放大电路及负反馈资料

第7章模拟电路7.4多级放大电路7.5放大电路中的负反馈7.3单级放大电路7.3共发射极单管放大电路7.3.1电路的结构7.3.2共发射极放大电路工作原理7.3.3静态工作点的稳定7.3.6射极输出器7.3.5电压放大倍数、输入电阻和输出电阻7.3.1电路的结构VT电流放大元件UCC直流电源。与RB、RC配合，保证管子的发射极正偏、集电极反偏；为输出信号提供能量。RB基极偏置电阻。与UCC配合，为晶体管提供合适的基极电流。RC集电极负载电阻。将晶体管的电流放大作用转化为电压放大。C1、C2耦合电容。“隔直通交”。发射极是输入、输出回路的公共端输入回路输出回路共射放大电路7.3.2共发射极放大电路工作原理1.静态工作情况直流通路：直流信号在电路中流通的路径。直流通路的画法：电容视为开路。静态工作点：静态时，晶体管IB、IC、UCE称该放大电路静态工作点。静态：放大器无交流信号输入时的直流工作状态。静态分析时可画出：根据直流通路的结构计算静态工作点BBECCBRUUIBECCUUBCCBRUIBCIICCCCCEIRUU通常则[例]UCC=12V,RB=300k,RC=4k,=50,求放大电路的静态工作点IB、IC和UCE。[解]A40mA30012BCCBRUImA2A4050BCIIV8V)2412(CCCCCERIUU2．动态工作情况动态：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ui作用下，电路中各极电压、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，晶体管工作在放大状态，各极电压、电流交流分量的变化规律与输入交流信号ui同。放大电路的工作波形输入交流信号ui经耦合电容C1加在晶体管的发射结。经耦合电容C2“隔直通交”后，输出交流电压uo。uo与ui反相。uBE=UBE+ui由于晶体管处于放大状态，集电极电流iC受基极电流iB控制，iC=iB=IC+ic，uCE=UCC–iCRC随iC作相反的变化。uBE的变化引起基极电流iB的变化。iB=IB+ib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。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，引起静态工作点的变化。TICEOIC例：即，温度升高，静态工作点上移，可能会引起饱和失真。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。动画：温度对Q点的影响7.3.3静态工作点的稳定动画：分压式偏置电路分压式放大电路：稳定静态工作点的原理：如果I1IB，UCCUBE，B2B1B2CCBRRRUU则：基本不变UE=UB–UBE也基本不变EEECRUII基本不变稳定静态工作点的过程：TICIEVEUBE(=UB–UE)ICCE：旁路电容。对交流信号CE视为短路。交流通路放大电路的交流通路交流通路：交流信号在电路中流通的路径。交流通路的画法：对交流信号阻抗很小的耦合电容、旁路电容视为短路；直流电源对交流信号内阻很小，也视为短路。输入回路输出回路7.3.4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iouuAubLLcoiRRiubebiriu为等效负载电阻；∥其中CLLRRR所以beLbbebLiorRiriRuuAu负号表示输出与输入信号反相。CL,ubeCrRARR空载时，为晶体管基极和发射极间的动态电阻。berbbebeiUr约为1k左右。2．输入电阻Ri和输出电阻Ro放大电路的输入电阻Ri是从放大电路的输入端看进去的交流等效电阻。ribebeBi//rrRRRi相当于信号源或前级放大电路的负载。一般来说，Ri越大，放大电路向信号源取用的电流越小，对信号源的影响越小。放大电路的输出电阻Ro是从放大电路的输出端(不包括负载)看进去的交流等效电阻。roCoRRRo表示放大电路的带负载能力。放大电路对负载来说相当于一个内阻为Ro的信号源。Ro越小，放大电路带负载的能力越强。[例]UCC=12V,RB=300k,RC=4k,=50，rbe=1k,RL=4k，求放大电路的Au、ri、ro。[解]beLrRAuk2k4444//CLCLCLLRRRRRRR1001250beLrRAuk1//bebeBirrRRk4coRR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7.3.5射极输出器7.3.5.2射极输出器的应用射极输出器电路图输出电压uo为晶体管发射极输出。1．电压放大倍数ELLRRR∥LbeLbLbbebLio)(1)1()(1)1(RrRiRiriRuuAu1)(1LbeuARr，所以由于经理论分析可得可见输出电压uo随ui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。7.3.5.1电压放大倍数、输入电阻和输出电阻2．输入电阻RiLBLbeBi1//1//RRRrRR射随器的输入电阻很高。通常为几千欧至几百千欧。ririro3．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。原因：因uoui，当ui不变，uo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。