三极管及运算放大器
放大电路的工作原理
放大电路的工作原理
放大电路的工作原理是基于放大元件的性质和工作方式来实现的。
放大元件通常包括三极管、运算放大器等。
下面以三极管为例来说明放大电路的工作原理。
三极管作为一种电子器件，具有两种 pn 结——集电结和发射结，以及一个控制结——基结。
通过适当的偏置电路，可以使三极管在工作状态下处于放大区域。
当输入信号经过耦合元件（如电容）进入三极管的基极时，基极-发射结会发生电流变化。
这是因为输入信号在基极-发射结
产生的电压变化会改变发射结上的电流，即输入信号的变化会导致三极管的发射电流变化。
这种变化通过三极管内部的增益的放大作用，会从输出端的集电极流出，形成放大后的信号。
输出信号的变化幅度在一定条件下可以远大于输入信号的变化幅度，从而实现了信号的放大。
具体来说，当输入信号经过耦合元件进入三极管的基极时，三极管进入放大区，发射结上的电流会发生变化。
这个变化通过三极管内部的增益作用，转化为集电结上的电流变化。
集电结上的电流变化会导致输出电压的变化。
输出信号的变化幅度与输入信号的变化幅度之间的比值就是放大倍数。
通过控制偏置电路的元件值或者反馈电路的设计，可以改变放大电路的放大倍数和频率响应等性能。
从而实现对特定信号的放大，并可以用于各种应用场景中，如音频放大、射频放大等。
通过对放大电路工作原理的了解，可以更好地理解和设计放大电路，从而满足不同应用的放大需求。
(完整word版)放大电路的工作原理和三种基本放大组态
放大电路的工作原理和三种基本放大组态放大电路里通常是晶体三极管、场效应管、集成运算放大器等，这些器件也称为有源器件。
共射放大电路如图所示。
V cc是集电极回路的直流电源，也是给放大电路提供能量的，一般在几伏到几十伏范围，以保证晶体三极管的发射结正向偏置、集电结反向偏置，使晶体三极管工作在放大区。
R c是集电极电阻，一般在几 K 至几十K 范围，它的作用是把集电极电流i C的变化变成集电极电压u CE的变化。
V BB是基极回路的直流电源，使发射结处于正向偏置，同时通过基极电阻R b提供给基极一个合适的基极电流I BQ，使三极管工作在放大区中适当的区域，这个电流I BQ常称为基极偏置电流，它决定着三极管的工作点，基极偏置电流I BQ是由V BB和基极电阻R b共同作用决定的，基极电阻R b一般在几十KΩ至几百KΩ范围。
如在输入端加上一个较小的正弦信号u i , 通过电容C1加到三极管的基极，从而引起基极电流i B在原来直流I BQ的基础上作相应的变化，由于u i是正弦信号，使i B随u i也相应地按正弦规律变化，这时的i B实际上是直流分流I BQ和交流分量i b迭加后的量。
同时i B的变化使集电极电流 i C 随之变化，因此i C也是直流分量I C和交流分量i c的迭加，但i C要比i B大得多（即β倍）。
电流i C在电阻R C上产生一个压降，集电极电压u CE =V CC－i C R L，这个集电极电压u CE也是由直流分量I C和交流分量 i C两部分迭加的。
这里的 u CE和 i C相位相反，即当 i C增大时, u CE减少。
由于C 2的隔直作用，使只有 u CE的交流分量通过电容C2作为放大电路的输出电压u O。
如电路参数选择适当，u O要比 u I的幅值要大得多，同时 u I与 u O的相位正好相反。
电路中各点的电流、电压波形如图所示。
放大电路的图解法放大电路有三种主要分析方法：一是图解法，二是微变等效电路法，三是计算机辅助分析法。
三极管运算放大电路
三极管运算放大电路一、概述三极管运算放大电路是一种常用的模拟放大器，广泛应用于信号处理、控制系统等领域。
