模拟电子技术第4章第四节 集成功率放大器
集成运算放大器电路-模拟电子电路-PPT精选全文完整版
第4章 集成运算放大器电路
4―3―2差动放大器的工作原理及性能分析 基本差动放大器如图4―12所示。它由两个性能参
数完全相同的共射放大电路组成，通过两管射极连接 并经公共电阻RE将它们耦合在一起，所以也称为射极 耦合差动放大器。
I UE (UEE ) UEE 0.7
RE
RE
第4章 集成运算放大器电路
IC2
R1 R2
Ir
(4―7) (4―8)
第4章 集成运算放大器电路
可见，IC2与Ir成比例关系，其比值由R1和R2确定。 参考电流Ir现在应按下式计算：
UCC
Ir
UCC U BE1 Rr R1
UCC Rr R1
(4―9)
Ir
Rr
IC2
IB1
V1
＋
UBE1 －
IE1
R1
IB2 ＋
UBE2 － R2
(4―11)
Ir
IC1
IB3
IC1
IC3
IC1 IC2,
IC3
3 1 3
IE3
IE3
IC2
IC1
1
IC2
2
若三管特性相同，则β1=β2=β3=β,求解以上各
式可得
IC3
(1 2ຫໍສະໝຸດ 222)Ir
(4―12)
第4章 集成运算放大器电路
利用交流等效电路可求出威尔逊电流源的动态内阻
Ro为
Ro 2 rce
4―2 电流源电路
电流源对提高集成运放的性能起着极为重要的作 用。一方面它为各级电路提供稳定的直流偏置电流， 另一方面可作为有源负载，提高单级放大器的增益。 下面我们从晶体管实现恒流的原理入手，介绍集成运 放中常用的电流源电路。
模拟电子技术第4章习题答案
4 基本放大电路自我检测题一．选择和填空1. 在共射、共基、共集三种基本放大电路组态中，希望电压放大倍数绝对值大，可选用A 或 C ；希望带负载能力强，应选用 B ；希望从信号源索取电流小，应选用 B ；希望既能放大电压，又能放大电流，应选用A ；希望高频响应性能好，应选用 C 。
（A ．共射组态，B ．共集组态，C ．共基组态）2．射极跟随器在连接组态方面属共集电极接法，它的电压放大倍数接近1 ，输入电阻很大，输出电阻很小。
3．H 参数等效电路法适用低频小信号情况。
4．图解分析法适用于大信号情况。
5．在线性放大条件下，调整图选择题5所示电路有关参数，试分析电路状态和性能指标的变化。
（A ．增大，B ．减小，C ．基本不变）（1）当R c 增大时，则静态电流I CQ 将 C ，电压放大倍数v A 将 A ，输入电阻R i 将 C ，输出电阻R o 将 A ；（2）当V CC 增大，则静态电流I CQ 将 A ，电压放大倍数v A 将 A ，输入电阻R i 将 B ，输出电阻R o 将 C 。
6．在图选择题5所示电路中，当输入电压为1kHz 、5mV 的正弦波时，输出电压波形出现底部削平失真。
回答以下问题。
（1）这种失真是B 失真。
（A ．截止，B ．饱和，C ．交越，D ．频率）（2）为了消除失真，应B 。
（A ．增大C R ，B ．增大b R ，C ．减小b R ，D ．减小CC V ，E ．换用β大的管子）。
R b R c+V CCC 2C 1R Lviv oT图选择题 57. 随着温度升高，晶体管的电流放大系数_A_，穿透电流CEO I _A_，在I B 不变的情况下b-e 结电压V BE_B _。
（A ．增大，B ．减小，C ．不变）8．随着温度升高，三极管的共射正向输入特性曲线将 C ，输出特性曲线将A ，输出特性曲线的间隔将E 。
（A ．上移，B ．下移，C ．左移，D ．右移，E ．增大，F ．减小，G ．不变）9．共源极放大电路的v o 与v i 反相位，多作为中间级使用。
《模拟电子技术基础》目录
