正比，故为电压反馈(2）负反馈：据瞬时电压极性可 知if的存在净取入信号 Ib=Ii-If 减少，故为负反馈。(3)并联反馈： 因为 Ii 与If 是以电流形式在输入端相加减，故为并联反馈。(4)Rf交直流信号都存在负反馈。,4、电流串联负反馈,图4-11 分压式射极偏置电路,电路图为4-11反馈元件为Re1,Re2,Ce(1)电流负反馈 因为反馈信号uf=Ie2Re1=

14、-IoRe1. uf与 Io 成正比,故为电流反馈.(2)负反馈： 从瞬时极性来判断ube=ui-uf uf增加使ube 减少,故为负反馈。(3)串联反馈 因为反馈信号uf 与输入信号 ui 是以电压形式相加减,故为串联反馈。,例4-1,图4-12所示电路是由NPN三极管构成的集电极-基极偏置的反相电压放大电路，试分析该电路是还具有稳定静态工作点的作用，并判断该电路的交流反馈类型，标出反馈信号。,例4-2,集成运算放大器电路图如图4-13反示，判断该电路的交流反馈类型，并标出反馈信号。,例4-3,分析判断图4-14中两级放大电路的反馈类型和反馈极性。,例4-4,两级放大电路如图4-15所示，第一级是由V1和V2构成的差动放大电路，第二级是共发射极放大电路，试判断电路的交流反馈类型。,例4-5,判断图4-16中多级放大电路的反馈类型和反馈极性。,负反馈电路的方块图与一般表达式,交流负反馈放大电路的四种组态可由下面框图表示,3.2.3 负反馈对放大电路性能的影响,1 稳定放大倍数2 改变输入电阻和输出电阻3 展宽频带4 减小非线性失真5 放大电路中引入负反馈的一般原则,稳定放大倍数,电路稳定性仅取决于由电阻组成的反馈网络,深度负反馈时，电路放大倍数为：,电路的稳定性分析 以中频段为例,负反馈牺牲放大倍数，以换取电路的稳定性,