多级放大电路和运算放大器
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几种常见的放大电路原理图解展开全文能够把微弱的信号放大的电路叫做放大电路或放大器。
例如助听器里的关键部件就是一个放大器。
放大器有交流放大器和直流放大器。
交流放大器又可按频率分为低频、中源和高频;接输出信号强弱分成电压放大、功率放大等。
此外还有用集成运算放大器和特殊晶体管作器件的放大器。
它是电子电路中最复杂多变的电路。
但初学者经常遇到的也只是少数几种较为典型的放大电路。
读放大电路图时也还是按照“逐级分解、抓住关键、细致分析、全面综合”的原则和步骤进行。
首先把整个放大电路按输入、输出逐级分开,然后逐级抓住关键进行分析弄通原理。
放大电路有它本身的特点:一是有静态和动态两种工作状态,所以有时往往要画出它的直流通路和交流通路才能进行分析;二是电路往往加有负反馈,这种反馈有时在本级内,有时是从后级反馈到前级,所以在分析这一级时还要能“瞻前顾后”。
在弄通每一级的原理之后就可以把整个电路串通起来进行全面综合。
下面我们介绍几种常见的放大电路:低频电压放大器低频电压放大器是指工作频率在 20 赫~ 20 千赫之间、输出要求有一定电压值而不要求很强的电流的放大器。
( 1 )共发射极放大电路图 1 ( a )是共发射极放大电路。
C1 是输入电容, C2 是输出电容,三极管 VT 就是起放大作用的器件, RB 是基极偏置电阻 ,RC 是集电极负载电阻。
1 、 3 端是输入, 2 、 3 端是输出。
3 端是公共点,通常是接地的,也称“地”端。
静态时的直流通路见图1 ( b ),动态时交流通路见图 1 ( c )。
电路的特点是电压放大倍数从十几到一百多,输出电压的相位和输入电压是相反的,性能不够稳定,可用于一般场合。
( 2 )分压式偏置共发射极放大电路图 2 比图 1 多用 3 个元件。
基极电压是由 RB1 和 RB2 分压取得的,所以称为分压偏置。
发射极中增加电阻 RE 和电容 CE , CE 称交流旁路电容,对交流是短路的; RE 则有直流负反馈作用。
第五章多级放大电路第一节多级放大电路在实际工作中,为了放大非常微弱的信号,需要把若干个基本放大电路连接起来,组成多级放大电路,以获得更高的放大倍数和功率输出。
多级放大电路内部各级之间的连接方式称为耦合方式。
常用的耦合方式有三种,即阻容耦合方式、直接耦合方式和变压器耦合方式。
1.多级放大电路的耦合方式阻容耦合通过电容和电阻将信号由一级传输到另一级的方式称为阻容耦合。
图所示电路是典型的两级阻容耦合放大电路。
优点:耦合电容的隔直通交作用,使两级Q相互独立,给设计和调试带来了方便;缺点:放大频率较低的信号将产生较大的衰减,不适合传递变化缓慢的信号,更不能传递直流信号;加之不便于集成化,因而在应用上也就存在一定的局限性。
直接耦合多级放大电路中各级之间直接(或通过电阻)连接的方式,称为直接耦合。
直接耦合放大电路具有结构简单、便于集成化、能够放大变化十分缓慢的信号、信号传输效率高等优点,在集成电路中获得了广泛的应用。
直接耦合放大电路存在的最突出的问题是零点漂移问题。
所谓零点漂移是指把一个直接耦合放大电路的输入端短路时,即输入信号为零时,由于种种原因引起输出电压发生漂移(波动)。
变压器耦合变压器耦合放大电路如图所示。
这种耦合电路的特点是:级间无直流通路,各级Q独立;变压器具有阻抗变换作用,可获最佳负载;变压器造价高、体积大、不能集成,其应用受到限制。
级间耦合的优、缺点及应用比较耦合方式优点缺点应用直接耦合·可放大直流及缓慢变化的信号,低频响应好。
·便于集成·各级Q不独立,使设计、计算、调试不便。
·有严重的零点漂移问题。
直流或交流放大,分立或集成电路2.直接耦合放大电路的特殊问题——零点漂移零点漂移所谓零点漂移是指当把一个直接耦合放大电路的输入端短路时,即输入信号为零时,由于种种原因引起输出电压发生漂移(波动)。
产生零点漂移的原因很多。
如晶体管的参数随温度的年华、电源、电压的波动等,其中,温度的影响是最重要的。
第4章多级放大电路和集成运算放大器例题【例4-1】 已知电路如图4-1所示,V 12CC +=V Ω='100b b r ,6021==ββ,Ω=k 300B1R ,Ω=k 2C1R ,Ω=k 200B2R ,Ω=k 2E R ,Ω=k 2L R ,V 7.0BE =U ,1C 、2C 、3C 对交流看作短路。
