實(shí)用模擬電路原理分析與調(diào)試

實(shí)用模擬電路原理分析與調(diào)試第一頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日UCE1一、直接耦合放大電路問(wèn)題一：

Q點(diǎn)互相影響RRB1C1uiuoTT12RC2E2R問(wèn)題二：

T1管接近飽和會(huì)造成放大倍數(shù)下降DZ第二頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日集成電路中的放大電路都采用直接耦合方式。為了抑制零漂，它的輸入級(jí)采用特殊形式的差動(dòng)放大電路，亦稱為差分放大電路。難題：由于電容很難集成，因此集成電路中一般采用直接耦合，但直接耦合存在“溫漂”，怎么解決？二、差動(dòng)（差分）放大電路第三頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日差分放大電路的工作原理

a.兩只完全相同的管；

b.兩個(gè)輸入端，兩個(gè)輸出端；

c.元件參數(shù)對(duì)稱；特點(diǎn)：+ui2T1T2RCRB1+UCC+ui1RCRB1+uO

RB2RB2RE第四頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日uo=VC1－VC2

=0uo=(VC1+VC1

)－(VC2+

VC2)=0靜態(tài)時(shí)，ui1

=

ui2

=0當(dāng)溫度升高時(shí)ICVC（兩管變化量相等）對(duì)稱差分放大電路對(duì)兩管所產(chǎn)生的同向漂移都有抑制作用。+ui2T1T2RCRB1+UCC+ui1RCRB1+uO

RB2RB2RE第五頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日共模信號(hào)：兩輸入端加的信號(hào)大小相等、極性相同。差模信號(hào)：兩輸入端加的信號(hào)大小相等、極性相反。（1）共模信號(hào)（2）差模信號(hào)差模和共模信號(hào)重點(diǎn)第六頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日（3）比較信號(hào)Ui1≠Ui2設(shè)：差模分量為Uid=

Ui1-Ui2

共模分量為Uic=

（Ui1+Ui2）/2得：Ui1=

Uic+Uid/2

Ui2=

Uic-Uid/2第七頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日差模信號(hào)輸入ui1=–

ui2差模輸入電壓uid=ui1

–

ui2

=2ui1

使得：ic1=–

ic2uo1=–

uo2差模輸出電壓uod

=uC1

–uC2=uo1–(–

uo2)=2uo1大小相同極性相反動(dòng)態(tài)分析——差模ui1V1+VCCV2VEERCRCREEuodui2uC1uC2差模電壓放大倍數(shù)第八頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日帶RL時(shí)RLRid=2rbe差模輸入電阻差模輸出電阻Rod=2RCui1V1V2RCRCuodui2uo1uo2第九頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日共模信號(hào)輸入ui1=ui2共模電壓放大倍數(shù)大小相同極性相同動(dòng)態(tài)分析——共模ui1V1+VCCV2VEERCRCREEuodui2uC1uC2第十頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日差動(dòng)放大電路質(zhì)量好壞最重要的技術(shù)指標(biāo)理想電路的共模抑制比→∞共模抑制比KCMR

KCMR越大，說(shuō)明差放分辨差模信號(hào)的能力越強(qiáng)，而抑制共模信號(hào)的能力越強(qiáng)。第十一頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日+VCCRCRERB1RB2

