放大电路及负反馈资料ppt课件.ppt

《放大电路及负反馈资料ppt课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《放大电路及负反馈资料ppt课件.ppt（39页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、 第第 7章章 模拟电路模拟电路7.4多级放大电路多级放大电路7.5放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈7.3单级放大电路单级放大电路 7.3共发射极单管放大电路共发射极单管放大电路7.3.1电路的结构电路的结构7.3.2共发射极放大电路工作原理共发射极放大电路工作原理7.3.3静态工作点的稳定静态工作点的稳定7 7.3 3.6 6射极输出器射极输出器 7.3.5电压放大倍数、输入电阻和输出电阻电压放大倍数、输入电阻和输出电阻 7.3.1电路的结构电路的结构VT 电流放大元件电流放大元件UCC 直流电源。与直流电源。与 RB、RC 配合，保证管子的发射极正偏、配合，保证管子的发射极正偏、集电极

2、反偏；为输出信号提供集电极反偏；为输出信号提供能量。能量。RB 基极偏置电阻。与基极偏置电阻。与 UCC 配合，为晶体管提供合适的基配合，为晶体管提供合适的基极电流。极电流。RC 集电极负载电阻。将晶体管的电流放大作用转化为电集电极负载电阻。将晶体管的电流放大作用转化为电压放大。压放大。 C1、C2 耦合电容。耦合电容。“隔直通交隔直通交”。发射极是输入、输出回路的公共端发射极是输入、输出回路的公共端输入回路输入回路输出回路输出回路共射放大电路共射放大电路 7.3.2共发射极放大电路工作原理共发射极放大电路工作原理1. 静态工作情况静态工作情况直流通路：直流通路：直流信号在电路中流通的路径。直

3、流信号在电路中流通的路径。直流通路的画法：直流通路的画法：电容视为开路。电容视为开路。静态工作点：静态工作点：静态时，晶体管静态时，晶体管IB、IC、UCE 称该放大电路静态工称该放大电路静态工作点。作点。静态：静态：放大器无交流信号输入放大器无交流信号输入时的直流工作状态。时的直流工作状态。静态分析时可画出：静态分析时可画出： 根据直流通路的结构计算根据直流通路的结构计算静态工作点静态工作点BBECCBRUUIBECCUUBCCBRUIBCIICCCCCEIRUU通常通常则则 例例 UCC = 12 V, RB = 300 k , RC = 4 k , = 50, 求放大电路的静态工作点求放

4、大电路的静态工作点IB 、IC 和和 UCE。 解解 A40mA30012BCCB RUImA2A4050BC II V8V)2412(CCCCCE RIUU 2动态工作情况动态工作情况 动态：动态：有交流信号输入时放大电路的状态。有交流信号输入时放大电路的状态。动态时，在输入交流信号动态时，在输入交流信号 ui 作用下，电路中各极电压、作用下，电路中各极电压、电流在原静态值上叠加一个交电流在原静态值上叠加一个交流分量。只要静态工作点合适，流分量。只要静态工作点合适，晶体管工作在放大状态，各极晶体管工作在放大状态，各极电压、电流交流分量的变化规电压、电流交流分量的变化规律与输入交流信号律与输入

5、交流信号 ui 同。同。 放大电路的工作波形放大电路的工作波形输入交流信号输入交流信号 ui 经耦合电容经耦合电容 C1 加加在晶体管的发射结。在晶体管的发射结。经耦合电容经耦合电容 C2 “隔直通交隔直通交”后，后，输出交流电压输出交流电压 uo。uo 与与 ui 反相。反相。uBE = UBE + ui由于晶体管处于放大状态，集电极由于晶体管处于放大状态，集电极电流电流 iC 受基极电流受基极电流 iB 控制，控制， iC = iB = IC + ic ，uCE = UCC iCRC随随 iC 作相反的作相反的变化。变化。uBE 的变化引起基极电流的变化引起基极电流 iB 的变化。的变化。