(1)估算静态工作点1B I 、1C I 、2B I 、2C I ;(2)计算总的电压放大倍数;(3)求放大电路的输入电阻和输出电阻。
图4-1 例4-1电路【解4-1】 【解题思路】本题是阻容耦合两级放大电路,故前后两级静态工作点独立;第一级为共发射极电路,故输入电阻即第一级放大电路的输入电阻;第二级为共集电极接法的射极跟随器,输出电阻尽管是第二级的输出电阻,但是在计算过程中要考虑前一级放大电路的影响。
【解题过程】(1)静态工作点μA 383003.11B1BEQ1CC 1≈=-=R U V I B 2.3mA μA 3860B11C1≈⨯==I I βμA352612003.11)1(E2B2BEQ2CC B2=⨯+=++-=R R U V I β 2.1mAμA 3560B22C2≈⨯==I I β(2)总的电压放大倍数是各级放大电路电压放大倍数的乘积。
采用教材P127页的方法1:在计算第一级的电压放大倍数时,把第二级的输入电阻作为第一级的负载考虑,然后单独计算第二级的放大倍数。
kΩ8.03.22661100mV 26)1(EQ11b b be1≈⨯+=++='I r r βkΩ8.01.22661100mV 26)1(EQ22b b be2≈⨯+=++='I r r βkΩ47)]2//2(618.0//[200)]//)(1(//[L E 2be2B2i2≈⨯+=++=R R r R R β1440.8)47//2(60)//(be1i2C11.i.o1u1.≈⨯-=-==r R R U U A β99.08.6161)//)(1()//)(1(L E 2be2L E 2.i2.o u2.≈-=+++==R R r R R U U A ββ143u2.u1.u .≈⋅=A A A (3)输入电阻和输出电阻kΩ8.08.0//300//be1B1i1i ≈===r R R R Ω450612//2008.0//21////2C1B2be2o2o ≈+=++==βR R r R R R E 【点 评】本题的难点是输出电阻的计算,由于输出级采用的是射极跟随器,故一方面输出电阻的计算应考虑前一级的影响;另外,在计算过程中,以发射极作为参照基准,在基极回路的电阻要等比缩小21β+倍。
几种运算放大器比较器及电路的简单分析运算放大器和比较器是两种常见的电子元件,它们在电路中具有不同的功能。
本文将对这两种电子元件进行简单的分析和比较。
一、运算放大器运算放大器是一种用于放大电压信号的电子设备。
它具有高放大倍数和低失真的特点,常被用于放大微弱的输入信号。
运算放大器一般由多级放大电路组成,其中包括差动输入级、差动放大级、共射放大级和输出级。
运算放大器具有以下几个特点:1.高放大倍数:运算放大器通常具有很高的开环放大倍数,可以放大微小的输入信号。
2.低失真:运算放大器的差分输入电阻和输入容量很低,从而减小了输入信号的失真。
3.稳定性好:运算放大器具有很好的直流稳定性和交流稳定性,使其能够在不同的负载条件下稳定工作。
4.大信号驱动能力:运算放大器能够输出较大的电流和电压,可以驱动各种负载。
5.可调增益:运算放大器通常具有可调的增益,可以通过调节电阻、电容或反馈电阻等元件来改变放大倍数。
运算放大器常被应用于放大、滤波、积分、微分和开关等电路中,常见的应用有示波器、滤波器和反馈电路等。
二、比较器比较器是一种用于比较两个电压的电子元件。
它具有高增益和快速响应的特点,常被用于判断输入信号的大小关系。
比较器通常由不同类型的放大电路和判决电路组成,常见的比较器有有限增益比较器、开环比较器和比率比较器等。
比较器具有以下几个特点:1.高增益:比较器通常具有很高的增益,可以放大微小的输入差异。
2.快速响应:比较器的响应时间很短,可以快速判断输入信号的大小关系。
3.可调阈值:比较器可以通过调节电阻、电容或反馈电阻等元件,改变阈值的位置。
4.高输入阻抗:比较器的输入阻抗很高,可以减小输入电路对比较器的影响。
比较器常被应用于开关、报警、触发器和AD转换等电路中,常见的应用有电压比较器、窗口比较器等。
三、运算放大器与比较器的比较虽然运算放大器和比较器都是电路中常用的电子元件,但它们在功能和特性上有一些不同之处。
