《实用模拟电路原理分析与调试.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《实用模拟电路原理分析与调试.ppt（70页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、模拟电子产品装接与调试,一、直接耦合放大电路,问题一：Q点互相影响,问题二：T1管接近饱和,会造成放大倍数下降,集成电路中的放大电路都采用直接耦合方式。为了抑制零漂，它的输入级采用特殊形式的差动放大电路，亦称为差分放大电路。,难题：由于电容很难集成，因此集成电路中一般采用直接耦合，但直接耦合存在“温漂”，怎么解决？,二、差动（差分）放大电路,差分放大电路的工作原理,a.两只完全相同的管；b.两个输入端，两个输出端；c.元件参数对称；,特点：,uo=VC1 VC2=0,uo=(VC1+VC1)(VC2+VC2)=0,静态时，ui1=ui2=0,当温度升高时ICVC（两管变化量相等）,对称差分放大
2、电路对两管所产生的同向漂移都有抑制作用。,共模信号：两输入端加的信号大小相等、极性相同。,差模信号：两输入端加的信号大小相等、极性相反。,（1）共模信号,（2）差模信号,差模和共模信号,重点,（3）比较信号 Ui1Ui2,设：差模分量为 Uid=Ui1-Ui2 共模分量为 Uic=（Ui1+Ui2）/2,得：Ui1=Uic+Uid/2 Ui2=Uic-Uid/2,差模信号输入,ui1=ui2,差模输入电压,uid=ui1 ui2=2ui1,使得：,ic1=ic2,uo1=uo2,差模输出电压,uod=uC1 uC2,=uo1(uo2),=2uo1,大小相同 极性相反,动态分析差模,带RL时,R
3、L,Rid=2rbe,差模输入电阻,差模输出电阻,Rod=2RC,共模信号输入,ui1=ui2,共模电压放大倍数,大小相同 极性相同,动态分析共模,差动放大电路质量好坏最重要的技术指标理想电路的共模抑制比,共模抑制比 KCMR,KCMR越大，说明差放分辨差模信号的能力越强，而抑制共模信号的能力越强。,稳定“Q”的原理：,T,IC,UE,UBE,IB,IC,请回忆左边电路是如何稳定Q点？,发射极电阻RE的作用,稳定电路的工作点，提高对共模信号的抑制能力,T1,T2,RC,RB,+UCC,+ui1,RC,RB,+ui2,RP,Re,EE,+uO,发射极电阻Re的作用,共模反馈电阻,基本上不影响差模
4、信号的放大效果,重点,结论,1、差分放大电路应该对差模信号有良好的放大能力，而对共模信号有较强的抑制能力。2、共模抑制比越大表明电路抑制共模信号的能力越好。,重点,复习,1、什么是共模和差模信号？什么是共模抑制比？2、差分放大电路最突出的优点是什么？3、长尾式差分放大电路的Re作用是什么？,第二节 集成运算放大器简介,一、集成运算放大器的组成,通常由差动放大电路构成，目的是为了减小放大电路的零点漂移、提高输入阻抗。,通常由共发射极放大电路构成，目的是为了获得较高的电压放大倍数。,通常由互补对称电路构成，目的是为了减小输出电阻，提高电路的带负载能力。,一般由各种恒流源电路构成，作用是为上述各级电
5、路提供稳定、合适的偏置电流，决定各级的静态工作点。,集成运放的电路符号如图所示。它有两个输入端，标“+”的输入端称为同相输入端，输入信号由此端输入时，输出信号与输入信号相位相同；标“”的输入端称为反相输入端，输入信号由此端输入时，输出信号与输入信号相位相反。,二、芯片的封装方式,三、集成运放的主要参数,开环差模电压放大倍数Aud：指集成运放本身（无外加反馈回路）的差模电压放大倍数。它体现了集成运放的电压放大能力，一般在104107之间。Aud越大，电路越稳定，运算精度也越高。开环共模电压放大倍数Auc：它反映集成运放抗温漂、抗共模干扰的能力，优质的集成运放Auc应接近于零。共模抑制比KCMR：