6、 iB = IB + ib 为了不失真的放大信号，必须设置合适的静态工作为了不失真的放大信号，必须设置合适的静态工作点，同时工作点要稳定。点，同时工作点要稳定。由于晶体管的参数与温度有关，当环境温度变化或更由于晶体管的参数与温度有关，当环境温度变化或更换管子时，晶体管的参数要发生变化，引起静态工作点的换管子时，晶体管的参数要发生变化，引起静态工作点的变化。变化。TICEOIC例：例：即，温度升高，静态工作点上移，可能会引起饱和即，温度升高，静态工作点上移，可能会引起饱和失真。失真。稳定静态工作点，采用具有稳定静态工作点作用的稳定静态工作点，采用具有稳定静态工作点作用的分压式放大电路。分压式放大

7、电路。动画：温度对动画：温度对 Q 点的影响点的影响7.3.3静态工作点的稳定静态工作点的稳定动画：分压式偏置电路动画：分压式偏置电路 分压式放大电路：分压式放大电路：稳定静态工作点的原理：稳定静态工作点的原理：如果如果 I1 IB，UCC UBE，B2B1B2CCBRRRUU 则：则：基本不变基本不变UE = UB UBE 也基本不变也基本不变EEECRUII 基本不变基本不变稳定静态工作点的过程：稳定静态工作点的过程：TICIEVEUBE (=UB UE)ICCE：旁路电容。对交流信号：旁路电容。对交流信号 CE 视为短路。视为短路。 交流通路交流通路放大电路的交流通路放大电路的交流通路交

8、流通路：交流通路：交流信号在电交流信号在电路中流通的路径。路中流通的路径。交流通路的画法：交流通路的画法：对交流对交流信号阻抗很小的耦合电容、旁信号阻抗很小的耦合电容、旁路电容视为短路；直流电源对路电容视为短路；直流电源对交流信号内阻很小，也视为短交流信号内阻很小，也视为短路。路。输入回路输入回路输出回路输出回路7.3.4电压放大倍数、输入电阻和输出电阻电压放大倍数、输入电阻和输出电阻 1电压放大倍数电压放大倍数电压放大倍数电压放大倍数iouuAu bLLcoiRRiu bebiriu 为等效负载电阻；为等效负载电阻；其中其中 CLLRRR 所以所以beLbbe bLiorRiriRuuAu

9、负号表示输出与输入信号反相。负号表示输出与输入信号反相。CL,u beC rRARR 空载时，空载时，为晶体管基极和发射极为晶体管基极和发射极间的动态电阻。间的动态电阻。berbbebeiUr 约为约为1 k 左右。左右。 2输入电阻输入电阻 Ri 和输出电阻和输出电阻 Ro放大电路的输入电阻放大电路的输入电阻 Ri 是从是从放大电路的输入端看进去的交流放大电路的输入端看进去的交流等效电阻。等效电阻。ribebeBi /rrRR Ri 相当于信号源或前级放大电路的负载。一般来说，相当于信号源或前级放大电路的负载。一般来说， Ri 越大，放大电路向信号源取用的电流越小，对信号源的影响越越大，放大

10、电路向信号源取用的电流越小，对信号源的影响越小。小。 放大电路的输出电阻放大电路的输出电阻 Ro 是从放是从放大电路的输出端大电路的输出端( (不包括负载不包括负载) )看进看进去的交流等效电阻。去的交流等效电阻。roCoRR Ro 表示放大电路的带负载能力。放大电路对负载来表示放大电路的带负载能力。放大电路对负载来说相当于一个内阻为说相当于一个内阻为 Ro 的信号源。的信号源。 Ro 越小，放大电路带越小，放大电路带负载的能力越强。负载的能力越强。 例例 UCC = 12 V, RB = 300 k , RC = 4 k , = 50，rbe = 1 k , RL = 4 k ，求放大电路的

11、，求放大电路的 Au、ri、ro。 解解 beLrRAu k2k4444 /CLCL CLLRRRRRRR1001250beL rRAu k1 /bebeBirrRR k4coRR若放大电路未带负载若放大电路未带负载2001450beC rRAu 7.3.5.1电压放大倍数、输入电阻、输出电阻电压放大倍数、输入电阻、输出电阻7.3.5 7.3.5 射极输出器射极输出器7.3.5.2射极输出器的应用射极输出器的应用 射极输出器电路图射极输出器电路图输出电压输出电压 uo 为晶体管发射极输出。为晶体管发射极输出。 1电压放大倍数电压放大倍数E LLRRR LbeLbLbbebLio)(1)1()(

