模拟电电子技术基础第3章(第四版).ppt

1、模拟电子技术基础0 导言导言1 常用半导体器件常用半导体器件2 基本放大电路基本放大电路3 多级放大电路多级放大电路4 集成运算放大电路集成运算放大电路5 放大电路的频率响应放大电路的频率响应6 放大电路中的反馈放大电路中的反馈7 信号的运算和处理信号的运算和处理8 波形的发生和信号的变换波形的发生和信号的变换9 功率放大电路功率放大电路10 直流电源直流电源模拟电子技术基础模拟电子技术基础3 多级放大电路多级放大电路模拟电子技术基础3.1 多级放大电路的耦合方式多级放大电路的耦合方式3.2 多级放大电路的动态分析多级放大电路的动态分析3.3 直接耦合放大电路直接耦合放大电路3.4 Multi

2、sim应用举例应用举例3 3 多级放大电路多级放大电路模拟电子技术基础 实际应用工作中对放大电路有多方面要求。实际应用工作中对放大电路有多方面要求。如：某一放大器具有高如：某一放大器具有高A AV V、大、大R Ri i、小、小R Ro o。仅靠。仅靠一种电路不可能同时满足多种要求，为此可选一种电路不可能同时满足多种要求，为此可选择将几种基本放大电路进行适当组合，从而构择将几种基本放大电路进行适当组合，从而构成成组合组合放大电路。放大电路。组合放大电路中的每一个基本放大电路称组合放大电路中的每一个基本放大电路称为为一级一级。级与级之间的联接称为。级与级之间的联接称为级间耦合。级间耦合。3.1

3、3.1 多级放大电路的耦合方式多级放大电路的耦合方式模拟电子技术基础常见耦合方式：常见耦合方式：直接耦合；阻容耦合；变压器耦合；光电耦合。直接耦合；阻容耦合；变压器耦合；光电耦合。多级放大电路对耦合电路要求：多级放大电路对耦合电路要求：1.静态：保证各级静态：保证各级Q点正确设置点正确设置2.动态动态:传送信号传送信号要求要求波形不失真，尽量减少压降损失波形不失真，尽量减少压降损失。第一级第一级放大电路放大电路输输 入入 输输 出出第二级第二级放大电路放大电路第第 n 级级放大电路放大电路 第第 n-1 级级放大电路放大电路模拟电子技术基础第一级第一级放大电路放大电路输输 入入输输 出出第二级

4、第二级放大电路放大电路 用导线将一个放大电路与另一放大电用导线将一个放大电路与另一放大电路直接连接的耦合方式称为路直接连接的耦合方式称为直接耦合直接耦合3.1.1、直接耦合、直接耦合模拟电子技术基础RB1 RC1+uI-T1+VCCRC2+uO-T21）、电路构成）、电路构成优点优点:1.良好的低频特性，可放大直流和交流信号良好的低频特性，可放大直流和交流信号2.易于集成，做成集成电路芯片易于集成，做成集成电路芯片缺点缺点:易产生漂移易产生漂移 组态？组态？CE组态？组态？CE0输入，非输入，非0输出输出模拟电子技术基础+VCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282

5、k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2阻容耦合的特点阻容耦合的特点优点优点:1.各级各级Q点独立点独立2.中高频特性好中高频特性好缺点缺点:1低频特性差低频特性差2不便于集成不便于集成3.1.2、阻容耦合、阻容耦合模拟电子技术基础模拟电子技术基础级间采用磁路耦合，故各级放大电路级间采用磁路耦合，故各级放大电路Q点独立。点独立。低频特性差，不能放大直流信号；低频特性差，不能放大直流信号；3.1.3、变压器耦合、变压器耦合 变压器体积大，不易集成化。变压器体积大，不易集成化。模拟电子技术基础模拟电子技术基础光电耦合器光电耦合器将将发光器件光器件(发光二极管光二极管)与光敏与光敏器件器

6、件(光光电三极管三极管)相互相互绝缘地地组合在一起合在一起,利用光利用光电转换实现电气隔离气隔离.光电耦合能有效抵制电磁干扰光电耦合能有效抵制电磁干扰3.1.4、光电耦合、光电耦合 模拟电子技术基础3.1 多级放大电路的耦合方式多级放大电路的耦合方式3.2 多级放大电路的动态分析多级放大电路的动态分析3.3 直接耦合放大电路直接耦合放大电路3.4 Multisim应用举例应用举例3 3 多级放大电路多级放大电路模拟电子技术基础-+ui-+uO2-+uO1ui2-+uOA2A1AnuinRiRO可写为：可写为：电路的电路的Ri和和Ro均与电路的组态形式有关。均与电路的组态形式有关。3.2、多级放

