電工電子技術(shù) 課件-電工電子技術(shù) 第4章

1第四章

放大電路4.1放大電路基本概念4.2基本放大電路4.3多級(jí)放大電路4.4放大電路中的反饋4.5差分放大電路4.6集成運(yùn)算放大電路4.7功率放大電路

24.1放大電路基本概念4.1.1

放大電路的符號(hào)4.1.2

放大電路的主要性能指標(biāo)放大的對(duì)象：變化量放大的本質(zhì)：能量的控制放大的特征：功率放大放大的基本要求：不失真——放大的前提判斷電路能否放大的基本出發(fā)點(diǎn)VCC至少一路直流電源供電

4.1.1放大電路的符號(hào)4.1放大電路基本概念1.放大倍數(shù)：輸出量與輸入量之比電壓放大倍數(shù)是最常被研究和測(cè)試的參數(shù)信號(hào)源信號(hào)源內(nèi)阻輸入電壓輸入電流輸出電壓輸出電流對(duì)信號(hào)而言，任何放大電路均可看成二端口網(wǎng)絡(luò)。

4.1.2放大電路的主要性能指標(biāo)2.輸入電阻和輸出電阻

將輸出等效成有內(nèi)阻的電壓源，內(nèi)阻就是輸出電阻。空載時(shí)輸出電壓有效值帶RL時(shí)的輸出電壓有效值輸入電壓與輸入電流有效值之比。從輸入端看進(jìn)去的等效電阻

4.1.2放大電路的主要性能指標(biāo)3.通頻帶

由于電容、電感及放大管PN結(jié)的電容效應(yīng)，使放大電路在信號(hào)頻率較低和較高時(shí)電壓放大倍數(shù)數(shù)值下降，并產(chǎn)生相移。衡量放大電路對(duì)不同頻率信號(hào)的適應(yīng)能力。下限頻率上限頻率4.最大輸出功率Pom和效率η：功率放大電路的參數(shù)

4.1.2放大電路的主要性能指標(biāo)74.2

基本放大電路4.2.1

共發(fā)射極放大電路的組成4.2.2

共發(fā)射極放大電路的靜態(tài)分析4.2.3共發(fā)射極放大電路的動(dòng)態(tài)分析4.2.4基極分壓-射極偏置的電路4.2.5共集電極和共基極放大電路4.2.6三種基本放大電路性能比較共射4.2.1共發(fā)射極放大電路的組成1.

電路組成原則放大電路正常工作需滿足的條件：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏；必須要選擇合適參數(shù)來設(shè)置靜態(tài)值；必須要有合適的交流信號(hào)同路，保證不失真；必須滿足一定性能指標(biāo)要求。VBB、Rb：使UBE＞Uon，且有合適的IB（工作在放大區(qū)）。VCC：使UCE≥UBE，同時(shí)作為負(fù)載的能源。Rc：將ΔiC轉(zhuǎn)換成ΔuCE(uo)。動(dòng)態(tài)信號(hào)作用時(shí)：

輸入電壓ui為零時(shí)，晶體管各極的電流、b-e間的電壓、管壓降稱為靜態(tài)工作點(diǎn)Q，記作IBQ、ICQ（IEQ）、UBEQ、UCEQ。4.2.1共發(fā)射極放大電路的組成2.

元件作用4.2.2共發(fā)射極放大電路的靜態(tài)分析1.

估算法靜態(tài)-近似計(jì)算法求Q點(diǎn)：(1)畫出直流通路，標(biāo)支路電流。(2)由基極—發(fā)射極回路求IBQ

簡(jiǎn)化為(3)由三極管電流分配關(guān)系可得(4)由集電極—發(fā)射極回路求UCEQ圖4.1.1電路的直流通路交流信號(hào)源置零，耦合電容開路直流通路4.2.2共發(fā)射極放大電路的靜態(tài)分析動(dòng)態(tài)：圖4.1.2電路的交流通路畫交流通路的原則是：(1)隔直電容可視為短路。(2)直流電壓源內(nèi)阻很小可視為短路；

直流電流源內(nèi)阻很大可視為開路。輸入回路負(fù)載線QIBQUBEQIBQQICQUCEQ負(fù)載線4.2.2共發(fā)射極放大電路的靜態(tài)分析2.

圖解法輸入回路三極管輸出回路靜態(tài)時(shí)上頁(yè)下頁(yè)

例4.2-1在圖示放大電路中，已知UCC=12V,Rb=240kΩ,

RC=3kΩ，晶體管β=40，UBE=0.7V,試求:(1)靜態(tài)工作點(diǎn)IBQ、ICQ及UCEQ；(2)

若使UCEQ=3V，試計(jì)算Rb的值；(3)若使ICQ=1.5mA，試計(jì)算Rb的值

。+UCCRCTRbICIBUCEUBE+UCCRCC1C2TRb++RLuiuo解：(1)+UCCRCC1C2TRb++RLuiuo(2)當(dāng)UCEQ=3V時(shí)，則：+UCCRCC1C2TRb++RLuiuo(3)當(dāng)ICQ=1.5mA時(shí)，則：+UCCRCC1C2TRb++RLuiuo動(dòng)態(tài)：放大電路有信號(hào)輸入（ui

0）時(shí)的工作狀態(tài)。分析方法：

微變等效電路法，圖解法。所用電路：

放大電路的交流通路。動(dòng)態(tài)分析:

計(jì)算電壓放大倍數(shù)Au、輸入電阻ri、輸出電阻ro等。分析對(duì)象：

各極電壓和電流的交流分量。目的：

找出Au、ri、ro與電路參數(shù)的關(guān)系，為設(shè)計(jì)打基礎(chǔ)。4.2.3.放大電路的動(dòng)態(tài)分析

1.微變等效電路法

微變等效電路：把非線性元件晶體管所組成的放大電路等效為一個(gè)線性電路。即把非線性的晶體管線性化，等效為一個(gè)線性元件。線性化的條件：晶體管在小信號(hào)（微變量）情況下工作。因此，在靜態(tài)工作點(diǎn)附近小范圍內(nèi)的特性曲線可用直線近似代替。微變等效電路法：利用放大電路的微變等效電路分析計(jì)算放大電路電壓放大倍數(shù)Au、輸入電阻ri、輸出電阻ro等。

晶體管的微變等效電路可從晶體管特性曲線求出。

當(dāng)信號(hào)很小時(shí)，在靜態(tài)工作點(diǎn)附近的輸入特性在小范圍內(nèi)可近似線性化。(1)晶體管的微變等效電路

UBE

IB對(duì)于小功率三極管：rbe一般為幾百歐到幾千歐。微變等效電路法(1)輸入回路Q輸入特性晶體管的輸入電阻

晶體管的輸入回路(B、E之間)可用rbe等效代替，即由rbe來確定ube和ib之間的關(guān)系。IBUBEO(2)輸出回路rce愈大，恒流特性愈好因rce阻值很高，一般忽略不計(jì)。晶體管的輸出電阻輸出特性ICUCEQ

輸出特性在線性工作區(qū)是一組近似等距的平行直線。晶體管的電流放大系數(shù)

晶體管的輸出回路(C、E之間)可用一受控電流源ic=ib等效代替，即由

來確定ic和ib之間的關(guān)系。

一般在20～200之間，在手冊(cè)中常用hfe表示。OibicicBCEibib晶體三極管微變等效電路ube+-uce+-ube+-uce+-1.晶體管的微變等效電路rbeBEC

晶體管的B、E之間可用rbe等效代替。

晶體管的C、E之間可用一受控電流源ic=ib等效代替。2.