12、1)1(RrRiRiriRuuAu 1)(1 Lbe uARr，所以，所以由于由于 经理论分析可得经理论分析可得可见输出电压可见输出电压 uo 随随 ui 变化而变化，大小近似相等，且相变化而变化，大小近似相等，且相位相同，所以该电路又称射极跟随器。位相同，所以该电路又称射极跟随器。7.3.5.1电压放大倍数、输入电阻和输出电阻电压放大倍数、输入电阻和输出电阻 2输入电阻输入电阻 Ri LBLbeBi1/1/RRRrRR 射随器的输入电阻很高。射随器的输入电阻很高。通常为几千欧至几百千欧。通常为几千欧至几百千欧。riri ro3输出电阻输出电阻 RO射随器的输出电阻很小。通常为几十欧至几百欧。

13、射随器的输出电阻很小。通常为几十欧至几百欧。原因：因原因：因 uo ui，当，当 ui 不变，不变， uo 也近似不变，可见，负也近似不变，可见，负载电阻对输出电压影响很小，说明输出电阻很小。载电阻对输出电压影响很小，说明输出电阻很小。 射随器具有输入电阻高；输出电阻低；电压放大倍数近似射随器具有输入电阻高；输出电阻低；电压放大倍数近似等于等于 1；输出电压与输入电压同相位的特点，因而在电路中得到；输出电压与输入电压同相位的特点，因而在电路中得到广泛的应用。广泛的应用。1作输入级作输入级2作输出级作输出级3作中间隔离级作中间隔离级利用高输入阻抗可减小对信号源的影响。利用高输入阻抗可减小对信号源

14、的影响。利用低输出阻抗可提高带负载能力，使输出电压稳定。利用低输出阻抗可提高带负载能力，使输出电压稳定。利用其阻抗变换作用，接在两级共发射极放大电路之间，利用其阻抗变换作用，接在两级共发射极放大电路之间，可减小后级对前级的影响。可减小后级对前级的影响。7.3.5.2射极输出器的应用射极输出器的应用 多个单级放大电路通过一定的方式连接在一起，组合成多个单级放大电路通过一定的方式连接在一起，组合成多级放大电路多级放大电路 。 级间耦合：级间耦合：级与级间的连接方式。级与级间的连接方式。级间耦合的要求：级间耦合的要求：一、前后级静态工作点影响应最小。一、前后级静态工作点影响应最小。二、信号能顺利传递

15、，传递过程中信号损耗和失真要尽二、信号能顺利传递，传递过程中信号损耗和失真要尽可能的小。可能的小。7.4多级放大电路多级放大电路 1耦合方式耦合方式常用的耦合方式有三种：直接耦合、阻容耦合、变压器常用的耦合方式有三种：直接耦合、阻容耦合、变压器耦合。耦合。( (1) )直接耦合直接耦合缺点：前后级静态工作点互相影响，存在缺点：前后级静态工作点互相影响，存在“零点漂移零点漂移”现象。现象。 零点漂移：零点漂移：输入信号为零时，输出随外界条件变化而偏输入信号为零时，输出随外界条件变化而偏离静态值的现象。离静态值的现象。优 点 ： 能 够 放 大 直 流 信优 点 ： 能 够 放 大 直 流 信号和

16、变化缓慢的信号。号和变化缓慢的信号。零点漂移危害：轻则使电路输出存在误差，重则使电路零点漂移危害：轻则使电路输出存在误差，重则使电路无法正常工作。无法正常工作。 ( (2) )阻容耦合阻容耦合由于耦合电容的隔直作用，各级静态工作点可独立设置，由于耦合电容的隔直作用，各级静态工作点可独立设置，互不影响。但不能放大直流信号和变化缓慢的信号。互不影响。但不能放大直流信号和变化缓慢的信号。( (3) )变压器耦合变压器耦合优点：变压器一次、二次绕组间不能传递直流信号，因而优点：变压器一次、二次绕组间不能传递直流信号，因而前后级静态工作点互不影响；由于变压器的阻抗电压、电流的前后级静态工作点互不影响；由

