第五章-放大与震荡电路.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,二级,三级,四级,五级,*,第五章 放大与震荡电路,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,二级,三级,四级,五级,*,第五章 放大与震荡电路,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,二级,三级,四级,五级,*,第五章 放大与震荡电路,*,第五章 放大与震荡电路,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,二级,三级,四级,五级,*,第五章 放大与震荡电路,*,第五章 放大与震荡电路,53,51,单管放大电路,52,负反馈放大电路,集成运算放大器,54,功率放大器,55,正弦波振荡电路,第五章 放大与震荡电路,51,单管放大电路,第五章 放大与震荡电路,简单的收音机信号传输框图,第五章 放大与震荡电路,一、固定偏置放大电路,1.,电路的组成,用三极管组成放大器时，根据公共端（电路中各点电位的参考点）的不同，有三种连接方法，即共射极基本放大电路、共集电极基本放大电路和共基极基本放大电路。如图所示为应用最广的共射极基本放大电路，也叫固定偏置放大电路。,固定偏置放大电路,第五章 放大与震荡电路,固定偏置放大电路中各元件的作用,第五章 放大与震荡电路,2.,工作原理,在没有信号输入时，放大电路中三极管各电极电压、电流均为直流。当有信号输入时，电路中两个电源（直流电源和信号源）共同作用，电路中的电压和电流是两个电源单独作用时产生的电压、电流的叠加量。,（,1,）静态分析,所谓静态指的是放大器在没有交流信号输入（即,u,i,=0,）时的工作状态。,第五章 放大与震荡电路,静态工作点,a,）输入特性曲线上的,Q,点,b,）输出特性曲线上的,Q,点,第五章 放大与震荡电路,未设静态工作点时,u,i,和,i,B,波形,第五章 放大与震荡电路,具有合适静态工作点时的,u,i,和,i,B,波形,第五章 放大与震荡电路,波形失真与静态工作点的关系,第五章 放大与震荡电路,2,）静态工作点的估算。通常把放大电路中只允许直流电流通过的路径称为直流等效电路。直流等效电路的画法原则：放大电路中的电容可以视为开路，电感可以视为短路。,估算静态工作点的公式：,固定偏置放大电路的直流等效电路,第五章 放大与震荡电路,（,2,）动态分析,当放大电路输入交流信号，即,u,i,0,时，称为动态。,放大电路的电压、电流波形图,第五章 放大与震荡电路,通常把交流信号流通的路径称为交流等效电路。交流等效电路的画法原则：对小容抗的电容和内阻很小的电源，忽略其交流压降，都可以视为短路。,放大电路的等效电路,a,）放大电路,b,）交流等效电路,第五章 放大与震荡电路,1,）放大电路电压放大倍数,A,u,。放大器的电压放大倍数是指输出电压,u,o,与输入电压,u,i,的比值。,即,2,）放大电路的输入电阻,R,i,和输出电阻,R,o,。从放大电路输入端看进去的交流等效电阻（不包括信号源的等效内阻），称为放大电路的输入电阻，用,R,i,表示。从放大电路的输出端看进去的交流等效电阻（不包括负载）称为放大电路的输出电阻，用,R,o,表示。,第五章 放大与震荡电路,对负载来说，放大器又相当于一个具有内阻的信号源，这个内阻就是放大电路的输出电阻。