電子電路第四章

計算機電路與電子技術授課人：張家季郵箱：383560774@電話：130063937604.2共集電極電路和共基極電路一、共集電極放大電路(射極跟隨器）1.結構2.直流通道及靜態(tài)工作點分析IBIEUBEUCE4.2共集電極電路和共基極電路3.交流通道及動態(tài)分析交流通道及微變等效電路4.2共集電極電路和共基極電路電壓放大倍數(shù)4.2共集電極電路和共基極電路輸入電阻4.2共集電極電路和共基極電路輸出電阻思考：接負載電阻RL后，動態(tài)參數(shù)的表達式及其變化情況？4.2共集電極電路和共基極電路射極輸出器的特點：1、電壓放大倍數(shù)小于12、輸入阻抗高，輸出阻抗小射極輸出器的應用1、放在多級放大器的輸入端，提高整個放大器的輸入電阻2、放在多級放大器的輸出端，減小整個放大器的輸出電阻3、放在兩級之間，起緩沖作用4.2共集電極電路和共基極電路二、共基極電路4.2共集電極電路和共基極電路1、靜態(tài)工作點直流通路4.2共集電極電路和共基極電路2、動態(tài)分析交流小信號等效電路4.2共集電極電路和共基極電路電壓放大倍數(shù)4.2共集電極電路和共基極電路輸入電阻4.2共集電極電路和共基極電路輸出電阻4.2共集電極電路和共基極電路三種組態(tài)比較共集共基共射電壓增益：輸入電阻：輸出電阻：4.3

放大電路中的負反饋1、反饋

Feedback

把電路的輸出量經(jīng)一定電路(反饋網(wǎng)絡)，送回到輸入回路，并對凈輸入量造成影響，從而實現(xiàn)自動調節(jié)功能反饋的概念及判斷方法反饋存在的判斷是否存在反饋通路(輸入端與輸出端是否有相連的通路)？無反饋有反饋4.3

放大電路中的負反饋無反饋4.3

放大電路中的負反饋若反饋的結果使凈輸入信號減弱，則稱為負反饋若反饋的結果使凈輸入信號增強，則稱為正反饋

2、反饋的極性運放：|uP-uN|

iP/iNUO=Aod

(UP–UN

)三極管

uBE=uB-uE

iB凈輸入量4.3

放大電路中的負反饋1、假設某一瞬時，在放大電路輸入端加入正極性的輸入信號2、按信號傳輸方向依次判斷相關點的瞬時極性3、確定反饋信號的瞬時極性4、判斷凈輸入增加還是減小，減小為負反饋；反之為正反饋“瞬時極性法”判斷反饋極性(正/負)注意：1、瞬時極性的正負：表示信號是增加還是在減小2、信號傳輸方向：

反饋網(wǎng)絡只考慮反向傳輸

基本放大只考慮正向傳輸4.3

放大電路中的負反饋＋－uDuPuN＋＋－uF＋－uDuPuN－＋－uF運放的同相輸入端與反相輸入端與輸出端信號之間的相位關系：同相端的輸入信號與輸出端信號之間同相反相端的輸入信號與輸出端信號之間反相負反饋正反饋4.3

放大電路中的負反饋-+凈輸入電流減小，負反饋iDiF4.3

放大電路中的負反饋+-uD-++-uf+凈輸入電壓減小，負反饋4.3

放大電路中的負反饋如果回送到輸入端的只有交流信號，則稱為交流反饋如果回送到輸入端的只有直流分量，則稱為直流反饋如果回送到輸入端既有交流信號，又有直流分量，則同時存在交、直流兩種反饋直流反饋交流反饋3、直流反饋與交流反饋4.3

放大電路中的負反饋同時存在交、直流兩種反饋4.3

放大電路中的負反饋4、電壓反饋與電流反饋在反饋放大電路中，反饋網(wǎng)絡把輸出電量（輸出電壓或輸出電流）的一部分或全部取出來送回到輸入回路，因此，在放大電路輸出端的取樣方式有兩種：一種是電壓取樣，這時反饋信號是輸出電壓的一部分或全部，即反饋信號與輸出電壓成正比（xf=Fuo），稱為電壓反饋。另一種是電流取樣，這時反饋信號是輸出電流的一部分或全部，即反饋信號與輸出電流成正比（xf=Fio），稱為電流反饋。4.3

