第4、6章集成运放及放大电路中的反馈(1)

6-1-1课上习题：试估算电路的Q点、Au、Ri和Ro。多级放大电路的静态动态分析6-1-2)(4311RRIVUEQCCCEQCCBQVRRRU21114111RUUIBEQBQEQ1111EQBQII解:(1)求解Q点:由于电路采用阻容耦合方式,所以每一级的Q点都可以按照单管放大电路求解。第一级为典型的Q点稳定电路，Q点如下：6-1-3第二级为共集放大电路62522)1(RRUVIBEQCCBQ222)1(BQEQII622RIVUEQCCCEQ6-1-4（2）求解Au、Ri和Ro。画出放大电路的微变等效电路6-1-5为了求出第一级的电压放大倍数Au1，首先应求出其负载电阻，即第二级的输入电阻：)//)(1(//6252LbeiRRrRR6-1-612311)//(beiurRRA)//)(1()//)(1(622622LbeLuRRrRRA21uuuAAA6-1-7121////beirRRR2322532611////RrRRrRRbebeo6-1-8.多级放大电路的分析：1、静态分析（静态工作点的计算）2、动态分析（画微变等效电路、计算Au、Ri、Ro）.差分放大电路：1、差分放大电路的主要作用---抑制温漂2、差分放大电路的分析1）静态分析（静态工作点的计算）2）动态分析（画微变等效电路、计算Au、Ri、Ro）第3章复习6-1-9.集成运算放大器的组成.集成运算放大器的特点及符号第4章集成运算放大器（简介）6-1-10一、集成运放的组成第4章集成运算放大器P186从外部看，集成运算放大器是一个双端输入，单端输出，具有高差模放大倍数Ad，高Ri，低Ro,能较好地抑制温漂的差动放大电路。集成运算放大器特征:是一个具有高增益（高Au）、多级、直接耦合的集成放大电路6-1-11集成运放由四部分组成输入级：是双端输入的高性能差分电路。Ad大，Ri高，抑制uic能力强。中间级：一般为共射放大电路，具有较大的Au。输出级：互补对称输出级，Ro小，带负载能力强。偏置电路：保证电路正常工作及提供能量来源。电子电路中必不可少的一部分。6-1-12集成放大器的符号：（具体电路见：P197-198）up与uo相位相同，up—为同相输入端；uN与uo相位相反，uN—为反相输入端。输入与输出信号的关系：uo=Aod(up–uN)集成运放的电压放大倍数称为差模开环放大倍数，记作Aod。通常Aod非常高，可达几十万倍。6-1-13集成运放的性能指标(P203—P205)（1）开环差模增益Aod：常用分贝（dB）表示，其分贝数为20lg|Aod|。（2）共模抑制比KCMR。（3）差模输入电阻rid。（4）输入失调电压UIO及其温漂dUIO/dT。（5）输入失调电流IIO及其温漂dIIO/dT。（6）输入偏置电流IIB。（7）最大共模输入电压UIcmax。（8）最大差模输入电压UIdmax。（9）-3dB带宽fH。（10）单位增益带宽fc。（11）转换速率SR。6-1-14**二、理想运放在线性工作区的特点1、开环Aod很大，一般为105~1072、差模输入电阻Rid很大3、输出电阻R0很小4、共模抑制比KCMR很大Aod=∞Rid=∞Ro=0KCMR=∞6-1-15Aod=∞NPoioOduuuuuA0ooNPuAoduuuNPuu虚短分析运放的两个重要概念虚短1、虚短“虚短”是指集成运放的两个输入端电位无穷接近，但又不是真正短路。6-1-162、虚断因为差模输入电阻Rid很大，理想时为无穷大；净输入电压up–uN近似为零。iI=(up–uN)/Rid所以两个输入端的输入电流也均为零.iI=0也就是从集成运放输入端看进去相当于断路，称两个输入端“虚断”。“虚断”是指集成运放两个输入端的电流趋于零，但又不是真正断路。对于工作在线性区的运放电路,“虚短”和“虚断”是分析其输入信号和输出信号关系的基本出发点。