現(xiàn)代電工電子技術(shù) 課件 第8-10章 基本放大電路、集成運算放大電路、穩(wěn)壓電源

1第八章基本放大電路電子技術(shù)2第八章放大電路基礎(chǔ)§8.1放大電路的性能指標(biāo)§8.2基本放大電路的分析

放大電路的等效電路分析法靜態(tài)工作點的穩(wěn)定§8.3射極輸出器§8.4多級阻容耦合多級放大電路#下一頁上一頁首頁3§8.1

放大電路的性能指標(biāo)放大電路有三種形式共射放大器共基放大器共集放大器以共射放大器為例講解工作原理#下一頁上一頁首頁4+UCCRCC1C2TRB基本放大電路的組成8.1.1ui輸入uo輸出集電極電源，提供能量.保證集電結(jié)反偏集電極電阻，將變化的電流轉(zhuǎn)變?yōu)樽兓碾妷夯鶚O偏置電阻耦合電容：有極性。10~50

F隔直通交是否滿足發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏？下一頁上一頁首頁#58.1.2放大電路的直流通路和交流通路交流通道：只考慮交流信號的分電路。直流通道：只考慮直流信號的分電路。信號的不同分量可分別在不同的通道分析。

直流通路RB+UCCRCRBRCRLuiu0

交流通路RB+UCCRCC1C2++C1、C2

開路得到C1C2短路，UCC

置零得到下一頁上一頁首頁#6各點波形RB+

UCCRCC1C2uitiBtiCtuCtuotuiiCuCuoiB放大電路的基本工作過程8.1.3輸入微弱正弦信號，經(jīng)三極管放大后，輸出同頻、反相、放大的正弦信號結(jié)論純交流直流載交流純交流下一頁上一頁首頁#點擊祥看7IBUBEQIBQUBEUCEICQUCEQICQ§8.2放大電路分析法1.從輸入輸出曲線上求三極管的靜態(tài)工作點(IBQ,ICQ,UCEQ

）2.觀察各處波形有無失真3.作圖求出電壓放大倍數(shù)U0/Ui目的依UBE求出IBQQ點與縱軸交點為ICQ

依UCE=EC–ICRC畫出

直流負載線IBQ與IBQ交點為Q點Q點與橫軸交點為UCEQ下一頁上一頁首頁8.2#圖解法8IBUBEQICUCE？ibtibtictuit下一頁上一頁首頁8.2圖解分析法------動態(tài)分析QQ點這樣變化QQQQQQQQucet假設(shè)uBE有一微小的變化uce相位如何？uce與ui反相！uCE怎么變化會引起ib很大的變化也會引起

ic很大的變化#波形有無失真？放大倍數(shù)？9各點波形RB+UCCRCC1C2uitiBtiCtuCtuotuiiCuCuoiB純交流直流載交流純交流下一頁上一頁首頁#8.2電壓放大倍數(shù)？10實現(xiàn)放大的條件1.必須滿足發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。2.正確設(shè)置靜態(tài)工作點Q，使整個波形處于放大區(qū)。3.輸入回路將變化的電壓轉(zhuǎn)化成變化的基極電流。4.輸出回路將變化的ic

轉(zhuǎn)化成變化的uce，經(jīng)電容濾波只輸出交流信號。8.2下一頁上一頁首頁#118.2下一頁上一頁首頁工作點不合適，會引起波形失真IBUBEQIBQUBEuitICUCEibtibtticucet波形發(fā)生失真#12放大電路分析靜態(tài)分析動態(tài)分析估算法圖解法微變等效電路法圖解法計算機仿真§8.2放大電路的等效電路分析法下一頁上一頁首頁8.2#13一、靜態(tài)分析（宜采用估算法）根據(jù)直流通道估算IBUBE+UCC直流通道RBRC§8.2.2放大電路的等效電路分析法8.2靜態(tài)分析目的：求出電路的靜態(tài)工作點值工作點值#下一頁上一頁首頁14例：用估算法計算靜態(tài)工作點。已知：UCC=12V，RC=4k

