《实用模拟电路原理分析与调试》由会员分享，可在线阅读，更多相关《实用模拟电路原理分析与调试（70页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、模拟电子产品装接与调试模拟电子产品装接与调试模拟电子产品装接与调试模拟电子产品装接与调试模拟电子产品装接与调试模拟电子产品装接与调试UCE1一、直接耦合放大电路一、直接耦合放大电路问题一：问题一： Q点互相影响点互相影响RRB1C1uiuoTT12RC2E2R问题二：问题二： T1管接近饱和管接近饱和会造成放大会造成放大倍数下降倍数下降DZ模拟电子产品装接与调试模拟电子产品装接与调试 集成电路中的放大电路都采用直接耦合方集成电路中的放大电路都采用直接耦合方式。为了抑制式。为了抑制零漂零漂，它的输入级采用特殊形式，它的输入级采用特殊形式的的差动放大电路，亦称为差分放大电路。差动放大电路，亦称为差
2、分放大电路。难题：难题： 由于电容很难集成，因此集成电路中一般由于电容很难集成，因此集成电路中一般采用直接耦合，但直接耦合存在采用直接耦合，但直接耦合存在“温漂温漂”，怎，怎么解决？么解决？二、差动（差分）放大电路二、差动（差分）放大电路模拟电子产品装接与调试模拟电子产品装接与调试u差分放大电路的工作原理 a.a.两只完全相同的管；两只完全相同的管； b.b.两个输入端，两个输出端；两个输入端，两个输出端； c.c.元件参数对称；元件参数对称；特点：特点：+ui2 T1T2RCRB1+UCC+ui1 RCRB1+ uO RB2RB2RE模拟电子产品装接与调试模拟电子产品装接与调试uo= VC1
3、 VC2 = 0uo= (VC1 + VC1 ) (VC2 + VC2 ) = 0静态时，静态时，ui1 = ui2 = 0当温度升高时当温度升高时ICVC （两管变化量相等）两管变化量相等）对称差分放大电路对两管所产生的同向漂移都有抑制作用。对称差分放大电路对两管所产生的同向漂移都有抑制作用。对称差分放大电路对两管所产生的同向漂移都有抑制作用。对称差分放大电路对两管所产生的同向漂移都有抑制作用。+ui2 T1T2RCRB1+UCC+ui1 RCRB1+ uO RB2RB2RE模拟电子产品装接与调试模拟电子产品装接与调试共模信号共模信号：两输入端加的信号大小相等、极性相同。：两输入端加的信号大
4、小相等、极性相同。差模信号差模信号：两输入端加的信号大小相等、极性相反。：两输入端加的信号大小相等、极性相反。（1 1）共模信号）共模信号（2 2）差模信号）差模信号差模和共模信号差模和共模信号重点模拟电子产品装接与调试模拟电子产品装接与调试（3）比较信号）比较信号 Ui1Ui2设：设： 差模分量为差模分量为 Uid = Ui1 - Ui2 共模分量为共模分量为 Uic = （Ui1+Ui2）/ 2得：得： Ui1 = Uic +Uid / 2 Ui2 = Uic - Uid / 2模拟电子产品装接与调试模拟电子产品装接与调试差模信号输入差模信号输入u ui1 i1 = = u ui2i2差模
5、输入电压差模输入电压u uidid = = u ui1i1 u ui2i2 = 2= 2u ui1i1 使得：使得：i ic1 c1 = = i ic2c2u uo1 o1 = = u uo2o2差模输出电压差模输出电压u uodod = u= uC1C1 u uC2C2= = u uo1 o1 ( ( u uo2o2) )= 2= 2u uo1o1大小相同大小相同 极性相反极性相反动态分析动态分析差模差模u ui1i1V V1 1+V+VCCCCV V2 2V VEEEER RC CR RC CR REEEEu uododu ui2i2u uC1C1u uC2C2差模电压放大倍数差模电压放大