放大電路的微變等效電路

將交流通路中的晶體管用晶體管微變等效電路代替即可得放大電路的微變等效電路。ibiceSrbeibRBRCRLEBCui+-uo+-+-RSii交流通路微變等效電路RBRCuiuORL++--RSeS+-ibicBCEii

分析時(shí)假設(shè)輸入為正弦交流，所以等效電路中的電壓與電流可用相量表示。微變等效電路2.

放大電路的微變等效電路

將交流通路中的晶體管用晶體管微變等效電路代替即可得放大電路的微變等效電路。ibiceSrbeibRBRCRLEBCui+-uo+-+-RSii3.電壓放大倍數(shù)的計(jì)算當(dāng)放大電路輸出端開路(未接RL)時(shí)，因rbe與IE有關(guān)，故放大倍數(shù)與靜態(tài)IE有關(guān)。負(fù)載電阻愈小，放大倍數(shù)愈小。

式中的負(fù)號(hào)表示輸出電壓的相位與輸入相反。例1：rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS3.電壓放大倍數(shù)的計(jì)算

當(dāng)電路不同時(shí)，計(jì)算電壓放大倍數(shù)Au

的公式也不同。要根據(jù)微變等效電路找出ui與ib的關(guān)系、uo與ic

的關(guān)系。例：如圖，UCC=12V,RC=4k

,

RB=300k,β=37.5,RL=4k,

試求電壓放大倍數(shù)Au?？汕蟮镁w管的輸入電阻故電壓放大倍數(shù)為其中+UCCRSesRBRCC1C2T+++–RLui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE4.放大電路輸入電阻的計(jì)算放大電路對(duì)信號(hào)源(或?qū)η凹?jí)放大電路)來說，是一個(gè)負(fù)載，可用一個(gè)電阻來等效代替。這個(gè)電阻是信號(hào)源的負(fù)載電阻,也就是放大電路的輸入電阻。定義：

輸入電阻是對(duì)交流信號(hào)而言的，是動(dòng)態(tài)電阻。+-信號(hào)源Au放大電路+-輸入電阻是表明放大電路從信號(hào)源吸取電流大小的參數(shù)。電路的輸入電阻愈大，從信號(hào)源取得的電流愈小，因此一般總是希望得到較大的輸入電阻。放大電路信號(hào)源+-+-5.

放大電路輸出電阻的計(jì)算放大電路對(duì)負(fù)載(或?qū)蠹?jí)放大電路)來說，是一個(gè)信號(hào)源，可以將它進(jìn)行戴維寧等效，等效電源的內(nèi)阻即為放大電路的輸出電阻。+_RLro+_

輸出電阻是動(dòng)態(tài)電阻，與負(fù)載無關(guān)。

輸出電阻是表明放大電路帶負(fù)載能力的參數(shù)。電路的輸出電阻愈小，負(fù)載變化時(shí)輸出電壓的變化愈小，因此一般總是希望得到較小的輸出電阻。RSRL+_Au放大電路+_如何確定電路的輸出電阻ro

？步驟：1.所有的電源置零(將獨(dú)立源置零，保留受控源)。2.外加電壓求流法（與受控源求等效電阻相同。方法一：計(jì)算。方法二：測(cè)量。Uo1.測(cè)量開路電壓。~roUs'2.測(cè)量接入負(fù)載后的輸出電壓。~roUs'RLUo'步驟：3.計(jì)算。共射極放大電路特點(diǎn)：

1.放大倍數(shù)高;2.輸入電阻低;3.輸出電阻高.求ro的步驟：1)

斷開負(fù)載RL外加2.動(dòng)態(tài)分析圖解法QuCE/VttiB/

AIBtiC/mAICiB/

AuBE/VtuBE/VUBEUCEiC/mAuCE/VOOOOOOQicQ1Q2ibuiuoRL=

由uo和ui的峰值（或峰峰值）之比可得放大電路的電壓放大倍數(shù)。非線性失真

如果Q設(shè)置不合適，晶體管進(jìn)入截止區(qū)或飽和區(qū)工作，將造成非線性失真。若Q設(shè)置過高，

晶體管進(jìn)入飽和區(qū)工作，造成飽和失真。Q2uo

適當(dāng)減小基極電流可消除失真。UCEQuCE/VttiC/mAICiC/mAuCE/VOOOQ1非線性失真若Q設(shè)置過低，

晶體管進(jìn)入截止區(qū)工作，造成截止失真。

適當(dāng)增加基極電流可消除失真。uiuotiB/

AiB/

AuBE/VtuBE/VUBEOOOQQuCE/VtiC/mAuCE/VOOUCE

如果Q設(shè)置合適，信號(hào)幅值過大也可產(chǎn)生失真，減小信號(hào)幅值可消除失真。靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定

合理設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)是保證放大電路正常工作的先決條件。但是放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)常因外界條件的變化而發(fā)生變動(dòng)。

前述的固定偏置放大電路，簡(jiǎn)單、容易調(diào)整，但在溫度變化、三極管老化、電源電壓波動(dòng)等外部因素的影響下，將引起靜態(tài)工作點(diǎn)的變動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)將使放大電路不能正常工作，其中影響最大的是溫度的變化。4.2.4基極分壓-射極偏置電路1.溫度變化對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響

在固定偏置放大電路中，當(dāng)溫度升高時(shí)，UBE

、

、ICBO

。

上式表明，當(dāng)UCC和

RB一定時(shí)，IC與UBE、

以及ICEO有關(guān)，而這三個(gè)參數(shù)隨溫度而變化。溫度升高時(shí)，

IC將增加，使Q點(diǎn)沿負(fù)載線上移。iCuCEQ溫度升高時(shí)，輸出特性曲線上移Q′

固定偏置電路的工作點(diǎn)Q點(diǎn)是不穩(wěn)定的，為此需要改進(jìn)偏置電路。當(dāng)溫度升高使IC

增加時(shí)，能夠自動(dòng)減少IB，從而抑制Q點(diǎn)的變化，保持Q點(diǎn)基本穩(wěn)定。結(jié)論：

當(dāng)溫度升高時(shí)，

IC將增加，使Q點(diǎn)沿負(fù)載線上移，容易使晶體管T進(jìn)入飽和區(qū)造成飽和失真，甚至引起過熱燒壞三極管。O2.分壓式偏置電路1.穩(wěn)定Q點(diǎn)的原理

基極電位基本恒定，不隨溫度變化。VBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB++++UCCuiuo++––ICRSeS+–從Q點(diǎn)穩(wěn)定的角度來看似乎I2、VB越大越好。但I(xiàn)2越大，RB1、RB2必須取得較小，將增加損耗，降低輸入電阻。而VB過高必使VE也增高，在UCC一定時(shí)，勢(shì)必使UCE減小，從而減小放大電路輸出電壓的動(dòng)態(tài)范圍。在估算時(shí)一般選?。篒2=(5~10)IB，VB=(5~10)UBE，RB1、RB2的阻值一般為幾十千歐。參數(shù)的選擇VEVBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB++++UCCuiuo++––ICRSeS+–Q點(diǎn)穩(wěn)定的過程VEVBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB++++UCCuiuo++––ICRSeS+–TUBEIBICVEICVB固定

RE：溫度補(bǔ)償電阻

對(duì)直流：RE越大,穩(wěn)定Q點(diǎn)效果越好；

對(duì)交流：RE越大,交流損失越大,為避免交流損失加旁路電容CE。2.靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算估算法:VBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB++++UCCuiuo++––ICRSeS+–3.動(dòng)態(tài)分析對(duì)交流：旁路電容CE