模拟电子技术根底主编：黄瑞祥副主编：周选昌、查丽斌、郑利君杨慧梅、肖铎、赵胜颖目录绪论第1章集成运算放大器1.1 抱负运算放大器的功能与特性抱负运算放大器的电路符号与端口抱负运算放大器的功能与特性1.2 运算放大器的反相输入阐发闭环增益输入、输出阻抗有限开环增益的影响加权加法器运算放大器的同相输入阐发闭环增益输入、输出阻抗有限开环增益的影响电压跟随器1.4 运算放大器的差分输入阐发1.5 仪表放大器1.6 积分器与微分器1.6.1 具有通用阻抗的反相输入方式1.6.2 反相积分器1.6.3 反相微分器1.7 运算放大器的电源供电1.7.1 运算放大器的双电源供电1.7.2 运算放大器的单电源供电本章小结习题第2章半导体二极管及其底子电路2.1 半导体根底常识2 本征半导体2 杂质半导体2 两种导电机理——扩散和漂移2.2 PN结的形成和特性2.2.1 PN结的形成2.2.2 PN结的单向导电性2.2.3 PN结的反向击穿2.2.4 PN结的电容特性2.3 半导体二极管的布局及指标参数2 半导体二极管的布局2 二极管的主要参数2 半导体器件型号定名方法2.4 二极管电路的阐发方法与应用2.4.1 二极管电路模型2.4.2 二极管电路的阐发方法2 二极管应用电路2.5 特殊二极管2.5.1 肖特基二极管2.5.2 光电子器件本章小结习题第3章三极管放大电路根底3.1 三极管的物理布局与工作模式3 物理布局与电路符号3 三极管的工作模式3.2 三极管放大模式的工作道理3.2.1 三极管内部载流子的传递3.2.2 三极管的各极电流3.3 三极管的实际布局与等效电路模型3.3.1 三极管的实际布局3.3.2 三极管的等效电路模型3.4 三极管的饱和与截止模式3.4.1 三极管的饱和模式3.4.2 三极管的截止模式3.5 三极管特性的图形暗示3.5.1 输入特性曲线3.5.2 输出特性曲线3.5.3 转移特性曲线3.6 三极管电路的直流阐发3.6.1 三极管直流电路的阐发方法3.6.2 三极管直流电路阐发实例3.7 三极管放大器的主要参数3.7.1 三极管放大器电路3.7.2 集电极电流与跨导3.7.3 基极电流与基极的输入电阻发射极电流与发射极的输入电阻电压放大倍数3.8 三极管的交流小信号等效模型3.8.1 混合∏型模型3.8.2 T型模型3.8.3 交流小信号等效模型应用3.9 放大器电路的图解阐发3.10 三极管放大器的直流偏置3.10.1 单电源供电的直流偏置3.10.2 双电源供电的偏置电路集电极与基极接电阻的偏置电路恒流源偏置电路3.11 三极管放大器电路3.11.1 放大器的性能指标3.11.2 三极管放大器的底子组态共发射极放大器发射极接有电阻的共发射极放大器共基极放大器共集电极放大器本章小结习题第4章场效应管及其放大电路4.1 MOS场效应管及其特性4 增强型MOSFET〔EMOSFET〕4 耗尽型MOSFET〔DMOSFET〕4 四种MOSFET的比较4 小信号等效电路模型4.2 结型场效应管及其特性4 工作道理4 伏安特性4 JFET的小信号模型4.3 场效应管放大电路中的偏置4 直流状态下的场效应管电路4 分立元件场效应管放大器的偏置4 集成电路中场效应管放大器的偏置4.4 场效应管放大电路阐发4 FET放大电路的三种底子组态4 共源放大电路4 共栅放大电路4 共漏放大电路4 有源电阻本章小结习题第5章差分放大器与多级放大器5.1 电流源5 镜像电流源5 微电流源比例电流源5.2 差分放大器差分放大器模型差分放大器电路差分放大器的主要指标差分放大器的传输特性5.2.5 FET差分放大器5.2.6 差分放大器的零点漂移5.3 多级放大器5 多级放大器的一般布局5 多级放大器级间耦合方式5 多级放大器的阐发计算5.4 模拟集成电路读图操练5.4.1 模拟集成电路内部布局框图5.4.2 简单集成运放电路道理通用型模拟集成电路读图操练集成运算放大器的主要技术指标集成运算放大器的分类正确选择集成运算放大器集成运算放大器的使用要点本章小结习题第6章滤波电路及放大电路的频率响应6.1 有源滤波电路6 滤波电路的底子概念与分类6 