第五章 放大与震荡电路ppt课件.ppt

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1、5351单管放大电路52负反馈放大电路集成运算放大器54功率放大器55正弦波振荡电路51单管放大电路 简单的收音机信号传输框图一、固定偏置放大电路1. 电路的组成电路的组成用三极管组成放大器时，根据公共端（电路中各点电位的参考点）的不同，用三极管组成放大器时，根据公共端（电路中各点电位的参考点）的不同，有三种连接方法，即共射极基本放大电路、共集电极基本放大电路和共基极基有三种连接方法，即共射极基本放大电路、共集电极基本放大电路和共基极基本放大电路。如图所示为应用最广的共射极基本放大电路，也叫固定偏置放大本放大电路。如图所示为应用最广的共射极基本放大电路，也叫固定偏置放大电路。电路。固定偏置放大

2、电路固定偏置放大电路中各元件的作用2. 工作原理工作原理在没有信号输入时，放大电路中三极管各电极电压、电流均为直流。当有在没有信号输入时，放大电路中三极管各电极电压、电流均为直流。当有信号输入时，电路中两个电源（直流电源和信号源）共同作用，电路中的电压信号输入时，电路中两个电源（直流电源和信号源）共同作用，电路中的电压和电流是两个电源单独作用时产生的电压、电流的叠加量。和电流是两个电源单独作用时产生的电压、电流的叠加量。（1）静态分析）静态分析所谓静态指的是放大器在没有交流信号输入（即所谓静态指的是放大器在没有交流信号输入（即 ui=0）时的工作状态。）时的工作状态。静态工作点a）输入特性曲线

3、上的 Q 点b）输出特性曲线上的 Q 点未设静态工作点时ui 和 iB 波形具有合适静态工作点时的 ui 和 iB 波形 波形失真与静态工作点的关系2）静态工作点的估算。通常把放大电）静态工作点的估算。通常把放大电路中只允许直流电流通过的路径称为直流等路中只允许直流电流通过的路径称为直流等效电路。直流等效电路的画法原则：放大电效电路。直流等效电路的画法原则：放大电路中的电容可以视为开路，电感可以视为短路中的电容可以视为开路，电感可以视为短路。路。估算静态工作点的公式：估算静态工作点的公式：固定偏置放大电路的直流等效电路（2）动态分析）动态分析当放大电路输入交流信号，即当放大电路输入交流信号，即

4、 ui 0 时，称为动态。时，称为动态。放大电路的电压、电流波形图通常把交流信号流通的路径称为交流等效电路。交流等效电路的画法原则：通常把交流信号流通的路径称为交流等效电路。交流等效电路的画法原则：对小容抗的电容和内阻很小的电源，忽略其交流压降，都可以视为短路。对小容抗的电容和内阻很小的电源，忽略其交流压降，都可以视为短路。放大电路的等效电路a）放大电路b）交流等效电路1）放大电路电压放大倍数）放大电路电压放大倍数 Au。放大器的电压放大倍数是指输出电压。放大器的电压放大倍数是指输出电压 uo 与与输入电压输入电压ui 的比值。的比值。即即2）放大电路的输入电阻）放大电路的输入电阻 Ri 和输

5、出电阻和输出电阻 Ro。从放大电路输入端看进去的交。从放大电路输入端看进去的交流等效电阻（不包括信号源的等效内阻），称为放大电路的输入电阻，用流等效电阻（不包括信号源的等效内阻），称为放大电路的输入电阻，用 Ri 表示。从放大电路的输出端看进去的交流等效电阻（不包括负载）称为放大电表示。从放大电路的输出端看进去的交流等效电阻（不包括负载）称为放大电路的输出电阻，用路的输出电阻，用 Ro 表示。表示。对负载来说，放大器又相当于一个具有内阻的信号源，这个内阻就是放大对负载来说，放大器又相当于一个具有内阻的信号源，这个内阻就是放大电路的输出电阻。该放大电路的输出电阻电路的输出电阻。该放大电路的输出电

