《多級放大器》課件

多級放大器多級放大器，由多個級聯(lián)的單個放大級組成。每個放大級都通過其增益、帶寬和輸入/輸出阻抗等特性來增強(qiáng)信號。放大器簡介信號增強(qiáng)放大器可以增強(qiáng)微弱的信號，使其能夠驅(qū)動其他電路或設(shè)備。信號處理放大器可以對信號進(jìn)行處理，例如調(diào)節(jié)信號的幅度、頻率或相位。信號輸出放大器可以將增強(qiáng)后的信號輸出到其他電路或設(shè)備，例如揚(yáng)聲器。放大器基本構(gòu)成輸入電路輸入電路負(fù)責(zé)接收輸入信號，并將其轉(zhuǎn)換成放大器可處理的信號形式。放大電路放大電路是放大器的核心部分，負(fù)責(zé)對輸入信號進(jìn)行放大。輸出電路輸出電路將放大后的信號輸出到負(fù)載，例如揚(yáng)聲器、耳機(jī)等。電源電路電源電路為放大器提供所需的直流電源，確保放大器正常工作。增益與帶寬放大器增益是指輸出信號幅度與輸入信號幅度之比，表示放大器對信號的放大能力。放大器帶寬是指放大器能夠正常放大信號的頻率范圍，通常指增益下降到3dB時的頻率范圍。增益和帶寬是放大器的重要參數(shù)，二者之間存在著相互制約的關(guān)系。一般來說，增益越高，帶寬越窄，反之亦然。放大器分類單管放大器單管放大器是使用單個晶體管來實(shí)現(xiàn)放大功能的電路，主要分為共源、共射、共集三種基本類型。多級放大器多級放大器由多個單管放大器級聯(lián)而成，可以獲得更高的增益和更好的性能。運(yùn)算放大器運(yùn)算放大器是一種高增益、高輸入阻抗、低輸出阻抗的放大器，廣泛應(yīng)用于各種電子電路中。單管放大器單管放大器是使用單個晶體管作為放大元件的放大器。單管放大器結(jié)構(gòu)簡單，易于設(shè)計(jì)和制作，但性能方面受限于單管的特性。單管放大器通常應(yīng)用于低功率、低頻信號的放大，例如音頻放大和小型電子設(shè)備。共源放大器共源放大器是一種基本類型的單管放大器。它是三種基本單管放大器之一，另外兩種是共射放大器和共集放大器。共源放大器以其輸入信號與晶體管的源極連接，輸出信號從晶體管的漏極獲取的特點(diǎn)命名。共源放大器通常用于電壓放大，并具有低輸出阻抗的特點(diǎn)。它們在各種應(yīng)用中被廣泛使用，包括音頻放大器、信號緩沖器和模擬開關(guān)。共射放大器共射放大器是三極管放大電路中最常見的形式，它具有較高的電壓放大倍數(shù)和電流放大倍數(shù)。共射放大器輸出信號與輸入信號同相，并具有較高的輸入阻抗和較低的輸出阻抗。共集放大器輸入與輸出共集放大器，也稱為射極跟隨器，輸入信號直接連接到放大器的基極，輸出信號從射極獲取。特性共集放大器具有高輸入阻抗和低輸出阻抗，適用于緩沖和阻抗匹配。應(yīng)用共集放大器常用于信號緩沖，阻抗匹配，電壓跟隨等場景。差動放大器差動放大器是一種常用的電子電路，它由兩個相同的晶體管組成，它們的基極分別連接到兩個不同的輸入信號源。差動放大器的輸出信號是兩個輸入信號之差的放大倍數(shù)。差動放大器具有許多優(yōu)點(diǎn)，包括高輸入阻抗、高共模抑制比、低噪聲和低失真。這些優(yōu)點(diǎn)使得差動放大器成為許多應(yīng)用中的理想選擇，例如儀器放大器、音頻放大器和運(yùn)算放大器。集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器是一種高增益、高輸入阻抗、低輸出阻抗的模擬集成電路。它通常由多個晶體管和電阻組成，封裝在單個集成電路芯片中。運(yùn)算放大器在信號處理、濾波、放大、控制等方面有著廣泛的應(yīng)用。由于其體積小、價格低、性能穩(wěn)定，已經(jīng)成為現(xiàn)代電子電路中不可或缺的重要元件。差動放大電路差模信號差動放大電路主要放大兩個輸入端電壓之差。抑制共模信號差動放大電路對輸入信號的共模部分幾乎不敏感。