《多級放大器》課件

多級放大器多級放大器由多個單級放大器級聯(lián)而成，能夠?qū)崿F(xiàn)更高的放大倍數(shù)、更低的輸出阻抗、更寬的頻率響應(yīng)范圍。緒論本課程將深入探討多級放大器的概念、分類、性能指標(biāo)、典型應(yīng)用等。通過學(xué)習(xí)，你將掌握多級放大器的基本原理和設(shè)計(jì)方法，并能夠應(yīng)用這些知識解決實(shí)際問題。放大器的基本概念信號增強(qiáng)放大器可以增強(qiáng)信號的幅度或功率，使其更容易被檢測或處理。信號處理放大器可以對信號進(jìn)行整形、濾波或其他處理，以滿足特定應(yīng)用的要求。阻抗匹配放大器可以實(shí)現(xiàn)信號源與負(fù)載之間的阻抗匹配，以最大程度地傳輸功率。放大器的分類1按工作頻率分類音頻放大器、射頻放大器、微波放大器2按放大信號的種類分類電壓放大器、電流放大器、功率放大器3按電路結(jié)構(gòu)分類單級放大電路、多級放大電路4按放大倍數(shù)分類小信號放大器、大信號放大器放大器的性能指標(biāo)指標(biāo)定義意義電壓增益輸出電壓與輸入電壓之比放大器對信號的放大倍數(shù)電流增益輸出電流與輸入電流之比放大器對電流的放大倍數(shù)功率增益輸出功率與輸入功率之比放大器對信號功率的放大倍數(shù)輸入阻抗放大器輸入端的等效阻抗影響信號源與放大器之間的能量傳輸效率輸出阻抗放大器輸出端的等效阻抗影響放大器與負(fù)載之間的能量傳輸效率二極管放大電路1簡單結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉2低噪聲噪聲較低，適合低噪聲應(yīng)用3帶寬窄帶寬有限，不適合高速信號處理BJT放大電路1工作原理BJT是一種電流控制型器件，利用基極電流控制集電極電流，實(shí)現(xiàn)信號放大。2電路結(jié)構(gòu)BJT放大電路通常包含輸入回路、輸出回路和直流偏置電路，用于控制工作點(diǎn)。3應(yīng)用BJT放大電路廣泛應(yīng)用于音頻放大、信號處理、電源管理等領(lǐng)域。FET放大電路場效應(yīng)晶體管FET是場效應(yīng)晶體管的簡稱。FET與雙極型晶體管相比，具有輸入阻抗高、噪聲低、功耗低、工作穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備中。FET放大電路分類FET放大電路主要分為共源、共漏和共柵三種，每種電路的輸入阻抗、輸出阻抗、增益和帶寬等參數(shù)均不同。FET放大電路的應(yīng)用FET放大電路在音頻放大器、高頻放大器、低噪聲放大器、射頻放大器等方面具有廣泛的應(yīng)用。二極管級聯(lián)放大電路1增益提升多個二極管級聯(lián)，增益疊加2頻率響應(yīng)帶寬變窄，高頻性能降低3穩(wěn)定性級聯(lián)電路更復(fù)雜，易產(chǎn)生振蕩BJT級聯(lián)放大電路1增益提高多個BJT組成級聯(lián)放大器，實(shí)現(xiàn)更高的電壓增益。2帶寬擴(kuò)展級聯(lián)設(shè)計(jì)可優(yōu)化頻率響應(yīng)，擴(kuò)大工作帶寬。3阻抗匹配通過級聯(lián)，可以調(diào)整輸入輸出阻抗，實(shí)現(xiàn)更好的匹配。FET級聯(lián)放大電路1高輸入阻抗FET具有高輸入阻抗，減少前級電路的負(fù)載2低輸出阻抗FET具有低輸出阻抗，提高放大電路的帶負(fù)載能力3高增益FET級聯(lián)放大電路可以實(shí)現(xiàn)高增益反相放大電路信號反轉(zhuǎn)輸入信號的相位被反轉(zhuǎn)，輸出信號與輸入信號相位相反。增益控制可以通過反饋電阻調(diào)節(jié)放大倍數(shù)，實(shí)現(xiàn)信號的放大或衰減。高輸入阻抗反相放大電路通常具有很高的輸入阻抗，對輸入信號的影響很小。低輸出阻抗輸出阻抗低，可以為負(fù)載提供穩(wěn)定的信號輸出。差動放大電路1高共模抑制比差動放大電路可以有效抑制共模信號的影響，提高電路的抗干擾能力。2高增益由于差動放大電路采用差動輸入，因此可以獲得較高的增益。3良好的線性度差動放大電路的輸出與輸入信號呈線性關(guān)系，可以用于放大線性信號。運(yùn)算放大器基礎(chǔ)高增益運(yùn)算放大器具有非常高的電壓增益，通常在100,000以上。高輸入阻抗運(yùn)算放大器的輸入阻抗非常高，幾乎不從信號源汲取電流，從而可以精確地放大微弱信號。低輸出阻抗運(yùn)算放大器的輸出阻抗很低，可以向負(fù)載提供大量的電流，確保信號不會被衰減。運(yùn)算放大器的典型應(yīng)用放大器高增益放大信號，應(yīng)用于音頻放大、信號處理等。濾波器通過設(shè)計(jì)反饋網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)特定頻率信號的濾除。比較器比較兩個輸入信號的電壓大小，用于控制開關(guān)或產(chǎn)生脈沖信號。阻抗匹配最大功率傳輸阻抗匹配可以使源電路的能量最大程度地傳遞到負(fù)載電路中，實(shí)現(xiàn)最大功率傳輸。