7、大电路的动态分析多级放大电路的动态分析模拟电子技术基础多级阻容耦合放大器的特点：多级阻容耦合放大器的特点：(1)由于电容的隔直作用，各级放大器的静态工作由于电容的隔直作用，各级放大器的静态工作点相互独立，分别估算。点相互独立，分别估算。(2)前一级的输出电压是后一级的输入电压。前一级的输出电压是后一级的输入电压。(3)后一级的输入电阻是前一级的交流负载电阻。后一级的输入电阻是前一级的交流负载电阻。(4)总电压放大倍数总电压放大倍数=各级放大倍数的乘积。各级放大倍数的乘积。(5)总输入电阻总输入电阻 Ri 即即为第一级的输入电阻为第一级的输入电阻Ri1。(6)总输出电阻即为最后一级的输出电阻。总

8、输出电阻即为最后一级的输出电阻。模拟电子技术基础例例1、共射共射共基共基放大电路放大电路共射共射共基共基交流通路？交流通路？组态组态组态组态模拟电子技术基础模拟电子技术基础交流通路？交流通路？模拟电子技术基础模拟电子技术基础模拟电子技术基础例例2、共射共射共基共基放大电路放大电路交流通路？交流通路？共射共射共基共基模拟电子技术基础例题例题11.放大电路如图所示。试求放大电路如图所示。试求。已知已知=50。解：解：CECC模拟电子技术基础阻容耦合，阻容耦合，Q点相互独立。点相互独立。模拟电子技术基础模拟电子技术基础模拟电子技术基础例题例题11.放大电路如图所示。试求放大电路如图所示。试求。已知已

9、知=50。解：解：模拟电子技术基础模拟电子技术基础模拟电子技术基础设设:1=2=50,rbe1=2.9k ,rbe2=1.7 k 前级前级后级后级+UCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2例题例题模拟电子技术基础关键关键:考虑级间影响。考虑级间影响。1.静态静态:Q点同单级。点同单级。2.动态性能动态性能:方法方法:Ri2 =RL1Ri2+UCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2性能分析性能分析模拟电子技术基础微变等效电路微变等

10、效电路:Ri2+UCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2RE1R2R3RC2RLRSR1模拟电子技术基础考虑级间影响考虑级间影响2Ri ,Ro:概念同单概念同单级级1RiRoRi2+UCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2模拟电子技术基础Ri2+UCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET21.Ri=R1/rbe1+（+1)RL1其中其中:RL1=RE

11、1/Ri2=RE1/R2/R3/rbe2=RE1/RL1 =RE1/Ri2=27/1.7 1.7k Ri=1000/(2.9+511.7)82k 2.Ro=RC2=10k 模拟电子技术基础 RL1=RE1/Ri2=RE1/R2/R3/rbe2=RE1/RL1 =RE1/Ri2=27/1.7 1.7k Ri2+UCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2模拟电子技术基础3.对源电压放大倍数对源电压放大倍数:其中：其中：Ri2+UCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k1

12、0kC1RC2T1RE1CET2模拟电子技术基础Ri2+UCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2模拟电子技术基础作业：作业：3.3模拟电子技术基础3.1 多级放大电路的耦合方式多级放大电路的耦合方式3.2 多级放大电路的动态分析多级放大电路的动态分析3.3 直接耦合放大电路直接耦合放大电路3.4 Multisim应用举例应用举例3 3 多级放大电路多级放大电路模拟电子技术基础3.3.1直接耦合放大电路的零点漂移现象直接耦合放大电路的零点漂移现象1.直接耦合放大电路直接耦合放大电路级与级之间无隔直电容级与级之间无

13、隔直电容特点：特点：(1)静态工作点相互关联静态工作点相互关联(2)可以放大直流信号可以放大直流信号(3)存在零点漂移问题存在零点漂移问题模拟电子技术基础2.直接耦合放大电路的零点漂移直接耦合放大电路的零点漂移零漂零漂：主要原因主要原因：温漂指标温漂指标：(1)温度变化引起，也称温度变化引起，也称温漂温漂。输入短路时，输出仍有缓慢变化的电压产生。输入短路时，输出仍有缓慢变化的电压产生。温温度度每每升升高高1度度时时，输输出出漂漂移移电电压压按按电电压压增增益益折算到输入端的等效输入漂移电压值。折算到输入端的等效输入漂移电压值。(2)电源电压波动电源电压波动3.3.1直接耦合放大电路的零点漂移现

14、象直接耦合放大电路的零点漂移现象模拟电子技术基础例如例如若第一级漂了若第一级漂了100 uV，则输出漂移则输出漂移 1 V。若第二级也漂若第二级也漂了了100 uV，则输出漂移则输出漂移 10 mV。假设假设F 第一级是关键第一级是关键漂了漂了 100 uV漂移漂移 10 mV+100 uV漂移漂移 1 V+10 mV漂移漂移 1 V+10 mV哪一级对零点漂移最关键？哪一级对零点漂移最关键？模拟电子技术基础A1vivo103A2vivo105答：答：两个放大电路是否都可以放大两个放大电路是否都可以放大0.1mV的信号？的信号？增加了增加了Re电压增益电压增益输出漂移电压输出漂移电压均为均为