應(yīng)用廣泛差動放大電路廣泛應(yīng)用于儀器儀表、通信、控制等領(lǐng)域。運(yùn)算放大器基本特性高增益運(yùn)算放大器具有非常高的電壓增益，通常在10^5到10^8之間。高輸入阻抗運(yùn)算放大器具有極高的輸入阻抗，通常在10^6歐姆以上，以確保對信號源的影響最小。低輸出阻抗運(yùn)算放大器具有極低的輸出阻抗，通常在幾十歐姆以下，以確保信號能夠輕松驅(qū)動負(fù)載。高帶寬運(yùn)算放大器能夠放大從直流到非常高的頻率的信號，通常在兆赫茲范圍內(nèi)。理想運(yùn)算放大器1無限大開環(huán)增益理想運(yùn)算放大器的開環(huán)增益無限大，即使微小的輸入信號也能放大到無限大輸出。2無限大輸入阻抗理想運(yùn)算放大器輸入阻抗無限大，可以忽略輸入電流，不會影響信號源。3零輸出阻抗理想運(yùn)算放大器輸出阻抗為零，可以提供任意負(fù)載電流，不會影響輸出電壓。4無限帶寬理想運(yùn)算放大器可以放大任何頻率的信號，沒有帶寬限制。實(shí)際運(yùn)算放大器有限帶寬實(shí)際運(yùn)算放大器擁有有限的帶寬，這意味著其增益會隨著頻率的升高而下降。輸入失調(diào)電壓由于制造工藝的原因，實(shí)際運(yùn)算放大器在沒有輸入信號的情況下也會產(chǎn)生一個微小的輸出電壓，稱為輸入失調(diào)電壓。輸入偏置電流輸入偏置電流是指輸入端流入或流出運(yùn)算放大器的微小電流，會影響放大器的輸入信號，導(dǎo)致輸出信號產(chǎn)生誤差。噪聲實(shí)際運(yùn)算放大器在放大信號的同時也會產(chǎn)生一些隨機(jī)的噪聲，會影響信號的準(zhǔn)確性。運(yùn)算放大器電路應(yīng)用1信號處理濾波、放大、整形2控制系統(tǒng)PID調(diào)節(jié)、伺服控制3模擬電路電源、放大、轉(zhuǎn)換4數(shù)據(jù)采集信號采集、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換運(yùn)算放大器在電子電路中應(yīng)用廣泛，能實(shí)現(xiàn)多種功能。放大器參數(shù)測量測量放大器的參數(shù)，可以準(zhǔn)確評估其性能，并為電路設(shè)計(jì)提供參考。常見參數(shù)包括：1增益放大器對信號的放大倍數(shù)2帶寬放大器能夠正常工作的頻率范圍3噪聲放大器自身產(chǎn)生的噪聲信號4失真放大器輸出信號與輸入信號的偏差放大器穩(wěn)定性分析11.頻率響應(yīng)放大器的頻率響應(yīng)曲線決定了其穩(wěn)定性，包括截止頻率和增益裕度。22.相位裕度相位裕度反映了放大器在閉環(huán)狀態(tài)下的穩(wěn)定性，理想值為45度以上。33.負(fù)反饋負(fù)反饋可以提高放大器穩(wěn)定性，但引入相移，需根據(jù)具體電路分析。44.補(bǔ)償技術(shù)通過添加補(bǔ)償電容等措施來改善放大器的穩(wěn)定性，提高其可靠性。反饋放大電路放大器電路性能增強(qiáng)放大器性能，改善性能參數(shù)，如增益、帶寬、線性度、穩(wěn)定性等。穩(wěn)定性消除放大器中寄生振蕩，確保放大器穩(wěn)定運(yùn)行。靈活度通過改變反饋量和反饋方式，實(shí)現(xiàn)對放大器性能的調(diào)節(jié)和控制。負(fù)反饋放大電路分類電壓負(fù)反饋反饋信號與放大器輸入信號同相，反饋信號與輸出信號反相。電流負(fù)反饋反饋信號與放大器輸出信號同相，反饋信號與輸入信號反相?；旌县?fù)反饋同時包含電壓負(fù)反饋和電流負(fù)反饋，用于兼顧電壓增益和電流增益。電壓負(fù)反饋放大電路基本原理電壓負(fù)反饋放大電路是指將放大電路的輸出電壓的一部分反饋到輸入端，并與輸入信號進(jìn)行比較，從而改變輸入信號的幅度。這種反饋方式可以有效地減小放大電路的輸出電壓的變化，提高放大電路的穩(wěn)定性和精度。