低通滤波器高通滤波器带通滤波器带阻滤波器6.2 放大电路的频率响应6 三极管的高频等效模型6 单管共射极放大电路的频率特性阐发多级放大电路的频率特性本章小结习题第7章反响放大电路7.1 反响的底子概念与判断方法7 反响的底子概念7 负反响放大电路的四种底子组态反响的判断方法7.2 负反响放大电路的方框图及一般表达式7.2.1 负反响放大电路的方框图7.2.2 负反响放大电路的一般表达式7.3 负反响对放大电路性能的影响7.3.1 提高增益的不变性7.3.2 改变输入电阻和输出电阻7.3.3 减小非线性掉真和扩展频带7.4 深度负反响放大电路的阐发深度负反响条件下增益的近似计算虚短路和虚断路7.5 负反响放大电路的不变性问题负反响放大电路自激振荡及不变工作的条件负反响放大电路不变性的阐发负反响放大电路自激振荡的消除方法本章小结习题第8章功率放大电路8.1 概述8 功率放大电路的主要特点8 功率放大电路的工作状态与效率的关系8.2 互补对称功率放大电路8.2.1 双电源互补对称电路〔OCL电路〕8.2.2 单电源互补对称功率放大器〔OTL〕8.2.3 甲乙类互补对称功率放大器8.2.4 复合管互补对称功率放大器8.2.5 实际功率放大电路举例8.3 集成功率放大器8.3.1 集成功率放大器概述8.3.2 集成功放应用简介8.4 功率放大器实际应用电路OCL功率放大器实际应用电路OTL功率放大器实际应用电路集成功率放大器实际应用电路功率放大器应用中的几个问题本章小结习题第9章信号发生电路9.1 正弦波发生电路9.1.1 正弦波发生电路的工作道理和条件9.1.2 RC正弦波振荡电路9.1.3 LC正弦波振荡电路9.1.4 石英晶体正弦波振荡电路9.2 电压比较器单门限电压比较器迟滞比较器窗口比较器集成电压比较器9.3 非正弦波发生电路9.3.1 方波发生电路9.3.2 三角波发生电路9.3.3 锯齿波发生电路集成函数发生器简介本章小结习题第10章直流稳压电源10.1 引言10.2 整流电路10.2.1 单相半波整流电路单相全波整流电路10.2.3 单相桥式整流电路10.3 滤波电路10.3.1 电容滤波电路10.3.2 电感滤波电路10.3.3 LC滤波电路Π型滤波电路10.4 线性稳压电路10.4.1 直流稳压电源的主要性能指标10.4.2 串联型三极管稳压电路10.4.3 提高稳压性能的办法和庇护电路10.4.4 三端集成稳压器10.5 开关式稳压电路10.5.1 开关电源的控制方式10.5.2 开关式稳压电路的工作道理及应用电路10.5.3 脉宽调制式开关电源的应用电路本章小结习题。
模拟电子技术第四章-多级放大器和集成放大器讲解可编辑全文
3.共模信号与差模信号
+VCC
1) 共模信号： ui1 = ui2= uic
b1
+
u i1
_
Rb1 RQ1
Rc1 R c2
c1 + uo _ c2 uc1 uc2
R b2 R Q2
T1
T2
b2
+
u i2
_
大小相等、极性相同
uoc uc1 uc2 (UCQ1 Δu c1) (U CQ2 Δu c2) 0
4.1.4 光电耦合
光电耦合是以光信号为媒介来实现电信号的耦合和传递
Ie1=(1+β)ICBO
ic
iD
ic
c
e
ID3
ID2 ID 增大 ID1
uce
（a）光电耦合器
（b）光电耦合器的传输特性
图4-5光电耦合器及其传输特性
光电耦合器的应用
+
u_s
V
信号源
Rs
iD
光电耦合器
+V C C
输出回路
Rc
ic
4.2多级放大电路的分析方法
4.2.1多级放大电路的静态分析
阻容耦合及变压器耦合电路，其Q点互不影响，其分 析方法同单级放大电路。
直接耦合或光电耦合电路静态工作点的分析，需要列 出节点方程和回路方程进行计算。
图4-7所示为二级直接耦合
放大电路，令us=0，其静 态分析过程如下：
IRb
=
VCC -0.7 R b1
