常规放大电路和差分放大电路
模电放大电路公式
模电放大电路公式模拟电路设计中的放大电路可以采用多种不同的拓扑和设计方法，每种方法都有其特定的公式和特性。
以下是一些常见的放大电路公式。
1.基本放大电路公式：放大电路的基本公式是电流倍增关系和电压增益关系。
对于共射放大电路，其电流倍增率为：β = ic / ib其中，ic是集电极电流，ib是基极电流。
电压增益为：Av = vo / vi其中，vo是输出电压，vi是输入电压。
2.电压放大器公式：电压放大器的电压增益公式可以通过放大器的输入和输出电压之间的关系来表示。
一般情况下，电压放大器的电压增益可以通过放大器中的电流倍增率和电阻值来计算。
例如，共射放大器的电压增益公式为：Av = - β * Rc / re其中，Rc是集电极电阻，re是发射极电阻。
3.电流放大器公式：电流放大器的电流增益公式可以通过放大器的输入和输出电流之间的关系来表示。
一般情况下，电流放大器的电流增益可以通过放大器中的电压增益和电阻值来计算。
例如，共射放大器的电流增益公式为：Ai=β*(Rc/Re)其中，Rc是集电极电阻，Re是发射极电阻。
4.差分放大器公式：差分放大器是一种常用的放大电路，可以对输入信号进行放大。
差分放大器的增益公式可以通过输入和输出电压之间的关系来表示。
一般情况下，差分放大器的增益公式为：Ad = gm * Rd其中，gm是差分对的跨导，Rd是差分对的负载电阻。
5.反馈放大器公式：反馈放大器是一种通过在放大电路中添加反馈电路来改变增益和频率响应的放大器。
反馈放大器的增益公式可以通过输入和输出电压之间的关系来表示。
一般情况下，反馈放大器的增益公式为：Af=Av/(1+β*Af)其中，Av是放大器的开环增益，β是反馈电阻和输入电阻之比，Af 是放大器的反馈增益。
这些是一些常见的模拟放大电路的基本公式，用于计算电压增益、电流增益和反馈增益等参数。
在实际设计中，根据具体的电路拓扑和设计需求，还可以采用其他公式和方法来计算放大电路的性能和参数。
差分放大电路和集成运算放大器
差分放大电路的应用
差分放大电路广泛应用于各种模拟电路中，如 音频信号处理、通信系统、测量仪器等。
在高速数字电路中，差分信号传输可以有效地 抑制电磁干扰（EMI），因此差分放大电路也 常用于高速数据采集和传输系统。
工业自动化领域
工业自动化领域对于高精度、高速的信号处理需求越来越大，差分放大 电路和集成运算放大器将在该领域发挥更大的作用，如运动控制系统、 过程控制系统等。
面临的挑战与机遇
技术创新
随着电子技术的不断发展，差分 放大电路和集成运算放大器需要 不断创新，以满足更高的性能要
求。
应用领域的多样化
随着应用领域的不断拓展，差分放 大电路和集成运算放大器的应用场 景将更加多样化，需要不断适应新 的应用需求。
应用比较
差分放大电路
差分放大电路适用于需要抑制共模信号和噪声的应用场合，如信号放大、差分信号传输、模拟电路中的减法器和 微分器等。
集成运算放大器
集成运算放大器适用于各种模拟信号处理和控制电路，如放大器、滤波器、比较器和振荡器等。
优缺点比较
差分放大电路
差分放大电路的优点在于其高共模抑制比和低噪声性能，能够有效地抑制共模信号和噪声，提高电路 的抗干扰能力。此外，差分放大电路还具有高输入阻抗和低输出阻抗的优点。然而，差分放大电路的 成本较高，体积也较大。
另外，由于差分放大电路具有低噪声和高共模 抑制比的特点，因此在高精度测量和自动控制 系统中也得到了广泛应用。
CHAPTER 02
集成运算放大器
集成运算放大器的基本概念
集成运算放大器（简称运放） 是一种高放大倍数的集成电路， 能够实现对微弱信号的放大和 处理。
几种常见的放大电路原理图解