它具有高放大倍数、低输入输出阻抗、高速响应等特点，能够实现电压放大、电流放大、功率放大等功能。
本文将介绍三极管运算放大电路的基本原理、组成结构、分析方法及应用实例。
二、三极管运算放大电路的基本原理三极管运算放大电路的核心是三级管，它由三个半导体器件组成，包括两个N型和P型半导体，分别称为发射极、基极和集电极。
通过合理地连接和配置这些器件，可以获得较高的电压放大倍数。
三极管运算放大电路通常由输入级、中间级和输出级三部分组成。
输入级是差分放大器，具有抑制零点漂移的作用；中间级是放大器主体，决定着放大电路的放大倍数；输出级能够提高电路的输出电阻，并减小输出电压的失真。
三、三极管运算放大电路的分析方法分析三极管运算放大电路时，需要掌握其直流和交流分析方法。
直流分析是指对电路进行静态工作点分析，确定放大器的输入输出电压范围、偏置电流等参数；交流分析则关注电路的动态性能，包括放大倍数、带宽增益等参数。
四、三极管运算放大电路的应用实例1. 音频信号放大三极管运算放大电路广泛应用于音频信号的放大处理。
通过适当的设计和配置，可以实现声音信号的高保真放大，广泛应用于音响设备、音频处理系统等领域。
2. 传感器信号放大传感器输出的信号通常较弱，需要经过放大处理才能被后续电路识别和处理。
三极管运算放大电路具有高灵敏度、低噪声等特点，适用于各种传感器信号的放大处理。
3. 控制系统中的信号调理在控制系统中，经常需要对传感器输出的信号进行调理，以适应系统的需要。
三极管运算放大电路能够实现信号的放大、滤波等功能，广泛应用于控制系统中的信号调理电路中。
4. 模拟-数字转换器（ADC）的输入级模拟-数字转换器是数字信号处理系统中的关键器件，其性能好坏直接影响到整个系统的性能。
三极管运算放大电路可以作为模拟-数字转换器的输入级，实现模拟信号的高精度数字化转换。
三极管及放大电路基础教案
三极管及放大电路基础教案章节一：三极管概述教学目标：1. 了解三极管的定义、结构和工作原理。
2. 掌握三极管的类型和符号。
教学内容：1. 三极管的定义：三极管是一种半导体器件，具有放大电信号的功能。
2. 三极管的结构：三极管由发射极、基极和集电极组成。
3. 三极管的工作原理：通过基极控制发射极和集电极之间的电流。
4. 三极管的类型：NPN型和PNP型。
5. 三极管的符号：NPN型三极管符号为“N”，PNP型三极管符号为“P”。
教学活动：1. 讲解三极管的定义、结构和工作原理。
2. 展示三极管的实物图和符号图。
3. 引导学生通过实验观察三极管的工作状态。
章节二：放大电路基础教学目标：1. 了解放大电路的定义和作用。
2. 掌握放大电路的基本组成和原理。
教学内容：1. 放大电路的定义：放大电路是一种通过反馈作用放大电信号的电路。
2. 放大电路的作用：放大微弱的信号，使其具有足够的功率驱动负载。
3. 放大电路的基本组成：电源、三极管、输入电阻、输出电阻和反馈电阻。
4. 放大电路的原理：通过三极管的放大作用，实现电信号的放大。
教学活动：1. 讲解放大电路的定义、作用和基本组成。
2. 展示放大电路的原理图和实际电路图。
3. 引导学生通过实验观察放大电路的工作状态。
章节三：三极管的放大特性教学目标：1. 了解三极管的放大特性。
2. 掌握三极管的放大原理。
教学内容：1. 三极管的放大特性：三极管的放大能力与基极电流、集电极电流和发射极电流之间的关系。
2. 三极管的放大原理：通过基极电流的控制，实现发射极和集电极之间电流的放大。
教学活动：1. 讲解三极管的放大特性和放大原理。
2. 分析三极管放大电路的输入和输出特性曲线。
3. 引导学生通过实验观察三极管的放大特性。
章节四：三极管放大电路的设计与应用教学目标：1. 了解三极管放大电路的设计方法。