將RE

短路，RE不起作用，Au，ri，ro與固定偏置電路相同。如果去掉CE，Au，ri，ro

？旁路電容RB1RCC1C2RB2CERERL++++UCCuiuo++––RSeS+–RB1RCC1C2RB2CERERL++++UCCuiuo++––RSeS+–

去掉CE后的微變等效電路短路對(duì)地短路如果去掉CE，Au，ri，ro

?對(duì)信號(hào)源電壓的放大倍數(shù)？信號(hào)源考慮信號(hào)源內(nèi)阻RS時(shí)RB1RCC1C2RB2CERERL++++UCCuiuo++––RSeS+–例1:

在圖示放大電路中，已知UCC=12V,RC=6kΩ,RE1=300Ω，RE2=2.7kΩ，RB1=60kΩ，RB2=20kΩ

RL=6kΩ，晶體管β=50，UBE=0.6V,試求:(1)靜態(tài)工作點(diǎn)IB、IC及

UCE；(2)畫出微變等效電路；(3)輸入電阻ri、ro及Au。RB1RCC1C2RB2CERE1RL++++UCCuiuo++––RE2解:(1)由直流通路求靜態(tài)工作點(diǎn)。直流通路RB1RCRB2RE1+UCCRE2+–UCEIEIBICVB(2)由微變等效電路求Au、ri

、

ro。4.2.5射極輸出器

因?qū)涣餍盘?hào)而言，集電極是輸入與輸出回路的公共端，所以是共集電極放大電路。因從發(fā)射極輸出，所以稱射極輸出器。RB+UCCC1C2RERLui+–uo+–++es+–RS1.共集電極放大電路的結(jié)構(gòu)與特性求Q點(diǎn)：靜態(tài)分析直流通路+UCCRBRE+–UCE+–UBEIEIBICRB+UCCC1C2RERLui+–uo+–++es+–RS

電壓放大倍數(shù)Au

1且輸入輸出同相，輸出電壓跟隨輸入電壓，故稱電壓跟隨器。2.

輸入電阻

射極輸出器的輸入電阻高，對(duì)前級(jí)有利。

ri與負(fù)載有關(guān)3.

輸出電阻射極輸出器的輸出電阻很小，帶負(fù)載能力強(qiáng)。共集電極放大電路(射極輸出器)的特點(diǎn)：射極輸出器的應(yīng)用主要利用它具有輸入電阻高和輸出電阻低的特點(diǎn)。1.

因輸入電阻高，它常被用在多級(jí)放大電路的第一級(jí)，可以提高輸入電阻，減輕信號(hào)源負(fù)擔(dān)。2.

因輸出電阻低，它常被用在多級(jí)放大電路的末級(jí)，可以降低輸出電阻，提高帶負(fù)載能力。3.

利用ri大、ro小以及Au

1的特點(diǎn)，也可將射極輸出器放在放大電路的兩級(jí)之間，起到阻抗匹配作用，這一級(jí)射極輸出器稱為緩沖級(jí)或中間隔離級(jí)。例1:.

在圖示放大電路中，已知UCC=12V,RE=2kΩ,

RB=200kΩ，RL=2kΩ，晶體管β=60，UBE=0.6V,信號(hào)源內(nèi)阻RS=100Ω，試求:(1)

靜態(tài)工作點(diǎn)IB、IE及UCE；(2)

畫出微變等效電路；(3)

Au、ri和ro。RB+UCCC1C2RERLui+–uo+–++es+–RS2.共基極放大電路的結(jié)構(gòu)與特性課堂練習(xí)：分壓式偏置放大電路中，若Rb1=75kΩ，Rb2=25kΩ，Rc=RL=2kΩ，Re=1kΩ，UCC=12V，β=80，Rs=0.6kΩ，

rbe=1kΩ。(1)估算電路靜態(tài)值；(2)計(jì)算電路的Au、Ri以及Ro和Aus等動(dòng)態(tài)值；(3)計(jì)算不接電容Ce時(shí)的Au、Ri以及Ro，并與接Ce時(shí)的動(dòng)態(tài)參數(shù)進(jìn)行比較。解：(1)估算法計(jì)算Q點(diǎn)：(2)動(dòng)態(tài)值計(jì)算：(3)不接電容Ce時(shí)，對(duì)應(yīng)的微變等效電路如圖所示：作業(yè)P1854.1-4，4.2-1，4.2-2，4.2-3，4.2-54.3多級(jí)放大電路由于單級(jí)放大電路的放大倍數(shù)有限，不能滿足實(shí)際的需要，因此實(shí)用的放大電路都是由多級(jí)組成的。4.3.1多級(jí)放大電路及其級(jí)間耦合方式

耦合方式：信號(hào)源與放大電路之間、兩級(jí)放大電路之間、放大器與負(fù)載之間的連接方式。

常用的耦合方式：直接耦合、阻容耦合和變壓器耦合。動(dòng)態(tài):傳送信號(hào)減少壓降損失靜態(tài)：保證各級(jí)有合適的Q點(diǎn)波形不失真第二級(jí)

推動(dòng)級(jí)

輸入級(jí)

輸出級(jí)輸入輸出多級(jí)放大電路的框圖對(duì)耦合電路的要求級(jí)間耦合問題極間耦合形式：直接耦合A1A2電路簡(jiǎn)單，能放大交、直流信號(hào)，“Q”互相影響，零點(diǎn)漂移嚴(yán)重。阻容耦合A1A2各級(jí)“Q”獨(dú)立，只放大交流信號(hào)，信號(hào)頻率低時(shí)耦合電容容抗大。變壓器耦合A1A2用于選頻放大器、功率放大器等。1、阻容耦合阻容耦合是通過電容器將后級(jí)電路與前級(jí)相連接，其方框圖所示。阻容耦合放大電路的方框圖單級(jí)阻容耦合放大電路兩極阻容耦合放大電路1）各級(jí)的直流工作點(diǎn)相互獨(dú)立。由于電容器隔直流而通交流，所以它們的直流通路相互隔離、相互獨(dú)立的，這樣就給設(shè)計(jì)、調(diào)試和分析帶來很大方便。