两个输入端b1、b2 两个输出端c1，c2
输出电压uo=uc1-uc2 (双端输出）
+VCC
b1
+
模拟电路及技术基础-4a-集成运算放大器电路
UCC
Rc1
T1
RL Uo1 Uo2
Rc2
T2
RS1
Ui1
+ 1 U id -
RE
差模地 RS2
2
1 + U id 2 -
Ui2
4a-21
双入双出
U o U o 1 U o 2 2U o 1 Aud U id U i 1 U i 2 2U i 1 U o1 RL ' Ui1 RS rbe
共模信号 差模信号
U i 1 1050v
U i 2 950v
差值
100 v
1 U i 1 1000 100 v 2 1 U i 2 1000 100 v 2
共模信号 差模信号
4a-17
定义
差模信号 共模信号 Uid= Ui1 - Ui2 Uic= 1/2 ( Ui1 + Ui2 )
U BE 1 IC 1 R1 U BE 2 IC 2 R2 U BE 1 I r R1 U BE 2 IC 2 R2
U BE 1 U BE 2
IC1 T1
IE1
IB1 R1
IB2 R2
T2 IE2
I r R1 IC 2 R2
R1 IC 2 Ir R2 U CC U BE Ir R1 Rr
RS2
2 1 + U id2
Ui24a-23源自双入单出Aud (单)
Rc1
T1
U o1 U o1 U id 2U i 1
RL
Uo1 Uo2
Rc2
T2
1 RL ' 2 RS rbe
RL ' Rc // RL
第4章 集成运算放大器的结构及特性
4.输入失调电压温漂 dVio /dT
在规定工作温度范围内，输入失调 电压随温度的变化量与温度变化量 之比值。
5.输入失调电流温漂dIio /dT
在规定工作温度范围内，输入失调电 流随温度的变化量与温度变化量之比 值。
6.最大差模输入电压Vidmax
(maximum differential mode input voltage) 运放两输入端能承受的最大差模输入电压， 超过此电压时,差分管将出现反向击穿现象。
五、运算放大器的符号和型号
运算放大器的符号中有三个引线端，两个 输入端，一个输出端。一个称为同相输入端， 即该端输入信号变化的极性与输出端相同，用 符号‘+’或‘IN+’表示；另一个称为反相输入 端，即该端输入信号变化的极性与输出端相异， 用符号“-”或“IN-”表示。输出端一般画在输 入端的另一侧，在符号边框内标有‘+’号。实 际的运算放大器通常必须有正、负电源端，有 的品种还有补偿端和调零端。
7.最大共模输入电压Vicmax
(maximum common mode input voltage) 在保证运放正常工作条件下，共模输入 电压的允许范围。共模电压超过此值时， 输入差分对管出现饱和，放大器失去共 模抑制能力。
二、运算放大器的动态技术指标
1.开环差模电压放大倍数 Avd ：(open loop voltage gain)运放在无外加反馈条件下，输出电 压的变化量与输入电压的变化量之比。 2.差模输入电阻rid ：(input resistance)输入差模 信号时，运放的输入电阻。 3.共模抑制比 KCMR ：(common mode rejection ratio)与差分放大电路中的定义相同，是差模电压 增益 Avd 与共模电压增益 Avc 之比，常用分贝数 来表示。 KCMR=20lg(Avd / Avc ) (dB)
模拟电子技术 第四章 集成运算放大电路
在电路中电阻的阻值不至太高的情况下，可同时获得较 高的电压放大倍数和较高的输入电阻。
28
2.同相比例运算电路
电路中引入了电压串联 负反馈。 根据“虚短”和“虚断” 的特点
6
三、集成运放的符号