6-1-17三、电压传输特性开环状态Aod很大up–uN=uiu0=Aod(up–uN)up＞uN=+uiuo=UOMup＜uN=-uiuo=-UOM反馈6-1-186.1反馈的基本概念及判断方法6.2负反馈放大电路的四种基本组态6.3负反馈放大电路的方框图及一般表达式6.4深度负反馈放大电路放大倍数的分析6.5负反馈对放大电路性能的影响第6章放大电路中的反馈6-1-196.1.1反馈的基本概念一、反馈的概念在电子电路中，将输出信号（输出电压或输出电流）的一部分或全部通过一定的途径（反馈路径）引回到输入端，并且用来影响输入信号（输入电压或输入电流），这种现象称为反馈。6.1反馈的基本概念及判断方法6-1-20二、反馈放大电路的组成（用框图说明）XiXi’XoXfAFA：为正向传输的开环放大倍数—基本放大倍数；F：为反向传输的反馈系数；AfAf：反馈放大电路的放大倍数—闭环放大倍数。6-1-21各量之间的关系：A=Xo/Xi’F=Xf/Xo对于集成运放净输入信号Xi’为ui’(uD)=up-uN或ii’(iD)。对于晶体管共射、共集放大电路净输入信号Xi’为ube或ib；共基放大电路净输入信号Xi’为ueb或ie。XiXi’XoXfAFAfAf=Xo/Xi6-1-22三、反馈的分类1、据反馈的极性分：（据Xf对Xi’不同的影响）正反馈：Xf使Xi’增大——Xf使放大电路的净输入量增大；或使输出量的变化增大。负反馈：Xf使Xi’减小——Xf使放大电路的净输入量减小；或使输出量的变化减小。用于振荡电路在放大电路中广泛应用6-1-232、据反馈的信号的性质不同分：交流反馈：反馈量为交流量作用：改善放大电路的工作性能。直流反馈：反馈量为直流量，作用:稳定Q。通常情况下，在放大电路中交、直流反馈同时存在。6-1-243、据反馈信号与输入回路的连接方式不同分：串联反馈：反馈信号与净输入串联并联反馈：反馈信号与净输入并联4、据反馈信号的取样不同分：电压反馈：反馈信号取自输出电压电流反馈：反馈信号取自输出电流6-1-256.1.2反馈的判断一、有无反馈的判断根据反馈的定义，反馈存在的条件:1）放大电路中必须存在连接输出回路与输入回路的通路，即反馈通路。2）引回的信号要影响放大电路的净输入信号。两个条件缺一不可，否则，电路中便没有反馈。6-1-26例如：(a)没有连接输入与输出端的通路，电路无反馈。(b)有连接输入与输出端的通路;且反馈回来的信号If影响净输入信号Ii’。电路存在反馈。IfIi’Ii6-1-27(c)表面有连接输入与输出端的通路，但实际输出通过R接地，没有信号引回输入端来影响输入信号。6-1-28二、反馈极性的判断（利用瞬时极性法）假设电路输入信号在某一时刻对地的瞬时极性，经电路传输到输出端。在信号传输的过程中，1）遇R、C信号极性不变；2）遇集成运放：在up端输入信号，uo极性不变；在uN端输入信号，uo与uI极性相反。6-1-293）遇晶体管：在基极输入集电极输出，uo与uI极性相反——共射放大电路；在基极输入发射极输出，uo与uI极性相同——共集放大电路；在发射极输入集电极输出，uo与uI极性相同——共基放大电路。以此为依据，逐级判断电路中各相关点电流的流向和电位的极性，从而得到输出信号的极性；根据输出信号的极性判断出反馈信号的极性。6-1-30若反馈信号使基本放大电路的净输入信号增大，则说明引入了正反馈；若反馈信号使基本放大电路的净输入信号减小，则说明引入了负反馈。6-1-31例1：1）由于R2、R1的作用，电路中存在反馈。R2、R1引回输出信号uo，R1产生的反馈信号uF影响净输入信号uD。2）设uI瞬时极性为+，信号经传输uo也为+，uo引起电流方向流向地，得到uF为上+下-（对地高电位），使净输入信号uD(uD=uI-uF)减小，电路引入负反馈。++6-1-32例2：1）由于R2、R1的作用，电路中存在反馈。