信號失真最小化當(dāng)源阻抗和負(fù)載阻抗不匹配時(shí)，會導(dǎo)致信號反射和失真，阻抗匹配可以有效地減少這些問題。提高電路效率阻抗匹配可以減少能量損失，提高電路的整體效率。電壓跟隨器1高輸入阻抗最小化對信號源的影響2低輸出阻抗提供穩(wěn)定的輸出信號3增益為1輸出電壓等于輸入電壓倒相器1輸入信號反相輸出信號與輸入信號相位相反2增益可調(diào)通過調(diào)整反饋電阻改變增益大小3廣泛應(yīng)用信號處理、濾波、控制系統(tǒng)等積分器和微分器積分器通過電容器的電壓積分為輸出信號。微分器通過電感器的電流導(dǎo)數(shù)為輸出信號。濾波電路信號處理濾波電路用于去除不需要的頻率成分，保留所需的信號頻率.類型濾波電路可分為低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器和帶阻濾波器.應(yīng)用濾波電路廣泛應(yīng)用于音頻系統(tǒng)、無線通信、電源系統(tǒng)等領(lǐng)域.比較器和定時(shí)器比較器比較器用于比較兩個輸入信號的電壓或電流。輸出信號取決于輸入信號的大小關(guān)系。定時(shí)器定時(shí)器用于產(chǎn)生特定時(shí)間的延遲或脈沖。它可以根據(jù)輸入信號觸發(fā)或停止計(jì)時(shí)器。振蕩電路1基本原理振蕩電路利用正反饋原理，將放大電路的輸出信號的一部分反饋到輸入端，形成閉環(huán)系統(tǒng)。當(dāng)反饋信號的相位和幅度滿足條件時(shí)，電路將產(chǎn)生持續(xù)的振蕩。2類型常見的振蕩電路類型包括正弦波振蕩器，方波振蕩器，三角波振蕩器等。每種類型都采用不同的電路結(jié)構(gòu)和反饋機(jī)制。3應(yīng)用振蕩電路廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備中，包括時(shí)鐘信號產(chǎn)生，信號發(fā)生器，無線電發(fā)射機(jī)，以及信號處理等領(lǐng)域。多諧振蕩電路非穩(wěn)態(tài)輸出信號為周期性的矩形波或方波，其頻率和占空比可通過改變電路參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。兩種狀態(tài)電路處于兩種穩(wěn)定的狀態(tài)，在兩種狀態(tài)之間反復(fù)切換。應(yīng)用廣泛多諧振蕩電路在信號產(chǎn)生、定時(shí)、計(jì)數(shù)和控制等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩電路1觸發(fā)通過輸入脈沖觸發(fā)電路，使其從穩(wěn)態(tài)狀態(tài)轉(zhuǎn)換到暫態(tài)狀態(tài)。2暫態(tài)電路處于暫態(tài)狀態(tài)，輸出信號保持高電平，持續(xù)時(shí)間由電路參數(shù)決定。3恢復(fù)暫態(tài)結(jié)束后，電路自動恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)狀態(tài)，輸出信號回到低電平。雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩電路1雙穩(wěn)態(tài)特性電路具有兩個穩(wěn)定狀態(tài)2觸發(fā)轉(zhuǎn)換外部觸發(fā)信號切換狀態(tài)3應(yīng)用場景計(jì)數(shù)器，存儲電路多級放大電路的設(shè)計(jì)分析需求明確放大電路的指標(biāo)要求，包括放大倍數(shù)、頻率范圍、輸出功率、噪聲水平等。選擇器件根據(jù)電路指標(biāo)要求，選擇合適的放大器類型和器件，并考慮器件的性能參數(shù)。電路設(shè)計(jì)根據(jù)選定的器件，設(shè)計(jì)放大電路的具體結(jié)構(gòu)，包括級聯(lián)方式、偏置電路、反饋網(wǎng)絡(luò)等。仿真驗(yàn)證使用仿真軟件對設(shè)計(jì)電路進(jìn)行仿真測試，驗(yàn)證電路的性能指標(biāo)是否滿足要求。實(shí)際調(diào)試搭建實(shí)際電路，進(jìn)行調(diào)試和測試，對電路參數(shù)進(jìn)行微調(diào)，使其滿足指標(biāo)要求。功率放大電路1高效率最大化功率轉(zhuǎn)換，減少能量損失2低失真保持信號完整性，避免信號失真3穩(wěn)定性防止電路自激振蕩，確保穩(wěn)定工作高頻放大電路1頻率響應(yīng)高頻放大電路需要能夠在高頻信號下保持穩(wěn)定的增益和相位特性。2寄生參數(shù)高頻下，放大電路中的寄生電容和電感會對信號傳輸造成影響，需要進(jìn)行特殊的電路設(shè)計(jì)來抑制這些影響。3匹配技術(shù)為了保證信號的有效傳輸，需要采用阻抗匹配技術(shù)來協(xié)調(diào)不同電路之間的阻抗差異。低噪聲放大電路1低噪聲低噪聲放大器旨在最大限度地減少放大信號中引入的噪聲。2高靈敏度高靈敏度放大器能夠檢測到微弱的信號。3應(yīng)用無線通信、傳感器、醫(yī)療設(shè)備等