6、用来综合衡量集成运放的放大能力和抗温漂、抗共模干扰的能力，一般应大于一般应大于80dB。,4.输入偏置电流5.输入失调电流6.输入失调电压7.带宽,高增益高输入阻抗低输出阻抗,理想运放,四、集成运算放大器的理想模型,集成运放的理想化参数：Aud=、rid=、ro=0、KCMR=、等,非线性区（饱和区）,非线性区分析依据：,当i0，即时，oOM当i0，即时，oOM,线性区（放大区）,线性区分析依据：,（1）虚断。由Rid=，得ii0，即理想运放两个输入端的输入电流为零。（2）虚短。由Ado=，得uu，即理想运放两个输入端的电位相等。若信号从反相输入端输入，而同相输入端接地，则uu=0，即反相输入
7、端的电位为地电位，通常称为虚地。,uo=Aud(u+u)=Aud uid,u+u=uo/Aud 0,i+=uid/Rid 0,同理 i 0,第三节 负反馈电路,反馈将电路的输出量(电压或电流)的部分或全部，通过一定的元件，以一定的方式回送到输入回路并影响输入量(电压或电流)和输出量的过程。,若引回的信号削弱了输入信号，就称为负反馈。若引回的信号增强了输入信号，就称为正反馈。,基本放大电路,有无反馈的判断方法,无反馈,有反馈,无反馈,通过寻找电路中有无反馈通路，并影响了放大电路的净输入。,重点,反馈的分类,1.正反馈和负反馈,正反馈,反馈使净输入电量增加，从而使输出量增大。,负反馈,反馈使净输入
8、电量减小，从而使输出量减小。,判断法：瞬时极性法,重点,正反馈和负反馈（反馈极性）的判断,假设将闭环回路在反馈通路与输入回路的连接 处断开（变为开环），在放大器的输入端加入 一正弦信号，瞬时极性设为“+”或“-”。,设“地”点的电位为零，若某点交流电位对“地”处于正半周，则该点交流电位的瞬时极 性为正；在负半周则为负。,瞬时极性法,分析反馈回输入回路的反馈电压瞬时极性（或 反馈电流的瞬时方向），如果反馈信号使放大 器净输入信号加强，则为正反馈；如果反馈信 号使放大器净输入信号削弱，则为负反馈。,正反馈和负反馈（反馈极性）的判断,uD=u+u-=uI uF,负反馈,正反馈和负反馈（反馈极性）的判
9、断,iN=iI iF,负反馈,+,iP=iI+iF,正反馈,正反馈和负反馈（反馈极性）的判断,+,+,+,+vD-,vF,vD=vI-vF,负反馈,正反馈和负反馈（反馈极性）的判断,负反馈的类型,一、电压反馈和电流反馈,电压反馈：反馈信号取自输出电压信号。电流反馈：反馈信号取自输出电流信号。,电压负反馈：可以稳定输出电压、减小输出电阻。电流负反馈：可以稳定输出电流、增大输出电阻。,根据反馈所采样的信号不同，可以分为电压反馈和电流反馈。,根据反馈信号在输入端与输入信号比较形式的不同，可以分为串联反馈和并联反馈。,串联反馈：反馈信号与输入信号串联，即反馈电压信号与输入信号电压比较。,并联反馈：反馈
10、信号与输入信号并联，即反馈信号电流与输入信号电流比较。,串联反馈使电路的输入电阻增大；并联反馈使电路的输入电阻减小。,二、串联反馈和并联反馈,三、交流反馈与直流反馈,交流反馈：反馈只对交流信号起作用。直流反馈：反馈只对直流起作用。,若在反馈网络中串接隔直电容，则可以隔断直流，此时反馈只对交流起作用。,在起反馈作用的电阻两端并联旁路电容，可以使其只对直流起作用。,有的反馈只对交流信号起作用；有的反馈只对直流信号起作用；有的反馈对交、直流信号均起作用。,增加隔直电容C后，Rf只对交流起反馈作用。,增加旁路电容C后，Rf只对直流起反馈作用。,负反馈,交流反馈,直流反馈,电压串联负反馈,电压并联负反馈