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。
放大电路基本原理和分类
放大电路基本原理和分类放大电路是电子学中的一种基本电路，在实际应用中起到信号放大的作用。
放大电路根据不同的工作原理和功能可以分为几种类型，本文将对放大电路的基本原理和分类进行讨论。
放大电路的基本原理是利用放大器件将输入信号放大到一个更大的幅值。
这样可以增加信号的能量，使其能够被后续的电路或设备正确处理。
放大电路通常由几个主要组成部分构成，包括输入端、放大器件、输出端和电源。
放大电路根据放大器件的类型可以分为分立元件放大电路和集成电路放大电路两种基本类型。
1. 分立元件放大电路：分立元件放大电路使用离散的元器件构成，常见的有晶体管放大电路、真空管放大电路和场效应管放大电路等。
其中，晶体管放大电路是最常见和广泛应用的一种类型。
晶体管放大电路根据使用的晶体管类型和工作方式可分为共射极放大电路、共基极放大电路和共集电极放大电路。
这些不同的电路配置在输入输出特性、电压增益和频率响应等方面有所区别，可以根据具体需求进行选择。
2. 集成电路放大电路：集成电路放大电路是通过在单片集成电路上集成放大器件和其他必要的元件来实现的。
常见的集成电路有运算放大器、功放和音频放大器等。
集成电路放大电路的优点是体积小、功耗低，容易集成到其他系统或设备中，但相应的调试和维修难度较大。
此外，根据电路的功能和使用场景，放大电路还可以进一步分类。
3. 差分放大器：差分放大器是一种特殊的放大电路，能够将两个输入信号的差值放大。
差分放大器常用于抑制共模干扰和增加信号的动态范围。
4. 反馈放大器：反馈放大器是通过将一部分输出信号反馈到输入端，以调节电路的增益和稳定性。
反馈放大器分为正反馈和负反馈两种类型，常用的是负反馈放大器。
5. 功率放大器：功率放大器是用来增加信号的功率，以驱动负载和输出更大幅值信号的电路。
常见的功放包括A类、B类、AB类和D类功放等。
总之，放大电路是实现信号放大的基本电路之一。
根据不同的工作原理和功能，放大电路可以分为分立元件放大电路和集成电路放大电路。
差分放大器和运算放大器
运算放大器的应用
信号放大
运算放大器可用于信号的线性放大，实现信号的传输 和处理。
模拟计算
利用运算放大器的加法、减法、积分和微分等运算功 能，实现模拟计算。
控制系统
在控制系统如PID控制器中，运算放大器用于信号的 调节和控制。
03 差分放大器和运算放大器 的比较
性能比较
差分放大器
具有高共模抑制比、低噪声、低失真 等优点，适用于信号处理和放大微弱 信号。
差分放大器和运算放大器
目录
• 差分放大器 • 运算放大器 • 差分放大器和运算放大器的比较 • 差分放大器和运算放大器的实际应用案例 • 未来发展趋势和展望
01 差分放大器
差分放大器的定义
差分放大器是一种电子放大器，它能 够放大两个输入信号之间的差值。
它通常由两个对称的放大器组成，每 个放大器分别处理一个输入信号，并 输出放大的信号。
特点
具有极高的开环增益、输入电阻高、输出电阻低等特性。
运算放大器的工作原理
差分输入
01
运算放大器采用差分输入方式，将两个输入端之间的电压差放
大。
反馈机制
02
通过引入负反馈机制，将输出信号反馈到输入端，以控制放大
倍数和输出信号。
输出级
03
输出级通常采用推挽或电压跟随器电路，以提供较大的输出电
流和较低的输出电阻。
差分放大器的工作原理
01
差分放大器通过比较两个输入信号的差值来工作， 将差值转换为输出信号。
02
它通常采用对称电路结构，以减小电路中的误差和 噪声。
03
差分放大器具有高共模抑制比（CMRR）和低噪声 特性，能够有效地放大微弱信号。
差分放大器的应用
差动放大电路和差分放大电路
差动放大电路和差分放大电路
