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第二讲：放大电路设计电磁组放大电路的设计三极管放大电路运算放大器放大电路三极管放大电路的基本原理•放大的概念:放大的目的是将微弱的变化信号放大成较大的信号。放大的实质:用小能量的信号通过三极管的电流控制作用，将放大电路中直流电源的能量转化成交流能量输出。对放大电路的基本要求：1.要有足够的放大倍数(电压、电流、功率)。2.尽可能小的波形失真。另外还有输入电阻、输出电阻、通频带等其它技术指标。NNP基极发射极集电极NPN型BEC符号：BECIBIEICNPN型三极管三极管放大电路的组态B输入输出CB输入输入输出输出BEECC共基极共发射极共集电极单电源供电时常用的画法共发射极基本电路+UCCRSesRBRCC1C2T+++–RLui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiEECRSesRBEBRCC1C2T+++–RL++––ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE共射极放大电路各元件作用晶体管T--放大元件,iC=iB。要保证集电结反偏,发射结正偏,使晶体管工作在放大区。基极电源EB与基极电阻RB--使发射结处于正偏，并提供大小适当的基极电流。共发射极基本电路ECRSesRBEBRCC1C2T+++–RL++––ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE集电极电源EC--为电路提供能量。并保证集电结反偏。集电极电阻RC--将变化的电流转变为变化的电压。耦合电容C1、C2--隔离输入、输出与放大电路直流的联系，同时使信号顺利输入、输出。信号源负载共发射极基本电路ECRSesRBEBRCC1C2T+++–RL++––ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiEUBEIBICUCE无输入信号(ui=0)时:uo=0uBE=UBEuCE=UCE+UCCRBRCC1C2T++ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtO电压放大波形图解（零输入状态下）UCE的大小就是电路的静态工作点UBEIB无输入信号(ui=0)时:uo=0uBE=UBEuCE=UCE？有输入信号(ui≠0)时uCE=UCC－iCRCuo0uBE=UBE+uiuCE=UCE+uoIC电压放大波形图解（加入输入信号之后）+UCCRBRCC1C2T++ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiEuBEtOiBtOiCtOuitOUCEuotO加上输入信号电压后，各电极电流和电压的大小均发生了变化，都在直流量的基础上叠加了一个交流量，但方向始终不变。+集电极电流直流分量交流分量动态分析iCtOiCtICOiCticO静态分析放大倍数大小通过电阻Rc调节静态工作点大小通过电阻Rb调节+UCCRSesRBRCC1C2T+++–RLui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE三级管选型NPN型型号80508050三极管的主要参数基极电压约为0.7V，放大倍数β值约为150即使是同型号的三极管，β值也有相对较大的差异二级管选型二极管参数主要包括：常规参数：正向压降、反向击穿电压、连续电流、反向漏电等；交流参数有：开关速度、存贮时间、截止频率、阻抗、结电容等；极限参数有：最大耗散功率、工作温度、存贮条件、最大整流电流等。在放大电路设计中主要关注开关速度，正向压降肖特基(Schottky)二极管：低功耗、大电流、超高速。其反向恢复时间极短（可以小到几纳秒），正向导通压降仅0.4V推荐型号：1N5819二极管bebeberRcIbrIbRcAvIemvr26)1(集成运算放大器放大电路集成运放的外形运算放大器的代表符号（a）国家标准规定的符号（b）国内外常用符号集成运算放大器的内部结构框图运算放大器的电路模型图2.1.3运算放大器的电路模型通常：开环电压增益Av105（很高）输入电阻ri106Ω（很大）输出电阻ro100Ω（很小）运算放大器的静态特性①线性工作区：|ud|Uds,则uo=Aud②正向饱和区：③反向饱和区：udUds,则uo=Usatud-Uds,则uo=-UsatUsat-UsatUds-Udsuoud0实际特性近似特性+_ududu+u-uo_+A+abou0=Aud=A(u+-u-)电路模型Ri：运算放大器两输入端间的输入电阻。Ro：运算放大器的输出电阻。+_A(u+-u-)RoRiu+u-特点：高放大倍数(A:几万~几百万倍)高输入电阻(Ri:几兆~几十兆)低输出电阻(Ro:几十欧)理想化近似0oiRRA电路特征：电路引入负反馈。vO=Aod(uP－uN)①因为vO为有限值，Aod＝∞所以vN－vP＝0，即vN＝vP…………虚短路②因为Rid＝∞，所以iN＝iP＝0………虚断路虚短虚断的原理同相放大电路1.基本电路12121io1RRRRRAvvv（可作为公式直接使用）同相放大电路BTS7960B是应用于电机驱动的大电流半桥集成芯片，它带有一个P沟道的高边MOSFET、一个N沟道的低边MOSFET和一个驱动IC。P沟道高边开关省去了电荷泵的需求，因而减少了电磁干扰(EMI)。集成的驱动IC具有逻辑电平输入、电流诊断、斜率调节、死区时间产生和超温、过压、欠压、过流、堵转及短路保护功能。BTS7960B的通态电阻典型值为16mΩ，驱动电流可达43A，调节SR引脚外接电阻的大小可以调节MOS管导通和关断时间，具有防电磁干扰功能。IS引脚是电流检测输出引脚。INH引脚为使能引脚，IN引脚用于确定哪个MOSFET导通。当IN=1且INH=1时，高边MOSFET导通，输出高电平；当IN=0且INH=1时，低边MOSFET导通，输出低电平。通过对下桥臂开关管进行频率为20kHz的PWM信号控制BTS7960B的开关动作，实现对电机的正反向PWM驱动、反接制动、能耗制动等控制状态。