6、倍数模拟电子产品装接与调试模拟电子产品装接与调试带带R RL L时时RLRid = 2rbe差模输入电阻差模输入电阻差模输出电阻差模输出电阻Rod = 2RCui1V1V2RCRCuodui2uo1uo2模拟电子产品装接与调试模拟电子产品装接与调试共模信号输入共模信号输入u ui1 i1 = = u ui2i2共模电压放大倍数共模电压放大倍数大小相同大小相同 极性相同极性相同动态分析动态分析共模共模u ui1i1V V1 1+V+VCCCCV V2 2V VEEEER RC CR RC CR REEEEu uododu ui2i2u uC1C1u uC2C2模拟电子产品装接与调试模拟电子产品装
7、接与调试差动放大电路质量好坏最重要的技术指标差动放大电路质量好坏最重要的技术指标理想电路的共模抑制比理想电路的共模抑制比共模抑制比共模抑制比 K KCMR K KCMRCMR越大，说明差放分辨越大，说明差放分辨越大，说明差放分辨越大，说明差放分辨差模信号的能力越强，而抑制差模信号的能力越强，而抑制差模信号的能力越强，而抑制差模信号的能力越强，而抑制共模信号的能力越强。共模信号的能力越强。共模信号的能力越强。共模信号的能力越强。模拟电子产品装接与调试模拟电子产品装接与调试+VCCRCRERB1RB2 稳定稳定“Q”的原理：的原理：T IC UE UBE IB IC 请回忆左边电路是如何稳定Q点？
8、发射极电阻RE的作用稳定电路的工作点，提高对共模信号的抑制能力温度IC1IC2IEUReUBE1UBE2IB1IB2IC1IC2T1T2RCRB+UCC+ui1 RCRB+ui2 RPReEE+ uO 发射极电阻Re的作用共模反馈电阻基本上不影响差模信号的放大效果重点模拟电子产品装接与调试模拟电子产品装接与调试结论1、差分放大电路应该对差模信号有良好的放大能力，而对共模信号有较强的抑制能力。2、共模抑制比越大表明电路抑制共模信号的能力越好。重点模拟电子产品装接与调试模拟电子产品装接与调试复习1、什么是共模和差模信号？什么是共模抑制比？2、差分放大电路最突出的优点是什么？3、长尾式差分放大电路的
9、Re作用是什么？模拟电子产品装接与调试模拟电子产品装接与调试输入级输入级 中间级中间级输出级输出级偏置电路偏置电路第二节第二节 集成运算放大器简介集成运算放大器简介一、集成运算放大器的组成一、集成运算放大器的组成一、集成运算放大器的组成一、集成运算放大器的组成通常由差动放大通常由差动放大电路构成，目的电路构成，目的是为了减小放大是为了减小放大电路的零点漂移、电路的零点漂移、提高输入阻抗。提高输入阻抗。通常由共发射极放大电路构成，目的是为了通常由共发射极放大电路构成，目的是为了获得较高的电压放大倍数。获得较高的电压放大倍数。通常由互补对称通常由互补对称电路构成，目的电路构成，目的是为了减小输出是
10、为了减小输出电阻，提高电路电阻，提高电路的带负载能力。的带负载能力。一般由各种恒流源电路构成，作用是为一般由各种恒流源电路构成，作用是为上述各级电路提供稳定、合适的偏置电上述各级电路提供稳定、合适的偏置电流，决定各级的静态工作点。流，决定各级的静态工作点。模拟电子产品装接与调试模拟电子产品装接与调试 集成运放的电路符号如图所示。它有两个输入端，集成运放的电路符号如图所示。它有两个输入端，集成运放的电路符号如图所示。它有两个输入端，集成运放的电路符号如图所示。它有两个输入端，标标标标“ “+ + + +” ”的输入端称为同相输入端，输入信号由此端的输入端称为同相输入端，输入信号由此端的输入端称为