2. 掌握三极管放大电路的应用。
教学内容：1. 三极管放大电路的设计方法：根据输入和输出信号的要求，选择合适的三极管、电阻等元件，设计合适的电路。
模拟电子技术习题答案1
模拟电子技术习题答案电工电子教学部2012.2第一章 绪论一、填空题：1. 自然界的各种物理量必须首先经过 传感器 将非电量转换为电量，即 电信号 。
2. 信号在频域中表示的图形或曲线称为信号的 频谱 。
3. 通过傅立叶变换可以实现信号从 时域 到频域的变换。
4. 各种信号各频率分量的 振幅 随角频率变化的分布，称为该信号的幅度频谱。
5. 各种信号各频率分量的 相位 随角频率变化的分布，称为该信号的相位频谱。
6. 周期信号的频谱都由 直流分量 、基波分量 以及 无穷多项高次谐波分量 组成。
7. 在时间上和幅值上均是连续的信号 称为模拟信号。
8. 在时间上和幅值上均是离散的信号 称为数字信号。
9. 放大电路分为 电压放大电路 、电流放大电路、互阻放大电路 以及 互导放大电路 四类。
10. 输入电阻 、输出电阻 、增益 、 频率响应 和 非线性失真 等主要性能指标是衡量放大电路的标准。
11. 放大电路的增益实际上反映了 电路在输入信号控制下，将供电电源能量转换为信号能量 的能力。
12. 放大电路的电压增益和电流增益在工程上常用“分贝”表示，其表达式分别是 dB lg 20v A =电压增益 、dB lg 20i A =电流增益 。
13. 放大电路的频率响应指的是，在输入正弦信号情况下，输出随 输入信号频率连续变化 的稳态响应。
14. 幅频响应是指 电压增益的模与角频率 之间的关系 。
15. 相频响应是指 放大电路输出与输入正弦电压信号的相位差与角频率 之间的关系 。
二、某放大电路输入信号为10pA 时，输出为500mV ，它的增益是多少？属于哪一类放大电路？ 解： Ω105A10V 50pA 10mV 5001011i o r ⨯====-.i v A 属于互阻放大电路 三、某电唱机拾音头内阻为1MΩ，输出电压为1V （有效值），如果直接将它与10Ω扬声器连接，扬声器上的电压为多少？如果在拾音头与扬声器之间接入一个放大电路，它的输入电阻R i =1MΩ，输出电阻R o =10Ω，电压增益为1，试求这时扬声器上的电压。
运算放大器电路分析详解
透解放大器遍观所有模拟电子技朮的书籍和课程，在介绍运算放大器电路的时候，无非是先给电路来个定性，比如这是一个同向放大器，然后去推导它的输出与输入的关系，然后得出Vo=(1+Rf)Vi，那是一个反向放大器，然后得出Vo=-Rf*Vi……最后学生往往得出这样一个印象：记住公式就可以了！如果我们将电路稍稍变换一下，他们就找不着北了！偶曾经面试过至少100个以上的大专以上学历的电子专业应聘者，结果能将我给出的运算放大器电路分析得一点不错的没有超过10个人！其它专业毕业的更是可想而知了。
今天，芯片级维修教各位战无不胜的两招，这两招在所有运放电路的教材里都写得明白，就是“虚短”和“虚断”，不过要把它运用得出神入化，就要有较深厚的功底了。
虚短和虚断的概念由于运放的电压放大倍数很大，一般通用型运算放大器的开环电压放大倍数都在80 dB以上。
而运放的输出电压是有限的，一般在 10 V～14 V。
因此运放的差模输入电压不足1 mV，两输入端近似等电位，相当于“短路”。
开环电压放大倍数越大，两输入端的电位越接近相等。
“虚短”是指在分析运算放大器处于线性状态时，可把两输入端视为等电位，这一特性称为虚假短路，简称虚短。
显然不能将两输入端真正短路。
由于运放的差模输入电阻很大，一般通用型运算放大器的输入电阻都在1MΩ以上。