，

RB=300k，

=37.5。解：請注意電路中IB和IC的數(shù)量級。RB+UCCRCC1C2++8.2#下一頁上一頁首頁一般地，工作點值在各區(qū)時有如下具體標(biāo)志：IB（20~50μA）IC（1~2mA)UCE≈UCC/2放大區(qū)飽和區(qū)IB（60μA以上）IC（2.5mA以上)UCE≈0.3V截止區(qū)IB10μA以下IC很小UCE≈UCC15二、動態(tài)分析（一）三極管的微變等效電路1.輸入回路iBuBE當(dāng)信號很小時，將輸入特性在小范圍內(nèi)近似線性。

uBE

iB對輸入的小交流信號而言，三極管相當(dāng)于電阻rbe。rbe的量級從幾百歐到幾千歐。對于小功率三極管：8.2BEBCEBErbe即：等效為下一頁上一頁首頁#16二、動態(tài)分析（一）三極管的微變等效電路1.輸入回路8.2BEBCEBErbe等效為下一頁上一頁首頁#2.輸出回路由于有(1)輸出端相當(dāng)于一個受ib控制的電流源。(2)考慮uCE對iC的影響，輸出端應(yīng)并聯(lián)一大電阻rce。rce的含義？cibErcerbeBERce值很大，可略EBC17(二)放大電路的微變等效電路uiuoRBRCRL8.2下一頁上一頁首頁RB+UCCRCC1C2++RL#ibrbeibic18(三)電壓放大倍數(shù)的計算特點：負載電阻越小，放大倍數(shù)越小。rbeRBRCRL8.2下一頁上一頁首頁#19(四)輸入輸出電阻的計算對于為放大電路提供信號的信號源來說，放大電路是負載，這個負載的大小可以用輸入電阻來表示。rbeRBRCRL電路的輸入電阻越大，從信號源取得的電流越小，因此一般總是希望得到較大的的輸入電阻。8.2輸入與輸出電阻的定義：輸入電阻ri輸出電阻r0下一頁上一頁首頁#20

靜態(tài)工作點的穩(wěn)定為了保證放大電路的穩(wěn)定工作，必須有合適的、穩(wěn)定的靜態(tài)工作點。但是，溫度的變化嚴(yán)重影響靜態(tài)工作點。對于前面的電路（固定偏置電路）而言，靜態(tài)工作點由UBE、

和ICEO決定，這三個參數(shù)隨溫度而變化，溫度對靜態(tài)工作點的影響主要體現(xiàn)在這一方面。TUBE

ICEOQ下一頁上一頁首頁#8.2一、溫度對UBE的影響iBuBE25oC50oCTUBEIBIC小結(jié)：TIC

固定偏置電路的Q點是不穩(wěn)定的。Q點不穩(wěn)定可能會導(dǎo)致靜態(tài)工作點靠近飽和區(qū)或截止區(qū)，從而導(dǎo)致失真。為此，需要改進偏置電路，當(dāng)溫度升高、IC增加時，能夠自動減少IB，從而抑制Q點的變化。保持Q點基本穩(wěn)定。常采用分壓式偏置電路來穩(wěn)定靜態(tài)工作點。電路見下頁。21分壓式偏置電路（穩(wěn)定靜態(tài)工作點的共射放大電路）RB1+UCCRCC1C2RB2CERERLuiuoRE射極直流負反饋電阻CE

交流旁路電容8.2下一頁上一頁首頁#1.靜態(tài)工作點穩(wěn)定的原理本電路穩(wěn)壓的過程實際是由于加了RE形成了負反饋過程TUBEIBICUEIC22I1I2IBRB1+UCCRCTRB2RE直流通路一、分壓式偏置電路靜態(tài)分析8.2B下一頁上一頁首頁#23例：已知