11、同相输入端，输入信号由此端的输入端称为同相输入端，输入信号由此端输入时，输出信号与输入信号相位相同；标输入时，输出信号与输入信号相位相同；标输入时，输出信号与输入信号相位相同；标输入时，输出信号与输入信号相位相同；标“ “” ”的的的的输入端称为反相输入端，输入信号由此端输入时，输输入端称为反相输入端，输入信号由此端输入时，输输入端称为反相输入端，输入信号由此端输入时，输输入端称为反相输入端，输入信号由此端输入时，输出信号与输入信号相位相反。出信号与输入信号相位相反。出信号与输入信号相位相反。出信号与输入信号相位相反。 A +同相输入端同相输入端反相输入端反相输入端uouu+模拟电子产品装接与
12、调试模拟电子产品装接与调试二、芯片的封装方式二、芯片的封装方式模拟电子产品装接与调试模拟电子产品装接与调试三、集成运放的主要参数三、集成运放的主要参数1.1.开环差模电压放大倍数开环差模电压放大倍数Aud ：指集成运放本身（无：指集成运放本身（无外加反馈回路）的差模电压放大倍数。它体现了集外加反馈回路）的差模电压放大倍数。它体现了集成运放的电压放大能力，一般在成运放的电压放大能力，一般在10104 410107 7之间。之间。Aud越大，电路越稳定，运算精度也越高。越大，电路越稳定，运算精度也越高。2.2.开环共模电压放大倍数开环共模电压放大倍数Auc ：它反映集成运放抗温：它反映集成运放抗温
13、漂、抗共模干扰的能力，优质的集成运放漂、抗共模干扰的能力，优质的集成运放Auc应接应接近于零。近于零。3.3.共模抑制比共模抑制比KCMR ：用来综合衡量集成运放的放大：用来综合衡量集成运放的放大能力和抗温漂、抗共模干扰的能力，一般应大于一能力和抗温漂、抗共模干扰的能力，一般应大于一般应大于般应大于80dB80dB。模拟电子产品装接与调试模拟电子产品装接与调试4. 4. 输入偏置电流输入偏置电流5. 5. 输入失调电流输入失调电流6. 6. 输入失调电压输入失调电压7. 7. 带宽带宽 高增益高增益高输入阻抗高输入阻抗低输出阻抗低输出阻抗理想运放理想运放模拟电子产品装接与调试模拟电子产品装接与
14、调试四、四、集成运算放大器的理想模型集成运算放大器的理想模型集成运算放大器的理想模型集成运算放大器的理想模型集成运放的理想化参数：集成运放的理想化参数：集成运放的理想化参数：集成运放的理想化参数： A A A Audududud=、 r r r ri i i id d d d=、 r r r ro o o o=0 =0 =0 =0 、K K K KCMRCMRCMRCMR=、等、等、等、等非线性区（饱和区）非线性区（饱和区）非线性区（饱和区）非线性区（饱和区）非线性区分析依据：非线性区分析依据：当当i0，即即时，时，oOM当当i0，即即1时，时，结论：结论：当当 AoF 1 很大时，负反馈放大
15、很大时，负反馈放大器的闭环放大倍数与晶体管无关，只器的闭环放大倍数与晶体管无关，只与反馈网络有关。即负反馈可以稳定与反馈网络有关。即负反馈可以稳定放大倍数。放大倍数。反馈反馈深度深度深度负深度负反馈反馈模拟电子产品装接与调试模拟电子产品装接与调试同相，所以同相，所以则有：则有：负反馈使放大倍数下降。负反馈使放大倍数下降。引入负反馈使电路的稳定性提高。引入负反馈使电路的稳定性提高。(2)(2)中，中，(1)(1)(3) (3) 若若称为深度负反馈，此时称为深度负反馈，此时在深度负反馈的情况下，放大倍数只与反馈网络有关。在深度负反馈的情况下，放大倍数只与反馈网络有关。模拟电子产品装接与调试模拟电子
16、产品装接与调试负反馈的作用：负反馈的作用：稳定静态工作点；稳定静态工作点；稳定放大倍数；稳定放大倍数；减小非线性失真；减小非线性失真；提高输入电阻；提高输入电阻；降低输出电阻；降低输出电阻；扩展通频带。扩展通频带。模拟电子产品装接与调试模拟电子产品装接与调试减少非线性失真减少非线性失真uf加入加入负反馈负反馈无负反馈无负反馈FufAuiuo+uiduo大大小小略大略大略大略大略小略小略小略小略小略小略小略小略大略大略大略大uiA接近正弦波接近正弦波改善了波形失真改善了波形失真模拟电子产品装接与调试模拟电子产品装接与调试改变放大电路的输入和输出电阻改变放大电路的输入和输出电阻一、对输入电阻的影响