2）在傳輸過程中，交流信號(hào)損失少。只要耦合電容選得足夠大，則較低頻率的信號(hào)也能由前級(jí)幾乎不衰減地加到后級(jí)，實(shí)現(xiàn)逐級(jí)放大。優(yōu)點(diǎn)：3）電路的溫漂小。4）體積小，成本低。缺點(diǎn)：2）低頻特性差；1）無法集成；3）只能使信號(hào)直接通過，而不能改變其參數(shù)。2、變壓器耦合變壓器可以通過磁路的耦合把一次側(cè)的交流信號(hào)傳送到二次側(cè)，因此可以作為耦合元件。變壓器耦合的兩級(jí)放大電路為什么要講變壓器耦合？因?yàn)樽儔浩髟趥魉徒涣餍盘?hào)的同時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)電流、電壓以及阻抗變換。圖4-5變壓器的等效電路工作原理：優(yōu)點(diǎn)：1）變壓器耦合多級(jí)放大電路前后級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)是相互獨(dú)立、互不影響的。因?yàn)樽儔浩鞑荒軅魉椭绷餍盘?hào)。2）變壓器耦合多級(jí)放大電路基本上沒有溫漂現(xiàn)象。3）變壓器在傳送交流信號(hào)的同時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)電流、電壓以及阻抗變換。缺點(diǎn)：1）高頻和低頻性能都很差；2）體積大，成本高，無法集成。3直接耦合直接耦合和兩級(jí)放大電路存在兩個(gè)問題：1）第一級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)已接近飽和區(qū)。2）由于采用同種類型的管子，級(jí)數(shù)不能太多。（1）直接耦合的具體形式為了解決第一個(gè)問題：可以采用如下的辦法。（a）RRB1C1uiuoTT12UCE1E2RRC2(a)加入電阻RE22.零點(diǎn)漂移零點(diǎn)漂移：指輸入信號(hào)電壓為零時(shí)，輸出電壓發(fā)生緩慢地、無規(guī)則地變化的現(xiàn)象。uotO產(chǎn)生的原因：晶體管參數(shù)隨溫度變化、電源電壓波動(dòng)、電路元件參數(shù)的變化。直接耦合存在的兩個(gè)問題：1.前后級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)相互影響（1）電路可以放大緩慢變化的信號(hào)和直流信號(hào)。由于級(jí)間是直接耦合，所以電路可以放大緩慢變化的信號(hào)和直流信號(hào)。（2）便于集成。由于電路中只有晶體管和電阻，沒有電容器和電感器，因此便于集成。缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：（1）各級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)不獨(dú)立，相互影響。會(huì)給設(shè)計(jì)、計(jì)算和調(diào)試帶來不便。（2）引入了零點(diǎn)漂移問題。零點(diǎn)漂移對(duì)直接耦合放大電路的影響比較嚴(yán)重。（2）直接耦合放大電路的優(yōu)缺點(diǎn)注意：為什么只對(duì)直接耦合多級(jí)放大電路提出這一問題呢？原來溫度的變化和零點(diǎn)漂移都是隨時(shí)間緩慢變化的，如果放大電路各級(jí)之間采用阻容耦合，這種緩慢變化的信號(hào)不會(huì)逐級(jí)傳遞和放大，問題不會(huì)很嚴(yán)重。但是，對(duì)直接耦合多級(jí)放大電路來說，輸入級(jí)的零點(diǎn)漂移會(huì)逐級(jí)放大，在輸出端造成嚴(yán)重的影響。特別時(shí)當(dāng)溫度變化較大，放大電路級(jí)數(shù)多時(shí)，造成的影響尤為嚴(yán)重。

若由于溫度的升高IC1增加1%，試計(jì)算輸出電壓Uo變化了多少？已知：UZ=4V，UBE=0.6V，RC1=3k，RC2=500，

1=

2=50。溫度升高前，IC1=2.3mA，Uo=7.75V。IC1=2.31.01mA=2.323mAUC1=UZ+UBE2=4+0.6V=4.6V例：uZ–++UCCuoRC2T2ui=0RC1R1T1R2––++RDZ已知：UZ=4V，UBE=0.6V，RC1=3k，RC2=500，

1=

2=50。溫度升高前，IC1=2.3mA，Uo=7.75V。例：uZ–++UCC=12VuoRC2T2ui=0RC1R1T1R2––++RDZIC2=

2?

IB2=500.147mA=7.35mA

Uo=8.325－7.75V=0.575V

提高了7.42%

可見，當(dāng)輸入信號(hào)為零時(shí)，由于溫度的變化，輸出電壓發(fā)生了變化即有零點(diǎn)漂移現(xiàn)象。4.3.2多級(jí)放大電路的分析方法4.4

放大電路反饋4.4.1反饋的基本概念與分類

反饋在很多場(chǎng)所使用，在放大器中引入負(fù)反饋，雖然降低了增益，但其性能指標(biāo)在很多方面得到了改善。按反饋極性不同正反饋負(fù)反饋1.什么是反饋

將電子系統(tǒng)輸出回路的電量部分或全部（電壓或電流）送回到輸入回路的過程。反映的是輸出信號(hào)對(duì)輸入信號(hào)的反作用。反饋放大電路的輸入信號(hào)反饋信號(hào)基本放大電路的輸入信號(hào)（凈輸入信號(hào)）輸出信號(hào)反饋通路——信號(hào)反向傳輸?shù)那篱_環(huán)——無反饋通路閉環(huán)——有反饋通路2.反饋的框圖閉環(huán)增益的一般表達(dá)式開環(huán)增益因?yàn)樗砸阎]環(huán)增益的一般表達(dá)式

反饋放大電路放大倍數(shù)（增益）的一般表達(dá)式3.反饋深度討論一般負(fù)反饋稱為反饋深度深度負(fù)反饋正反饋?zhàn)约ふ袷?/p>

一般情況下，和都是頻率的函數(shù)，即end越大，反饋越深，因而，用它來衡量反饋深度。1）

直流反饋與交流反饋

根據(jù)反饋到輸入端的信號(hào)是交流，還是直流，或同時(shí)存在，來進(jìn)行判別。直流反饋交、直流反饋4.反饋的類型直流反饋與交流反饋(a)直流通路7.1.2直流反饋與交流反饋

(b)交流通路2)正反饋與負(fù)反饋正反饋：輸入量不變時(shí)，引入反饋后輸出量變大了。負(fù)反饋：輸入量不變時(shí)，引入反饋后輸出量變小了。從輸出端看從輸入端看正反饋：引入反饋后，使凈輸入量變大了。負(fù)反饋：引入反饋后，使凈輸入量變小了。凈輸入量可以是電壓，也可以是電流。正反饋與負(fù)反饋的判斷判別方法：瞬時(shí)極性法。即在電路中，從輸入端開始，沿著信號(hào)流向，標(biāo)出某一時(shí)刻有關(guān)節(jié)點(diǎn)電壓變化的斜率（正斜率或負(fù)斜率，用“+”、“-”號(hào)表示）。凈輸入量減小凈輸入量增大負(fù)反饋正反饋反饋通路反饋通路級(jí)間反饋通路凈輸入量減小級(jí)間負(fù)反饋正反饋與負(fù)反饋的判斷反饋通路凈輸入量減小本級(jí)負(fù)反饋正反饋與負(fù)反饋的判斷三極管瞬時(shí)極性的判斷：設(shè)基極瞬時(shí)極性為正，根據(jù)集電極瞬時(shí)極性與基極相反，發(fā)射極（接有發(fā)射極電阻而無旁路電容時(shí)）瞬時(shí)極性與基極相反的原則，標(biāo)出相關(guān)各點(diǎn)的瞬時(shí)極性。射同為負(fù)反饋基反為負(fù)反饋3）

電壓反饋與電流反饋

電壓反饋與電流反饋由反饋網(wǎng)絡(luò)在放大電路輸出端的取樣對(duì)象決定電壓反饋：反饋信號(hào)xf和輸出電壓成比例，即xf=Fvo電流反饋：反饋信號(hào)xf與輸出電流成比例，即xf=Fio

并聯(lián)結(jié)構(gòu)串聯(lián)結(jié)構(gòu)電壓負(fù)反饋RL

vo

xf

xid

vo

電壓負(fù)反饋穩(wěn)定輸出電壓xf=Fvo，

xid=xi－xf電流負(fù)反饋RL

io

xf

xid

io

電流負(fù)反饋穩(wěn)定輸出電流xf=Fio，

xid=xi－xf

電壓反饋與電流反饋的判斷判斷方法：負(fù)載短路法

將負(fù)載短路，反饋量仍然存在——電流反饋。

將負(fù)載短路（未接負(fù)載時(shí)輸出對(duì)地短路），反饋量為零——電壓反饋。電壓反饋電流反饋反饋通路反饋通路電壓反饋反饋通路end4）

串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋由反饋網(wǎng)絡(luò)在放大電路輸入端的連接方式判定串聯(lián)：輸入以電壓形式求和（KVL）

