汽車電路分析8

1、制作:趙魯敬汽車電工電子技術基礎汽車電工電子技術基礎第第8 8章章 信號放大電路信號放大電路學習要求學習要求1. 掌握共射極放大電路的電路構成和分析方法，能利用圖解法和微變等效掌握共射極放大電路的電路構成和分析方法，能利用圖解法和微變等效電路法熟練分析共射放大電路的工作原理。電路法熟練分析共射放大電路的工作原理。2. 了解多級放大電路和功率放大電路的工作原理和分析方法。了解多級放大電路和功率放大電路的工作原理和分析方法。3. 了解放大電路在汽車電子電路中的應用。了解放大電路在汽車電子電路中的應用。4. 了解負反饋對放大電路性能的影響。了解負反饋對放大電路性能的影響。5. 掌握理想運算放大器的組

2、成及分析方法。掌握理想運算放大器的組成及分析方法。8.1.1 放大電路的組成第第8 8章章 信號放大電路信號放大電路 (1) 三極管三極管T，三極管是放大電路的關鍵元，三極管是放大電路的關鍵元件，主要利用其基極電流對集電極電流的控制件，主要利用其基極電流對集電極電流的控制作用，使輸入端信號一個小的變化量能在輸出作用，使輸入端信號一個小的變化量能在輸出端引起一個較大的變化量。端引起一個較大的變化量。 (2) 電源電源EB和電源和電源EC，EB是基極電源，又是基極電源，又稱偏置電源，它的作用是使發(fā)射結處于正向偏稱偏置電源，它的作用是使發(fā)射結處于正向偏置。電源置。電源EC保證集電結處于反向偏置，并為

3、輸保證集電結處于反向偏置，并為輸出信號提供能量。出信號提供能量。 (3) 電阻電阻RB和和RC，串接到輸入回路的電阻，串接到輸入回路的電阻稱為基極偏流電阻，它和偏置電源共同提供大稱為基極偏流電阻，它和偏置電源共同提供大小適當?shù)幕鶚O電流，以使放大電路獲得合適的小適當?shù)幕鶚O電流，以使放大電路獲得合適的靜態(tài)工作點，一般為幾十千歐到幾百千歐。靜態(tài)工作點，一般為幾十千歐到幾百千歐。 (4) 電容電容C1和和C28.1.2 放大電路和工作原理第第8 8章章 信號放大電路信號放大電路 放大電路的工作狀態(tài)分靜態(tài)和動態(tài)兩種情況，放大電路的工作狀態(tài)分靜態(tài)和動態(tài)兩種情況，靜態(tài)靜態(tài)是當放大電路沒有輸是當放大電路沒有輸

4、入信號時的狀態(tài)，而入信號時的狀態(tài)，而動態(tài)動態(tài)則是有輸入信號時的狀態(tài)。則是有輸入信號時的狀態(tài)。放大電路應滿足三點要求：放大電路應滿足三點要求： (1) 為了保證三極管工作在放大區(qū)，直流電源的極性必須使三極管的發(fā)為了保證三極管工作在放大區(qū)，直流電源的極性必須使三極管的發(fā)射結正向偏置，集電結反向偏置，此時才能由基極電流微小的變化量得到集射結正向偏置，集電結反向偏置，此時才能由基極電流微小的變化量得到集電極電流一個大的變化量，實現(xiàn)基極電流對集電極電流的控制。電極電流一個大的變化量，實現(xiàn)基極電流對集電極電流的控制。 (2) 輸入回路的接法應使輸入電壓的變化量能夠傳送到三極管的基極回輸入回路的接法應使輸入

5、電壓的變化量能夠傳送到三極管的基極回路，并產生相應的基極電流變化量。即。路，并產生相應的基極電流變化量。即。 (3) 在輸出回路中應使集電極電流的變化能夠引起集電極電壓的變化，在輸出回路中應使集電極電流的變化能夠引起集電極電壓的變化，即，并傳送到放大電路的輸出端。即，并傳送到放大電路的輸出端。8.2.1 近似估算法求靜態(tài)工作點第第8 8章章 信號放大電路信號放大電路 靜態(tài)分析靜態(tài)分析的對象是直流成分，用來確定沒有加入交流信號時，電路中各處的對象是直流成分，用來確定沒有加入交流信號時，電路中各處的直流電壓和直流電流值。靜態(tài)時對應的工作點稱為靜態(tài)工作點，簡稱的直流電壓和直流電流值。靜態(tài)時對應的工作