该放大电路的输出电阻,放大器的输入电阻和输出电阻,第五章 放大与震荡电路,二、分压式射极偏置放大电路,三极管在不同温度时的输出特性曲线,第五章 放大与震荡电路,1.,分压式射极偏置放大电路的结构特点,分压式射极偏置放大电路,a,）分压式射极偏置放大电路,b,）直流等效电路,c,）交流等效电路,第五章 放大与震荡电路,2.,稳定静态工作点原理,利用上偏置电阻,R,B1,和下偏置电阻,R,B2,组成串联分压器，为基极提供稳定的静态工作电压,U,BQ,。,电源,V,CC,的分压为,由此可见，,U,BQ,只取决于,V,CC,、,R,B1,和,R,B2,，它们都不随温度的变化而变化，所以,U,BQ,将稳定不变。,第五章 放大与震荡电路,3.,分压式射极偏置放大电路的估算,从分压式偏置电路的交流等效电路图,c,可以看出，它与共射极基本放大电路的交流等效电路相似，只是,R,B,=,R,B1,/,R,B2,不同。所以，输入电阻、输出电阻和电压放大倍数的估算公式完全相同。,分压式射极偏置放大电路,a,）分压式射极偏置放大电路,b,）直流等效电路,c,）交流等效电路,第五章 放大与震荡电路,三、射极输出器,1.,电路的组成,集电极为输入与输出电路的公共端，故称共集放大电路。又称为射极输出器。,射极输出器电路,a,）射极输出器电路,b,）交流等效电路,第五章 放大与震荡电路,2.,电路参数的特点,（,1,）电压放大倍数,射极输出器的电压放大倍数小于,1,，且接近于,1,。,（,2,）输入电阻,（,3,）输出电阻,（,4,）射极输出器的应用,射极输出器具有电压跟随作用和输入电阻大、输出电阻小的特点，且有一定的电流和功率放大作用。,第五章 放大与震荡电路,52,负反馈放大电路,第五章 放大与震荡电路,多级放大电路的组成框图,第五章 放大与震荡电路,一、多级放大电路,1.,耦合形式,各级放大器之间的连接方式叫作耦合。,四种级间耦合方式,第五章 放大与震荡电路,四种级间耦合方式,第五章 放大与震荡电路,2.,多级放大电路的电压放大倍数和输入输出电阻,多级放大电路的框图,第五章 放大与震荡电路,二、反馈的概念,1.,反馈的定义,将电路的输出量（电压或电流）的部分或全部通过一定的电路，以一定的方式回送到输入端并与输入信号（电压或电流）比较，从而进一步影响放大器输出的过程称为反馈，将输出量回送到输入端的电路称为反馈电路。,反馈示意图,第五章 放大与震荡电路,2.,反馈的分类,（,1,）正反馈和负反馈,正反馈：增强放大电路净输入量变化趋势的反馈。,负反馈：削弱放大电路净输入量变化趋势的反馈。,放大电路中采用负反馈，正反馈多用于振荡电路中。,判别反馈极性示意图,a,）反馈加到基极,b,）反馈加到发射极,第五章 放大与震荡电路,（,2,）电压反馈和电流反馈,电压反馈的反馈信号取自放大电路的输出电压，电流反馈的反馈信号取自放大电路的输出电流。,可采用输出短路法来判断反馈电路是电压反馈还是电流反馈，具体方法如下：将负载短路，使输出电压为零，若反馈信号也为零，则为电压反馈；否则就是电流反馈。,反馈信号在输出端的取样方式,a,）电压反馈,b,）电流反馈,第五章 放大与震荡电路,（,3,）串联反馈与并联反馈,串联反馈的反馈信号在输入端是与信号源串联，并联反馈的反馈信号在输入端是与信号源并联。,反馈信号与输入信号的连接,a,）串联反馈,b,）并联反馈,第五章 放大与震荡电路,（,4,）直流反馈与交流反馈,直流反馈是指反馈量中只含有直流量的反馈。同理，交流反馈的反馈量中只含有交流量。,负反馈多级放大电路,第五章 放大与震荡电路,三、负反馈对放大电路性能的影响,1.,提高放大倍数的稳定性,引入负反馈使放大倍数的稳定性提高了，但放大倍数下降了。