穩(wěn)定“Q”的原理：TICUEUBE

IBIC請(qǐng)回憶左邊電路是如何穩(wěn)定Q點(diǎn)？發(fā)射極電阻RE的作用第十二頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日穩(wěn)定電路的工作點(diǎn)，提高對(duì)共模信號(hào)的抑制能力溫度IC1IC2IEUReUBE1UBE2IB1IB2IC1IC2T1T2RCRB+UCC+ui1RCRB+ui2RPReEE+uO發(fā)射極電阻Re的作用共模反饋電阻基本上不影響差模信號(hào)的放大效果重點(diǎn)第十三頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日結(jié)論1、差分放大電路應(yīng)該對(duì)差模信號(hào)有良好的放大能力，而對(duì)共模信號(hào)有較強(qiáng)的抑制能力。2、共模抑制比越大表明電路抑制共模信號(hào)的能力越好。重點(diǎn)第十四頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日復(fù)習(xí)1、什么是共模和差模信號(hào)？什么是共模抑制比？2、差分放大電路最突出的優(yōu)點(diǎn)是什么？3、長(zhǎng)尾式差分放大電路的Re作用是什么？第十五頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日輸入級(jí)中間級(jí)輸出級(jí)偏置電路第二節(jié)集成運(yùn)算放大器簡(jiǎn)介一、集成運(yùn)算放大器的組成通常由差動(dòng)放大電路構(gòu)成，目的是為了減小放大電路的零點(diǎn)漂移、提高輸入阻抗。通常由共發(fā)射極放大電路構(gòu)成，目的是為了獲得較高的電壓放大倍數(shù)。通常由互補(bǔ)對(duì)稱電路構(gòu)成，目的是為了減小輸出電阻，提高電路的帶負(fù)載能力。一般由各種恒流源電路構(gòu)成，作用是為上述各級(jí)電路提供穩(wěn)定、合適的偏置電流，決定各級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)。第十六頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日集成運(yùn)放的電路符號(hào)如圖所示。它有兩個(gè)輸入端，標(biāo)“+”的輸入端稱為同相輸入端，輸入信號(hào)由此端輸入時(shí)，輸出信號(hào)與輸入信號(hào)相位相同；標(biāo)“－”的輸入端稱為反相輸入端，輸入信號(hào)由此端輸入時(shí)，輸出信號(hào)與輸入信號(hào)相位相反。

A

－

+Δ+同相輸入端反相輸入端uou－u+第十七頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日二、芯片的封裝方式第十八頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日三、集成運(yùn)放的主要參數(shù)開(kāi)環(huán)差模電壓放大倍數(shù)Aud

：指集成運(yùn)放本身（無(wú)外加反饋回路）的差模電壓放大倍數(shù)。它體現(xiàn)了集成運(yùn)放的電壓放大能力，一般在104～107之間。Aud越大，電路越穩(wěn)定，運(yùn)算精度也越高。開(kāi)環(huán)共模電壓放大倍數(shù)Auc

：它反映集成運(yùn)放抗溫漂、抗共模干擾的能力，優(yōu)質(zhì)的集成運(yùn)放Auc應(yīng)接近于零。共模抑制比KCMR：用來(lái)綜合衡量集成運(yùn)放的放大能力和抗溫漂、抗共模干擾的能力，一般應(yīng)大于一般應(yīng)大于80dB。第十九頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日4.輸入偏置電流5.輸入失調(diào)電流6.輸入失調(diào)電壓7.帶寬

……高增益高輸入阻抗低輸出阻抗理想運(yùn)放第二十頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日四、集成運(yùn)算放大器的理想模型集成運(yùn)放的理想化參數(shù)：Aud=∞、rid=∞、ro=0、KCMR=∞、等非線性區(qū)（飽和區(qū)）非線性區(qū)分析依據(jù)：當(dāng)ｕi>0，即ｕ＋>ｕ－時(shí)，ｕo＝＋ｕOM當(dāng)ｕi<0，即ｕ＋<ｕ－時(shí)，ｕo＝－ｕOM第二十一頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日線性區(qū)（放大區(qū)）第二十二頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日線性區(qū)分析依據(jù)：（1）虛斷。由Rid=∞，得i＋＝i－＝0，即理想運(yùn)放兩個(gè)輸入端的輸入電流為零。（2）虛短。由Ado=∞，得u＋＝u－，即理想運(yùn)放兩個(gè)輸入端的電位相等。若信號(hào)從反相輸入端輸入，而同相輸入端接地，則u－＝u＋=0，即反相輸入端的電位為地電位，通常稱為虛地。uo=Aud(u+–u–)=Auduidu+–u–=uo/Aud0i+=uid/Rid0同理i–0第二十三頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日第三節(jié)負(fù)反饋電路反饋——將電路的輸出量(電壓或電流)的部分或全部，通過(guò)一定的元件，以一定的方式回送到輸入回路并影響輸入量(電壓或電流)和輸出量的過(guò)程。若引回的信號(hào)削弱了輸入信號(hào)，就稱為負(fù)反饋。若引回的信號(hào)增強(qiáng)了輸入信號(hào)，就稱為正反饋。A+–比較環(huán)節(jié)基本放大電路F第二十四頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日有無(wú)反饋的判斷方法無(wú)反饋有反饋無(wú)反饋通過(guò)尋找電路中有無(wú)反饋通路，并影響了放大電路的凈輸入。重點(diǎn)第二十五頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日反饋的分類1.正反饋和負(fù)反饋正反饋—

