《电子技术基础与技能 电气电力类 双色版 教学课件 ppt 作者 王廷才 第3章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电子技术基础与技能 电气电力类 双色版 教学课件 ppt 作者 王廷才 第3章（43页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、电子技术基础与技能 第3章,第3章 常用放大器,知识目标 1. 掌握集成运放的符号及器件的引脚功能，了解集成运放的电路性能指标及在信号运算方面的应用。 2. 理解反馈的概念，了解负反馈应用于放大器中的类型 3. 了解低频功率放大电路的基本要求和分类。 4. 了解功放器件的安全使用知识。,电子技术基础与技能 第3章,技能目标 1. 会安装和使用集成运放组成的应用电路。 2. 会安装与调试音频功放电路，会判断并检修音频功放电路的简单故障。 3. 会熟练使用示波器，会使用低频信号发生器,电子技术基础与技能 第3章,3.1 负反馈放大电路,3.1.1 反馈的基本概念 【反馈定义】 把输出的某个物理量的
2、一部分或全部用一定的方法反送回输入端的过程称为反馈。放大电路中的反馈就是将放大电路的输出量(电压或电流)的一部分或全部引回到输入端并与输入信号相叠加的过程。,电子技术基础与技能 第3章,【反馈电路构成】 在基本放大电路中，为了把放大电路的输出信号返送回输入端，可以通过外接元件组成的反馈网络，如图3-1所示。 图3-1 反馈放大电路方框图,电子技术基础与技能 第3章,3.1.2 反馈的分类,【按反馈极性分类】 根据反馈信号的极性，可以将反馈分为正反馈和负反馈。若反馈信号的极性与原输入信号的极性相反，使放大电路的净输入信号减弱，称为负反馈；反之，若反馈信号的极性与原输入信号相同，使放大电路的净输入
3、信号增强，称为正反馈。,电子技术基础与技能 第3章,【按反馈信号的交、直流成分分类】 如果从输出端反馈回的信号是直流电压(或电流)，这样的反馈称为直流反馈；如果从输出端反馈回的信号是交流电压(或电流)，这样的反馈称为交流反馈。,电子技术基础与技能 第3章,【按输出端取样对象分类】 如果反馈支路在输出端的取样信号是电压，称为电压反馈；如果取样信号是电流，称为电流反馈。很明显，如果反馈支路并接在放大电路的输出端，如图3-2所示，此时输出电压uo成为取样信号，是电压反馈；当反馈支路串联接在输出回路中，如图3-3所示，反馈信号与输出电流io有关，即输出电流成为取样信号，此时是电流反馈。,电子技术基础与
4、技能 第3章,图3-2 电压反馈框图 图3-3 电流反馈框图,电子技术基础与技能 第3章,【按输入端连接方式分类】 如果反馈网络与输入端并联，如图3-4所示，称为并联反馈；如果反馈网络串联在输入回路中，如图3-5所示称为串联反馈。 图3-4 并联反馈框图 图3-5 串联反馈框图,电子技术基础与技能 第3章,3.2.3 负反馈放大电路的四种组态,根据输出端取样对象和输入端连接方式的不同，负反馈放大电路可分为四种组态： 电压串联负反馈 电流串联负反馈 电压并联负反馈 电流并联负反馈。,电子技术基础与技能 第3章,3.2 集成运算放大器,3.2.1 集成运放电路的组成 集成运放的电路结构大同小异，一
5、般都是由输入级、中间级、输出级和偏置电路四部分组成，如图3-6所示。 图3-6 集成运放的组成框图,电子技术基础与技能 第3章,【输入级】 集成运放内部电路结构如图3-7所示，集成运放的输入级均采用带恒流源的差分放大电路。 图3-7 集成运放内部电路结构,电子技术基础与技能 第3章,【中间级】 中间级主要进行信号放大，要求其电压放大倍数高，一般由有源负载的共发射极放大电路构成。 【输出级】 输出级与负载相接，要求其输出电阻低，带负载能力强，一般采用互补对称输出级电路，如图3-2所示集成运放内部电路中的V4、V5管。 【偏置电路】 偏置电路的作用是为上述各级电路提供合适的静态工作点。,电子技术基
