第二章_信号放大电路设计.
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放大电路分析基础在我们的生活中,经常会把一些微弱的信号放大到便于测量和利用的程度。
这就要用到放大电路,它是我们这门课程的重点。
放大的基础就是能量转换。
在学习时我们把这一章的课程分为六节,它们分别是:§2、1 放大电路工作原理§2、2 放大电路的直流工作状态§2、3 放大电路的动态分析§2、4 静态工作点的稳定及其偏置电路§2、5 多级放大电路§2、6放大电路的频率特性§2、1放大电路工作原理我们知道三极管可以通过控制基极的电流来控制集电极的电流,来达到放大的目的。
放大电路就是利用三极管的这种特性来组成放大电路。
我们下面以共发射极的接法为例来说明一下。
一:放大电路的组成原理放大电路的组成原理(应具备的条件)(1):放大器件工作在放大区(三极管的发射结正向偏置,集电结反向偏置)(2):输入信号能输送至放大器件的输入端(三极管的发射结)(3):有信号电压输出。
判断放大电路是否具有放大作用,就是根据这几点,它们必须同时具备。
例1:判断图(1)电路是否具有放大作用不满足条件(1),所解:图(1)a不能放大,因为是NPN三极管,所加的电压UBE以不具有放大作用。
图(1)b具有放大作用。
二:直流通路和交流通路在分析放大电路时有两类问题:直流问题和交流问题。
(1)直流通路:将放大电路中的电容视为开路,电感视为短路即得。
它又被称为静态分析。
(2)交流通路:将放大电路中的电容视为短路,电感视为开路,直流电源视为短路即得。
它又被称为动态分析。
例2:试画出图(2)所示电路的直流通路和交流通路。
解:图(2)所示电路的直流通路如图(3)所示:交流通路如图(4)所示:§2、2 放大电路的直流工作状态这一节是本章的重点内容,在这一节中我们要掌握公式法计算Q点和图形法计算Q点在学习之前,我们先来了解一个概念:什麽是Q点?它就是直流工作点,又称为静态工作点,简称Q点。
第二章 信号放大电路2-1 何谓测量放大电路?对其基本要求是什么?2-2 (1)利用一个741μA 和一只100k Ω的电位器设计可变电源,输出电压范围为1010S V u V -≤≤; (2)如果10S u V =时,在空载状态下将一个1k Ω的负载接到电压源上时,请问电源电压的变化量是多少?(741μA 参数:输入阻抗2d r =MΩ,差模增益200a V mV =,输出阻抗75o r =Ω)2-3 在图2-2所示的电路中,已知110R k =Ω,21R =MΩ,并令运算放大器的100B I n =A 和30OS I n =A ,在以下不同情况下,计算输出失调误差o u 。
(1)0P R =;(2)12P R R R =P ;(3)12P R R R =P ,并且把所有电阻阻值缩小为原来的10分之一;(4)在(3)条件的基础上,使用3OS I n =A 的运算放大器。
R R ou图2-2 题2-3图2-4 在图2-47所示的电路中,已知10R k =Ω,1C nF =和()00o u V =。
假设运算放大器有100B I n =A ,30OS I n =A 和输出饱和电压13sat V V ±=±,在不同情况下,计算运算放大器经过多长时间进入饱和。
(1)0P R =;(2)P R R =。
ou图2-47 题2-4图2-5 (1)在图2-48所示的电路中,运算放大器的10B I n =A ,所有电阻都为100R k =Ω,分析B I 对反相放大器性能的影响;(2)为了使o u 最小,在同相端上应该串联多大的电阻P R ?ou i图2-48 题2-5图2-6 图2-4b 所示中的运算放大器使用741μA ,电路增益为20V V A =-,为使电路输入电阻最大,求满足条件的电阻值(令输入失调可调范围为20mV ±,最大失调电流200OS I n =A ,最大失调电压6OS V mV =)。
第二章信号放大电路2-1 何谓测量放大电路?对其基本要求是什么?在测量控制系统中,用来放大传感器输出的微弱电压,电流或电荷信号的放大电路称为测量放大电路,亦称仪用放大电路。
对其基本要求是:①输入阻抗应与传感器输出阻抗相匹配;②一定的放大倍数和稳定的增益;③低噪声;④低的输入失调电压和输入失调电流以及低的漂移;⑤足够的带宽和转换速率(无畸变的放大瞬态信号);⑥高输入共模范围(如达几百伏)和高共模抑制比;⑦可调的闭环增益;⑧线性好、精度高;⑨成本低。
2-2 (1)利用一个741 和一只100k 的电位器设计可变电源,输出电压范围为10V u S 10V ;(2)如果u S 10V 时,在空载状态下将一个1k 的负载接到电压源上时,请问电源电压的变化量是多少?(741 参数:输入阻抗r 2 ,差模增益da V mV ,输出阻抗r o 75 )200(1)电路设计如图X2-1 所示:15V25ku sI100kNL25kRL 15V图X2-1(2)由于电压跟随器属于输入串联、输出并联型结构,该结构下的输入、输出阻抗为:5 R r 1 T r 1 a 2 1 2 0 0 0 0V0 V 1 4 1 0i d dR r 1 T r 1 a 75 1 200000V V 1 0.375mo o o由上式我们可以看出,电压跟随器中的反馈增大了等效输入阻抗,减小了等效输出阻抗,可以达到阻抗变换的效果。
进一步计算得:I u R 10V 1k 10mL S Lu R I 0.375 m10m 3.75 VS o L12-3 在图2-2 所示的电路中,已知R1 10k ,R2 1 ,并令运算放大器的I B 100n 和I OS 30n ,在以下不同情况下,计算输出失调误差u o 。
(1) RP 0 ;(2) R P R1 R2 ;(3) R P R1 R2 ,并且把所有电阻阻值缩小为原来的10 分之一;(4)在(3)条件的基础上,使用I OS 3n 的运算放大器。