反饋使凈輸入電量增加，從而使輸出量增大。負(fù)反饋—反饋使凈輸入電量減小，從而使輸出量減小。判斷法：瞬時(shí)極性法重點(diǎn)第二十六頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日正反饋和負(fù)反饋（反饋極性）的判斷②假設(shè)將閉環(huán)回路在反饋通路與輸入回路的連接處斷開(kāi)（變?yōu)殚_(kāi)環(huán)），在放大器的輸入端加入一正弦信號(hào)，瞬時(shí)極性設(shè)為“+”或“-”。①設(shè)“地”點(diǎn)的電位為零，若某點(diǎn)交流電位對(duì)

“地”處于正半周，則該點(diǎn)交流電位的瞬時(shí)極性為正；在負(fù)半周則為負(fù)。瞬時(shí)極性法③分析反饋回輸入回路的反饋電壓瞬時(shí)極性（或反饋電流的瞬時(shí)方向），如果反饋信號(hào)使放大器凈輸入信號(hào)加強(qiáng)，則為正反饋；如果反饋信號(hào)使放大器凈輸入信號(hào)削弱，則為負(fù)反饋。第二十七頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日正反饋和負(fù)反饋（反饋極性）的判斷uD=u+－

u-=uI－

uF負(fù)反饋第二十八頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日正反饋和負(fù)反饋（反饋極性）的判斷iN=iI－

iF負(fù)反饋第二十九頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日+-R1R2RL+-vivo+iIiPiFiP=iI+