15、200 mV输出漂移电压输出漂移电压均为均为 200 mV输入端漂移电输入端漂移电压为压为 0.2 mV输入端漂移电输入端漂移电压为压为 0.002 mVA1不可以，不可以，A2可以可以2.直接耦合放大电路的零点漂移直接耦合放大电路的零点漂移模拟电子技术基础3.减小零漂的措施减小零漂的措施F 用非线性元件进行温度补偿用非线性元件进行温度补偿F 调制解调方式。如调制解调方式。如“斩波斩波 稳零放大器稳零放大器”F 采用差分式放大电路采用差分式放大电路模拟电子技术基础共模抑制比共模抑制比反映抑制零漂能力的指标反映抑制零漂能力的指标1 一般概念一般概念差分式放大电路输入输出结构示意图差分式放大电路输

16、入输出结构示意图+-vi1+-vi2+-vo1差放差放vo2+-+-vid+-vo差模信号差模信号共模信号共模信号差模电压增益差模电压增益共模电压增益共模电压增益总输出电压总输出电压差模信号输出差模信号输出共模信号输出共模信号输出3.3.2 差分式放大电路差分式放大电路模拟电子技术基础1.一般概念一般概念共模信号相当于两个输入端信号中相同的部分共模信号相当于两个输入端信号中相同的部分差模信号相当于两个输入端信号中不同的部分差模信号相当于两个输入端信号中不同的部分两输入端中的共模信号大小相等，相位相同；两输入端中的共模信号大小相等，相位相同；差模信号大小相等，相位相反。差模信号大小相等，相位相反

17、。模拟电子技术基础任意信号输入时任意信号输入时,信号接入电路的方式：信号接入电路的方式：模拟电子技术基础两输入端中的共模信号两输入端中的共模信号大小相等，相位相同；大小相等，相位相同；差模信号大小相等，相位相反。差模信号大小相等，相位相反。模拟电子技术基础3.3.3 射极耦合差分式放大电路射极耦合差分式放大电路1、电路组成及工作原理、电路组成及工作原理 T1,T2完全对称完全对称 采用正负电源供电采用正负电源供电 两个输入端两个输入端 两个输出端两个输出端电路结构特点电路结构特点模拟电子技术基础模拟电子技术基础双端双端输入输入双端输出双端输出模拟电子技术基础双端双端输入输入单端输出单端输出？思

18、考：？思考：如果从如果从T2管管单出，有何单出，有何不同？不同？模拟电子技术基础单端输入单端输入双端输出双端输出模拟电子技术基础单端输入单端输入单端输出单端输出模拟电子技术基础模拟电子技术基础3.3.4 基本差分式基本差分式放大电路的分析放大电路的分析1.电路组成及工作原理电路组成及工作原理静态静态-直流通路直流通路模拟电子技术基础1.电路组成及工作原理电路组成及工作原理 输入差模信号输入差模信号大小相等方向相反大小相等方向相反另外：另外：Re相当于相当于短路短路 iE=0 vRe=0模拟电子技术基础 输入共模信号输入共模信号大小相等大小相等方向也相同方向也相同另外：另外：Re相当于相当于2R

19、e iE=2 iE1=2 iE2模拟电子技术基础2.抑制零点漂移抑制零点漂移 温温度度变变化化和和电电源源电电压压波波动动，都都将将使使集集电电极极电电流流产产生生变变化化。且变化趋势是相同的，且变化趋势是相同的，差分式放大电路对共模信号有很强抑制作用。差分式放大电路对共模信号有很强抑制作用。其效果相当于在两个输入端加入了共模信号其效果相当于在两个输入端加入了共模信号。模拟电子技术基础模拟电子技术基础3.主要指标计算主要指标计算（1）差模电压增益）差模电压增益 双入、双出双入、双出交流通路画法：交流通路画法：（1）正负电源接地）正负电源接地（2）恒流源开路）恒流源开路（3）输入差模信号）输入差

20、模信号 时，两管发射时，两管发射 极电流大小相极电流大小相 等，方向相反，等，方向相反，r0上没有电流。上没有电流。模拟电子技术基础3.主要指标计算主要指标计算（1）差模电压增益）差模电压增益接入负载时接入负载时以双倍的元器件换取以双倍的元器件换取抑制零漂的能力抑制零漂的能力 双入、双出双入、双出RL各分一半各分一半模拟电子技术基础3.主要指标计算主要指标计算（1）差模电压增益）差模电压增益 双入、单出双入、单出接入负载时接入负载时输出接输出接T2管管结果如何？结果如何？模拟电子技术基础3.主要指标计算主要指标计算（1）差模电压增益）差模电压增益 单端输入单端输入等效于双端输入等效于双端输入