放大電路中的負反饋從輸出端看，假設負載短路（RL=0），使輸出電壓uo=0，看反饋信號是否還存在：輸出短路法判斷電壓反饋和電流反饋：若反饋信號不存在了，則說明反饋信號與輸出電壓成比例，是電壓反饋；若反饋信號存在，則說明反饋信號不是與輸出電壓成比例，而是和輸出電流成比例，是電流反饋。4.3

放大電路中的負反饋RLuoRLuo電壓反饋的兩種形式4.3

放大電路中的負反饋電流反饋的兩種形式RLioiERLioiERf4.3

放大電路中的負反饋根據(jù)反饋信號XF與輸入信號XI在放大電路輸入端的求和方式可分為串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋。串聯(lián)反饋：以電壓方式求和的稱為串聯(lián)反饋。并聯(lián)反饋：以電流方式求和的稱為并聯(lián)反饋。5、串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋4.3

放大電路中的負反饋iifibib=i-if并聯(lián)反饋ufuiubeube=ui-uf串聯(lián)反饋4.3

放大電路中的負反饋負反饋放大電路的四種組態(tài)1.取樣：反饋信號可以從輸出電壓/電流進行取樣2.疊加：輸入信號和反饋信號可以是電壓/電流疊加4.3

放大電路中的負反饋串聯(lián)負反饋與并聯(lián)負反饋

——在輸入端按輸入量與反饋量的疊加方式分

串聯(lián)負反饋：輸入量與反饋量以電壓方式相疊加

并聯(lián)負反饋：輸入量與反饋量以電流方式相疊加并聯(lián)負反饋(電流疊加)串聯(lián)負反饋(電壓疊加)4.3

放大電路中的負反饋電壓負反饋與電流負反饋——在輸出端按反饋信號的取樣方式分

電壓負反饋：反饋信號的取輸出電壓

電流負反饋：反饋信號的取輸出電流電壓負反饋(電壓取樣)電流負反饋(電流取樣)4.3

放大電路中的負反饋a、串聯(lián)/并聯(lián)反饋輸入與反饋通路的連接點同一點，是并聯(lián)反饋不同點，是串聯(lián)反饋b、電壓/電流反饋RL短接(uO＝0)反饋消失是電壓反饋反饋存在是電流反饋反饋組態(tài)的判別方法4.3

放大電路中的負反饋1、電壓串聯(lián)負反饋

Ud

=Ui

-UfUoUoUfUd

電壓負反饋:穩(wěn)定輸出電壓的作用瞬時極性法：負反饋RL＝0時，無反饋

電壓反饋反饋、輸入連接點不同

串聯(lián)反饋+-4.3

放大電路中的負反饋2、電壓并聯(lián)負反饋Id

=Ii

-IfUoUoIfId

電壓負反饋:穩(wěn)定輸出電壓的作用瞬時極性法：負反饋RL＝0時，無反饋

電壓反饋反饋、輸入連接點相同

并聯(lián)反饋4.3

放大電路中的負反饋3、電流串聯(lián)負反饋

Ud

=Ui

-UfIoIoUfUd

電流負反饋:穩(wěn)定輸出電流的作用瞬時極性法：負反饋RL＝0時，有反饋

電流反饋反饋、輸入連接點不同

串聯(lián)反饋+-4.3

放大電路中的負反饋4、電流并聯(lián)負反饋IoIoIfId瞬時極性法：負反饋RL＝0時，有反饋

電流反饋反饋、輸入連接點相同

并聯(lián)反饋Id

=Ii

-If

電流負反饋:穩(wěn)定輸出電流的作用4.3

放大電路中的負反饋

負反饋的表示方法負反饋放大器框圖基本放大器的凈輸入量反饋系數(shù)環(huán)路增益負反饋放大器的增益閉環(huán)增益基本放大環(huán)節(jié)的增益開環(huán)增益4.3

放大電路中的負反饋負反饋放大器框圖中頻段時，Af

為實數(shù)4.3

放大電路中的負反饋負反饋放大器框圖反饋深度：表示反饋強弱負反饋正反饋無反饋4.3

放大電路中的負反饋負反饋放大器框圖負反饋電路的組態(tài)不同，的表達式不同4.3

放大電路中的負反饋四種組態(tài)(取樣—疊加)1、電壓串聯(lián)負反饋電壓串聯(lián)負反饋框圖閉環(huán)電壓增益開環(huán)電壓增益電壓反饋系數(shù)4.3