11、,电流串联负反馈,电流并联负反馈,稳定静态工作点,负反馈的分类,电压反馈与电流反馈判别方法：,反馈信号和输入信号同一节点并联反馈信号和输入信号不同节点串联,并联反馈与串联反馈判别方法：,反馈的判断方法,设输出电压uo=0（负载短路），反馈信号存在电流反之电压,四种反馈组态,电压串联负反馈,电流串联负反馈,电压并联负反馈,电流并联负反馈,电压串联负反馈,反馈电路的三个环节：,放大：,反馈：,叠加：,负反馈框图：,基本放大电路Ao,反馈回路F,输出信号,输入信号,反馈信号,差值信号,开环放大倍数,闭环放大倍数,反馈系数,负反馈放大器的一般关系：,负反馈放大器的闭环放大倍数,当AoF1时，,结论：当
12、 AoF1 很大时，负反馈放大器的闭环放大倍数与晶体管无关，只与反馈网络有关。即负反馈可以稳定放大倍数。,深度负反馈,同相，所以,则有：,负反馈使放大倍数下降。,引入负反馈使电路的稳定性提高。,(2),在深度负反馈的情况下，放大倍数只与反馈网络有关。,负反馈的作用：,稳定静态工作点；,稳定放大倍数；,减小非线性失真；,提高输入电阻；,降低输出电阻；,扩展通频带。,减少非线性失真,加入负反馈,无负反馈,F,uf,uo,略大,略小,略小,略大,接近正弦波,改善了波形失真,改变放大电路的输入和输出电阻,一、对输入电阻的影响,1.串联负反馈使输入电阻增大,深度负反馈：,重点,2.并联负反馈使输入电阻减
13、小,深度负反馈：,重点,二、对输出电阻的影响,1.电压负反馈 F 与 A 并联，使输出电阻减小。,A 为负载开路时的源电压放大倍数。,深度负反馈：,2.电流负反馈 F 与 A 串联，使输出电阻增大。,A 为负载短路时的源电压放大倍数。,深度负反馈：,重点,根据对输入、输出电阻的要求选择反馈类型,欲提高输入电阻，,采用串联反馈；,欲降低输入电阻，,采用并联反馈；,要求高内阻输出，,采用电流反馈；,要求低内阻输出，,采用电压反馈。,运放工作在线性区的分析依据,相当于两输入端之间短路，但又未真正短路，故称“虚短”。,相当于两输入端之间断路，但又未真正断路，故称“虚断”。,2.iP iN 0,1.uP
14、 uN,输入电阻,所以,uo,uP,+,+,uN,，uo 是有限值，,运放工作在饱和区的依据,非线性区,非线性区,注 意,1、加上负反馈工作在线性区,2、开环或加上正反馈工作在非线性区,理想运放的两个工作区,(2)电信号处理电路：有源滤波、整流。,(2)整形电路：比较器,(1)电信号运算电路：比例、加法、减法、微分、积分、对数、反对数、乘法、除法等,(1)电信号产生电路：正弦波、非正弦波,1.反相比例运算电路,比例运算电路,由运放工作在线性区的依据可得,闭环电压放大倍数,平衡电阻,若,则,反相器,重点,由运放工作在线性区的依据可得,特点：,1.为深度电压并联负反馈，,Auf=Rf/R 1,2.
15、输入电阻较小,Ri=R1,应用：电流-电压变换器（I/U）,输出端的负载电流,iS,2.同相比例运算电路,由运放工作在线性区的依据得,闭环电压放大倍数,若,则,或,电压跟随器,比例运算电路,重点,1.为深度电压串联负反馈,Auf=1+Rf/R1,2.输入电阻大,Rif=,由运放工作在线性区的依据得,u+=u-=us,io=i1=us/R1,1.输出电流与负载大小无关,2.恒压源转换成为恒流源,特点：,电压电流转换器,平衡电阻,加减运算电路,1.反相加法电路,由运放工作在线性区的依据得,若 Rf=R11=R22,则 uO=(ui1+ui2),R2/R3/R4=R1/Rf,若 R2=R3=R4，,则 uO=uI1+uI2,Rf=2R1,2.同相加法运算,平衡电阻,两个输入端都有信号输入,因为,平衡电阻,3.减法运算电路,减法运算实际是差分电路,3.减法运算电路,一般,R1=R2；RF=R3,uo=RF/R1(ui2 ui1),1、积分运算,当 uI=UI 时，,设 uC(0)=0,时间常数=R1Cf,积分电路输出电压：,积分与微分运算电路,积分电路应用延迟方波 三角波移相900,微分运算电路,R2=Rf,虚地,虚断,RfC1=,时间常数,微分电路输出电压,积分与微分运算电路,