2）设uI瞬时极性为+，信号经传输uo为-，uo引起电流方向由地向上流，得到uF为上-下+（对地低电位），使净输入信号uD(uD=uI+uF)增大，电路引入正反馈。6-1-33例3：设uI瞬时极性为+，信号经传输uo为-，uo引起电流方向由输入到输出，得到iF的方向由输入到输出，使净输入信号iN(iN=iI-iF)减小，电路引入负反馈。对于单级运放反馈电路反馈信号引回到同相输入端为正反馈，反之为负反馈。6-1-34对于分立元件电路，可以通过判断输入级放大管的净输入电压（b-e间或e-b间电压）或者净输入电流（iB或iE),因反馈的引入被增大还是被减小来判断反馈的极性。净输入量增大的为正反馈，净输入量减小的为负反馈。6-1-35例如1)电路存在反馈，并且R3、R5为本级反馈，R3、R6为极间反馈，2)R3、R5引入的本级反馈均为负反馈3)R3、R6引入的极间反馈，据信号传输中极性的变化，反馈信号uF引起净输入信号uBE的减小。电路引入负反馈。6-1-36反馈极性的判断：ui(+)Xf(+)正反馈反馈信号与输入信号接在同一节点反馈信号与输入信号不接在同一节点Xf(-)负反馈Xf(+)负反馈；Xf(-)正反馈。ui(+)Xf(+)正反馈Xf(-)负反馈Xf(+)负反馈Xf(-)正反馈极性相同，为负反馈；极性相反，为正反馈。极性相同，为正反馈；极性相反，为负反馈。P2706-1-37三、直流反馈与交流反馈的判断反馈电路中交、直流信号均存在；交、直流反馈同时存在。6-1-38因为交流信号被C短路，反馈信号中仅有直流信号存在；仅直流反馈。6-1-39因为电路中直流信号被C阻断，反馈信号中仅有交流信号存在；仅交流反馈。6-1-40交、直流反馈同时存在；反馈电路中交、直流信号均存在。仅直流反馈；因为交流信号被C短路，反馈信号中仅有直流信号存在。仅交流反馈；因为电路中直流信号被C阻断，反馈信号中仅有交流信号存在。6-1-41对于分立元件电路交、直流反馈的判断，也是看反馈电路中反馈信号存在的信号为哪种性质的信号。如果交、直流信号均存在，为交、直流反馈；如果仅有交流信号，则为交流反馈；如果仅有直流信号。则为直流反馈。通常情况下，在放大电路中交、直流反馈同时存在，兼而有之。6-1-42例如1）电路存在反馈，并且R3、R5为本级反馈，R3引入交、直流反馈，R5仅引入直流反馈。2）R3、R6引入的极间反馈，既有交流又有直流反馈。6-1-43例：判断下列各电路中是否引入了反馈；若引入了反馈，是直流反馈还是交流反馈？是正反馈还是负反馈？电容对交流信号视为短路。6-1-44因为反馈通路R4既存在于直流通路又存在于交流通路，反馈信号既有直流信号又有交流信号，所以电路中既引入了直流反馈又引入了交流反馈。如图所示，反馈信号使净输入电压减小，故电路中引入了负反馈。（仅讨论极间反馈）6-1-45总结1、了解反馈的基本概念及分类；2、掌握反馈的判断方法（正、负反馈，交、直流反馈的判断）。P318-319习题6-4（a、b、g)、6-5（a、e、f）6-1-46'bbr解：1）RW滑动端在中点时T1管和T2管的发射极静态电流分析如下：EEeEQWEQBEQ22VRIRIUmA517.022eWBEQEEEQRRUVI＋第三章部分习题3.6如图电路参数理想对称，晶体管的β均为50，rbb’=100Ω，UBEQ≈0.7。试计算RW滑动端在中点时T1管和T2管的发射极静态电流IEQ，以及动态参数Ad和Ri。6-1-472）Ad和Ri分析如下：k18.5mV26)1(EQbb'beIrr972)1(WbecdRrRAk5.20)1(2WbeiRrR6-1-483.7电路如图所示，晶体管的β=50，rbb’=100Ω（1）计算静态时T1和T2的集电极电流和集电极电位；（2）用直流表测得uO=2V，uI=？若uI=10mv，则uO=？k67.6Lc'LRRR∥解：（1）用戴维宁定理计算出左边电路的