放大器類知識點

1、第3章 放大器類題目分析 電子設計競賽放大器類題目的特點：1、題目要求上重指標；2、題目內容上綜合性強；3、重基礎和主流芯片的應用；第3章 放大器類題目分析第二屆：實用低頻功率放大器（1995）；第四屆：測量放大器（1999）；第五屆：高效率音頻功率放大器 （2001）；第六屆：寬帶放大器（2003）；第七屆：集成運放測試儀（2005）；第八屆：程控濾波器（2007）；第九屆：寬帶直流放大器（2009）；第十屆：LC諧振放大器（2011）。第3章 電源類題目分析3.1 放大器及種類 放大器是一種增加信號幅度或功率的裝置，它是自動化技術工具中處理信號的重要元件。放大器的放大作用是用輸入信號控制能

2、源來實現(xiàn)的，放大所需功耗由能源提供。對于線性放大器，輸出就是輸入信號的復現(xiàn)和增強。對于非線性放大器，輸出則與輸入信號成一定函數關系。放大器按所處理信號物理量分為機械放大器、機電放大器、電子放大器、液動放大器和氣動放大器等，其中用得最廣泛的是電子放大器。 第3章 電源類題目分析 電子放大器又按所用有源器件分為真空管放大器、晶體管放大器、固體放大器和磁放大器，其中又以晶體管放大器和固體放大器應用最廣。在自動化儀表中放大器常用于信號的電壓放大和電流放大。此外，還常用于阻抗匹配、隔離、電流-電壓轉換、電荷-電壓轉換（如電荷放大器）以及利用放大器實現(xiàn)輸出與輸入之間的一定函數關系（如運算放大器）。第3章

3、電源類題目分析 集成運算放大器（Integrated Operational Amplifier）簡稱集成運放，是由多級直接耦合放大電路組成的高增益模擬集成電路。它的增益高（可達60180dB），輸入電阻大（幾十千歐至百萬兆歐），輸出電阻低（幾十歐），共模抑制比高（60170dB），失調與飄移小，而且還具有輸入電壓為零時輸出電壓亦為零的特點，適用于正，負兩種極性信號的輸入和輸出。 第3章 電源類題目分析 運算放大器的基本模型如圖211所示。在分析運算放大電路時，可以使用以下簡便的四原則法。nU+=U-，即同相端電壓和反相端電壓相等。n等效輸入阻抗無限大，即運算放大器不從信號源吸收電流。n輸出阻

4、抗趨于0，即運算放大器的輸出電壓不受負載的影響。n放大倍數無限大，即運算放大器要想線性使用只能接成負反饋方式。 集成運算放大器的分類按照集成運算放大器的參數分類，可分為以下幾類：1 通用型運算放大器 通用型運算放大器就是以通用為目的而設計的。這類器件的主要特點是價格低廉、產品量大面廣,其性能指標能適合于一般性使用。例uA741（單運放）、LM358（雙運放）、LM324（四運放）都屬于此種。它們是目前應用最為廣泛的集成運算放大器。 集成運算放大器的分類2 高阻型運算放大器 這類集成運算放大器的特點是差模輸入阻抗非常高,輸入偏置電流非常小,一般rid（1091012）W,IIB 為幾皮安到幾十皮

5、安。實現(xiàn)這些指標的主要措施是利用場效應管高輸入阻抗的特點,用場效應管組成運算放大器的差分輸入級。用FET 作輸入級,不僅輸入阻抗高,輸入偏置電流低,而且具有高速、寬帶和低噪聲等優(yōu)點, 但輸入失調電壓較大。常見的集成器件有TL082、TL084（四運放）、LF356、LF355、LF347（四運放）及更高輸入阻抗的CA3130、CA3140 等。 集成運算放大器的分類3 低溫漂型運算放大器 在精密儀器、弱信號檢測等自動控制儀表中,總是希望運算放大器的失調電壓要小且不隨溫度的變化而變化。低溫漂型運算放大器就是為此而設計的。目前常用的高精度、低溫漂運算放大器有OP-07、OP-27、AD508及由M