17、一、对输入电阻的影响1. 1. 串联负反馈使输入电阻增大串联负反馈使输入电阻增大R Rifif深度负反馈：深度负反馈：i ii i A A F Fu ui iu uididu uf fR Ri iAFuAFuidid重点重点模拟电子产品装接与调试模拟电子产品装接与调试2. 并联负反馈使输入电阻减小并联负反馈使输入电阻减小Rif深度负反馈：深度负反馈：ifiidii A FuiRiAFiid重点重点模拟电子产品装接与调试模拟电子产品装接与调试二、对输出电阻的影响二、对输出电阻的影响1. 电压负反馈电压负反馈 F 与与 A 并联，使输出电阻减小。并联，使输出电阻减小。AFRoRofA 为负载开路时
18、的源电压放大倍数。为负载开路时的源电压放大倍数。深度负反馈：深度负反馈：2. 电流负反馈电流负反馈 F 与与 A 串联，使输出电阻增大。串联，使输出电阻增大。AFRoRofA 为负载短路时的源电压放大倍数。为负载短路时的源电压放大倍数。深度负反馈：深度负反馈：重点重点模拟电子产品装接与调试模拟电子产品装接与调试根据对输入、输出电阻的要求选择反馈类型根据对输入、输出电阻的要求选择反馈类型欲提高输入电阻，欲提高输入电阻， 采用串联反馈；采用串联反馈；欲降低输入电阻，欲降低输入电阻， 采用并联反馈；采用并联反馈；要求高内阻输出，要求高内阻输出，采用电流反馈；采用电流反馈；要求低内阻输出，要求低内阻输
19、出，采用电压反馈。采用电压反馈。模拟电子产品装接与调试模拟电子产品装接与调试运放工作在线性区的分析依据运放工作在线性区的分析依据相当于两输入端之间相当于两输入端之间短路短路，但又未真正短路，故称，但又未真正短路，故称 “虚短虚短” 。相当于两输入端之间相当于两输入端之间断路断路，但又未真正断路，故称，但又未真正断路，故称 “虚断虚断”。2. iP iN 0 1. uP uN输入电阻输入电阻i+所以所以uouP+uNRid， uo 是有限值是有限值，模拟电子产品装接与调试模拟电子产品装接与调试u uo o+ + +u uu u + +运放工作在饱和区的依据运放工作在饱和区的依据r rididi
20、iu uo oO OU U U UO(sat)O(sat)O(sat)O(sat) U U U UO(sat)O(sat)O(sat)O(sat)非线性区非线性区 非线性区非线性区 i iP P = = i iN N 0 0 当当时，时，注注 意意模拟电子产品装接与调试模拟电子产品装接与调试1、加上、加上负反馈负反馈工作在工作在线性区线性区2、开环开环或加上或加上正反馈正反馈工作在工作在非线性区非线性区理想运放的理想运放的两个工作区两个工作区(2)电信号处理电路电信号处理电路：有源滤波、整流。：有源滤波、整流。(2)整形电路整形电路：比较器比较器(1)电信号运算电路电信号运算电路：比例、加法、
21、减法、微分、积比例、加法、减法、微分、积分分、对数、反对数、乘法、除法等、对数、反对数、乘法、除法等(1)电信号产生电路电信号产生电路：正弦波、非正弦波：正弦波、非正弦波 1.反相比例运算电路反相比例运算电路比例运算电路比例运算电路由运放工作在线性区的依据可得由运放工作在线性区的依据可得闭环电压放大倍数闭环电压放大倍数平衡电阻平衡电阻若若则则ifR1R2uoRFiiui+反相器反相器重点重点模拟电子产品装接与调试模拟电子产品装接与调试由运放工作在线性区的依据可得由运放工作在线性区的依据可得ifR1R2uoRFiiui+Ri特点：特点：1.为深度电压并联负反馈，为深度电压并联负反馈，Auf =