,2.,减小非线性失真,负反馈对非线性失真的影响,a,）无负反馈,b,）带负反馈,第五章 放大与震荡电路,负反馈对通频带的影响,第五章 放大与震荡电路,4.,改变放大电路的输入、输出电阻,（,1,）串联负反馈使输入电阻增大,（,2,）并联负反馈使输入电阻减小,负反馈对输入电阻的影响,a,）串联负反馈,b,）并联负反馈,第五章 放大与震荡电路,（,3,）电压负反馈使输出电阻减小,（,4,）电流负反馈使输出电阻增大,负反馈对输出电阻的影响,a,）电压负反馈,b,）电流负反馈,第五章 放大与震荡电路,53,集成运算放大器,第五章 放大与震荡电路,一、集成运算放大器的外形和图形符号,1.,集成运算放大器的外形,常见集成运放的外形,a,）双列直插式,b,）单列直插式,c,）扁平式,d,）圆壳式,第五章 放大与震荡电路,2.,集成运算放大器的图形符号,集成运算放大器的图形符号如图所示。图中“”表示放大器，三角形所指方向为信号的传输方向，“”表示开环电压放大倍数极高。,集成运放的图形符号,第五章 放大与震荡电路,二、集成运算放大器的主要参数,集成运算放大器的主要参数,第五章 放大与震荡电路,集成运算放大器的主要参数,第五章 放大与震荡电路,三、集成运算放大器的工作特性,1.,集成运放的理想化条件,（,1,）开环差模电压放大倍数,A,uo,。,（,2,）差模输入电阻,r,id,。,（,3,）开环输出电阻,r,o,0,。,（,4,）共模抑制比,K,CMR,。,（,5,）没有失调现象，即当输入信号为零时，输出信号也为零。,第五章 放大与震荡电路,2.,集成运放的电压传输特性,集成运放的输出电压与输入电压（即同相输入端与反相输入端之间的电压）之间的关系曲线称为电压传输特性曲线，曲线分为线性区和非线性区。,集成运放的电压传输特性曲线,第五章 放大与震荡电路,3.,分析集成运放的重要依据,（,1,）理想集成运放工作在线性区时分析电路的两个重要依据,1,）集成运放两输入端之间的电压为零，即,u,P,-,u,N,=0,2,）集成运放两输入端电流为零，即,i,P,=,i,N,=0,第五章 放大与震荡电路,（,2,）理想集成运放工作在非线性区时分析电路的两个重要依据,1,）当,u,P,u,N,时，,u,o,=+,U,om,；当,u,P,u,N,时，,u,o,=+,U,om,（高电平）,u,P,u,N,时，,u,o,=-,U,om,（低电平）,第五章 放大与震荡电路,单门限电压比较器的传输特性,a,）电路图,b,）传输特性曲线,第五章 放大与震荡电路,利用比较器实现电压波形变换,第五章 放大与震荡电路,2.,双门限电压比较器,双门限电压比较器电路原理图,双门限电压比较器传输特性曲线,第五章 放大与震荡电路,54,功率放大器,第五章 放大与震荡电路,音响功率放大器,第五章 放大与震荡电路,一、低频功率放大器的概念,功率放大电路又称为功率放大器，简称“功放”。功放中以半导体三极管为主要器件，一般称为功率放大管，简称“功放管”。,1.,对功率放大器的基本要求,（,1,）要求有足够大的输出功率。,（,2,）要求有较高的效率。,（,3,）要求非线性失真较小。,（,4,）要求功放管的散热性能好。,第五章 放大与震荡电路,2.,功率放大器的分类,三类功率放大器的特性及应用,第五章 放大与震荡电路,二、互补对称功率放大器,若采用两个导电性相反的管子，使它们都工作在乙类放大状态，一个在正半周工作，另一个在负半周工作，同时把两个输出波形加到负载上，在负载上得到完整的输出波形，这样就解决了效率与失真的矛盾。,1.,单电源供电的互补对称功放电路（,OTL,电路）,（,1,）电路组成及工作原理,OTL,电路,第五章 放大与震荡电路,（,2,）实用的,OTL,功放电路,OTL,功放电路工作在乙类状态，效率较高。