iF正反饋正反饋和負(fù)反饋（反饋極性）的判斷+第三十頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日+-R1RL+-vivo+++vD-vFvD=vI-vF負(fù)反饋正反饋和負(fù)反饋（反饋極性）的判斷第三十一頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日負(fù)反饋的類型一、電壓反饋和電流反饋電壓反饋：反饋信號(hào)取自輸出電壓信號(hào)。電流反饋：反饋信號(hào)取自輸出電流信號(hào)。電壓負(fù)反饋：可以穩(wěn)定輸出電壓、減小輸出電阻。電流負(fù)反饋：可以穩(wěn)定輸出電流、增大輸出電阻。根據(jù)反饋所采樣的信號(hào)不同，可以分為電壓反饋和電流反饋。第三十二頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日根據(jù)反饋信號(hào)在輸入端與輸入信號(hào)比較形式的不同，可以分為串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋。串聯(lián)反饋：反饋信號(hào)與輸入信號(hào)串聯(lián)，即反饋電壓信號(hào)與輸入信號(hào)電壓比較。并聯(lián)反饋：反饋信號(hào)與輸入信號(hào)并聯(lián)，即反饋信號(hào)電流與輸入信號(hào)電流比較。串聯(lián)反饋使電路的輸入電阻增大；并聯(lián)反饋使電路的輸入電阻減小。二、串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋第三十三頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日三、交流反饋與直流反饋交流反饋：反饋只對(duì)交流信號(hào)起作用。直流反饋：反饋只對(duì)直流起作用。若在反饋網(wǎng)絡(luò)中串接隔直電容，則可以隔斷直流，此時(shí)反饋只對(duì)交流起作用。在起反饋?zhàn)饔玫碾娮鑳啥瞬⒙?lián)旁路電容，可以使其只對(duì)直流起作用。有的反饋只對(duì)交流信號(hào)起作用；有的反饋只對(duì)直流信號(hào)起作用；有的反饋對(duì)交、直流信號(hào)均起作用。第三十四頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日增加隔直電容C后，Rf只對(duì)交流起反饋?zhàn)饔谩?–C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2CEC3C2+ECuoui+–T1T2RfRE1C第三十五頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日增加旁路電容C后，Rf只對(duì)直流起反饋?zhàn)饔?。C+–C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2CEC3C2+ECuoui+–T1T2RfRE1第三十六頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日負(fù)反饋交流反饋直流反饋電壓串聯(lián)負(fù)反饋電壓并聯(lián)負(fù)反饋電流串聯(lián)負(fù)反饋電流并聯(lián)負(fù)反饋穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)負(fù)反饋的分類第三十七頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日電壓反饋與電流反饋判別方法：反饋信號(hào)和輸入信號(hào)同一節(jié)點(diǎn)——并聯(lián)反饋信號(hào)和輸入信號(hào)不同節(jié)點(diǎn)——串聯(lián)并聯(lián)反饋與串聯(lián)反饋判別方法：反饋的判斷方法設(shè)輸出電壓uo=0（負(fù)載短路），反饋信號(hào)存在——電流反之——電壓第三十八頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日四種反饋組態(tài)電壓串聯(lián)負(fù)反饋電流串聯(lián)負(fù)反饋電壓并聯(lián)負(fù)反饋電流并聯(lián)負(fù)反饋第三十九頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日電壓串聯(lián)負(fù)反饋第四十頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日反饋電路的三個(gè)環(huán)節(jié)：放大：反饋：疊加：負(fù)反饋框圖：基本放大電路Ao反饋回路F+–輸出信號(hào)輸入信號(hào)反饋信號(hào)差值信號(hào)第四十一頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日基本放大電路Ao反饋回路F+–——開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)——閉環(huán)放大倍數(shù)——反饋系數(shù)第四十二頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日負(fù)反饋放大器的一般關(guān)系：基本放大電路Ao反饋回路F+–第四十三頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日負(fù)反饋放大器的閉環(huán)放大倍數(shù)當(dāng)AoF>>1時(shí)，結(jié)論：當(dāng)AoF>>1

很大時(shí)，負(fù)反饋放大器的閉環(huán)放大倍數(shù)與晶體管無(wú)關(guān)，只與反饋網(wǎng)絡(luò)有關(guān)。即負(fù)反饋可以穩(wěn)定放大倍數(shù)。反饋深度深度負(fù)反饋第四十四頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日同相，所以則有：負(fù)反饋使放大倍數(shù)下降。引入負(fù)反饋使電路的穩(wěn)定性提高。(2)中，(1)(3)若稱為深度負(fù)反饋，此時(shí)在深度負(fù)反饋的情況下，放大倍數(shù)只與反饋網(wǎng)絡(luò)有關(guān)。第四十五頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日負(fù)反饋的作用：穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)；穩(wěn)定放大倍數(shù)；減小非線性失真；提高輸入電阻；降低輸出電阻；擴(kuò)展通頻帶。第四十六頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日減少非線性失真uf加入負(fù)反饋無(wú)負(fù)反饋FufAuiuo+–uiduo大小略大略小略小略大uiA接近正弦波改善了波形失真第四十七頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日改變放大電路的輸入和輸出電阻一、對(duì)輸入電阻的影響1.串聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻增大Rif深度負(fù)反饋：ii