=50，EC=12V，RB1=7.5k

，RB2=2.5k

，RC=2k

，RE=1k

，求該電路的靜態(tài)工作點。RB1+UCCRCC1C2RB2CERERLuiuo下一頁上一頁首頁#24u0+UCCRB1RCC1C2RB2CERERLuiRCRL下一頁上一頁首頁#二、分壓式偏置電路動態(tài)分析8.2畫微變等效電路rbeR'B求電壓放大倍數(shù)求輸入電阻求輸出電阻25問題1：如果去掉CE，電路如何分析？下一頁上一頁首頁#8.2u0+UCCRB1RCC1C2RB2CERERLui靜態(tài)分析不受影響動態(tài)分析不同微變等效電路變?yōu)椋篟CRLR'Brbe26下一頁上一頁首頁#8.2靜態(tài)分析不受影響動態(tài)分析微變等效電路：RCRLR'BrbeRB1+UCCRCC1C2TRB2CERE1RLuiuoRE2問題2：如果電路如下圖所示，如何分析？僅RE變?yōu)镽E1+RE2278.2例題1）求靜態(tài)值2）求電壓放大倍數(shù)Au3）求ri和r0解：1）接下頁靜態(tài)值下一頁上一頁首頁#u0+20V12KC1C23KCEus1.5KΩ500~288.2例題1）求靜態(tài)值2）求電壓放大倍數(shù)Au3）求ri和r0解2）RCrbe先畫微變等效電路：3）下一頁上一頁首頁#R'Bus~Rsu0+20V12KC1C23KCEus1.5KΩ500~Rs29§8.3共集電路的特點與仿真分析RB+UCCC1C2RERLuiu0下一頁上一頁首頁#8.3電路構(gòu)成靜態(tài)分析rbeRERLRB動態(tài)分析30輸入電阻rbeRERLRB§8.3射極輸出器下一頁上一頁首頁#的求法？？輸入電阻較大，作為前一級的負載，對前一級的放大倍數(shù)影響較小且取得的信號大。輸入電阻輸出電阻較小，可以提高帶負載能力詳看輸出電阻的推導(dǎo)8.331射極輸出器小結(jié)8.3RB+UCCC1C2RERLuiu0靜態(tài)分析動態(tài)分析下一頁上一頁首頁#特點：1.輸入電阻大2.輸出電阻小3.放大倍數(shù)約為1射極輸出器的使用1.將射極輸出器放在電路的首級，可以提高輸入電阻。2放在電路的末級，可以降低輸出電阻，提高帶負載能力3.放在電路的兩級之間，可以起到電路的匹配作用。32例：已知射極輸出器的參數(shù)如下：RB=570k

，RE=5.6k

，RL=5.6k

，

=100，UCC=12V求Au、

ri和ro

。設(shè)：RS=1k

，求：Aus、ri和ro

。3.RL=1k

時，求Au。RB+UCCC1C2RERLuiu0解：下一頁上一頁首頁#8.333RB=570k

，RE=5.6k

，RL=5.6k

，

=100，UCC=12V1.求Au、

ri和ro

。rbeRERLRB微變等效電路rbe=2.9k

，RS=07.3下一頁上一頁首頁34rbeRERLRB微變等效電路2.設(shè)：RS=1k

，求：Aus、ri和roRB=570k

，RE=5.6k

，RL=5.6k

，

=100，EC=12Vrbe=2.9k

，RS=07.3下一頁上一頁首頁35RL=1k

時3.RL=1k

和時，求Au。比較：空載時,Au=0.995

RL=5.6k

時,Au=0.990

RL=1k

時,Au=0.967RL=

時可見：射極輸出器帶負載能力強。7.3下一頁上一頁首頁36耦合方式：直接耦合；阻容耦合；變壓器耦合；光電耦合?！?-4多級阻容耦合放大電路耦合：即信號的傳送。多級放大電路對耦合電路要求：1.靜態(tài)：保證各級Q點設(shè)置2.動態(tài):傳送信號。第一級放大電路輸入輸出第二級放大電路第n級放大電路……第n-1