6、阻 放大器的输入电阻和输出电阻二、分压式射极偏置放大电路三极管在不同温度时的输出特性曲线1. 分压式射极偏置放大电路的结构特点分压式射极偏置放大电路的结构特点 分压式射极偏置放大电路a）分压式射极偏置放大电路b）直流等效电路c）交流等效电路2. 稳定静态工作点原理稳定静态工作点原理利用上偏置电阻利用上偏置电阻 RB1 和下偏置电阻和下偏置电阻 RB2 组成串联分压器，为基极提供稳定组成串联分压器，为基极提供稳定的静态工作电压的静态工作电压 UBQ。电源电源 VCC 的分压为的分压为由此可见，由此可见，UBQ 只取决于只取决于 VCC、RB1 和和 RB2，它们都不随温度的变化而变化，它们都不随

7、温度的变化而变化，所以所以 UBQ将稳定不变。将稳定不变。3. 分压式射极偏置放大电路的估算分压式射极偏置放大电路的估算从分压式偏置电路的交流等效电路图从分压式偏置电路的交流等效电路图 c 可以看出，它与共射极基本放大电可以看出，它与共射极基本放大电路的交流等效电路相似，只是路的交流等效电路相似，只是 RB=RB1/RB2 不同。所以，输入电阻、输出不同。所以，输入电阻、输出电阻和电压放大倍数的估算公式完全相同。电阻和电压放大倍数的估算公式完全相同。 分压式射极偏置放大电路a）分压式射极偏置放大电路b）直流等效电路c）交流等效电路三、射极输出器1. 电路的组成电路的组成集电极为输入与输出电路的

8、公共端，故称共集放大电路。又称为射极输出集电极为输入与输出电路的公共端，故称共集放大电路。又称为射极输出器。器。射极输出器电路a）射极输出器电路b）交流等效电路2. 电路参数的特点电路参数的特点（1）电压放大倍数）电压放大倍数射极输出器的电压放大倍数小于射极输出器的电压放大倍数小于 1，且接近于，且接近于 1。（2）输入电阻）输入电阻（3）输出电阻）输出电阻（4）射极输出器的应用）射极输出器的应用射极输出器具有电压跟随作用和输入电阻大、输出电阻小的特点，且有一射极输出器具有电压跟随作用和输入电阻大、输出电阻小的特点，且有一定的电流和功率放大作用。定的电流和功率放大作用。52负反馈放大电路多级放

9、大电路的组成框图一、多级放大电路1. 耦合形式耦合形式各级放大器之间的连接方式叫作耦合。各级放大器之间的连接方式叫作耦合。 四种级间耦合方式 四种级间耦合方式2. 多级放大电路的电压放大倍数和输入输出电阻多级放大电路的电压放大倍数和输入输出电阻多级放大电路的框图二、反馈的概念1. 反馈的定义反馈的定义将电路的输出量（电压或电流）的部分或全部通过一定的电路，以一定的将电路的输出量（电压或电流）的部分或全部通过一定的电路，以一定的方式回送到输入端并与输入信号（电压或电流）比较，从而进一步影响放大器方式回送到输入端并与输入信号（电压或电流）比较，从而进一步影响放大器输出的过程称为反馈，将输出量回送到

10、输入端的电路称为反馈电路。输出的过程称为反馈，将输出量回送到输入端的电路称为反馈电路。反馈示意图2. 反馈的分类反馈的分类（1）正反馈和负反馈）正反馈和负反馈正反馈：增强放大电路净输入量变化趋势的反馈。正反馈：增强放大电路净输入量变化趋势的反馈。负反馈：削弱放大电路净输入量变化趋势的反馈。负反馈：削弱放大电路净输入量变化趋势的反馈。放大电路中采用负反馈，正反馈多用于振荡电路中。放大电路中采用负反馈，正反馈多用于振荡电路中。 判别反馈极性示意图a）反馈加到基极b）反馈加到发射极（2）电压反馈和电流反馈）电压反馈和电流反馈电压反馈的反馈信号取自放大电路的输出电压，电流反馈的反馈信号取自电压反馈的反