因此流入运放输入端的电流往往不足1uA，远小于输入端外电路的电流。
故通常可把运放的两输入端视为开路，且输入电阻越大，两输入端越接近开路。
“虚断”是指在分析运放处于线性状态时，可以把两输入端视为等效开路，这一特性称为虚假开路，简称虚断。
显然不能将两输入端真正断路。
在分析运放电路工作原理时，首先请各位暂时忘掉什么同向放大、反向放大，什么加法器、减法器，什么差动输入……暂时忘掉那些输入输出关系的公式……这些东东只会干扰你，让你更糊涂﹔也请各位暂时不要理会输入偏置电流、共模抑制比、失调电压等电路参数，这是设计者要考虑的事情。
运算放大器 原理
运算放大器原理运算放大器是一种用来放大电压差分信号的集成电路。
它是微电子技术的重要应用之一，广泛应用于各种电子设备中，如音频放大器、信号调理、滤波器等。
运算放大器是一种差分放大器的应用，它由有源素子和被动元件组成。
有源素子一般采用三极管或场效应管，被动元件包括电阻、电容、电感、电源等。
运算放大器的主要原理是将输入信号经过放大电路，使其变为一个增益较大的输出信号。
在放大电路中，通过将输入信号与反馈电路相结合，可以实现不同的放大功能，如放大增益、相位移等。
运算放大器的主要特点是具有高增益、宽带宽、低失真、高共模抑制比等。
它的放大倍数可以通过控制反馈电路来调节，同时还可以通过调整电源电压来改变放大倍数。
运算放大器一般具有两个输入端和一个输出端，其中一个输入端称为非反相输入端，另一个输入端称为反相输入端。
当输入信号加在非反相输入端时，输出信号与输入信号同相；相反，当输入信号加在反相输入端时，输出信号与输入信号反相。
运算放大器的典型应用包括比较器、反相放大器、非反相放大器、积分器、微分器等。
比较器主要用于判断输入信号的大小关系，一般输出高电平或低电平；反相放大器将输入信号反相放大，并输出；非反相放大器将输入信号同相放大，并输出；积分器可以将输入信号进行积分，用于滤波等应用；微分器可以对输入信号进行微分，用于频率特性分析等。
在运算放大器的设计中，需要考虑许多因素。
首先是输入偏移电压，即放大器对于无输入信号时输出的偏移电压。
这会导致输出信号存在一定的误差。
其次是输入电流偏置，即放大器在输入端产生的微弱电流。
这会导致输入端电压发生变化，影响放大器的放大性能。
此外，还需要考虑运算放大器的带宽、频率响应等参数。
总结来说，运算放大器是一种用来放大电压差分信号的电路，它通过放大电路将输入信号变为输出信号。
它具有高增益、宽带宽、低失真等优点，广泛应用于各种电子设备中。
运算放大器的设计需要考虑许多因素，如输入偏移电压、输入电流偏置、带宽等。
运算放大器
运算放大器1.运算放大器定义 (2)2.运算放大器工作状态 (2)3.运算放大器参数 (3)4.运算放大器分类 (10)5.运算放大器应用 (11)1.运算放大器定义运算放大器是一个内含多级放大电路的电子集成电路，其输入级是差分放大电路，具有高输入电阻和抑制零点漂移能力；中间级主要进行电压放大，具有高电压放大倍数，一般由共射极放大电路构成；输出级与负载相连，具有带载能力强、低输出电阻特点。
运算放大器有4大分类：吸收电压并在输出端产生电压的电压放大器。
接收电流输入并产生电流输出的电流放大器。
将电压输入转换为电流输出的跨导放大器。
将电流输入转换为电压输出的跨阻放大器。
运算放大器的电路符号：2.运算放大器工作状态集成运放有两种工作状态：线性状态和非线性状态。
当给集成运算放大器加上负反馈电路时，工作在线性状态，如果给集成运算放大器加正反馈电路或当其在开环工作时，工作在非线性状态。
工作在线性状态的集成运放具有“虚短”与“虚断”的特点。
“虚短”：两个输入端的电压相等。