差动放大电路和差分放大电路都是常见的放大电路类型，它们在信号处理、仪器测量等领域得到广泛应用。
差动放大电路是一种针对微小信号放大的电路，通过对两个输入信号的差值进行放大，可以有效抑制共模干扰，提高信号质量，常用于音频放大、信号测量等方面。
而差分放大电路则是一种针对大信号放大的电路，通过对两个输入信号的和差进行放大，可以实现高增益放大，常用于射频信号放大、功率放大等方面。
差动放大电路和差分放大电路的实现方式也有一些不同，差动放大电路通常采用差动放大器作为核心部件，而差分放大电路则常常采用差分对作为核心部件。
在实际应用中，差动放大电路和差分放大电路都需要根据具体需求来选择电路设计方案，以实现最佳的信号放大效果。
同时，在电路的设计和实现过程中，还需要考虑如何降低噪声、提高稳定性等问题，以确保电路的可靠性和性能。
- 1 -。
几种常用的放大电路
放大电路的分类
1 根据信号类型
电压放大电路、电流放大电路、直流放大电路和交流放大电路。
2 根据放大器输入和输出
可变增益放大电路、差分放大电路和滤波放大电路。
3 根据反馈类型
正反馈放大电路和负反馈放大电路。
基本放大电路的组成部分
1 输入端
接收待放大信号。
3 输出端
将放大后的信号传递给负载。
பைடு நூலகம்2 放大器
几种常用的放大电路
放大电路是将电信号增大的电路，常用于各种电子设备中。本演示将介绍放 大电路的分类、组成部分以及不同类型的放大电路。
什么是放大电路？
放大电路是一种用于增强电信号的电路，通过放大信号的幅度以改变信号的强度和大小。
放大电路的作用和应用领域
放大电路的主要作用是增加电信号的幅度，以便在需要时可以更好地驱动负 载。它广泛应用于通信、音频、视频、医疗设备和各种电子仪器中。
负责增加信号的幅度。
放大电路的失真问题
放大电路可能引起失真，如非线性失真、谐波失真和交叉失真。选择适当的放大器设计可以减少失真。
放大电路的幅频特性
幅频特性描述了放大电路在不同频率下的增益变化情况。理解幅频特性有助 于选择适合的放大器。
放大电路的相频特性
相频特性描述了放大电路在不同频率下的相移情况。相频特性的了解对于信 号的准确传输和处理至关重要。
放大电路的噪声特性
噪声是放大电路中不可避免的问题，了解噪声特性有助于优化电路设计以提 高信号质量。
3放大电路基本知识
V1
V2
ui2
VEE IEE = (VEE – UBEQ) / REE
REE
ICQ1 = ICQ2
ICQ1
RC uo
RC
UCQ1 UCQ2
+VCC
ICQ2
(VEE – UBEQ) / 2REE UCQ1 = VCC – ICQ1RC
f
效率
=
最大输出功率Pom 直流提供功率PDC
三种基本组态放大电路
共发射极放大电路
一、 电路组成
RB1 RC
C1 +
R+ S us
+ ui RB2 RE
+VCC
C2
+
+
RL uo
+
CE
VCC(直流电源)：
• 使发射结正偏，集电结反偏 • 向负载和各元件提供功率 C1、C2(耦合电容)： • 隔直流、通交流 RB1 、RB2(基极偏置电阻)： • 提供合适的基极电流
差分放大电路的工作原理
一、电路组成及静态分析
特点：
RC
RC
uo
VCC
a. 两个输入端， 两个输出端；
ui1
V1
V2
ui2
b. 元件参数对称；
REE
VEE c. 双电源供电； d. ui1 = ui2 时，uo = 0
能有效地克服零点漂移
RC
RC
uo
VCC VEE = UBEQ + IEEREE
ui1
Ri 6 000
ii 3 A
ui 18 mV
600 16.7 A 10 mV
60
30 A 1.82 mV
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常规放大电路和差分放大电路