11、馈信号取自放大电路的输出电压，电流反馈的反馈信号取自放大电路的输出电流。放大电路的输出电流。可采用输出短路法来判断反馈电路是电压反馈还是电流反馈，具体方法如可采用输出短路法来判断反馈电路是电压反馈还是电流反馈，具体方法如下：将负载短路，使输出电压为零，若反馈信号也为零，则为电压反馈；否则下：将负载短路，使输出电压为零，若反馈信号也为零，则为电压反馈；否则就是电流反馈。就是电流反馈。反馈信号在输出端的取样方式a）电压反馈b）电流反馈（3）串联反馈与并联反馈）串联反馈与并联反馈串联反馈的反馈信号在输入端是与信号源串联，并联反馈的反馈信号在输串联反馈的反馈信号在输入端是与信号源串联，并联反馈的反馈信

12、号在输入端是与信号源并联。入端是与信号源并联。反馈信号与输入信号的连接a）串联反馈b）并联反馈（4）直流反馈与交流反馈）直流反馈与交流反馈直流反馈是指反馈量中只含有直流量的反馈。同理，交流反馈的反馈量中直流反馈是指反馈量中只含有直流量的反馈。同理，交流反馈的反馈量中只含有交流量。只含有交流量。负反馈多级放大电路三、负反馈对放大电路性能的影响1. 提高放大倍数的稳定性提高放大倍数的稳定性引入负反馈使放大倍数的稳定性提高了，但放大倍数下降了。引入负反馈使放大倍数的稳定性提高了，但放大倍数下降了。2. 减小非线性失真减小非线性失真负反馈对非线性失真的影响a）无负反馈b）带负反馈负反馈对通频带的影响4

13、. 改变放大电路的输入、输出电阻改变放大电路的输入、输出电阻（1）串联负反馈使输入电阻增大）串联负反馈使输入电阻增大（2）并联负反馈使输入电阻减小）并联负反馈使输入电阻减小负反馈对输入电阻的影响a）串联负反馈b）并联负反馈（3）电压负反馈使输出电阻减小）电压负反馈使输出电阻减小（4）电流负反馈使输出电阻增大）电流负反馈使输出电阻增大负反馈对输出电阻的影响a）电压负反馈b）电流负反馈53集成运算放大器一、集成运算放大器的外形和图形符号1. 集成运算放大器的外形集成运算放大器的外形常见集成运放的外形a）双列直插式b）单列直插式c）扁平式d）圆壳式2. 集成运算放大器的图形符号集成运算放大器的图形符

14、号集成运算放大器的图形符号如图所示。图中集成运算放大器的图形符号如图所示。图中“ ”表示放大器，三角形所表示放大器，三角形所指方向为信号的传输方向，指方向为信号的传输方向，“”表示开环电压放大倍数极高。表示开环电压放大倍数极高。集成运放的图形符号二、集成运算放大器的主要参数集成运算放大器的主要参数集成运算放大器的主要参数三、集成运算放大器的工作特性1. 集成运放的理想化条件集成运放的理想化条件（1）开环差模电压放大倍数）开环差模电压放大倍数 Auo 。（2）差模输入电阻）差模输入电阻 rid 。（3）开环输出电阻）开环输出电阻 ro 0。（4）共模抑制比）共模抑制比 KCMR 。（5）没有失调

15、现象，即当输入信号为零时，输出信号也为零。）没有失调现象，即当输入信号为零时，输出信号也为零。2. 集成运放的电压传输特性集成运放的电压传输特性集成运放的输出电压与输入电压（即同相输入端与反相输入端之间的电压）集成运放的输出电压与输入电压（即同相输入端与反相输入端之间的电压）之间的关系曲线称为电压传输特性曲线，曲线分为线性区和非线性区。之间的关系曲线称为电压传输特性曲线，曲线分为线性区和非线性区。集成运放的电压传输特性曲线3. 分析集成运放的重要依据分析集成运放的重要依据（1）理想集成运放工作在线性区时分析电路的两个重要依据）理想集成运放工作在线性区时分析电路的两个重要依据1）集成运放两输入端