17、于变压器的阻抗电压、电流的变换作用，可使放大电路传输效率高。变换作用，可使放大电路传输效率高。缺点：频率特性差，体积大，不适于集成化。缺点：频率特性差，体积大，不适于集成化。 2多级放大电路的组成多级放大电路的组成多级放大电路的总电压放大倍数等于各单级放大电路放大多级放大电路的总电压放大倍数等于各单级放大电路放大倍数的乘积。倍数的乘积。Au = Au1Au2 Aun注意：在计算放大倍数时，后级的输入电阻即为前级的负注意：在计算放大倍数时，后级的输入电阻即为前级的负载电阻。载电阻。 7.5.1反馈的概念反馈的概念7.5放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈* 7.5.2反馈的极性判断反馈的极性判断

18、7.5.4负反馈对放大器性能的影响负反馈对放大器性能的影响*7.5.3负反馈放大电路的类型负反馈放大电路的类型 反馈：反馈：将放大电路输出信号将放大电路输出信号( (电压或电流电压或电流) )的一部分或全部，的一部分或全部，通过一定的方式通过一定的方式( (反馈电路反馈电路) )引回到放大电路输入端。引回到放大电路输入端。正反馈：正反馈：如果反馈信号使净输入信号增加。如果反馈信号使净输入信号增加。负反馈：负反馈：如果反馈信号使净输入信号减小。如果反馈信号使净输入信号减小。输入量由两部分组成：输入量由两部分组成：输入信号输入信号 xi输出信号输出信号 xo( (一部分或全部一部分或全部) )7.

19、5.1反馈的概念反馈的概念 负反馈放大电路的一般方框图负反馈放大电路的一般方框图 输入信号输入信号 净输入信号净输入信号 反馈信号反馈信号 输出信号输出信号iXoXfXiXfiiXXX若若为正反馈为正反馈本节只讨论负反馈本节只讨论负反馈fiiXXX若若为负反馈为负反馈 瞬时极性法：瞬时极性法： 先假定将反馈信号放大电路输入端的先假定将反馈信号放大电路输入端的连线断开，连线断开，在某一瞬间，假设输入端信号的瞬间极性在某一瞬间，假设输入端信号的瞬间极性 ( (表示信号表示信号增加，表示信号减小增加，表示信号减小) )，根据放大电路的结构，得到输出，根据放大电路的结构，得到输出信号的瞬时极性信号的瞬

20、时极性( (为正或为负为正或为负) )。若反馈电路引回输入回路的。若反馈电路引回输入回路的反馈信号与原输入信号极性相同，使净输入增加，为正反馈；反馈信号与原输入信号极性相同，使净输入增加，为正反馈；若反馈电路引回输入回路的反馈信号与原输入信号极性相反，若反馈电路引回输入回路的反馈信号与原输入信号极性相反，使净输入减小，为负反馈。使净输入减小，为负反馈。* 7.5.2反馈的极性判断反馈的极性判断 例：例：试用瞬时极性法判断电路的反馈极性试用瞬时极性法判断电路的反馈极性解：解： ( (1) ) 1先断开反馈电路；先断开反馈电路；2反相输入端加反相输入端加“”( (增大增大) )瞬时信瞬时信号，输出

21、端信号为号，输出端信号为“”。3经经RF引回反向输入端为引回反向输入端为“”与原输与原输入端的入端的“”信号相反信号相反负反馈负反馈ui“” 同理：同理：uo“”( (2) ) 经经RF反馈反馈“”与与ui “”极性相同极性相同 正反馈正反馈 ( (3) ) 若若 VT1 加入端加加入端加“”，由，由 VT1 “倒相倒相”，VT2 的发射极为的发射极为“ ”，经，经 RF、CF 反馈引反馈引回回 VT1 输入端后为输入端后为“ ”，与输入，与输入“”相反，相反， 负反馈负反馈动画：瞬时极性法动画：瞬时极性法 1从放大电路输出端看，区分电压反馈、电流反馈从放大电路输出端看，区分电压反馈、电流反馈