6、础与技能 第3章,图3-8所示为集成运放A741的外形和引线排列图。 a)外形 b)引线排列图 图3-8 A741的外形和引线排列图,电子技术基础与技能 第3章,3.2.2 集成运放的性能指标,开环差模电压放大倍数Aod 最大差模输入电压Uidmax 最大共模输入电压Uicmax 最大输出电流Iomax 最大输出电压Uopp 差模输入电阻Rid 开环输出电阻Ro 共模抑制比KCMR,电子技术基础与技能 第3章,3.2.2 集成运放的性能指标,输入失调电压UIO 输入偏置电流IIB 输入失调电流IIO,电子技术基础与技能 第3章,3.1.3 集成运放的电压传输特性,【集成运放的符号】 在运算放大
7、器的符号如图3-9所示，反相输入端用“”号表示，同相输入端用“+”号表示。 图3-9 运算放大器的符号,电子技术基础与技能 第3章,【电压的传输特性】 所谓电压传输特性，即指输出电压UO与输入电压UPUN之间的关系曲线，如图3-10所示。 图3-10 电压传输特性曲线,电子技术基础与技能 第3章,【集成运放的理想特性】 1） 开环差模电压放大倍数Aod为无穷大，即Aod。 2） 差模输入电阻Rid为无穷大，即Rid。 3） 开环输出电阻Ro为零，即Ro0。 4） 共模抑制比为无穷大，即是KCMR。 5） 开环通频带无限宽，即fBW。,电子技术基础与技能 第3章,根据上述理想特性，当集成运放工作
8、时，由于开环增益Aod，而输出电压Uo却为有限值，所以差模输入电压UPUN必趋于零，即 UPUN = Uo /Aod=0 即 UPUN = 0 (3-1) 同样，由于差模输入电阻Rid，且差模输入电压UPUN为有限值，所以两输入电流I和 I+都趋于零，即 I = I+= （UPUN）/Rid =0 即 I = I+= 0 (3-2) 根据式(3-1)，理想运放两输入端电位相等，好似短接，但不是实际的短接，称为“虚短”。根据式(3-2)理想运放两输入端无电流(等于零)，好似断开，但不是实际的断开，称为“虚断”。,电子技术基础与技能 第3章,3.3 运算放大器在信号运算方面的应用,3.3.1 比例
9、运算电路 电路如图3-11所示。 图3-11 反相比例电路,电子技术基础与技能 第3章,故反相输入比例运放的闭环放大倍数为 (3-3) 输出电压为 （3-4） 结论：反相输入比例运算电路的闭环放大倍数Auf只取决于RF与R1之比，与开环放大倍数Aod无关，输出电压与输入电压成反相比例关系。负号表示输出电压与输入电压极性相反。,电子技术基础与技能 第3章,【同相比例运算电路】 电路如图3-12所示。 图3-12 同相比例电路,电子技术基础与技能 第3章,故同相输入比例运放的闭环放大倍数为 输出电压 （3-5） 结论：同相输入比例运算电路的放大倍数Auf只取决于RF与R1的比值，输出电压与输入电压
10、同相且成比例关系。,电子技术基础与技能 第3章,3.3.2 减法运算电路,图3-15所示为差分比例运算电路，也称为减法运算电路。 图3-15 减法运算电路,电子技术基础与技能 第3章,通常使 R1= R2， R3= RF 则 结论：输出电压正比于两个输入电压之差。 如果R1= RF，则 故电路又称为减法器。,电子技术基础与技能 第3章,3.3.3 加法运算电路,加法运算电路如图3-16所示。 图3-16 反相求和电路,电子技术基础与技能 第3章,由于A点为“虚地”，因此 若取R1= R2= R3= R，上式可写为 结论：电路的输出电压正比于各输入电压之和。 如果RF= R，则,电子技术基础与技