16、之间的电压为零，即）集成运放两输入端之间的电压为零，即uP-uN=02）集成运放两输入端电流为零，即）集成运放两输入端电流为零，即iP=iN=0（2）理想集成运放工作在非线性区时分析电路的两个重要依据）理想集成运放工作在非线性区时分析电路的两个重要依据1）当）当 uPuN 时，时，uo=+Uom；当；当 uPuN 时，时，uo=+Uom（高电平）（高电平）uPuN 时，时，uo=-Uom（低电平）（低电平） 单门限电压比较器的传输特性a）电路图b）传输特性曲线利用比较器实现电压波形变换2. 双门限电压比较器双门限电压比较器双门限电压比较器电路原理图双门限电压比较器传输特性曲线54功率放大器音响

17、功率放大器一、低频功率放大器的概念功率放大电路又称为功率放大器，简称功率放大电路又称为功率放大器，简称“功放功放”。功放中以半导体三极管。功放中以半导体三极管为主要器件，一般称为功率放大管，简称为主要器件，一般称为功率放大管，简称“功放管功放管”。1. 对功率放大器的基本要求对功率放大器的基本要求（1）要求有足够大的输出功率。）要求有足够大的输出功率。（2）要求有较高的效率。）要求有较高的效率。（3）要求非线性失真较小。）要求非线性失真较小。（4）要求功放管的散热性能好。）要求功放管的散热性能好。2. 功率放大器的分类功率放大器的分类三类功率放大器的特性及应用二、互补对称功率放大器若采用两个导

18、电性相反的管子，使它若采用两个导电性相反的管子，使它们都工作在乙类放大状态，一个在正半周们都工作在乙类放大状态，一个在正半周工作，另一个在负半周工作，同时把两个工作，另一个在负半周工作，同时把两个输出波形加到负载上，在负载上得到完整输出波形加到负载上，在负载上得到完整的输出波形，这样就解决了效率与失真的的输出波形，这样就解决了效率与失真的矛盾。矛盾。1. 单电源供电的互补对称功放电单电源供电的互补对称功放电路（路（OTL 电路）电路）（1）电路组成及工作原理）电路组成及工作原理 OTL 电路（2）实用的）实用的 OTL 功放电路功放电路OTL 功放电路工作在乙类状态，效率较高。在正、负半周的交

19、界处出现功放电路工作在乙类状态，效率较高。在正、负半周的交界处出现了与输入不同的失真波形，这种失真叫了与输入不同的失真波形，这种失真叫“交越失真交越失真”。 交越失真波形2. 双电源供电的互补对称功放电路（双电源供电的互补对称功放电路（OCL 电路）电路）OCL 电路与电路与 OTL 电路工作原理很相似，但电路采用直接耦合形式，由于电路工作原理很相似，但电路采用直接耦合形式，由于没有大容量的电容，低频特性较好，而且便于集成化，所以广泛应用于高保真没有大容量的电容，低频特性较好，而且便于集成化，所以广泛应用于高保真的音响设备中。的音响设备中。实用的 OTL 功放电路 OCL 电路三、集成功率放大

20、器集成功放集成功放 LM386 为为 8 脚双列直插塑料封装结构，如图所示，其引脚如图脚双列直插塑料封装结构，如图所示，其引脚如图所示。所示。 LM386 外形图 LM386 引脚图图所示为图所示为 LM386 的应用接线图。的应用接线图。 LM386 的应用接线图55正弦波振荡电路一、LC 正弦波振荡电路1. 振荡电路的组成及振荡条件振荡电路的组成及振荡条件（1）正弦波振荡电路的组成）正弦波振荡电路的组成 正弦波振荡电路及基本组成框图a）函数信号发生器b）正弦波振荡电路的基本组成（2）自激振荡的条件）自激振荡的条件1）幅度平衡条件）幅度平衡条件反馈信号的振幅等于输入信号的振幅，即：反馈信号的