放大電路中的負反饋2、電壓并聯(lián)負反饋電壓并聯(lián)負反饋框圖閉環(huán)互阻增益開環(huán)互阻增益互導反饋系數(shù)4.3

放大電路中的負反饋3、電流串聯(lián)負反饋電流串聯(lián)負反饋框圖閉環(huán)互導增益開環(huán)互導增益互阻反饋系數(shù)4.3

放大電路中的負反饋4、電流并聯(lián)負反饋電流并聯(lián)負反饋框圖閉環(huán)電流增益開環(huán)電流增益電流反饋系數(shù)4.3

放大電路中的負反饋負反饋放大電路的計算1、解析法：煩瑣，結果精確，物理概念不明確2、電子電路CAD：直觀，精確3、深度負反饋估算法：簡單，概念明確4.3

放大電路中的負反饋深度負反饋估算法深度負反饋的實質：

凈輸入量相對于反饋量而言非常小，可以忽略深度負反饋條件下閉環(huán)增益近似等于反饋網(wǎng)絡增益的倒數(shù)步驟：找反饋網(wǎng)絡表示出反饋量Xf

與輸出量Xo之間的關系(F)4.3

放大電路中的負反饋一、F的計算(反饋網(wǎng)絡分析）根據(jù)定義，Xf

是由Xo經(jīng)反饋網(wǎng)絡產(chǎn)生，忽略直通效應，反饋網(wǎng)絡只有反向傳輸。因此計算F時，不考慮Xi和基本放大電路的影響。串聯(lián)反饋并聯(lián)反饋4.3

放大電路中的負反饋1.電壓串聯(lián)負反饋+-2.電壓并聯(lián)負反饋IdIiIf4.3

放大電路中的負反饋3.電流串聯(lián)負反饋+-4.電流并聯(lián)負反饋IdIiIf4.3

放大電路中的負反饋二、深度負反饋電路的估算a.閉環(huán)增益b.Rif、Rof電壓反饋：

Rof=Ro/(1+AF)

電流反饋：

Rof=(1+AF)Ro串聯(lián)反饋：Rif=(1+AF)Ri

并聯(lián)反饋：Rif=Ri/(1+AF)4.3

放大電路中的負反饋負反饋對放大電路的影響放大器引入負反饋

降低了放大倍數(shù)但是其他性能得到改善：1、提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性2、改變輸入輸出電阻3、擴展頻帶4、減小非線性失真4.3

放大電路中的負反饋1、提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性放大器的穩(wěn)定性提高了（1+AF）倍4.3

放大電路中的負反饋2、改變輸入輸出電阻a、負反饋對輸入電阻的影響從Xd

與Xf

在輸入端的疊加方式考慮(1)串聯(lián)負反饋使輸入電阻增加串聯(lián)負反饋(電壓疊加)4.3

放大電路中的負反饋并聯(lián)負反饋(電流疊加)2、改變輸入輸出電阻a、負反饋對輸入電阻的影響從Xd

與Xf

在輸入端的疊加方式考慮(2)并聯(lián)負反饋使輸入電阻減小4.3

放大電路中的負反饋2、改變輸入輸出電阻b、負反饋對輸出電阻的影響從Xo在輸出端的取樣方式考慮(1)電壓負反饋使輸出電阻減小電壓負反饋(電壓取樣)短路加壓法4.3

放大電路中的負反饋2、改變輸入輸出電阻b、負反饋對輸出電阻的影響從Xo在輸出端的取樣方式考慮(2)電流負反饋使輸出電阻增大電流負反饋(電流取樣)短路加壓法4.3

放大電路中的負反饋

負反饋使得放大器帶寬擴展，上限截止頻率向上擴展1+AF倍，下限截止頻率向下擴展1+AF倍3、擴展頻帶下限截止頻率縮小1+AF上限截止頻率增大1+AF倍4.3

放大電路中的負反饋4.改善放大器的非線性失真Auiufuiuoud加反饋前加反饋后失真改善uo4.3

放大電路中的負反饋負反饋能夠降低失真的原因在于凈輸入的波形與放大器輸出的失真波形正好相反，從而使得放大器輸出的失真波形得到矯正4.3

放大電路中的負反饋引入負反饋原則

1、穩(wěn)定工作點：直流負反饋2、改善動態(tài)特性：交流負反饋3、減小RO：電壓負反饋→穩(wěn)定UO4、增大RO：電流負反饋→穩(wěn)定IO5、增大Ri