級放大電路功放級要求：波形不失真，減少壓降損失。

8.4下一頁上一頁首頁#37設(shè):

1=

2=50,rbe1=2.9k

,rbe2=1.7k

8.4.1典型電路前級后級+UCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET28.4求1)各級靜態(tài)值2)靜態(tài)分析:

Q點計算同單級動態(tài)分析:

關(guān)鍵:考慮級間影響方法:ri2=RL1下一頁上一頁首頁#ri2？38RE1R2R3RC2RLRSR18.4

典型電路動態(tài)分析微變等效電路下一頁上一頁首頁#39其中:RL1

=RE1//ri2=RE1//R2//R3

//rbe1=RE1//RL1

=RE1//ri2=27//1.7

1.7k

ri

=1000//(2.9+51×1.7)

82k

2.ro

=RC2=10k

下一頁上一頁首頁#代入數(shù)值403.中頻電壓放大倍數(shù):其中：RE1R2R3RC2RLRSR141RE1R2R3RC2RLRSR142第八章結(jié)束

43輸出電阻用加壓求流法求輸出電阻rorbeRERBRSrbeRERBRS電源置0下一頁上一頁首頁#7.2簡化為：返回44iCuCE近似平行rce的含義iC

uCE即：CE等效為cibErce下一頁上一頁#返回

第九章

集成運算放大電路GSQ第九章集成運算放大電路§9-1

集成運算放大器芯片§9-2集成運算放大器的線性應(yīng)用§9-3集成運算放大器的非線性應(yīng)用§9-4集成運算放大器應(yīng)用實例將整個電路的各個元件做在同一個半導(dǎo)體基片上集成電路優(yōu)點：工作穩(wěn)定、使用方便、體積小、重量輕、功耗小集成電路分類：模擬、數(shù)字集成電路；單極型、雙極型集成電路；小、中、大、超大規(guī)模集成電路；§9.1

集成運算放大器芯片一、集成電路的概念集成電路:1.電路一般采用直接耦合的電路結(jié)構(gòu)，而不采用阻容耦合結(jié)構(gòu)。2.輸入級采用差動放大電路，目的是克服直接耦合電路的零漂。3.NPN管和PNP管配合使用，從而改進單管的性能。4.大量采用恒流源設(shè)置靜態(tài)工作點或做有源負載，提高電路性能。特點：二、集成運算放大器的原理電路T3T4T5T1T2IS與uo反相

u+

u–反相輸入端同相輸入端與uo同相輸入級中間級輸出級對輸入級要求：盡量減小零漂,提高KCMRR，輸入阻抗ri

盡可能大對中間級要求：足夠大的電壓放大倍數(shù)。對輸出級要求：帶負載能力強,有足夠的輸出電流io

.輸出阻抗ro小9.1三、集成運放芯片＋－u－u+uo－＋＋

uo

∞國際符號國內(nèi)符號三種封裝形式：圓外殼封裝、扁平管封裝、雙列直插式封裝已經(jīng)不用正在使用外形符號反相輸入端同相輸入端輸出端u+

u-

u0

均為對地電壓

u-

u+

u+u-uo9.11.開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)AdAd是在開環(huán)狀態(tài)、輸出不接負載時的差模放大倍數(shù)。一般在105