0、小叙闲言
有一个两相四线的步进电机，需测量其A、B两相的电流大小，电机线圈的电阻为0.6Ω，电感为2.2mH。
打算在A、B相各串接一个0.1Ω的采样电阻，然后通过放大电路，送到单片机采样（STM32，12位AD采样），放大的电压值是最大应为3v。
电路如下。
我在这里讨论其中的采样放大电路。
很多东西平时在书本上学到烂熟，但真正在实战时，还是碰到了不少问题。
纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。
因此，在这里总结一下，供自己学习之用，或许也可给大家一点点帮助。
图1 步进电机系统结构图
1、常规放大电路
这里暂时不讨论放大电路的工作原理，直接使用放大器的虚短（短路）和虚断（断路）性质来分析这一类电路，之所以在前面加个虚字，是因为放大器的两端并不是真正的短路或断路。
如下图所示，虚短：UP=UN，虚断：IP=0; IN=0。
无论放大器接在何种电路中，这两个式子都是成立的。
图2 放大器性质
1.1、电压跟随器
电压跟随，听名字应该就能想到，它的作用就是输出电压Uo应该是随着输入电压Ui变化而变化的（Uo=Ui），如下图所示，由上面讲到的虚短性质，
很容易得到Ui=Up=Un=Uo。
有人会疑问，直接把Ui接到Uo，岂不是更加方便，要这个做什么。
这个就要看电路需求而定了。
电压跟随器的作用一般
是起到隔离的作用，输入的电流太大的话，也不影响到输出的电流。
图3 电压跟随器电路图1.2、电压放大电路
说了这么多，也没有看到放大器起到放大的作用，那么它是如下做到放大的电压作用的呢，且看下面这个电路。
图4 电压放大电路
从图4可以看到电路将输入电压放大了-3倍，这个负号来源，在图4中的公式推导已经说得很明白了。
充分利用虚短和虚断的性质，加上外接电路，可以实现放大电压的功能（当然也可以缩小电压）。
这个电路有一个小小的问题，就是它放大电压后有一个负号，平时我们要的都是输出电压与输入电压同符号，那么如何做到输出电压与同向呢，其实也很容易，且看下面电路图5。
它的放大倍数也很好计算，元器件没有比上面多。
但是这里又引是入一个新的问题，从下图4的公式推导中，可以明显看到，Uo/Ui>1，那么在我们需要将电压值缩小的场合，这个电路将不再适用。
图5 电压同向放大电路
那么如何做到同向的任一放大倍数的电路呢，也并不难，又请看下方图6电路。
电路中多了两个电阻，成本并不会增加多少。
由图6中推导的公式，如果R1+R2=R3+R4，那么放大倍数Uo/Ui=R4/R1,这个电阻阻值大小是完全可以做到任意选择的。
在实际电路的设计过程中，通常令R1=R3，R2=R4,这样可以使R1+R2=R3+R4成立，同时也能够很清晰地记住这个电路的放大倍数即为：Uo/Ui=R2/R1。
图6 电压同向任一放大倍数电路
2、差分放大电路
上面讲到的所有放大电路都有一个明显的特点，就是它们只是放大某一个电势点，另一个电势点是默认接地的。
而有时我们需要放大电压的两端电势没有一个接地的，那么这个时候，上述所有放大电路将不再适用。
我文章一开头提到的采样步进电机电流，就是这种情况，这个时候就是差分放大电路登场的时间了。
图7 差分放大电路
在使用差分放大电路时，有一点需要特别地注意，不仅|k*(U1-U2)|<15（最好是小于13V左右，取得比较好的效果），而且Un与Up应该也要小于15v，否则放大不会工作在线性区，导致电路非正常工作。
心得总结
关于放大电路的更加深刻的工作原理，比如虚短虚断的性质是如何来的，还没有去更加深入的研究（虽然在本科期间学习过，但现在还是忘了），另外当图4中的放大器负输入端接地，而正输入端接输入电压，无法得到想要的放大效果，也就是放大器的正负输入端倒底有何区别，还没有很明白，是后要学习的内容。