6、點稱為靜態(tài)工作點，簡稱Q點。點。靜態(tài)值的分析通常有兩種方法，即近似估算法和圖解法。靜態(tài)值的分析通常有兩種方法，即近似估算法和圖解法。8.2.2 圖解法求靜態(tài)工作點 第第8 8章章 信號放大電路信號放大電路 圖解法圖解法求靜態(tài)工作點是求放大電路靜態(tài)值的另一種方法，具體步驟包括：求靜態(tài)工作點是求放大電路靜態(tài)值的另一種方法，具體步驟包括： (1) 針對具體的電路，采用近似估算法確定基極偏置電流。針對具體的電路，采用近似估算法確定基極偏置電流。 (2) 確定直流負載線。確定直流負載線。 (3) 利用三極管的輸出特性曲線和直流負載線相交，即可得到靜態(tài)工作點的利用三極管的輸出特性曲線和直流負載線相交，即可

7、得到靜態(tài)工作點的位置，并求出對應的各項靜態(tài)值。位置，并求出對應的各項靜態(tài)值。 用圖解法分析放大電路的動態(tài)時，用圖解法分析放大電路的動態(tài)時，必須先畫出放大電路的交流通路。必須先畫出放大電路的交流通路。 放大電路的圖解分析法的步驟：放大電路的圖解分析法的步驟： (1) 由近似估算法求出放大電路由近似估算法求出放大電路的靜態(tài)基極偏流。的靜態(tài)基極偏流。 (2) 由放大電路的直流通路畫出由放大電路的直流通路畫出直流負載線，則直流負載線與的交點直流負載線，則直流負載線與的交點即為靜態(tài)工作點。即為靜態(tài)工作點。 (3) 過靜態(tài)工作點作交流負載線。過靜態(tài)工作點作交流負載線。 (4) 求出輸出信號的變化范圍。求出

8、輸出信號的變化范圍。 8.3.1 圖解分析法第第8 8章章 信號放大電路信號放大電路1. 三極管的微變等效電路三極管的微變等效電路8.3.2 放大電路的微變等效電路分析法第第8 8章章 信號放大電路信號放大電路1. 電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)2. 輸入電阻輸入電阻3. 輸出電阻輸出電阻8.3.3 放大電路的微變等效電路 第第8 8章章 信號放大電路信號放大電路8.4 集成運算放大器簡介集成運算放大器簡介第第8 8章章 信號放大電路信號放大電路 集成電路集成電路是利用氧化、光刻、擴散、外延、蒸鋁等集成工藝，把晶體管、是利用氧化、光刻、擴散、外延、蒸鋁等集成工藝，把晶體管、電阻、導線等集中制作在一小

9、塊半導體基片上，構成一個完整的電路。根據電阻、導線等集中制作在一小塊半導體基片上，構成一個完整的電路。根據功能的不同，集成電路可分為模擬集成電路和數(shù)字集成電路兩大類，其中集功能的不同，集成電路可分為模擬集成電路和數(shù)字集成電路兩大類，其中集成電路運算放大器成電路運算放大器(簡稱集成運放簡稱集成運放)在模擬集成電路中的應用最為廣泛，它實在模擬集成電路中的應用最為廣泛，它實質上是一個高增益直接耦合的多級放大電路。集成電路具有如下特點：質上是一個高增益直接耦合的多級放大電路。集成電路具有如下特點：(1) 電路結構和元器件的性能參數(shù)比較一致，對稱性好。電路結構和元器件的性能參數(shù)比較一致，對稱性好。(2)

10、 高阻值電阻在集成電路中常用三級管組成的恒流源替代。高阻值電阻在集成電路中常用三級管組成的恒流源替代。(3) 大電容和電感不易制造，常采用外接方式。大電容和電感不易制造，常采用外接方式。(4) 在集成電路中，二極管常用三極管的發(fā)射結代替。在集成電路中，二極管常用三極管的發(fā)射結代替。(5) 多級放大電路都采用直接耦合方式。多級放大電路都采用直接耦合方式。8.4.1 集成運放的組成 第第8 8章章 信號放大電路信號放大電路 輸入級輸入級一般是由三極管或場效應一般是由三極管或場效應管組成的恒流源差動放大電路，以減管組成的恒流源差動放大電路，以減少整個電路的零點漂移，提高共模抑少整個電路的零點漂移，提