-vi+vid+vf=0

即vid=vi-

vf并聯(lián)：輸入以電流形式求和（KCL）

ii-iid-if=0

即iid=ii-if串聯(lián)并聯(lián)判斷電路中的級(jí)間交流反饋是串聯(lián)反饋還是并聯(lián)反饋并聯(lián)反饋級(jí)間反饋通路xf(if)判斷電路中的級(jí)間交流反饋是串聯(lián)反饋還是并聯(lián)反饋串聯(lián)反饋級(jí)間反饋通路xf(vf)負(fù)反饋放大電路的四種組態(tài)2電壓并聯(lián)負(fù)反饋放大電路3電流串聯(lián)負(fù)反饋放大電路4電流并聯(lián)負(fù)反饋放大電路1電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路

反饋組態(tài)判斷舉例（交流）信號(hào)源對(duì)反饋效果的影響1電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路

輸入以電壓形式求和（KVL）：vid=vi-

vf

穩(wěn)定輸出電壓特點(diǎn)：

電壓控制的電壓源2電壓并聯(lián)負(fù)反饋放大電路

輸入以電流形式求和（KCL）：iid=ii-if

穩(wěn)定輸出電壓

電流控制的電壓源特點(diǎn)：3電流串聯(lián)負(fù)反饋放大電路

輸入以電壓形式求和（KVL）：vid=vi-

vf

穩(wěn)定輸出電流

電壓控制的電流源特點(diǎn)：4電流并聯(lián)負(fù)反饋放大電路

輸入以電流形式求和（KCL）：iid=ii-if

穩(wěn)定輸出電流

電流控制的電流源特點(diǎn)：電壓負(fù)反饋：穩(wěn)定輸出電壓，具有恒壓特性串聯(lián)反饋：輸入端電壓求和（KVL）電流負(fù)反饋：穩(wěn)定輸出電流，具有恒流特性并聯(lián)反饋：輸入端電流求和（KCL）特點(diǎn)小結(jié)：反饋組態(tài)判斷舉例（交流）(+)(-)(+)(+)級(jí)間電壓串聯(lián)負(fù)反饋(+)直流反饋交、直流反饋反饋組態(tài)判斷舉例（交流）(+)(+)(-)(+)(+)(+)電流串聯(lián)負(fù)反饋串聯(lián)負(fù)反饋信號(hào)源對(duì)反饋效果的影響vid=vi-vf

則vi最好為恒壓源，即信號(hào)源內(nèi)阻Rs越小越好。

要想反饋效果明顯，就要求vf變化能有效引起vid的變化。信號(hào)源對(duì)反饋效果的影響并聯(lián)負(fù)反饋iid=ii-if

則ii最好為恒流源，即信號(hào)源內(nèi)阻Rs越大越好。

要想反饋效果明顯，就要求if變化能有效引起iid的變化。end4.4.3負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響2減小非線性失真3抑制反饋環(huán)內(nèi)噪聲4對(duì)輸入電阻和輸出電阻的影響1提高增益的穩(wěn)定性1提高增益的穩(wěn)定性閉環(huán)時(shí)對(duì)A求導(dǎo)得只考慮幅值有另一方面,在深度負(fù)反饋條件下

即閉環(huán)增益只取決于反饋網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)反饋網(wǎng)絡(luò)由穩(wěn)定的線性元件組成時(shí)，閉環(huán)增益將有很高的穩(wěn)定性。負(fù)反饋的組態(tài)不同，穩(wěn)定的增益不同（Avf

、Arf

、Agf

、Aif）即閉環(huán)增益相對(duì)變化量是開環(huán)時(shí)的則：2減小非線性失真

閉環(huán)時(shí)增益減小，線性度變好。

只能減少環(huán)內(nèi)放大電路產(chǎn)生的失真，如果輸入波形本身就是失真的，即使引入負(fù)反饋，也無濟(jì)于事。1——開環(huán)特性2——閉環(huán)特性3抑制反饋環(huán)內(nèi)噪聲比原有的信噪比提高了倍電壓的信噪比增加一前置級(jí)并認(rèn)為該級(jí)為無噪聲的新的信噪比4對(duì)輸入電阻和輸出電阻的影響

串聯(lián)負(fù)反饋1.對(duì)輸入電阻的影響開環(huán)輸入電阻Ri=vid/ii因?yàn)関f=F·xoxo=A·vid閉環(huán)輸入電阻Rif=vi/ii所以vi=vid+vf=(1+AF

)vid閉環(huán)輸入電阻Rif=vi/ii引入串聯(lián)負(fù)反饋后，輸入電阻增加了。

并聯(lián)負(fù)反饋閉環(huán)輸入電阻

引入并聯(lián)負(fù)反饋后，輸入電阻減小了。注意:反饋對(duì)輸入電阻的影響僅限于環(huán)內(nèi)，對(duì)環(huán)外不產(chǎn)生影響。例如圖中R1不在環(huán)內(nèi)但是當(dāng)R1>>

時(shí)，反饋對(duì)Rif幾乎沒有影響。2.對(duì)輸出電阻的影響

電壓負(fù)反饋閉環(huán)輸出電阻

電壓負(fù)反饋而Xid=-Xf=-Fvt

忽略反饋網(wǎng)絡(luò)對(duì)it的分流所以

引入電壓負(fù)反饋后，輸出電阻減小了。

電流負(fù)反饋閉環(huán)輸出電阻

引入電流負(fù)反饋后，輸出電阻增大了。注意:反饋對(duì)輸出電阻的影響僅限于環(huán)內(nèi)，對(duì)環(huán)外不產(chǎn)生影響。

負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的改善，是以犧牲增益為代價(jià)的，且僅對(duì)環(huán)內(nèi)的性能產(chǎn)生影響。串聯(lián)負(fù)反饋——并聯(lián)負(fù)反饋——電壓負(fù)反饋——電流負(fù)反饋——增大輸入電阻減小輸入電阻減小輸出電阻，穩(wěn)定輸出電壓增大輸出電阻，穩(wěn)定輸出電流總結(jié)：end4.5差分放大電路

理想的放大電路輸入信號(hào)為零時(shí)，其輸出電壓應(yīng)該恒定不變，即變化量為零。直接耦合放大電路uiuo也就是說：實(shí)際的放大電路，當(dāng)輸入電壓為零時(shí)，輸出電壓的變化量并不能恒定，而是有一個(gè)緩慢的、不規(guī)則的隨機(jī)輸出電壓，這種現(xiàn)象稱為零點(diǎn)漂移.

這種輸入電壓為零而輸出電壓的變化不為零的現(xiàn)象為零點(diǎn)漂移現(xiàn)象。二、抑制溫度漂移的方法：1）采用直流負(fù)反饋穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)。3）采用特性相同的管子，使它們的溫漂相互抵消，構(gòu)成“差分放大電路”。產(chǎn)生原因：溫度變化，直流電源波動(dòng)，元器件老化。其中晶體管的特性對(duì)溫度敏感是主要原因，故也稱零漂為溫漂。2)采用溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ脽崦粼淼窒糯蠊艿淖兓?。零點(diǎn)漂移的抑制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)