(a) (b) 模拟集成放大器的符号 (a) 国家标准符号 (b)原符号 运算放大器的符号中有三个引线端，两个输入端，一个输出 端。一个称为同相输入端，即该端输入信号变化的极性与输出端 相同，用符号‘+’表示；另一个称为反相输入端，即该端输入 信号变化的极性与输出端相异，用符号‚-‛表示。输出端一般画 在输入端的另一侧，在符号边框内标有‘+’号。实际的运算放 大器通常必须有正、负电源端，有的品种还有补偿端和调零端。
29
i1 R1i f i u
+
Rf
+
uo
说明
R1
Rf
特例：电压跟随器
当同相比例电路的比例系数为1时则有：
uo
ui R2
uo=ui
Rf
uo (1
Rf R1
)ui
uo
ui R2
ui R2
R1=∞
Rf=0
R1
uo
ui R2
uo
Rf=0 且R1=∞
30
有分压电阻的同相比例运算电路
但线性区范围很小。
uO
例如：F007 的 UoM = ± 14 V，Auo 2 × 105 ， 线性区内输入电压范围
实际特性
集成功率放大器
散热结构
散热片、散热器、导热材料等。
04
集成功率放大器的性能 指标
增益
增益
放大器的放大能力，通常以分贝（dB） 为单位表示。增益越大，输出信号的 幅度越大。
增益平坦度
增益压缩
当输入信号幅度增大时，放大器增益 下降的现象。压缩越小，放大器动态 范围越大。
在一定频率范围内，放大器增益的变 化量。平坦度越小，增益稳定性越好。
02
集成功率放大器的应用
通信系统
无线通信
集成功率放大器广泛应用于无线通信系统，如移动通信基站和无线网络设备，用于放大射频信号，确 保信号覆盖范围和传输质量。
有线通信
在有线通信领域，集成功率放大器也被用于光纤通信和宽带网络中，提高信号传输的稳定性和距离。
音频处理
音响系统
集成功率放大器在音响系统中用于驱动扬声器，提供足够的功率以产生清晰、 动态的音频效果。
05
集成功率放大器的挑战 与解决方案
噪声与失真
总结词
噪声和失真是集成功率放大器面临的常见问 题，它们会影响信号的质量和性能。
详细描述
噪声通常是由放大器内部的热噪声、散弹噪 声和闪烁噪声等引起的，失真则主要是由于 放大器非线性引起的。为了降低噪声和失真， 可以采用低噪声器件、优化电路设计、使用 负反馈等技术。
06
集成功率放大器的发展 趋势与未来展望
高效率与低功耗技术
发展趋势
随着能源节约和环保意识的提高，高效率与低功耗已成为集成功率 放大器的重要发展方向。
技术挑战
如何实现高效率与低功耗的同时，保持性能稳定和可靠性是技术上 的挑战。
解决方案
采用先进的半导体工艺和电路设计，优化晶体管的工作状态，降低功 耗损失。
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LM386N-1,-3，LM386M-1 LM386N-4
测试条件
最小
4 5
典型 最大 单位
12 18 4 8 V V mA mW mW mW dB dB kHz
静态电流（IQ ） 输出功率（ PO）
LM386N-1，LM386M-1 LM386N-3 LM386N-4
V+ =6V, Ui =0
f =1kHz , 引脚1和8开路 V+ =6V, f =1kHz , CB=10μF 引脚1和8开路，指输出端
6
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第四节 集成功率放大器
四、集成功率放大器的引脚和典型接法
增益控制
反相输入端
1
8
增益控制 旁路电容CB
2 － ＋
7
引脚7 与地之间应接一 个旁路电容CB
同相输入端 3 地 4
第四节 集成功率放大器
第四节 集成功率放大器
概述 集成功率放大器的电路组成 集成功率放大器的主要技术指标 集成功率放大器的引脚和典型接法
推出 下页 总目录
1
第四节 集成功率放大器
一、概述
目前，利用集成电路工艺已经能够生产出品种繁多的集 成功率放大器。 集成功放除了具有一般集成电路的共同特点外，还有一 些突出的优点，主要有温度稳定性好，电源利用率高， 功耗较低，非线性失真较小等，还可以将各种保护电路 也集成在芯片内部，使用更加安全。 集成功放从用途划分，有通用型功放和专用型功放。