107之間。理想運放的Ad為。2.共模抑制比KCMMR常用分貝作單位，一般100dB以上。3.差模輸入電阻ridri>1M,有的可達100M

以上。4.輸出電阻roro

=幾-幾十。四、集成運放的主要參數(shù)9.15.最大共模輸入電壓UIcmax6.最大差模輸入電壓UIdmax7.-3dB帶寬fH運放是直流放大器，也可放大低頻信號，不適用于高頻信號。

ri

大:幾十k

幾百k

一、理想運算放大器的概念KCMRR很大ro

?。簬资?/p>

幾百

Ao

很大:104

107§9.2

集成運算放大器的線性應(yīng)用＋

uo

∞u+

u-1.理想運算放大器的條件ri

=

KCMMRR

=

ro

=

0Ao

=

uo

2.電壓傳輸特性uo

實際傳輸特性理想傳輸特性線性區(qū)非線性區(qū)非線性區(qū)第九章結(jié)束

第十章直流穩(wěn)壓電源第10章

直流穩(wěn)壓電源10.1單相橋式整流電路10.2濾波電路10.3穩(wěn)壓電路

關(guān)于直流穩(wěn)壓電源HOME現(xiàn)實生活當(dāng)中，需要直流電源的地方很多。電子設(shè)備中需要直流電源供電（小功率）直流電源的來源？？？干電池由交流市電變?yōu)橹绷麟姷母鞣N半導(dǎo)體電源（直流穩(wěn)壓電源）直流穩(wěn)壓電源的框圖：交流電源變壓器整流濾波穩(wěn)壓負載HOME#直流電動機需要直流電源供電（大功率）1.電路組成2.工作原理分析前提：理想變壓器，理想二極管U2為正半周：V1V2V3V4RLu0U2U1I0abaV1RLV3bV2V4截止tU0U2為負半周：bV2RLV4aV1V3截止變壓器變比#HOME10.1

單相橋式整流電路10.1

單相橋式整流電路V1V2V3V4RLu0U2U1I0ab流過每只二極管的平均電流：二極管承受的最高反向電壓：選擇二極管的依據(jù)#HOME3.參數(shù)計算一般?。豪?0-1

有一單相橋式整流電路，電網(wǎng)電壓220V，負載RL=50Ω，

U0=100V，試求變壓器的變比，并選擇整流二極管。解：根據(jù)選擇2CZ12D（3A，300V）二極管四只或選擇2CZ12E（3A，400V）二極管四只#據(jù)此選擇二極管HOME例10-2

單相橋式整流電路如圖，試回答下列問題：1.若V3管接反，會有什么情況發(fā)生？此時U0=？2.若V3管短路，會有什么情況發(fā)生？此時U0=？3.若V3管開路，會有什么情況發(fā)生？此時U0=？V1V2V3V4RLu0U2U1I0ab解：1.正半周不通，2.正半周正常，3.正半周不通，#HOME負半周變壓器被短路。結(jié)果？U0=0負半周變壓器被短路。U0=0結(jié)果？負半周正常。輸出為原來的一半，結(jié)果？V1V2V3V4RLu0U2U1I0abC+tU0無濾波電容時有濾波電容時tU0濾波電容RLC較大時RLC較小時RLC適中時取條件：信號周期3.參數(shù)計算HOME10.2

整流濾波電路1.電路組成2.工作原理流過每只二極管的平均電流：二極管承受的最高反向電壓：選擇二極管的依據(jù)由于二極管上存在沖擊電流，所以選擇整流二極管時，應(yīng)留有足夠的裕量。當(dāng)RL開路時，特別注意！#HOME3.參數(shù)計算10.2整流濾波電路

例10-3

整流濾波電路如圖，負載RL=5kΩ，開關(guān)a閉合、b斷開時，直流電壓表的讀數(shù)為140V，求：VabVARL+1.A閉合,b斷開,求的讀數(shù)。A2.a斷開,b閉合,求的讀數(shù)。A3.ab均閉合，求的讀數(shù)。A解：最初相當(dāng)于RL開路，A=?0A1.2.相當(dāng)于整流電路A=?18mA3.相當(dāng)于濾波電路A=?24mA#HOME10.3直流穩(wěn)壓器目錄10.4.1直流穩(wěn)壓的基本概念一、什么叫穩(wěn)壓1．整流濾波后輸出電壓UO（整濾）是不穩(wěn)定的電壓。