IC

VC

（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。+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+++–––T2具體實(shí)踐：在實(shí)踐中，兩個(gè)特性相同的管子采用“差分對(duì)管”，兩半電路中對(duì)應(yīng)的電阻可用電橋精密選配，盡可能保證阻值對(duì)稱性精度滿足要求。結(jié)論：可想而知，即使采取了這些措施，差動(dòng)放大電路的兩半電路仍不可能完全對(duì)稱，也就是說，零點(diǎn)漂移不可能完全消除，只能被抑制到很小?；静罘址糯箅娐返挠蓙砹爿斎肓爿敵鋈鬡與UCQ的變化一樣，則輸出電壓就沒有漂移(補(bǔ)償電源)信號(hào)特點(diǎn)？能否放大？零點(diǎn)漂移參數(shù)理想對(duì)稱：Rb1=Rb2，Rc1=Rc2，Re1=Re2;T1、T2在任何溫度下特性均相同。ICQ會(huì)有微小變化若ui1=ui2，uo=?ui1=ui2，兩個(gè)輸入信號(hào)幅值相同，相位相同共模信號(hào)電路結(jié)構(gòu)：雙端輸入（ui1，ui2），雙端輸出（uo1uo2）ui1=-ui2，兩個(gè)輸入信號(hào)幅值相同，相位相反差模信號(hào)1.共模信號(hào)輸入

VC1=VC2uo=

VC1VC2=0ui1=ui2沒有對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行放大，對(duì)共模信號(hào)有抑制作用。

電路參數(shù)的理想對(duì)稱，溫度變化時(shí)管子的電流變化完全相同，故可以將溫度漂移等效成共模信號(hào)，雖然每個(gè)管都產(chǎn)生了零點(diǎn)漂移，但是由于兩集電極電位的變化互相抵消，所以輸出電壓依然為0，零點(diǎn)漂移被完全抑制了。2.差模信號(hào)輸入ui1=-ui2

VC1=-VC2uo=

VC1VC2=2VC1

對(duì)差模信號(hào)實(shí)現(xiàn)了電壓放大。

差動(dòng)放大電路特點(diǎn)：輸入端信號(hào)之差為0時(shí)，輸出為0，沒有放大；輸入端信號(hào)之差不為0時(shí)，才有輸出，進(jìn)行放大。

基本差分放大電路存在的問題:電路難于絕對(duì)對(duì)稱，因此單端輸出仍然存在零漂.二、長(zhǎng)尾式差動(dòng)放大電路+VCC+_uoReRbT1+Vccuo1Rc+Re_uo2+VccRbRcT2Re+_ui2VBB-VBB-VEEui1+VCC+_uouo1Rc+RbT1uo2RbRcT2Re_+_ui2-VEE長(zhǎng)尾式差分放大電路電阻Re：公共發(fā)射極電阻，穩(wěn)定Q點(diǎn)，共模負(fù)反饋電阻。

由于IBQ，Rb較小，其上的電壓降可忽略不計(jì)。Rb1IBQ+UBEQ+2ReIEQ=VEERb1上電壓降忽略不計(jì)，發(fā)射極電位UEQ≈-UBEQUCEQ=UCQ-UEQ≈VCC―RCICQ+UBEQ1靜態(tài)分析

令uI1=uI2=0+VCC-VEERb1Rb2Rc1Rc2Reui1ui2IBQ2IEQ-UBEQ2.抑制共模信號(hào)

共模信號(hào)：數(shù)值相等、極性相同的輸入信號(hào)，即Re的共模負(fù)反饋?zhàn)饔肦e的共模負(fù)反饋?zhàn)饔茫簻囟茸兓鸬淖兓刃楣材Ｐ盘?hào)對(duì)于每一邊電路，Re=?如

T(℃)↑→IC1↑IC2↑→UE↑→IB1↓IB2↓→IC1↓IC2↓抑制了每只差分管集電極電流、電位的變化。3.放大差模信號(hào)△iE1=－△iE2，Re中電流不變，即Re

對(duì)差模信號(hào)無反饋?zhàn)饔谩２钅Ｐ盘?hào)：數(shù)值相等，極性相反的輸入信號(hào)，即流過Re的電流不變，保持直流；因此發(fā)射極電位為0”虛地”。E點(diǎn)電位在差模信號(hào)作用下不變，相當(dāng)于接“地”。負(fù)載電阻的中點(diǎn)電位在差模信號(hào)作用下不變，相當(dāng)于接“地”。Rc2Rb1Rb2Rc1Reui2RL/2ui1(c)交流通路ui1Rb1Rc1RL/2Rb2Rc2RL/2ui2(d)交流通路＋－uId+_uodRb1Rc1ui1RL/20+Rb2Rc2RL/2(d)交流通路(e)交流等效電路電阻Ｒe不影響差模電壓放大倍數(shù)！

兩只管子的電壓放大能力相當(dāng)于單管放大電路，差分放大電路是以犧牲一只管子的放大倍數(shù)為代價(jià)，來?yè)Q取低溫漂移的效果．vO1，vO2＝f（vid）的傳輸特性曲線1、∣vid︳<VT，為線性區(qū)；2、VT<∣vid︳<4VT，為非線性區(qū)；3、∣vid︳>4VT，為飽和（限幅）區(qū)；4、若在兩管射極串接電阻，可擴(kuò)大線性區(qū)；4.電壓傳輸特性vO1＝VCC－iC1Rc1vO2＝VCC－iC2Rc24.5.2差分放大電路的四種接法雙端輸入，雙端輸出；雙端輸入，單端輸出；單端輸入，單端輸出；單端輸入，雙端輸出；差分放大電路可以有兩個(gè)輸出端，一個(gè)是集電極C1，另一個(gè)是集電極C2。從C1

和C2輸出稱為雙端輸出，僅從集電極C1或C2

對(duì)地輸出稱為單端輸出。

信號(hào)的輸入方式：若信號(hào)同時(shí)加到同相輸入端和反相輸入端，稱為雙端輸入；若信號(hào)僅從一個(gè)輸入端對(duì)地加入，稱為單端輸入。1.雙端輸入，單端輸出電路與雙端輸入雙端輸出電路相比：輸入回路一樣，IBQ，ICQ不變，UCEQ發(fā)生變化。單端輸出：負(fù)載電阻一端接T1集電極，另一端接地。輸出回路不對(duì)稱，影響了其靜態(tài)工作點(diǎn)Q和動(dòng)態(tài)參數(shù)。1)輸入差模信號(hào)動(dòng)態(tài)分析注意:VE電位不是虛地!增大Re是改善共模抑制比的基本措施!2)輸入共模信號(hào)動(dòng)態(tài)分析“單端”的情況，還具有共模抑制能力嗎？2單端輸入，雙端輸出電路單端輸入：輸入端有一端接地.雙端輸出：從集電極C1C2輸出。+VCC-VEERb1Rb2Rc1Rc2Reui1ui2_+uoＲL+-在加信號(hào)源的一端，將輸入信號(hào)分解為兩個(gè)串聯(lián)的信號(hào)源，數(shù)值均為ΔuI/2，極性相同;在接地的一端，也等效為兩個(gè)串聯(lián)的信號(hào)源，數(shù)值均為ΔuI/2，極性相反．+VCC-VEERb1Rb2Rc1Rc2Reui2_+uoＲL+-+++---uI/2uI/2uI/2uI/2單端輸入電路與雙端輸入電路的區(qū)別在于：在差模輸入信號(hào)輸入的同時(shí)，伴隨著共模信號(hào)輸入。靜態(tài)時(shí)的值差模輸出共模輸出問題討論：（1）UOQ產(chǎn)生的原因？（2）如何減小共模輸出電壓？差模信號(hào)為：3.任意信號(hào)的輸入（單端輸入，單端輸出）輸入信號(hào)既不是共模也不是差模信號(hào)：要把輸入信號(hào)分解為一對(duì)共模信號(hào)和一對(duì)差模信號(hào)，它們共同作用在差動(dòng)電路的輸入端。ui1=uic+uidui2=uic-uid輸入信號(hào)分解為差模和共模信號(hào)