V+ =6V, RL =8Ω,THD=10% V+ =9V, RL =8Ω,THD=10% V+ =16V, RL =32Ω,THD=10%
250 500 700
325 700 1000 26 46 300
电压增益（Au ） 带宽(BW)
V+ =6V, f =1kHz 引脚1、8间接10μF电容 V+ =6V, 引脚1、8开路
由于集成工艺的限制，集成功放中的某些元件要求外接。 有时为了使用方便而有意识地留出若干引线端，允许用 户外接元件以灵活地调节某些技术指标。
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3
第四节 集成功率放大器
二、集成功率放大器的电路组成
引入一个电压串联负反 馈，减小非线性失真。
6
输入级为双 端输入、单 端输出差分 放大电路
R3
8
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6 V＋ 5 输出端
如果1、8两端开路， 功率放大电路的电压 增益约为20倍。
集成功放LM386的引脚
如果1、8之间仅接一个大电容，则相当于交流短路，此时功 率放大电路的电压增益约为200倍。
在1、8两端之间接入不同阻值的电阻，即可得到20~ 100之 间的电压增益。
但接入电阻时必须与一个大电容串联。
7
R2
15kΩ
15kΩ
8
R4
150Ω
1
R5
1.35kΩ
VT10
R6
15kΩ
VD1 VD2
5
2
R1
VT1
50kΩ
VT2
VT5
VT3
VT4
R7
3
50kΩ
VT 8 VT7 VT9 4
VT6
镜像电流源
4
中间级
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第四节 集成功率放大器
三、集成功率放大器的主要技术指标
LM386主要技术指标（大气温度TA=250C) 参数
5
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第四节 集成功率放大器
LM386主要技术指标（大气温度TA=250C) 参数
总谐波失真（THD) 电源抑制比（PSRR） 输入电阻（ ri） 输入偏置电流（IIB ） V+ =6V,引脚2和3开路
测试条件
V+ =6V, RL =8Ω ,PO=125mW
最小
典型 最大 单位
0.2 50 50 250 % dB kΩ nA
从芯片内部的构成划分，有单通道功放和双通道功放。
从输出功率划分，有小功率功放和大功率功放。
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第四节 集成功率放大器
集成功率放大器与一般集成运算放大器的主要区别在于， 对前者要求输出更大的功率。 为了达到这个要求，集成功放的输出级常常采用复合管 组成。
另外，通常要求更高的直流电源电压。
对于输出功率比较高的集成功放，有时要求其外壳装散 热片。
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第四节 集成功率放大器
10μF ＋ 2 6 － 1 250μF 8 5＋ LM 368 7 3 ＋ 0.05μF 4 CB 10Ω
Ui
交流输入信号加在LM386 的同相输入端，而反相输 入端接地。 引脚6接直流电源V+， 4接地。
集成功放LM386的典型接法
输出端通过一个250μF的大电容接到负载电阻（扬声器），组成 OTL准互补对称电路。 1、8两端之间接入一个10μF的电容，此时电压增益约为200倍。 输出端接入电阻与电容的串联回路，使负载接近于纯电阻。避 免电路产生自激振荡或出现过电压。