11、高共模抑制比，減少噪聲和失真，并具有很高制比，減少噪聲和失真，并具有很高的差模輸入電阻。的差模輸入電阻。 中間級中間級的主要作用是提高電壓增的主要作用是提高電壓增益，通常為多級放大電路。益，通常為多級放大電路。 輸出級輸出級一般由互補對稱輸出電路一般由互補對稱輸出電路構成，能夠輸出足夠大的電壓和電流，構成，能夠輸出足夠大的電壓和電流，并具有較強的帶負載能力。并具有較強的帶負載能力。 偏置電路偏置電路的作用是為各級電路提的作用是為各級電路提供合適和穩(wěn)定的偏置電流，決定各級供合適和穩(wěn)定的偏置電流，決定各級電路的靜態(tài)工作點。電路的靜態(tài)工作點。8.4 集成運算放大器簡介集成運算放大器簡介線性區(qū)工作線性

12、區(qū)工作2. 飽和區(qū)工作飽和區(qū)工作8.4.2集成運放的傳輸特性第第8 8章章 信號放大電路信號放大電路8.4 集成運算放大器簡介集成運算放大器簡介理想運放的性能參數(shù)理想運放的性能參數(shù) 在分析集成運放應用電路時，往往把集成運放看成是一個理想運放器在分析集成運放應用電路時，往往把集成運放看成是一個理想運放器件，以簡化應用電路的分析過程。理想運放的主要技術指標如下：件，以簡化應用電路的分析過程。理想運放的主要技術指標如下：2. 理想運放的理想運放的“虛短虛短”和和“虛斷虛斷”理想運放的輸入電流為理想運放的輸入電流為0，因此可看成斷路，但它們之間并非真正的斷路，因此可看成斷路，但它們之間并非真正的斷路，

13、故稱為故稱為“虛斷虛斷”。(2) 理想運放的差模輸入電壓為理想運放的差模輸入電壓為 8.4.3 理想運放的“虛短”、“虛斷”概念第第8 8章章 信號放大電路信號放大電路8.4 集成運算放大器簡介集成運算放大器簡介 反饋：在電子電路中，將放大電路中輸出量反饋：在電子電路中，將放大電路中輸出量(電壓或者電流電壓或者電流)的一部分或全部的一部分或全部按一定的方式送回到輸入端，以改善系統(tǒng)性能的過程，稱之為反饋。按一定的方式送回到輸入端，以改善系統(tǒng)性能的過程，稱之為反饋。8.5.1 反饋的基本概念第第8 8章章 信號放大電路信號放大電路反饋深度：表示反饋前后放大倍數(shù)的變化程度。反饋深度：表示反饋前后放大

14、倍數(shù)的變化程度。（1）若）若 ，則此時放大倍數(shù)下降，則此時放大倍數(shù)下降，引入的反饋必為負反饋?；蛘哒f，負反饋使凈輸入引入的反饋必為負反饋?；蛘哒f，負反饋使凈輸入信號減小，從而導致放大器的輸出降低。負反饋的信號減小，從而導致放大器的輸出降低。負反饋的程度越深，放大倍數(shù)下降得越多，但是能帶來放大程度越深，放大倍數(shù)下降得越多，但是能帶來放大器的其他性能的改善。器的其他性能的改善。 深度負反饋深度負反饋 ：（2）若）若 ，則此時放大倍數(shù)增加，則此時放大倍數(shù)增加，引入的反饋稱為正反饋?；蛘哒f，正反饋使凈輸入引入的反饋稱為正反饋?；蛘哒f，正反饋使凈輸入信號增大，從而導致放大器的輸出增加。信號增大，從而導致

15、放大器的輸出增加。8.5 放大電路中的負反饋放大電路中的負反饋8.5 放大電路中的負反饋放大電路中的負反饋8.5.2 反饋的四種組態(tài)第第8 8章章 信號放大電路信號放大電路 反饋放大器包括電壓串聯(lián)、電壓反饋放大器包括電壓串聯(lián)、電壓并聯(lián)、電流串聯(lián)、電流并聯(lián)四種基本并聯(lián)、電流串聯(lián)、電流并聯(lián)四種基本組態(tài)。組態(tài)。 在分析反饋放大電路時，首先要在分析反饋放大電路時，首先要找出反饋支路，分析該反饋屬于正反找出反饋支路，分析該反饋屬于正反饋還是負反饋，再判斷它屬于哪種基饋還是負反饋，再判斷它屬于哪種基本組態(tài)。本組態(tài)。8.5 放大電路中的負反饋放大電路中的負反饋8.5 放大電路中的負反饋放大電路中的負反饋8.