在正、负半周的交界处出现了与输入不同的失真波形，这种失真叫“交越失真”。,交越失真波形,第五章 放大与震荡电路,2.,双电源供电的互补对称功放电路（,OCL,电路）,OCL,电路与,OTL,电路工作原理很相似，但电路采用直接耦合形式，由于没有大容量的电容，低频特性较好，而且便于集成化，所以广泛应用于高保真的音响设备中。,实用的,OTL,功放电路,OCL,电路,第五章 放大与震荡电路,三、集成功率放大器,集成功放,LM386,为,8,脚双列直插塑料封装结构，如图所示，其引脚如图所示。,LM386,外形图,LM386,引脚图,第五章 放大与震荡电路,图所示为,LM386,的应用接线图。,LM386,的应用接线图,第五章 放大与震荡电路,55,正弦波振荡电路,第五章 放大与震荡电路,一、,LC,正弦波振荡电路,1.,振荡电路的组成及振荡条件,（,1,）正弦波振荡电路的组成,正弦波振荡电路及基本组成框图,a,）函数信号发生器,b,）正弦波振荡电路的基本组成,第五章 放大与震荡电路,（,2,）自激振荡的条件,1,）幅度平衡条件,反馈信号的振幅等于输入信号的振幅，即：,2,）相位平衡条件,反馈信号,U,f,与输入信号,U,i,要同相，它们之间的相位差应为：,式中,A,表示基本放大电路的相移，,F,表示反馈电路的相移，,n,=0,，,1,，,2,，,3,，,第五章 放大与震荡电路,（,3,）自激振荡的建立及稳幅,振荡电路能否起振，除了电路必须引入正反馈之外，反馈信号,U,f,应比输入信号,U,i,的幅度要大，即,AF,1,。,正弦波振荡电路产生振荡的条件为：,第五章 放大与震荡电路,2.LC,正弦波振荡电路,（,1,）电感三点式正弦波振荡电路,电路的振荡频率等于,LC,并联电路的谐振频率，即：,式中，,L,为电路的总电感。,第五章 放大与震荡电路,电感三点式正弦波振荡电路,简化交流等效电路,第五章 放大与震荡电路,（,2,）电容三点式正弦波振荡电路,振荡电路的振荡频率等于,LC,并联电路的谐振频率，即,式中，,C,=,C,1,C,2,/,（,C,1,+,C,2,）。,第五章 放大与震荡电路,电容三点式正弦波振荡电路,简化交流等效电路,第五章 放大与震荡电路,二、石英晶体振荡电路,1.,石英晶体的特点,如果给石英晶片两侧加上直流电压，晶片将会产生形变，如压缩；如果改变所加直流电压的方向，晶片也会产生形变，不过这时晶片将膨胀。这就是石英晶片的压电效应。,（,2,）石英晶体谐振器,在石英晶片的两侧喷涂金属层，然后将石英晶片夹在两片金属板之间，再分别从两金属板上引出电极，并按一定形式封装就构成了一个石英晶体谐振器，简称晶振。,第五章 放大与震荡电路,石英晶体结构图,石英晶体图形符号,第五章 放大与震荡电路,石英晶体谐振器的等效电路如图所示，,C,0,为极板间的电容，,C-L-R,支路是石英晶体谐振器的等效电路。,石英晶体实物外形,石英晶体谐振器等效电路,第五章 放大与震荡电路,当,C-L-R,支路产生串联谐振时，等效电路的阻抗最小（等于,R,），串联谐振频率为,当电路产生并联谐振时，并联谐振频率为,第五章 放大与震荡电路,如图所示为晶体谐振器的频率特性曲线。石英晶体谐振器的频率稳定性非常好。,石英晶体谐振器的频率特性曲线,第五章 放大与震荡电路,2.,石英晶体振荡电路,（,1,）串联型石英晶体振荡电路,串联型石英晶体振荡电路如图所示。,串联型石英晶体振荡电路,第五章 放大与震荡电路,（,2,）并联型石英晶体振荡电路,并联型石英晶体振荡电路如图所示。,并联型石英晶体振荡电路,简化交流等效电路,第五章 放大与震荡电路,