主要特點(diǎn)電壓負(fù)反饋放大電路具有以下特點(diǎn)：增益降低輸入阻抗升高輸出阻抗降低帶寬增大失真減小穩(wěn)定性提高電流負(fù)反饋放大電路電流負(fù)反饋電流負(fù)反饋將輸出電流的一部分反饋到輸入端，與輸入電流相減。反饋類型電流負(fù)反饋可分為串聯(lián)電流負(fù)反饋和并聯(lián)電流負(fù)反饋。特點(diǎn)增益穩(wěn)定輸出阻抗低輸入阻抗高負(fù)反饋放大電路特性增益穩(wěn)定性負(fù)反饋可以有效降低放大器的增益變化，使放大器在不同環(huán)境下都能保持穩(wěn)定的增益。減小非線性失真負(fù)反饋可以抑制放大器中非線性元件的失真，提高放大器的線性度，使輸出信號更接近輸入信號。改善頻響特性負(fù)反饋可以擴(kuò)展放大器的帶寬，提高放大器在不同頻率下的增益一致性，使放大器能夠處理更寬頻率范圍的信號。提高輸入阻抗負(fù)反饋可以提高放大器的輸入阻抗，減少輸入信號的損失，使放大器能夠更好地匹配信號源。負(fù)反饋放大電路應(yīng)用11.提高放大器的穩(wěn)定性減少放大器增益和相位隨頻率變化的影響，改善信號的線性度，提高放大器的穩(wěn)定性。22.降低放大器的失真通過負(fù)反饋，可以抑制非線性失真，提高信號的質(zhì)量，確保放大器的輸出信號與輸入信號保持一致性。33.擴(kuò)展放大器的頻率響應(yīng)負(fù)反饋可以抑制放大器的頻率特性變化，提高放大器的帶寬，使放大器能正常處理更寬頻率范圍的信號。44.提高放大器的輸入阻抗或輸出阻抗根據(jù)反饋方式的不同，可以提高放大器的輸入阻抗，使其能夠更好地接收信號，或者提高輸出阻抗，使其能夠更好地驅(qū)動負(fù)載。串聯(lián)負(fù)反饋放大電路1串聯(lián)負(fù)反饋電路反饋信號與輸入信號串聯(lián)。反饋信號與輸入信號相加，形成差分信號，放大后作為輸出。2增益穩(wěn)定性串聯(lián)負(fù)反饋可以提高放大電路的增益穩(wěn)定性，減少信號失真。3帶寬提升串聯(lián)負(fù)反饋可以降低放大電路的輸出阻抗，擴(kuò)展其帶寬。并聯(lián)負(fù)反饋放大電路1輸出電流反饋輸出電流的變化反饋到輸入端2反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)在放大電路的輸出端3增益減小反饋信號與輸入信號相位相反4輸出阻抗降低提高電路的穩(wěn)定性和抗干擾能力并聯(lián)負(fù)反饋放大電路是常見的放大電路類型。在該類型電路中，反饋信號通過一個并聯(lián)在輸出端上的反饋網(wǎng)絡(luò)，將輸出電流的變化反饋到輸入端。反饋網(wǎng)絡(luò)通常由電阻或電容組成，并聯(lián)在輸出端，將輸出信號的一部分反饋到輸入端。由于反饋信號與輸入信號相位相反，因此反饋會減小放大電路的增益，但同時也會降低輸出阻抗，提高電路的穩(wěn)定性和抗干擾能力。差動負(fù)反饋放大電路差動負(fù)反饋放大電路差動負(fù)反饋放大電路是一種特殊的負(fù)反饋電路，利用差動放大器實(shí)現(xiàn)差動信號的放大和反饋。工作原理差動放大器接收兩個輸入信號，并輸出它們的差值，而反饋信號則作用于輸入端的兩個信號，從而調(diào)節(jié)電路的增益和穩(wěn)定性。特點(diǎn)差動負(fù)反饋放大電路具有高輸入阻抗、低輸出阻抗、高共模抑制比、高增益等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種信號處理電路。應(yīng)用差動負(fù)反饋放大電路常用于音頻放大器、儀器放大器、濾波器等電路中，提高電路的性能和穩(wěn)定性。多級負(fù)反饋放大電路多級負(fù)反饋放大電路是將多個放大級級聯(lián)，并利用反饋技術(shù)來改善電路性能。多級負(fù)反饋放大電路的增益更高，頻率響應(yīng)更寬，穩(wěn)定性更