1.功能:运算放大器的主要功能是放大信号,而比较器的主要功能是比较电压。
运算放大器应用电路的设计与制作(一) 运算放大器 1.原理运算放大器是目前应用最广泛的一种器件,当外部接入不同的线性或非线性元器件组成输入和负反响电路时,可以灵敏地实现各种特定的函数关系。
在线性应用方面,可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数等模拟运算电路。
运算放大器一般由4个局部组成,偏置电路,输入级,中间级,输出级。
图1运算放大器的特性曲线 图2运算放大器输入输出端图示图1是运算放大器的特性曲线,一般用到的只是曲线中的线性局部。
如图2所示。
U -对应的端子为“-〞,当输入U -单独加于该端子时,输出电压与输入电压U -反相,故称它为反相输入端。
U +对应的端子为“+〞,当输入U +单独由该端参加时,输出电压与U +同相,故称它为同相输入端。
输出:U 0= A(U +-U -) ; A 称为运算放大器的开环增益〔开环电压放大倍数〕。
在实际运用经常将运放理想化,这是由于一般说来,运放的输入电阻很大,开环增益也很大,输出电阻很小,可以将之视为理想化的,这样就能得到:开环电压增益A ud =∞;输入阻抗r i =∞;输出阻抗r o =0;带宽f BW =∞;失调与漂移均为零等理想化参数。
2.理想运放在线性应用时的两个重要特性输出电压U O 与输入电压之间满足关系式:U O =A ud 〔U +-U -〕,由于A ud =∞,而U O 为有限值,因此,U +-U -≈0。
即U +≈U -,称为“虚短〞。
由于r i =∞,故流进运放两个输入端的电流可视为零,即I IB =0,称为“虚断〞,这说明运放对其前级汲取电流极小。
上述两个特性是分析理想运放应用电路的根本原那么,可简化运放电路的计算。
3. 运算放大器的应用 (1)比例电路所谓的比例电路就是将输入信号按比例放大的电路,比例电路又分为反向比例电路、同相比例电路、差动比例电路。
(a) 反向比例电路反向比例电路如图3所示,输入信号参加反相输入端:图3反向比例电路电路图对于理想运放,该电路的输出电压与输入电压之间的关系为:为了减小输入级偏置电流引起的运算误差,在同相输入端应接入平衡电阻R ’=R 1 // R F 。
第五章多级放大电路第一节多级放大电路在实际工作中,为了放大非常微弱的信号,需要把若干个基本放大电路连接起来,组成多级放大电路,以获得更高的放大倍数和功率输出。
多级放大电路内部各级之间的连接方式称为耦合方式。
常用的耦合方式有三种,即阻容耦合方式、直接耦合方式和变压器耦合方式。
1.多级放大电路的耦合方式1.1阻容耦合通过电容和电阻将信号由一级传输到另一级的方式称为阻容耦合。
图所示电路是典型的两级阻容耦合放大电路。
优点:耦合电容的隔直通交作用,使两级Q相互独立,给设计和调试带来了方便;缺点:放大频率较低的信号将产生较大的衰减,不适合传递变化缓慢的信号,更不能传递直流信号;加之不便于集成化,因而在应用上也就存在一定的局限性。
1.2直接耦合多级放大电路中各级之间直接(或通过电阻)连接的方式,称为直接耦合。
直接耦合放大电路具有结构简单、便于集成化、能够放大变化十分缓慢的信号、信号传输效率高等优点,在集成电路中获得了广泛的应用。
直接耦合放大电路存在的最突出的问题是零点漂移问题。
所谓零点漂移是指把一个直接耦合放大电路的输入端短路时,即输入信号为零时,由于种种原因引起输出电压发生漂移(波动)。
1.3变压器耦合变压器耦合放大电路如图所示。
这种耦合电路的特点是:级间无直流通路,各级Q独立;变压器具有阻抗变换作用,可获最佳负载;变压器造价高、体积大、不能集成,其应用受到限制。
1.4级间耦合的优、缺点及应用比较2.直接耦合放大电路的特殊问题——零点漂移2.1零点漂移所谓零点漂移是指当把一个直接耦合放大电路的输入端短路时,即输入信号为零时,由于种种原因引起输出电压发生漂移(波动)。
产生零点漂移的原因很多。
如晶体管的参数随温度的年华、电源、电压的波动等,其中,温度的影响是最重要的。
在多级放大电路中,又已第一、第二级的漂移影响最为严重。
因此,抑制零点漂移着重点在第一、第二级。
2.2差分式放大电路(观看视频)在直接耦合多级放大电路中抑制零点漂移最有效的电路结构是差动放大电路。