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1；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。1．作输入级2．作输出级3．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，可减小后级对前级的影响。7.3.5.2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，组合成多级放大电路。级间耦合：级与级间的连接方式。级间耦合的要求：一、前后级静态工作点影响应最小。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。7.4多级放大电路1．耦合方式常用的耦合方式有三种：直接耦合、阻容耦合、变压器耦合。(1)直接耦合缺点：前后级静态工作点互相影响，存在“零点漂移”现象。零点漂移：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。优点：能够放大直流信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，重则使电路无法正常工作。(2)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，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。2．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载电阻。7.5.1反馈的概念7.5放大电路中的负反馈*7.5.2反馈的极性判断7.5.4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反馈：将放大电路输出信号(电压或电流)的一部分或全部，通过一定的方式(反馈电路)引回到放大电路输入端。正反馈：如果反馈信号使净输入信号增加。负反馈：如果反馈信号使净输入信号减小。输入量由两部分组成：｛输入信号xi输出信号xo(一部分或全部)7.5.1反馈的概念负反馈放大电路的一般方框图—输入信号—净输入信号—反馈信号—输出信号iXoXfXiXfiiXXX若为正反馈本节只讨论负反馈fiiXXX若为负反馈瞬时极性法：先假定将反馈信号放大电路输入端的连线断开，在某一瞬间，假设输入端信号的瞬间极性(表示信号增加，表示信号减小)，根据放大电路的结构，得到输出信号的瞬时极性(为正或为负)。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；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。*7.5.2反馈的极性判断例：试用瞬时极性法判断电路的反馈极性解：(1)1．先断开反馈电路；2．反相输入端加“”(增大)瞬时信号，输出端信号为“”。3．经RF引回反向输入端为“”与原输入端的“”信号相反负反馈ui“”同理：uo“”(2)经RF反馈“”与ui“”极性相同正反馈(3)若VT1加入端加“”，由VT1“倒相”，VT2的发射极为“”，经RF、CF反馈引回VT1输入端后为“”，与输入“”相反，负反馈动画：瞬时极性法1．从放大电路输出端看，区分电压反馈、电流反馈从输出端看，如果反馈信号取自输出电压，则为电压反馈。如果反馈信号取自输出电流，则为电流反馈。*7.5.3负反馈放大电路的类型将输出端短路(输出电压等于零)，若反馈信号消失，说明反馈信号与输出电压成比例，则为电压反馈；判断方法：反之，则为电流反馈。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流。2．从放大电路输入端看，区分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；并联负反馈使输入电阻减小，适宜与电流源相连。将反馈电路去掉，输入回路断开，则为串联反馈；判断方法：反之，则为并联反馈。串联负反馈使输入电阻增大，并联负反馈使输出电阻减小。负反馈有以下四种类型：电压串联负反馈电压并联负反馈电流串联负反馈电流并联负反馈结论：uiRF+–+uo–+uouiRF+–+uiuoRF+–+R2uoR+–+–+RLud+–uf+–ioui+–[例]判别图示电路从A2输出端引入A1输入端的反馈类型。uoui+–+–+uo1+–+RLRuf+–A1A2[解]反馈电路从A2的输出端引出，故为电压反馈；反馈电压uf和输入电压ui分别加在的A1同相和反相两个输入端，故为串联反馈；设ui为正，则uo1为负，uo为正；反馈电压也为正。结论：串联电压负反馈反馈电压uf使净输入+–iufiiuuu故为负反馈。减小，2．提高放大倍数的稳定性1．降低放大倍数负反馈使放大器净输入减小,因而输出信号减小。放大倍数(输出信号与原输入信号之比)减小。3．减小非线性失真4．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uf负反馈减小了波形失真负反馈减小非线性失真：加入负反馈无负反馈FufAuuiuouo大小略大略小略小略大uiAu接近正弦波预失真+–iuRiRo增高减低增高减低串联并联电压电流思考题：为了分别实现(a)稳定输出电压；(b)稳定输出电流；(c)提高输入电阻；(d)降低输出电阻。应引入哪种类型的负反馈？负反馈对输入电阻Ri、输出电阻Ro的影响