16、5.2 反饋的四種組態(tài)第第8 8章章 信號放大電路信號放大電路1. 電路有無反饋的判斷電路有無反饋的判斷2. 正反饋和負反饋的判斷正反饋和負反饋的判斷3. 電壓反饋和電流反饋的判斷電壓反饋和電流反饋的判斷4. 串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋的判斷串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋的判斷8.5 放大電路中的負反饋放大電路中的負反饋8.5 放大電路中的負反饋放大電路中的負反饋第第8 8章章 信號放大電路信號放大電路8.5.3 負 反饋電路分析電壓串聯(lián)負反饋電壓串聯(lián)負反饋 輸出端采取電壓負反饋的方式，主要目輸出端采取電壓負反饋的方式，主要目的是維持輸出電壓基本不變。例如當一定時，的是維持輸出電壓基本不變。例如當一定時，由于負載

17、的變化使輸出電壓下降，則電路會由于負載的變化使輸出電壓下降，則電路會出現(xiàn)如下自動調節(jié)的過程：出現(xiàn)如下自動調節(jié)的過程： 引入電壓負反饋，輸出電壓基本維持恒定。引入電壓負反饋，輸出電壓基本維持恒定。 輸入端采取串聯(lián)負反饋的方式，由于信輸入端采取串聯(lián)負反饋的方式，由于信號源內阻和運放的輸入電阻呈串聯(lián)狀態(tài)，那號源內阻和運放的輸入電阻呈串聯(lián)狀態(tài)，那么信號源內阻越小，分壓越小，加在運放輸么信號源內阻越小，分壓越小，加在運放輸入端的凈輸入電壓越大，反饋效果則越好。入端的凈輸入電壓越大，反饋效果則越好。8.5 放大電路中的負反饋放大電路中的負反饋8.5 放大電路中的負反饋放大電路中的負反饋第第8 8章章 信號

18、放大電路信號放大電路8.5.3 負 反饋電路分析2. 電流串聯(lián)負反饋電流串聯(lián)負反饋 輸出端采取電流負反饋的方式，主要目輸出端采取電流負反饋的方式，主要目的是維持輸出電流基本不變。例如當一定時的是維持輸出電流基本不變。例如當一定時,由于負載的變化使輸出電流下降，則電路會由于負載的變化使輸出電流下降，則電路會出現(xiàn)如下自動調節(jié)的過程：出現(xiàn)如下自動調節(jié)的過程： 可見，由于引入了電流負反饋，輸出電流基可見，由于引入了電流負反饋，輸出電流基本維持恒定。本維持恒定。 8.5 放大電路中的負反饋放大電路中的負反饋8.5 放大電路中的負反饋放大電路中的負反饋第第8 8章章 信號放大電路信號放大電路8.5.3 負

19、 反饋電路分析3. 電壓并聯(lián)負反饋電壓并聯(lián)負反饋 輸入端采取并聯(lián)負反饋的方式，由于信號源內阻和運放的輸入電阻輸入端采取并聯(lián)負反饋的方式，由于信號源內阻和運放的輸入電阻呈并聯(lián)狀態(tài)，那么呈并聯(lián)狀態(tài)，那么,信號源內阻越大，分流越小，加在運放輸入端的凈輸信號源內阻越大，分流越小，加在運放輸入端的凈輸入電流越大，反饋效果則越好。電壓負反饋的方式使輸出電壓基本保持入電流越大，反饋效果則越好。電壓負反饋的方式使輸出電壓基本保持恒定。恒定。 4. 電流并聯(lián)負反饋電流并聯(lián)負反饋 輸入端采取并聯(lián)負反饋的方輸入端采取并聯(lián)負反饋的方式，由于信號源內阻和運放的輸式，由于信號源內阻和運放的輸入電阻呈并聯(lián)狀態(tài)，那么入電阻呈

20、并聯(lián)狀態(tài)，那么,信號源信號源內阻越大，分流越小，加在運放內阻越大，分流越小，加在運放輸入端的凈輸入電流越大，反饋輸入端的凈輸入電流越大，反饋效果則越好。電流負反饋的方式效果則越好。電流負反饋的方式使輸出電流基本保持恒定。使輸出電流基本保持恒定。8.5 放大電路中的負反饋放大電路中的負反饋8.5 放大電路中的負反饋放大電路中的負反饋第第8 8章章 信號放大電路信號放大電路8.6 集成運算放大器的應用集成運算放大器的應用1. 比例運算比例運算(1) 同相比例運算第第8 8章章 信號放大電路信號放大電路(2) 反相比例運算8.6 集成運算放大器的應用集成運算放大器的應用第第8 8章章 信號放大電路信號放大電路2. 加法和減法運算加法和減法運算反向加法運算電路反向加法運算電路(1) (2) 差分減法運算電路差分減法運算電路 8.6 集成運算放大器的應用集成運算放大器的應用第第8 8章章 信號放大電路信號放大電路3. 積分和微分運算電路積分和微分運算電路(1) 積