：串聯(lián)負反饋→適合小RS信號源－電壓源6、減小Ri

：并聯(lián)負反饋→適合大RS信號源－電流源7、u→i：電流串聯(lián)負反饋8、i→u：電壓并聯(lián)負反饋9、i→i：電流并聯(lián)負反饋10、u→u：電壓串聯(lián)負反饋4.3

放大電路中的負反饋4.4

互補對稱功放電路

⒈

工作原理

由二個類型不同的NPN型和PNP型的功放管（互補）組成，要求該兩個功放管參數(shù)一致（對稱），因此，稱為互補對稱功放電路。⑴最大輸出功率：Pom⑵最大效率：ηm≈78.5%

⑶最大管耗：PV1m≈

0.2Pom

⒉

分析計算

3.功放管選擇

⑴

PCM＞0.2Pom

⑵

U(BR)CEO＞2VCC

⑶

ICM＞

集成運放簡介1、運算放大器既是一種最基本的電子器件，但是同時其內部則是復雜的直接耦合的多級放大器。2、運算放大器具有高增益、高輸入阻抗和低輸出阻抗的特點，同時具有高共模抑制比的特點。

Operationalamplifier一、基本概念4.5

集成運算放大電路

Operationalamplifier二、電壓傳輸特性

集成運放的輸出電壓UO與輸入電壓(UP–UN

)之間的關系曲線UO=f(UP–UN

)UO=Aod

(UP–UN

)線性區(qū)：非線性區(qū)：UO=+Uom

；UP>UN

UO=-Uom

；UP<UN

4.5

集成運算放大電路

三、集成運放工作區(qū)特點UO=Aod

(UP–UN

)1、線性區(qū)(負反饋)UO只有兩種可能，+Uom

或者-Uom2、非線性區(qū)(開環(huán)、正反饋)

A、“虛短”—UP=UN

B、“虛斷”—iP

=iN

“虛斷”—iP

=iN4.5

集成運算放大電路

四.集成運放的總體結構由輸入級、中間級、輸出級和偏置電路四部分組成對輸入級的要求：零點漂移小,

KCMR高,輸入阻抗Ri盡可能大對中間級的要求：足夠大的電壓放大倍數(shù)對輸出級的要求：帶負載能力強，有足夠的輸出電流io

，即Ro小4.5

集成運算放大電路

五.簡單的集成運放反相輸入端同相輸入端

簡化原理電路+T1Rc1sIRc2c3R2T4T5T3TVCC+EEV-uNuPou輸入級中間級輸出級4.5

集成運算放大電路

六、集成運算放大器中的電流源電路

集成運放中為了能夠提供合適的靜態(tài)電流，常用電流源作為偏置電路，為了增大電壓放大倍數(shù)常用電流源作負載取代大電阻基本電流源：鏡像電流源、比例電流源、多路電流源微電流源改進電流源：加射極輸出的電流源、威爾遜電流源常見電流源電路有源負載放大電路有源負載共射放大電路有源負載差分放大電路4.5

集成運算放大電路

運算放大器的輸入級為差分放大器，輸出級為互補形式的射極跟隨器，內部偏置采用電流源偏置電路。運算放大器的輸入阻抗往往在1MΩ或者更高。運算放大器的增益通常在80dB~140dB之間。其高增益往往通過集電極有源負載實現(xiàn)，主要由輸入級和中間級提供。運算放大器的帶寬很窄，隨著頻率的提高，其增益將會下降。帶寬增益積為常數(shù)。通用運放的帶寬增益積一般在1MHz~幾1MHz運算放大器應用基礎4.5

集成運算放大電路

1．線性應用條件：uid??；線性區(qū)方法：深度負反饋！特點：（1）

uid

=0，uP

=uN;“虛短”（2）iP

≈iN

≈0,“虛斷”2.非線性應用條件：|uid|足夠大；限幅區(qū)方法：開環(huán)（電壓比較器）正反饋4.5

集成運算放大電路

運算放大器的供電電壓一般有一個范圍，但通常不能超過±15V。由于運放內部采用恒流源供電，所以不同的電源電壓供電并不會導致靜態(tài)電流有很大的不同。運放的兩個輸入端就是差分放大器的兩個輸入端，一般使用時需要兩個輸入端對地能夠有直流通路，不然無法提供差分放大器的基極偏置。在雙電源供電的情況下，靜態(tài)時，運算放大器的輸出端電位為電源電壓的中值運算放大器應用基礎4.5