V p=V n开环电压放大倍数越大，两输入端的电位就越接近相等。
“虚断”：流入和流出输入端电流都为0，i p=i n=0集成运放具有输入高阻抗的特性，一般同向输入端和反向输入端之间的输入电阻都在1MΩ以上，所以输入端流入运放的电流很小，接近开路。
3.运算放大器参数1）输入阻抗和输入电容输入阻抗在正负输入端子之间测得，理想情况下，输入阻抗无穷大，使源负载尽可能小。
2）输出阻抗理想情况下，运算放大器的输出阻抗为零。
但实际上输出阻抗通常具有较小的值，这决定了它的电流驱动和电压缓冲能力。
输出端的内部等效小信号阻抗。
主要对容性负载的影响，负载电容越大，其过冲越大。
3）频率响应和带宽理想的运算放大器具有无穷大的带宽（BW），并且无论信号频率如何变化，都能保持高增益。
但实际上所有运算放大器都具有有限的带宽，通常称为“ -3dB”带宽，超过该带宽，放大器的增益以-20dB / decade 的速率随频率增加而下降。
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正弦交流信号
U Umax
T
t
三极管及运算放大器
方波信号
三极管及运算放大器
第3章 集成运算放大器及应用
三极管及运算放大器
1 集成运算放大器简介
1.1 集成运算放大器的组成
通常由共发射极放大电路构成，目的 是为了获得较高的电压放大倍数。
输 入 级 中 间 级 输 出 级
通常由差动放 大电路构成， 目的是为了减 小放大电路的 零点漂移、提 高输入阻抗。
红外发射接收电路应用
红外发射电路，用三极管增大 发射功率（发射距离），当 IRTX端接通开关（接电源）， 红外管发射信号
红外接收电路，当红外管感应到 红红外光即导通，R5中就有电 流，三极管导通，IRRX端就有 电流输出，可以驱动其他的电路。
三极管及运算放大器
实验三 三极管的放大及开关作用 1、共射极放大电路
三极管及运算放大器
NPN型
集电结
B 发射结
C 集电区
N P 基区 B
N 发射区
E
PNP型
集电结 B 发射结
C 集电区
P
N 基区 B
P
发射区
E
三极管及运算放大器
C
正箭
E
向头
电方
压向
时表
的示
C
电发 流射
方结
向加
E
三极管的选用及参数
电流放大系数 集电极最大允许电流 反向击穿电压 集电极最大允许功耗
三极管及运算放大器
MOS管作为开关的典型应用： 用作双电源的切换
三极管及运算放大器
MOS管开关电路
三极管及运算放大器
三端稳压器件
AC-DC典型电路：7805为5V输出芯片 三端稳压器件的常用芯片有L7800系列
三极管及运算放大器
思考题：设计一个电路，当接收 到红外信号后点亮LED和蜂鸣器
1）根据要求选出元件 2）画出原理图 3）分析电路 4）列出元器件的参数
三极管及运算放大器
2、工作点稳定放大电路
三极管及运算放大器
3、开关电路
体会三极管 的开关作用
将1V的电源设置成1V观察LED是否亮？ 将1V的电源设置成0V观察LED是否亮？
三极管及运算放大器
场效应管
三极管及运算放大器
场效应管
三极管及运算放大器
典型MOS管介绍
栅极G
漏极D
源极S
2N60， APM2301
uo (ui1 ui2 ) 可见输出电压与两个输入电压之间
三极管及运算放大器
课后作业
三极管的结构和符号，b，c，e极的特征 如何测试三极管 场效应管的符号及三端 画出三极管的开关电路和共射极放大电 路
三极管及运算放大器
信号(signal)
所谓模拟信号，是指幅度随时间连续变化的信号。例如， 人对着话筒讲话，话筒输出的音频电信号就是模拟信号， 收音机、收录机、音响设备及电视机中接收、放大的音 频信号、电视信号，也是模拟信号。
说出下列各点的电压和电源输出 的电流、功率