6、OSFET 組成的斬波穩(wěn)零型低漂移器件ICL7650 等。 集成運算放大器的分類4 高速型運算放大器 在快速A/D 和D/A 轉換器、視頻放大器中，要求集成運放的轉換速率SR 一定要高，單位增益帶寬BWG一定要足夠大，像通用型集成運放是不能適合于高速應用的場合的。高速型運算放大器主要特點是具有高的轉換速率和寬的頻率響應。常見的運放有LM318、uA715 等，AD和TLC系列，其指標如下：SR=5070V/ms，BWG20MHz。 放大器的技術指標放大器的技術指標1 工作頻率范圍 放大器滿足或優(yōu)于指標參數時的工作頻率范圍。一般以-3dB帶寬來限定，即在上限頻率和下限頻率處，放大器的輸出幅度下降

7、到-3dB（0.707）時，此時的頻率范圍即為放大器的工作頻率范圍。2 電壓增益（放大倍數） 電壓增益定義為放大器輸出電壓與輸入電壓的比值。通常用放大倍數A或dB來表示。它們的關系是dB=20logA。3 增益平坦度（dB） 增益平坦度描述的是在某一指定溫度，增益在整個工作帶寬內隨頻率變化的最大值。 放大器的技術指標4 輸入阻抗和輸出阻抗 輸入阻抗是指放大器輸入端的等效阻抗。在輸入端上加上一個電壓源U，測量輸入端的電流I，則輸入阻抗Rin就是U/I。你可以把輸入端想象成一個電阻的兩端，這個電阻的阻值，就是輸入阻抗。 輸出阻抗是指放大器輸出端的內阻。理想放大器，內阻應該為零，但現(xiàn)實中不能做到，我

8、們常用一個理想電壓源串聯(lián)一個電阻r的方式來等效一個實際的電壓源。這個跟理想電壓源串聯(lián)的電阻r，就是放大器輸出的內阻了。當這個電壓源給負載供電時，就會有電流I從這個負載上流過，并在這個電阻上產生Ir的電壓降。這將導致電源輸出電壓的下降，從而限制了最大輸出功率。 放大器的技術指標其他性能指標：噪聲系數輸出功率（輸出幅度）動態(tài)范圍波形失真不具體介紹了！ 放大器知識要點1.單片機技術在放大器中的應用（1）常規(guī)技術：顯示、鍵盤；（2）測量技術：波形幅度、信號頻率；（3）參數控制技術：放大倍數、截止頻率等。模擬技術在放大器中的應用（1）通用運算放大器電路： 同相、反相、加減等；（2）測量放大器；（3）寬帶

9、放大器；（4）濾波放大器；（5）放大器的控制： 增益數控、自動增益控制、頻率控制；（6）放大器的測量： 增益、頻率范圍、輸入輸出阻抗等 通用運算放大器電路（1）通用運算放大器電路： 通用運算放大器電路 通用運算放大器電路功率運算放大器 測量放大器三運放測量放大器，其電壓放大倍數為 ：112/GAufRR 測量放大器集成測量放大器，又叫儀表放大器，電子秤等。 濾波放大器 對于信號的頻率具有選擇性的電路稱為濾波電路，他的功能是使特定頻率范圍內的信號通過，而阻止其它頻率信號通過。 有源濾波電路是應用廣泛的信號處理電路。常用的由R、C元件與運放組成的有源濾波器稱作RC有源濾波器。 按其幅頻特性的不同濾

10、波器可分為低通、高通、帶通和帶阻四種類型。 濾波放大器 濾波放大器波特圖 濾波器主要技術指標 （1）通帶增益Avp 通帶增益是指濾波器在通頻帶內的電壓放大倍數。性能良好的LPF通帶內的幅頻特性曲線是平坦的，阻帶內的電壓放大倍數基本為零。 （2）通帶截止頻率fp 定義與放大電路的上限截止頻率相同，通帶與阻帶之間稱為過渡帶，過渡帶越窄，濾波器的選擇性越好。 濾波器基本電路基本一階低通濾波器 開關電容濾波器 開關電容電路由受時鐘脈沖信號控制的模擬開關、電容器和運算放大電路三部分組成。 開關電容濾波器 采用通用元件構成開關電容濾波器電路及其復雜，一般有專用開關電容濾波器芯片，例如美信公司的MAX26X