21、指标计算指标计算与双端输入相与双端输入相同入同入模拟电子技术基础例如：例如：指标计算与双端输入相同！指标计算与双端输入相同！模拟电子技术基础模拟电子技术基础（2）共模电压增益）共模电压增益 双端输出双端输出 共模信号的输入使两管共模信号的输入使两管集电极电压有相同的变化。集电极电压有相同的变化。所以所以共模增益共模增益模拟电子技术基础（2）共模电压增益）共模电压增益 单端输出单端输出抑制零漂能力增强抑制零漂能力增强模拟电子技术基础（3）共模抑制比）共模抑制比双端输出，理想情况双端输出，理想情况单端输出单端输出抑制零漂能力抑制零漂能力 越强越强单端输出时的总输出电压单端输出时的总输出电压（4）频

22、率响应）频率响应高频响应与共射电路相同，低频可放大直流信号。高频响应与共射电路相同，低频可放大直流信号。模拟电子技术基础（5）输入电阻和输出电阻）输入电阻和输出电阻单端输出单端输出双端输出双端输出模拟电子技术基础（6）共模输入电阻）共模输入电阻双入单出共模交流通路双入单出共模交流通路模拟电子技术基础4.几种方式指标比较几种方式指标比较(P270)输出方式输出方式双出双出单出单出双出双出单出单出模拟电子技术基础4.几种方式指标比较几种方式指标比较输出方式输出方式双出双出单出单出双出双出单出单出模拟电子技术基础 1.若在基本差分式放大电路中若在基本差分式放大电路中增加两个电阻增加两个电阻Re（如图

23、所示）。如图所示）。则动态指标将有何变化？则动态指标将有何变化？答：答：双端输出差模增益双端输出差模增益差模输入电阻差模输入电阻单端输出共模增益单端输出共模增益共模输入电阻共模输入电阻增加了增加了Re增加了增加了Re模拟电子技术基础 2.差分式放大电路如图所示。差分式放大电路如图所示。分析下列输入和输出的相位关系：分析下列输入和输出的相位关系：反相反相vC1与与vi1同相同相vC2与与vi1同相同相vC1与与vi2反相反相vC2与与vi2反相反相vO与与vi1同相同相vO与与vi23.静态时，两个输入端是否有静态偏置电流？静态时，两个输入端是否有静态偏置电流？模拟电子技术基础零输入，零输出零输

24、入，零输出解题思路：静态由解题思路：静态由0输入输入0输出入手，从后级向前级推算输出入手，从后级向前级推算先求先求T3静态静态模拟电子技术基础再求再求T2静态静态模拟电子技术基础(2)电压增益电压增益第一级第一级（由于输出取自（由于输出取自T2,所以增益大于所以增益大于0）组态？组态？CE模拟电子技术基础(2)电压增益电压增益-第二级第二级(3)差分电路的共模增益差分电路的共模增益先先2倍再由发射极折合到基极倍再由发射极折合到基极模拟电子技术基础(3)差分电路的共模增益差分电路的共模增益共模输入电压共模输入电压不计共模输出电压时不计共模输出电压时模拟电子技术基础模拟电子技术基础差分放大电路如图

25、所示。差分放大电路如图所示。(1)在共模输入信号作用下在共模输入信号作用下的交流等效电路中，的交流等效电路中，Re对于单边电路的效果相当于（对于单边电路的效果相当于（）A.开路开路 B.短路短路 C.2Re(2)在差模输入信号作用下的在差模输入信号作用下的交流等效电路中，交流等效电路中，Re对于单边对于单边电路的效果相当于（电路的效果相当于（）A.开路开路 B.短路短路 C.2Re模拟电子技术基础（3）电路中）电路中Re的主要作用是的主要作用是()A.提高输入电阻提高输入电阻 B.提高差模电压增益提高差模电压增益 C.提高共模抑制比提高共模抑制比（4）电路的差模电压放大倍数）电路的差模电压放大倍数模拟电子技术基础（5）电路的共模电压放大倍数）电路的共模电压放大倍数B模拟电子技术基础（6）电路的差模输入电阻为）电路的差模输入电阻为（7）电路的输出电阻为）电路的输出电阻为2(RB+rbe)2 RC 模拟电子技术基础作业：作业：3.6模拟电子技术基础3.1 多级放大电路的耦合方式多级放大电路的耦合方式3.2 多级放大电路的动态分析多级放大电路的动态分析3.3 直接耦合放大电路直接耦合放大电路3.4 Multisim应用举例应用举例3 3 多级放大电路多级放大电路模拟电子技术基础