三极管及运算放大器
三端元件
三极管 场效应管（mos管） 三端稳压器件（直流电源芯片） 开关电路
三极管及运算放大器
三极管
如2N3904 8050 8550等
三极管及运算放大器
三极管 主要内容
三极管的结构、符号、三端 三极管开关电路
三极管及运算放大器
三极管（transistor）
式中的负号表示输出 电压与输入电压的相 位相反。
三极管及运算放大器
当Rf=R1时 Uo=-Ui 反相器
if RF
ui R1 i1 Rp
Δ
∞
－ +
uo
+
三极管及运算放大器
三极管及运算放大器
三极管及运算放大器
2、同相输入比例运算电路
Δ
Δ
uo
1
RF R1
ui
if RF
输出电压与输入电压的相位 相同。
偏 置 电 路
一般由各种恒流源电路构成，作 用是为上述各级电路提供稳定、 合适的偏置电流，决定各级的静
态工作点。 三极管及运算放大器
通常由互补对 称电路构成， 目的是为了减 小输出电阻， 提高电路的带 负载能力。
集成运放的电路符号如图所示。它有两个输入端，标 “+”的输入端称为同相输入端，输入信号由此端输入 时，输出信号与输入信号相位相同；标“－”的输入端 称为反相输入端，输入信号由此端输入时，输出信号 与输入信号相位相反。
Δ
反相输入端 A
u－
－
+
u+
+
同相输入端
uo
三极管及运算放大器
3 集成运算放大器的主要参数及种类
1、集成运放的主要参数
（1）电压放大倍数 Ado。
（2）最大输出电压 Uomax.
三极管及运算放大器
4 集成运放的几种运算电路
1 反相输入比例运算电路 2 同相输入比例运算电路 3 加法电路 4 减法电路 5 电压比较器 反相器 跟随器
所谓数字信号，是指在时间上和幅度上离散取值的信号， 例如，电报电码信号，按一下电键，产生一个电信号， 而产生的电信号是不连续的。
三极管及运算放大器
信号的种类和波形
信号的三个参数：周期 T，频率 f，幅值 U 其中：f=1/T 单位：T(秒s)，f（赫兹Hz）,U(伏v)
U U0
t
直流电信号：信号的大小不随时间变化
三极管及运算放大器
1 三极管的结构及类型
半导体三极管是由两个背靠背的PN结构成 的。在工作过程中，两种载流子（电子和空 穴）都参与导电，故又称为双极型晶体管， 简称晶体管或三极管。
两个PN结，把半导体分成三个区域。 这三个区域的排列，可以是N-P-N，也可以 是P-N-P。因此，三极管有两种类型：NPN 型和PNP型。
三极管及运算放大器
1、反相输入比例运算电路
if RF
ui R1 i1 Rp
Δ
∞
－ +
+
uo
RF R1
uiBiblioteka 电压放大倍数为：uo
Auf
uo ui
RF R1
当 RF R1 时 ， uo ui ， 即
Auf 1 ，该电路就成了反相器。
图中常取 Rp R1 // RF
问题：输出电压可以无限放大吗？
实验：如何测试三极管
说出三极管的三端 如何测试三极管的三端及判断其好坏
三极管及运算放大器
共发射极基本放大电路
将小信号放大的电路工作
三极管及运算放大器
工作点稳定的放大电路
三极管及运算放大器
三极管的开关作用
用小信号控制大信号的电路工作
三极管及运算放大器
三极管应用
红外管发射电路
红外管接收电路
三极管及运算放大器
R1 i1
ui
Rp
∞
－
uo
+
+
if
i1
ui
Rp
∞
－ +
+
当Rf去掉 Uo=Ui uo 跟随器
三极管及运算放大器
三极管及运算放大器
三极管及运算放大器
3、加法运算电路
uo
( RF R1
ui1
RF R2
ui2 )
ui1 R1 i1 if RF
若 R1 R2 RF ，则：
ui2 R2 i2
Δ
∞ －