22、从输出端看，如果反馈从输出端看，如果反馈信号取自输出电压，则为电信号取自输出电压，则为电压反馈。压反馈。如果反馈信号取自输出如果反馈信号取自输出电流，则为电流反馈。电流，则为电流反馈。*7.5.3负反馈放大电路的类型负反馈放大电路的类型 将输出端短路将输出端短路( (输出电压等于输出电压等于零零) )，若反馈信号消失，说明反馈，若反馈信号消失，说明反馈信号与输出电压成比例，信号与输出电压成比例，则为电则为电压反馈；压反馈； 判断方法：判断方法：反之，则为电流反馈。反之，则为电流反馈。电压负反馈可以稳定输出电电压负反馈可以稳定输出电压，电流负反馈可以稳定输出电压，电流负反馈可以稳定输出电流。流。

23、 2从放大电路输入端看，区分从放大电路输入端看，区分串联反馈和并联反馈串联反馈和并联反馈从输入端看，如果反馈信号以电压形式出现，与原输从输入端看，如果反馈信号以电压形式出现，与原输入信号相比较，则为串联反馈；入信号相比较，则为串联反馈；如果反馈信号以电流形式出现，与原输入信号相比如果反馈信号以电流形式出现，与原输入信号相比较，则为并联反馈。较，则为并联反馈。串联负反馈使输入电阻增大，适宜与电压源相连；串联负反馈使输入电阻增大，适宜与电压源相连；并联负反馈使输入电阻减小，适宜与电流源相连。并联负反馈使输入电阻减小，适宜与电流源相连。 将将反馈电路去掉，输入反馈电路去掉，输入回路断开，则为串联反馈

24、回路断开，则为串联反馈； 判断方法：判断方法：反之，则为并联反馈。反之，则为并联反馈。串联负反馈使输入电阻串联负反馈使输入电阻增大，并联负反馈使输出电增大，并联负反馈使输出电阻减小。阻减小。 负反馈有以下四种类型：负反馈有以下四种类型：电压串联负反馈电压串联负反馈电压并联负反馈电压并联负反馈电流串联负反馈电流串联负反馈电流并联负反馈电流并联负反馈结论：结论：uiRF+uo+uouiRF+uiuoRF+R2uoR+RLud+uf+ioui+ 例例 判别图示判别图示电路从电路从 A2 输出端引入输出端引入 A1 输入输入端的反馈端的反馈类型。类型。uoui+ uo1+RL Ruf+A1A2 解解

25、反馈电路从反馈电路从 A2 的输出端引出，故为电压反馈；的输出端引出，故为电压反馈；反馈电压反馈电压 uf 和输入电压和输入电压 ui 分别加在的分别加在的 A1 同相和反相两个输同相和反相两个输入端，故为串联反馈；入端，故为串联反馈； 设设 ui 为正，则为正，则 uo1 为负，为负，uo 为正；反馈电压也为正。为正；反馈电压也为正。结论：串联电压负反馈结论：串联电压负反馈 反馈电压反馈电压 uf 使净输入使净输入+iu fiiuuu 故为负反馈。故为负反馈。减小，减小， 2提高放大倍数的稳定性提高放大倍数的稳定性 1降低放大倍数降低放大倍数负反馈使放大器净输入减小负反馈使放大器净输入减小,

26、因而输出信号减小。放大倍数因而输出信号减小。放大倍数( (输出信号与原输入信号之比输出信号与原输入信号之比) )减小。减小。3减小非线性失真减小非线性失真4改变输入电阻和输出电阻改变输入电阻和输出电阻7.5.4负反馈对放大器性能的影响负反馈对放大器性能的影响 uf负反馈负反馈减小了波形失真减小了波形失真负反馈减小非线性失真：负反馈减小非线性失真：加入加入负反馈负反馈无负反馈无负反馈FufAuuiuouo大大小小uiAu接近正弦波接近正弦波预失真预失真+iu RiRo增高增高减低减低增高增高减低减低 串联串联 并联并联电压电压电流电流思考题：思考题：为了分别实现为了分别实现 ( (a) )稳定输出电压；稳定输出电压；( (b) )稳定输出电流；稳定输出电流； ( (c) )提高输入电阻；提高输入电阻；( (d) )降低输出电阻。降低输出电阻。应引入哪种类型的负反馈？应引入哪种类型的负反馈？负反馈对输入电阻负反馈对输入电阻 Ri 、输出电阻、输出电阻 Ro 的影响的影响