11、能 第3章,3.4 功率放大电路,3.4.1 对功率放大电路的基本要求 1.输出功率大 2.效率高 3.非线性失真小,电子技术基础与技能 第3章,3.4.2 功率放大器的分类,由三极管组成的功率放大电路可分为甲类、乙类和甲乙类。 【甲类】 图3-19所示为变压器耦合单管功率放大器的典型电路。 图3-19 变压器耦合单管功率放大器,电子技术基础与技能 第3章,3.4.2 功率放大器的分类,【乙类】 乙类对称互补功率放大电路组成如图3-20所示 。 图3-20 乙类放大电路,电子技术基础与技能 第3章,实际的乙类互补对称电路，由于管子的死区电压，管子的iB必须在|uBE|大于死区电压(NPN硅管约
12、为0.6 V，PNP锗管约为0.2 V)时才有显著变化。当输入信号ui低于这个数值时，V1和V2管都截止，iC1和iC2基本为零，负载RL上无电流通过，出现一段死区。这种输入信号ui在过零前后使输出信号出现的失真称为交越失真。,电子技术基础与技能 第3章,【甲乙类】 为了减小和克服交越失真，通常在两基极间加上二极管(或电阻，或二极管和电阻相组合)，使两个功率放大管具有一定的正偏压，在输入正弦信号的一个周期内，有半个周期以上三极管的电流iC0，这种工作方式称为甲乙类放大。,电子技术基础与技能 第3章,3.4.3 单电源互补对称电路(OTL电路),图3-20所示电路用的是双电源供电，给使用带来一些
13、不便，下面讨论单电源互补对称电路，又称为OTL电路。 图3-21 OTL电路,电子技术基础与技能 第3章,在输入信号的正、负变化时，V3和V2轮流导通，两个半波电流以相反的方向流过负载电阻RL，得到完整的输出波形，从而实现了推挽放大。只要选择时间常数RLC足够大(比信号的最长周期大得多)，就可以认为用电容C和一个电源UCC可代替原来的+UCC和UCC两个电源。,电子技术基础与技能 第3章,3.4.4 集成功率放大器及其应用 【集成功率放大器的特点】 集成功率放大器不仅能输出大功率的信号，而且还具有温度稳定性好、电源利用率高、功耗低、非线性失真小的特点和各种保护功能，因此，集成功率放大器的使用起
14、来既方便又安全可靠。,电子技术基础与技能 第3章,【举例介绍LM386】 LM386是目前应用较广的一种小功率通用型集成功率放大电路，其特点是电源电压范围宽(416V)、功耗低(常温下是660mW)、频带宽(300kHz)。此外，电路的外接元器件少，应用时不必加散热片，广泛应用于收音机、对讲机、双电源转换、方波和正弦波发生器等。,电子技术基础与技能 第3章,图3-23为LM386集成功放的外形与管脚排列图。 a)外形 b)管脚排列 图3-23 LM386集成功放的外形与管脚排列,电子技术基础与技能 第3章,图3-24为LM386的典型应用电路 图3-24 LM386的典型应用电路,电子技术基础
15、与技能 第3章,小 结,1. 运算放大器具有高放大倍数、输入电阻大、输出电阻小的特点。 2. 运算放大器工作在线性区的两大结论：U= U+ 和、I i0，是分析与设计工作在线性区运放电路的重要依据。 3. 运算放大器的反相输入特点：输入端为“虚地”点；流过反馈支路的电流等于输入电流；电压放大倍数为 一RFR1。 4. 运算放大器的同相输入特点：两个输入端为“虚短”，对地电压等于同相输入端电压；电压放大倍数为1+ RFR1。,电子技术基础与技能 第3章,小 结,5. 功率放大电路可分为甲类、乙类和甲乙类。甲类工作状态的非线性失真小，但静态电流大、损耗大、效率低，只适用于小信号放大。乙类工作状态的三极管静态电流为零，故损耗小、效率高，但非线性失真太大。甲乙类功率放大电路的静态工作点选在甲类和乙类之间，在交流负载线上略高于乙类工作点，无信号输入时，三极管处于微导通状态，静态电流较小，效率较高。 6. 集成功率放大器具有体积小、工作稳定可靠、使用方便等优点，因而获得了广泛的应用。,电子技术基础与技能 第3章,小 结,5. 功率放大电路可分为甲类、乙类和甲乙类。甲类工作状态的非线性失真小，但静态电流大、损耗大、效率低，只适用于小信号放大。乙