11、系列。 開關電容濾波器 開關電容濾波器 放大器的控制增益數控：1.通過繼電器、模擬開關等切換反饋電阻；2.數字電位器控制。自動增益控制：測量輸出、比較、控制濾波器頻率控制：1.通過繼電器、模擬開關等切換濾波電阻；2.數字電位器控制；3.開關電容器控制。 放大器的測量增益： 比例法。頻率范圍： -3dB截止頻率,包括上限和下限。輸入、輸出阻抗： 給定信號分壓法。放大器測量常用儀器：信號發(fā)生器、示波器、交流電壓表、掃頻儀第3章 電源類題目分析3.3 集成直流穩(wěn)壓電源常用芯片介紹1.78XX、79XX系列三端固定式穩(wěn)壓電源78XX系列:正電壓輸出穩(wěn)壓電源，輸出電流1A,XX代表電壓輸出值，例如780

12、5，代表電壓輸出值5V,該系列電壓有正5V、6V、8V、9V、12V、15V、18V、20V和24V等。79XX系列:負電壓輸出穩(wěn)壓電源，其余同上。第3章 電源類題目分析 78XX、79XX系列三端固定式穩(wěn)壓電源，輸入電壓大于輸出電壓3V以上。第3章 電源類題目分析2.LM317、LM337三端可調式穩(wěn)壓電源 LM317：正電壓輸出可調式穩(wěn)壓電源，輸出電壓1.25V-37V, 輸出電流1.5A，輸出電壓通過電位器調整。 LM337：負電壓輸出可調式穩(wěn)壓電源，輸出電壓1.25V-37V, 輸出電流1.5A，輸出電壓通過電位器調整。第3章 電源類題目分析 LM317、LM337三端可調穩(wěn)壓電源第3

13、章 電源類題目分析3.低壓差三端固定式穩(wěn)壓電源 特點：輸入電壓和輸出電壓的壓差可小于200mV， 損耗小，用于低電壓輸出穩(wěn)壓電源和用電池供電 的手持式設備。 常用型號：SPX2940U系列， LM2940系列等。 輸出電壓：1.8V、2.5V、3.3V和5V等。 第3章 電源類題目分析4.開關式三端固定式穩(wěn)壓電源 特點：采用開關式工作原理，損耗小，用 于對能耗指標敏感的場合。 常用型號：LM1575XX系列等。 輸出電壓：固定式3.3V、5V、12V和15V 等，可調式032V(后綴為ADJ)等。 輸出電流：1.5A。第3章 電源類題目分析LM2575原理圖：第3章 電源類題目分析LM2575

14、內部結構圖：第3章 電源類題目分析3.4 集成直流穩(wěn)壓電源的設計1.變壓器參數的設計（1）變壓器功率的設計 從電路損耗及市電電壓波動等因素考慮,變壓器功率取1.5倍的電路消耗功率。（2）變壓器次級(副邊)有效值電壓的設計 次級(副邊)有效值電壓穩(wěn)壓電源輸出電壓3V。第3章 電源類題目分析2.整流二極管、濾波電容的設計（1）整流二極管反向擊穿電壓1.52倍次級峰值電壓，整流二極管額定電流1.5倍電路工作電流，常用型號IN4XXX系列。（2） 濾波電解電容的耐壓 1.5倍次級峰值電壓，濾波電容的容量：每0.5A電路工作電流取1000uF。第3章 電源類題目分析3.穩(wěn)壓電路設計（集成穩(wěn)壓器型號選擇）（1）根據使用場合要求，例如固定場合、手持設備、對能耗指標敏感性等，選擇普通線性穩(wěn)壓器、低壓差穩(wěn)壓器和開關式穩(wěn)壓器。