A

FuiuidufRiAFuid重點(diǎn)第四十八頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日2.并聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻減小Rif深度負(fù)反饋：ifiidii

A

FuiRiAFiid重點(diǎn)第四十九頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日二、對(duì)輸出電阻的影響1.電壓負(fù)反饋F

與A

并聯(lián)，使輸出電阻減小。AFRoRofA為負(fù)載開(kāi)路時(shí)的源電壓放大倍數(shù)。深度負(fù)反饋：2.電流負(fù)反饋F

與A

串聯(lián)，使輸出電阻增大。AFRoRofA為負(fù)載短路時(shí)的源電壓放大倍數(shù)。深度負(fù)反饋：重點(diǎn)第五十頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日根據(jù)對(duì)輸入、輸出電阻的要求選擇反饋類型欲提高輸入電阻，采用串聯(lián)反饋；欲降低輸入電阻，采用并聯(lián)反饋；要求高內(nèi)阻輸出，采用電流反饋；要求低內(nèi)阻輸出，采用電壓反饋。第五十一頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日運(yùn)放工作在線性區(qū)的分析依據(jù)相當(dāng)于兩輸入端之間短路，但又未真正短路，故稱“虛短”。相當(dāng)于兩輸入端之間斷路，但又未真正斷路，故稱“虛斷”。2.iP

iN

01.uPuN輸入電阻i+所以u(píng)ouP+–+uNRid，uo是有限值，第五十二頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日uo+–+u–u+運(yùn)放工作在飽和區(qū)的依據(jù)ridi＋uoOUO(sat)–UO(sat)非線性區(qū)

非線性區(qū)

iP

=iN0當(dāng)時(shí)，注意第五十三頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日1、加上負(fù)反饋工作在線性區(qū)2、開(kāi)環(huán)或加上正反饋工作在非線性區(qū)理想運(yùn)放的兩個(gè)工作區(qū)(2)電信號(hào)處理電路：有源濾波、整流。(2)整形電路：比較器(1)電信號(hào)運(yùn)算電路：比例、加法、減法、微分、積分、對(duì)數(shù)、反對(duì)數(shù)、乘法、除法等(1)電信號(hào)產(chǎn)生電路：正弦波、非正弦波

第五十四頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日1.反相比例運(yùn)算電路比例運(yùn)算電路由運(yùn)放工作在線性區(qū)的依據(jù)可得閉環(huán)電壓放大倍數(shù)平衡電阻若則ifR1R2uoRFiiui+–+–+–+反相器重點(diǎn)第五十五頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日由運(yùn)放工作在線性區(qū)的依據(jù)可得ifR1R2uoRFiiui+–+–+–+Ri特點(diǎn)：1.為深度電壓并聯(lián)負(fù)反饋，Auf=Rf/R12.輸入電阻較小Ri=R1第五十六頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日應(yīng)用：電流--電壓變換器（I/U

）輸出端的負(fù)載電流iS第五十七頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日2.同相比例運(yùn)算電路由運(yùn)放工作在線性區(qū)的依據(jù)得閉環(huán)電壓放大倍數(shù)若則或ifR1R2uoRFiiui+–+–+–+電壓跟隨器比例運(yùn)算電路重點(diǎn)第五十八頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日ifR1R2uoRFiiui+–+–+–+1.為深度電壓串聯(lián)負(fù)反饋Auf=1+Rf/R12.輸入電阻大Rif=由運(yùn)放工作在線性區(qū)的依據(jù)得第五十九頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日u+=u-=usio=i1=us/R11.輸出電流與負(fù)載大小無(wú)關(guān)2.恒壓源轉(zhuǎn)換成為恒流源特點(diǎn)：電壓—電流轉(zhuǎn)換器第六十頁(yè)，共七十頁(yè)，2022年，8月28日平衡電阻uoifR12R2RFii2ui2+