22、Rf / R 12. 输入电阻较小输入电阻较小Ri = R1模拟电子产品装接与调试模拟电子产品装接与调试应用：电流应用：电流-电压变换器（电压变换器（ I/U ）输出端的负载电流输出端的负载电流iS2.同相比例运算电路同相比例运算电路由运放工作在线性区的依据得由运放工作在线性区的依据得闭环电压放大倍数闭环电压放大倍数若若则则或或ifR1R2uoRFiiui+电压跟随器电压跟随器比例运算电路比例运算电路重点重点模拟电子产品装接与调试模拟电子产品装接与调试ifR1R2uoRFiiui+1. 为深度为深度电压串联负反馈电压串联负反馈Auf = 1 + Rf /R12. 输入电阻大输入电阻大R if
23、= 由运放工作在线性区的依据得由运放工作在线性区的依据得模拟电子产品装接与调试模拟电子产品装接与调试u+ = u- = usio = i1 = us / R11. 输出电流与负载大小无关输出电流与负载大小无关2. 恒压源转换成为恒流源恒压源转换成为恒流源特点：特点：电压电压电流转换器电流转换器模拟电子产品装接与调试模拟电子产品装接与调试平衡电阻平衡电阻u uo oi if fR R1212R R2 2R RF Fi ii2i2u ui2i2+ +R R1111i ii1i1u ui1i1+ + +加减运算电路加减运算电路1.1.反相加法电路反相加法电路由运放工作在线性区的依据得由运放工作在线性
24、区的依据得若若 R Rf f = = R R1111= = R R2222 则则 u uO O = = ( (u ui1i1+ + u ui2i2) )模拟电子产品装接与调试模拟电子产品装接与调试R R2 2 / / R R3 3 / / R R4 4 = = R R1 1/ / R Rf f若若 R R2 2 = = R R3 3 = = R R4 4 ，则则 u uO O = = u uI1I1+ + u uI2I2 R Rf f = 2= 2R R1 1 2. 2. 同相加法运算同相加法运算平衡电阻平衡电阻模拟电子产品装接与调试模拟电子产品装接与调试两个输入端都有信号输入两个输入端都有信
25、号输入因为因为i if fR R1 1R R2 2u uo oR RF Fi ii iu ui1i1+ +R R3 3+ +u ui2i2+ + + +平衡电阻平衡电阻3. 3. 减法运算电路减法运算电路模拟电子产品装接与调试模拟电子产品装接与调试减法运算实际是差分电路减法运算实际是差分电路i if fR R1 1R R2 2u uo oR RF Fi ii iu ui1i1+ +R R3 3+ +u ui2i2+ + + +3. 3. 减法运算电路减法运算电路一般一般R R1 1 = = R R2 2 ； R RF F = = R R3 3u uo o = = R RF F / /R R1
26、1( ( u ui2 i2 u ui1i1 ) )1 1、积分运算、积分运算当当 u uI I = = U UI I 时，时，设设 u uC C(0) = 0(0) = 0 时间常数时间常数 = = R R1 1C Cf f积分电路输出电压：积分电路输出电压：t tu uI IO Ot tu uO OO O积分与微分运算电路积分与微分运算电路模拟电子产品装接与调试模拟电子产品装接与调试积分电路应用积分电路应用延迟延迟方波方波 三角波三角波移相移相900微分运算电路微分运算电路R R2 2 = = R Rf f虚地虚地虚断虚断R Rf fC C1 1 = = 时间常数时间常数微分电路输出电压微分电路输出电压u uI It tO Ou uO Ot tO O积分与微分运算电路积分与微分运算电路模拟电子产品装接与调试模拟电子产品装接与调试模拟电子产品装接与调试模拟电子产品装接与调试模拟电子产品装接与调试模拟电子产品装接与调试