在半導(dǎo)體制造工藝的基礎(chǔ)上，把整個(gè)電路中的元器件制作在一塊硅基片上，構(gòu)成特定功能的電子電路，稱為集成電路(英文簡(jiǎn)稱IC)。集成電路的體積很小，但性能卻很好。自1959年世界上第一塊集成電路問世至今，只不過才經(jīng)歷了四十來年時(shí)間，但它已深入到工農(nóng)業(yè)、日常生活及科技領(lǐng)域的相當(dāng)多產(chǎn)品中。例如在導(dǎo)彈、衛(wèi)星、戰(zhàn)車、艦船、飛機(jī)等軍事裝備中；在數(shù)控機(jī)床、儀器儀表等工業(yè)設(shè)備中；在通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)中；在音響、電視、錄象、洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)等家用電器中都采用了集成電路。集成電路的技術(shù)發(fā)展將直接促進(jìn)整機(jī)的小型化、高性能化、多功能化和高可靠性。毫不夸張地說，集成電路是工業(yè)的“食糧”和“原油”。4.6集成運(yùn)算放大器

集成運(yùn)算放大器簡(jiǎn)稱運(yùn)放，是一種多端集成電路。集成運(yùn)放是一種價(jià)格低廉、用途廣泛的電子器件。早期，運(yùn)放主要用來完成模擬信號(hào)的求和、微分和積分等運(yùn)算，故稱為運(yùn)算放大器。現(xiàn)在，運(yùn)放的應(yīng)用已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過運(yùn)算的范圍。它在通信、控制和測(cè)量等設(shè)備中得到廣泛應(yīng)用。常見集成電路的封裝形式圓殼式雙列直插式扁平式單列直插式直插式單列扁平式①硅片上不能制作大電容所以集成運(yùn)放均采用直接耦合方式。②集成電路內(nèi)部相鄰元件具有良好的對(duì)稱性，受環(huán)境溫度和其他干擾等影響的變化趨勢(shì)相同，所以集成運(yùn)放中大量采用各種差動(dòng)放大電路（作輸入級(jí)）和恒流源電路（做偏置電路和有源負(fù)載）。③因?yàn)橹谱鞑煌问降募呻娐?，只是掩模不同，增加元件并不增加制造工藝，所以集成電路允許采用復(fù)雜電路形式，以達(dá)到提高各方面性能。④硅片上不宜制作高阻值電阻，所以在集成運(yùn)放中常用有源元件（晶體管或場(chǎng)效應(yīng)管）取代高阻值電阻。集成晶體管和場(chǎng)效應(yīng)管因制作工藝不同，性能上有較大差異，所以在集成運(yùn)放中常采用復(fù)合管結(jié)構(gòu)來改善性能。4.6.1集成運(yùn)算放大器的組成與電壓傳輸特性1.集成運(yùn)算放大器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)差分輸入級(jí)中間放大級(jí)輸出級(jí)ui+_u0

集成運(yùn)放的型號(hào)和種類很多，內(nèi)部電路也各有差異，但它們的基本組成部分相同，如下圖所示：運(yùn)放的輸入級(jí)。利用差分電路的對(duì)稱特性可提高整個(gè)電路的共模抑制比和電路性能。中間級(jí)的主要作用是提高電壓增益。一般由多級(jí)放大電路組成。輸出級(jí)常用電壓跟隨器或互補(bǔ)電壓跟隨器組成，以降低輸出電阻，提高帶負(fù)載能力。

集成運(yùn)放內(nèi)部主要有上述三個(gè)部分，其外部還常接有偏置電路，以便向各級(jí)提供合適的工作電流。2.集成運(yùn)算放大器的組成

簡(jiǎn)單的集成運(yùn)放電路結(jié)構(gòu)+UCC–UEEu–u+同相輸入端反相輸入端uo輸出端輸入級(jí)中間級(jí)輸出級(jí)運(yùn)放的輸入級(jí)。利用差分電路的對(duì)稱特性可提高整個(gè)電路的共模抑制比和電路性能。中間級(jí)的主要作用是提高電壓增益。一般由多級(jí)放大電路組成。輸出級(jí)常用電壓跟隨器或互補(bǔ)電壓跟隨器組成，以降低輸出電阻，提高帶負(fù)載能力。圖示為常用μA741集成運(yùn)放芯片產(chǎn)品實(shí)物圖μA741集成運(yùn)放的8個(gè)管腳排列圖如下：μA74112438765調(diào)零端反相輸入端同相輸入端負(fù)電源端調(diào)零端輸出端正電源端空腳

線性區(qū)就是曲線中的斜線部分，斜率是集成運(yùn)算放大電路的開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)Aod，即；飽和區(qū)是曲線中的水平直線部分，當(dāng)集成運(yùn)算放大電路工作在非線性區(qū)時(shí)，輸出電壓只能是正飽和值+Uo(sat)和負(fù)飽和值-Uo(sat)，其值接近正負(fù)電源電壓。uo

u+–u–

+Uo(sat)–Uo(sat)線性區(qū)理想特性實(shí)際特性飽和區(qū)

O集成運(yùn)算放大電路的電壓傳輸特性曲線3.集成運(yùn)算放大器的電壓傳輸特性

標(biāo)識(shí)為“-”和“+”符號(hào)的是反相輸入端和同相輸入端，它們對(duì)地電壓分別用u-和u+表示，輸出是uo。運(yùn)算放大器的開環(huán)電壓放大倍數(shù)用Auo表示，箭頭代表信號(hào)從輸入向輸出流動(dòng)。+UCCuo

++?Auou+u––UEE–運(yùn)放的圖形符號(hào)(1)開環(huán)電壓放大倍數(shù)Au0

其數(shù)值很高，一般約為104~107。該值反映了輸出電壓U0與輸入電壓U＋和U－之間的關(guān)系。(2)差模輸入電阻ri運(yùn)放的差動(dòng)輸入電阻很高，一般在幾十千歐至幾十兆歐。(3)閉環(huán)輸出電阻r0

由于運(yùn)放總是工作在深度負(fù)反饋條件下，因此其閉環(huán)輸出電阻很低，約在幾十歐至幾百歐之間。

指運(yùn)放兩個(gè)輸入端能承受的最大共模信號(hào)電壓。超出這個(gè)電壓時(shí)，運(yùn)放的輸入級(jí)將不能正常工作或共模抑制比下降，甚至造成器件損壞。(4)最大共模輸入電壓Uicmax4.6.2.集成運(yùn)放的主要技術(shù)指標(biāo)1.理想集成運(yùn)算放大器uo++?