集成運算放大電路

b、防止共模輸入過大a、防止差模輸入過大保護措施1、輸入保護4.5

集成運算放大電路

輸出保護電路2、輸出保護4.5

集成運算放大電路

電源端保護3、電源端保護4.5

集成運算放大電路

1.運放的電壓傳輸特性：設：±UOM=±14V

運放的Aod=5×105Aod越大線性區(qū)越窄0uoui+Uom-Uom線性區(qū)非線性區(qū)非線性區(qū)│UP–UN

│≤28時，處于線性區(qū)UO=Aod

(UP–UN

)4.5

集成運算放大電路

2.理想運算放大器：開環(huán)電壓放大倍數(shù)Aod=∞差摸輸入電阻Rid=∞輸出電阻Ro=0為了擴大運放的線性區(qū)，給運放電路引入負反饋理想運放工作在線性區(qū)的條件：電路中有負反饋4.運放工作在線性區(qū)的分析方法：虛短（uP=uN）虛斷（iP=iN=0）3.線性區(qū)4.5

集成運算放大電路

基本運算電路電壓放大倍數(shù):一.反相比例運算電路4.5

集成運算放大電路

一.反相比例運算電路RP為平衡電阻（RP=R1//Rf）作用：使輸入端對地的靜態(tài)電阻相等反相比例電路特點：1、運放同相輸入端虛地2、共模輸入電壓=03、輸入電阻?。≧i=R）4、輸出電阻小5、在放大倍數(shù)較大時，該電路結構不再適用

反饋方式:電壓并聯(lián)負反饋4.5

集成運算放大電路

例：求Au=?iP=iN=0虛短路虛開路為提高比例系數(shù)，采用T形網(wǎng)絡反相比例運算電路uoR2R1RPuiR4R3i1i2i4i3MA解：4.5

集成運算放大電路

uoR2R1RPuiR4R3i1i2i4i3MA

該放大電路，在放大倍數(shù)較大時，可避免使用大電阻,但R3的存在，使得反饋系數(shù)F降低，從而1+AF

降低，削弱了負反饋4.5

集成運算放大電路

二.同相比例運算電路uP=uN=ui(虛短)iR=if=0(虛斷)電壓放大倍數(shù):iRif4.5

集成運算放大電路

二.同相比例運算電路反饋方式：電壓串聯(lián)負反饋反相比例電路特點：1、共模輸入電壓≠02、輸入電阻大3、輸出電阻小對運放的共模抑制比要求高帶負載能力強平衡電阻RP=Rf//R4.5

集成運算放大電路

三.電壓跟隨器Au=1ui=uP=uN=uo因為有負反饋利用虛短和虛斷：此電路是同相比例運算的特殊情況，輸入電阻大，輸出電阻小。在電路中作用與分立元件的射極輸出器相同，但是電壓跟隨性能好。電壓跟隨器是同相比例運算放大器的特例4.5

集成運算放大電路

1.反相求和若R1=R2=R,

i1+i2=if四、加法運算電路ifi1i24.5

集成運算放大電路

1.反相求和平衡電阻RP=R1//R2//Rf四、加法運算電路

調節(jié)反相求和電路的某一路信號的輸入電阻，不影響輸入電壓和輸出電壓的比例關系，調節(jié)方便。4.5

集成運算放大電路

2、同相求和當R1=R2=Rf=R時,同相比例運算4.5

集成運算放大電路

2、同相求和注意：同相求和電路的各輸入信號的放大倍數(shù)互相影響，不能單獨調整。4.5

集成運算放大電路

i1i2i3同相求和ip4.5

集成運算放大電路

同相求和可以擴展到多個輸入若使4.5

集成運算放大電路

1、單運放差分加減法計算五.加減運算可以擴展到多個輸入令4.5

集成運算放大電路

五.加減運算2、加法器和反相比例器結合4.5

集成運算放大電路

3、利用三運放組成加減運算電路uoR1R1–AR2R2+uo2+A–ARRRWui1ui2uo1ab+4.5

集成運算放大電路

虛短路：虛開路：uo2+A–ARRRWui1ui2uo1ab+4.5

集成運算放大電路

三運放電路是差動放大器，放大倍數(shù)可變。由于輸入均在同相端，此電路的輸入電阻高。R1R1–AR2R2+4.5

集成運算放大電路

例：設計一個加減運算電路，RF=240k，使

uo=10ui1+8ui2-20ui3(1)畫電路系數(shù)為負的信號從反相端輸入，系數(shù)為正的信號從同相端輸入4.5

集