(1)交流電網(wǎng)電壓本身就是不穩(wěn)定的，允許有±10%波動

(2)整流器本身有內(nèi)阻，負載（IL）變動→UO（整濾）變

(3)溫度變→整流濾波器參數(shù)變→UO（整濾）變2．穩(wěn)壓是指在電網(wǎng)波動、負載（IL）變化和溫度變化時都能保持輸出的直流電壓恒定。目錄10.3直流穩(wěn)壓器二、穩(wěn)壓器性能參數(shù)1．穩(wěn)壓系數(shù)Sr（1）定義Sr=(△UO/UO)/(△UI/UI)[T,IL恒定時]（2）意義反映電網(wǎng)波動對UO影響程度,越小越好(<1%以下)2．電壓調(diào)整率SVSV=△UO/UO

[T,IL恒定，UI在規(guī)定的變化范圍內(nèi)]≤（0.01~0.1）%3、輸出電阻RO1）定義

RO=(△UO/△IL)[T,UI恒定]2）意義反映IL變動對UO影響程度。越小越好,約0.1Ω~1mΩ10.3直流穩(wěn)壓器4、電流調(diào)整率SI（又稱負載調(diào)整率）定義SI=△UO/UO[T,UI恒定，IL在規(guī)定的變化范圍內(nèi)]意義表達穩(wěn)壓器帶負載能力的，與RO意義相同。5．溫度系數(shù)ST

（1）定義ST=(△UO/UO)/△T[UI，IL恒定]單位%/℃（2）意義反映溫度變化對UO影響程度的越小越好6．最大紋波電壓指輸出電壓中含50HZ或100HZ交流成分大小約mV級,小好

7．(UI－UO)mix保證輸出電壓穩(wěn)定所必須具有的壓差。正常應(yīng)大于該值目錄10.3直流穩(wěn)壓器三．穩(wěn)壓電源類型與應(yīng)用趨勢1、穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路簡單、常用電壓不可調(diào)、輸出電流小2、普遍采用集成穩(wěn)壓電源

(1)優(yōu)點：使用方變、輸出可調(diào)、輸出功率較大。

(2)有“線性穩(wěn)壓電源”和“開關(guān)穩(wěn)壓電源”之分開關(guān)電源：電源轉(zhuǎn)換效率高,精度較低,是大功率電源主流10.3直流穩(wěn)壓器10.4.2線性直流穩(wěn)壓的基本原理一．電路組成由四大環(huán)節(jié)組成：

1．取樣環(huán)節(jié)取出UO變化量△UO(Uf)送入Amp2．基準(zhǔn)環(huán)節(jié)對Amp提供穩(wěn)定度高的直流電壓，稱基準(zhǔn)電壓UR3．比較放大環(huán)節(jié)將△U=(Uf－UR)進行放大，控制調(diào)整管輸出

4．調(diào)整環(huán)節(jié)①T（調(diào)整管）,組成CC-Amp,提高帶負載能力提供大電流輸出。②工作在放大狀態(tài)，等效為一個可變電阻，起調(diào)節(jié)UO作用。目錄10.3直流穩(wěn)壓器二．穩(wěn)壓原理

1設(shè)IL恒定，UI變：

UI↑→UO=(UI-UCE)↑→Uf↑→△U=(Uf－UR)↑→UB↓→UO↓2．設(shè)UI恒定，IL變：

IL↓→UO↑---------UB↓→UO↓三．輸出電壓調(diào)節(jié)UO=UZ/n取樣比

n=(RP2+R2)/(R1+R2+RP2)

調(diào)節(jié)RP→n變→UO變證明：Uf=[(RP2+R2)/(R1+R2+RP2)]UO=n