∞u+u–+UCC–UEE–理想運(yùn)算放大器符號(hào)

理想運(yùn)算放大器是將集成運(yùn)放進(jìn)行理想化，理想化的基本條件是:(1)開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)Aod=∞;(2)差模輸入電阻

rid=∞;(3)輸出電阻ro=0;(4)共模抑制比Kcm為∞。理想集成運(yùn)算放大電路的電壓傳輸特性曲線

u+–u–

uo

+Uo(sat)–Uo(sat)

O線性區(qū)飽和區(qū)4.6.3集成運(yùn)算放大電路的線性應(yīng)用反相輸入端μA741集成運(yùn)放圖形符號(hào)∞＋＋－U0U+U-μA741集成運(yùn)放外部接線圖同相輸入端－12V＋12V輸出端子調(diào)零電位器管腳1和5分別與調(diào)零電位器的兩個(gè)固定端相連調(diào)零電位器的可調(diào)端與管腳4相連∞＋－6513724＋集成運(yùn)放工作在線性區(qū)的特點(diǎn)由可知，理想運(yùn)放工作在線性區(qū)時(shí)，輸出電壓U0與輸入電壓Ui之間是線性放大關(guān)系。因Au0=∞，所以可導(dǎo)出運(yùn)放工作在線性區(qū)差模輸入電壓等于零，說明，即理想運(yùn)放的兩個(gè)輸入端電位相等。

兩點(diǎn)等電位相當(dāng)于短路。理想運(yùn)放的兩個(gè)輸入端并沒有真正短接，但卻具有短接的現(xiàn)象稱為“虛短”。

又由于理想運(yùn)放的差模輸入電阻ri=∞，所以可近似地認(rèn)為兩個(gè)輸入端均無電流流入。這種現(xiàn)象稱為“虛斷”。

“虛短”和“虛斷”是運(yùn)放工作在線性區(qū)的兩個(gè)重要結(jié)論。(1)輸出只有兩種可能,+Uo(sat)或–Uo(sat)(2)i+=i–0,仍存在“虛斷”現(xiàn)象當(dāng)u+>u–

時(shí)，uo=+Uo(sat)

u+<u–

時(shí)，uo=–Uo(sat)

不存在“虛短”現(xiàn)象

理想運(yùn)放工作在飽和區(qū)的特點(diǎn):

集成運(yùn)放由哪幾部分組成？各部分的主要作用是什么？工作在線性區(qū)的理想運(yùn)放有哪兩條重要結(jié)論？試說明其概念？你能說明理想運(yùn)放的特點(diǎn)是什么嗎？思考題

2.基本運(yùn)算電路

1)、反相放大器-++R1iuouRfNuPu1iif因?yàn)?/p>

u+=u-

，i+=i-≈0所以：一個(gè)運(yùn)算放大器連接上外部元件，就得到一個(gè)運(yùn)算放大電路。就可對(duì)各種模擬信號(hào)進(jìn)行比例、加法、減法、積分、對(duì)數(shù)等運(yùn)算。輸出與輸入的比例值負(fù)號(hào)說明輸入輸出反相2)、同相放大器iuoufRNuPu1ifi-++R3R1因?yàn)?/p>

u+=u-

，i+=i-≈0

所以而輸出與輸入的比例值3)電壓跟隨器有uo=ui

，

Au=1uoui++––++–從同相放大器的電壓增益公式可知，當(dāng)R1→∞

或Rf=04)反相加法運(yùn)算電路i2i1ifui2uoRfui1Ri2Ri1++

–

R2+–若實(shí)現(xiàn)了反向求和運(yùn)算5)同相加法運(yùn)算電路uoRi2ui2Rfui1Ri1++

–

R1+–利用疊加定理

單獨(dú)作用時(shí)

ui2

單獨(dú)作用時(shí)，同理有最后得3、何謂“虛地”？何謂“虛短”？何謂“虛斷”？“虛地”端是否可以真的接地？1、你能畫出電壓比較器的電路圖和它的電壓傳輸特性嗎？4、工作在線性區(qū)的集成運(yùn)放，為什么要引入負(fù)反饋？而且反饋電路為什么要接到反相輸入端？2、舉例說明理想集成運(yùn)放兩條重要結(jié)論在運(yùn)放電路分析中的作用？檢驗(yàn)學(xué)習(xí)結(jié)果1.比較器

電壓比較器用來比較輸入信號(hào)與參考電壓的大小。當(dāng)兩者幅度相等時(shí)輸出電壓產(chǎn)生躍變，由高電平變成低電平，或者由低電平變成高電平。由此來判斷輸入信號(hào)的大小和極性。（a）單限電壓比較器電路（b）單限電壓比較器傳輸特性UR+UO(sat)-UO(sat)uOuiuiURuO4.6.4集成運(yùn)算放大電路的非線性應(yīng)用

過零比較器原理圖過零比較器的輸入輸出特性

當(dāng)輸入電壓為正弦波時(shí)，運(yùn)放的同相輸入端的電位為零，也就是輸入信號(hào)和零電位比較，當(dāng)輸入信號(hào)是正弦波的正半周時(shí)，運(yùn)算放大器的輸出電壓為負(fù)的最大值；當(dāng)輸入信號(hào)為正弦波的負(fù)半周時(shí)，運(yùn)算放大器的輸出電壓為正的最大值。這樣過零比較器將正弦波變成了方波，實(shí)現(xiàn)了波形轉(zhuǎn)換。2.4.7

功率放大電路

電壓放大電路的要求是使負(fù)載上得到不失真的電壓波形，研究的主要指標(biāo)是電壓增益、輸入阻抗和輸出阻抗等，對(duì)輸出功率沒有要求。對(duì)功率放大電路，主要要求是獲得不失真（或輕度失真）的輸出功率，因而功率放大電路中包含了一些電壓放大電路中一系列沒有出現(xiàn)過的特殊問題。4.7.1功率放大電路的特點(diǎn)和組成功率放大器的作用：

用作放大電路輸出級(jí)，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。例：擴(kuò)音系統(tǒng)功率放大電壓放大信號(hào)提取如使揚(yáng)聲器發(fā)聲、繼電器動(dòng)作、儀表指針偏轉(zhuǎn)等。功率放大電路：向負(fù)載提供功率的放大電路。1.功率放大電路的主要技術(shù)指標(biāo)1）功率放大電路的最大輸出功率POMAX功率放大電路提供給負(fù)載信號(hào)功率稱為輸出功率。

功率放大電路的主要技術(shù)指標(biāo)為最大輸出功率和轉(zhuǎn)換效率。在輸入信號(hào)為正弦波且輸出基本不失真條件下，輸出功率是交流功率，其值為：PO=IOUO最大輸出功率POMAX是在電路參數(shù)確定的情況下可能獲得的最大交流功率。2）轉(zhuǎn)換效率η所謂的轉(zhuǎn)換效率是指功率放大電路的最大輸出功率與電源提供的功率之比。而電源功率是指直流功率，即電源輸出的平均電流與電壓的積。

要求輸出功率盡可能大為了獲得大的功率輸出，要求功放管的電壓和電流都有足夠大的輸出幅度，因此管子往往在接近極限運(yùn)用狀態(tài)下工作。

晶體管的極限參數(shù):晶體管集電極最大電流ICMax，最大管壓降,接近U(BR)CEO，最大耗散功率PCMax。散熱問題在功率放大電路中，有相當(dāng)大的功率消耗在管子的集電結(jié)上，使結(jié)溫和管殼溫度升高。為了充分利用允許的管耗而使管子輸出足夠大的功率，放大器件的散熱就成為一個(gè)重要問題。2.功率放大電路中的晶體管在選擇功率放管時(shí)，要特別注意極限參數(shù)的選擇，以保證管子安全工作。3.功率放大電路中的分析方法功率放大電路的分析任務(wù)是：最大輸出功率、最高效率及功率三極管的安全工作參數(shù)。在分析方法上，由于管子處于大信號(hào)下工作，故通常采用圖解法1）.共發(fā)射極放大電路不宜作功率放大電路三極管的靜態(tài)功耗：若4.功率放大電路的組成動(dòng)態(tài)功耗（當(dāng)輸入信號(hào)vi時(shí)）放大電路向電阻性負(fù)載提供的輸出功率

在輸出特性曲線上，正好是三角形

ABQ的面積，這一三角形稱為功率三角形。

要想PO大，就要使功率三角形的面積大，即必須使Vom

和Iom

都要大。最大輸出功率電源提供的功率此電路的最高效率此類功率放大器存在的缺點(diǎn)：

輸出功率小靜態(tài)功率大，效率低；因而不宜作功率放大電路。2）變壓器耦合功率放大電路將放大電路前