21、振幅等于输入信号的振幅，即：2）相位平衡条件）相位平衡条件反馈信号反馈信号 Uf 与输入信号与输入信号 Ui 要同相，它们之间的相位差应为：要同相，它们之间的相位差应为：式中式中 A 表示基本放大电路的相移，表示基本放大电路的相移，F 表示反馈电路的相移，表示反馈电路的相移，n=0，1，2，3，（3）自激振荡的建立及稳幅）自激振荡的建立及稳幅振荡电路能否起振，除了电路必须引入正反馈之外，反馈信号振荡电路能否起振，除了电路必须引入正反馈之外，反馈信号 Uf 应比输应比输入信号入信号 Ui 的幅度要大，即的幅度要大，即 AF 1。正弦波振荡电路产生振荡的条件为：正弦波振荡电路产生振荡的条件为：2.

22、 LC 正弦波振荡电路正弦波振荡电路（1）电感三点式正弦波振荡电路）电感三点式正弦波振荡电路电路的振荡频率等于电路的振荡频率等于 LC 并联电路的谐振频率，即：并联电路的谐振频率，即：式中，式中，L 为电路的总电感。为电路的总电感。电感三点式正弦波振荡电路简化交流等效电路（2）电容三点式正弦波振荡电路）电容三点式正弦波振荡电路振荡电路的振荡频率等于振荡电路的振荡频率等于 LC 并联电路的谐振频率，即并联电路的谐振频率，即式中，式中，C=C1C2/（C1+C2）。）。 电容三点式正弦波振荡电路简化交流等效电路二、石英晶体振荡电路1. 石英晶体的特点石英晶体的特点如果给石英晶片两侧加上直流电压，晶

23、片将会产生形变，如压缩；如果改如果给石英晶片两侧加上直流电压，晶片将会产生形变，如压缩；如果改变所加直流电压的方向，晶片也会产生形变，不过这时晶片将膨胀。这就是石变所加直流电压的方向，晶片也会产生形变，不过这时晶片将膨胀。这就是石英晶片的压电效应。英晶片的压电效应。（2）石英晶体谐振器）石英晶体谐振器在石英晶片的两侧喷涂金属层，然后将石英晶片夹在两片金属板之间，再在石英晶片的两侧喷涂金属层，然后将石英晶片夹在两片金属板之间，再分别从两金属板上引出电极，并按一定形式封装就构成了一个石英晶体谐振器，分别从两金属板上引出电极，并按一定形式封装就构成了一个石英晶体谐振器，简称晶振。简称晶振。石英晶体结

24、构图石英晶体图形符号石英晶体谐振器的等效电路如图所示，石英晶体谐振器的等效电路如图所示，C0 为极板间的电容，为极板间的电容，C-L-R 支路是支路是石英晶体谐振器的等效电路。石英晶体谐振器的等效电路。石英晶体实物外形石英晶体谐振器等效电路当当 C-L-R 支路产生串联谐振时，等效电路的阻抗最小（等于支路产生串联谐振时，等效电路的阻抗最小（等于 R），串联谐），串联谐振频率为振频率为当电路产生并联谐振时，并联谐振频率为当电路产生并联谐振时，并联谐振频率为如图所示为晶体谐振器的频率特性曲线。石英晶体谐振器的频率稳定性非如图所示为晶体谐振器的频率特性曲线。石英晶体谐振器的频率稳定性非常好。常好。石英晶体谐振器的频率特性曲线2. 石英晶体振荡电路石英晶体振荡电路（1）串联型石英晶体振荡电路）串联型石英晶体振荡电路串联型石英晶体振荡电路如图所示。串联型石英晶体振荡电路如图所示。 串联型石英晶体振荡电路（2）并联型石英晶体振荡电路）并联型石英晶体振荡电路并联型石英晶体振荡电路如图所示。并联型石英晶体振荡电路如图所示。并联型石英晶体振荡电路简化交流等效电路