基本放大电路
基本放大电路-课件
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模拟电子技术
一、特点及主要技术指标
特点
功率放大电路是一种能够向负载提供足够大的功
率的放大电路。因此，要求同时输出较大的电压和电
无
流。 管子工作在接近极限状态。一般直接驱动负载，
锡 职
带载能力要强。
业
技
术 学
主要技术指标
院
（1）最大输出功率Pom ：在电路参数确定的情况下负载
可能获得的最大交流功率。
T2 +
uo
–
优点：具有良好的低 频特性，可以放大缓慢 变化的信号；无大电容 和电感，容易集成。
缺点：静态工作点相 互影响，分析、计算、 设计较复杂；存在零 点漂移。
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2.阻容耦合
优点：直流通路是相互独
+Vcc 立的，电路的分析、计算
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Rb11 C1
Rs
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由于放大电路的工作点达到了三极管 的截止区而引起的非线性失真。对于NPN管， 输出电压表现为顶部失真。
截止失真
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注意：对于PNP管，由于是负电源供电，失真的 表现形式，与NPN管正好相反。
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四、放大电路的动态参数
1.交流通路
交流电流流经的通路，用于动态分析。对于交流通路：
（2）转换效率 ：最大输出功率与电源提供的功率之比，
即
= Pom / PV
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思考题1：功率放大电路与前面介绍的电
压放大电路有本质上的区别吗？
无本质的区别，都是能量的控制与转换。不同
之处在于，各自追求的指标不同：电压放大电路
基本放大电路的概念及工作原理
基本放大电路的概念及工作原理共射放大电路是最常见的基本放大电路之一，它是由三极管组成的电路。
其工作原理是：输入信号作用在基极上时，三极管基极-发射极间的电压发生变化，导致三极管管子的电流发生相应的变化，进而控制输出电流和电压的变化。
在共射放大电路中，输入信号与输出信号的相位差为180度，即反向，所以它是一个反相放大电路。
共基放大电路是另一种常见的基本放大电路，同样是由三极管组成。
共基放大电路的工作原理是：输入信号作用在输入电极上时，三极管的发射极共用负载电阻，通过调节输入信号和输出信号的电阻关系来放大信号。
在共基放大电路中，输入信号与输出信号的相位差为0度，即同相，所以它是一个同相放大电路。
共集放大电路，也称为共漏放大电路，是由三极管组成。
共集放大电路的工作原理是：输入信号作用在输入电极上时，通过控制输入电阻和输出电阻的关系来放大输入信号。
在共集放大电路中，输入信号与输出信号的相位差为0度，即同相，所以它是一个同相放大电路。
在基本放大电路中，放大器的增益是一个重要的指标。
增益是指输出信号与输入信号的比值，通常用电压增益或电流增益来表示。
增益值越大，说明放大器的放大效果越好。
基本放大电路在实际应用中非常广泛，例如在音频放大器、通信设备和电子仪器中都能看到它们的身影。
通过合理设计基本放大电路，可以实现对输入信号的精确放大，保证信号的传递质量，并且适应不同信号源的特点。
同时，基本放大电路的工作原理也为更复杂的放大电路提供了基础，包括差分放大电路、功率放大电路等。
总之，基本放大电路是通过控制输入信号和输出信号之间的电流或电压关系来放大信号的电路。
通过不同的组合方式，可以实现不同放大效果和放大器的特性。
深入理解基本放大电路的工作原理，对于电子电路的设计和应用具有重要的意义。
基本放大电路
基本放大电路基本放大电路是一种常见的电子电路，用于放大输入信号的幅度。
它通常由一个放大器组成，可以将输入信号的小幅度变化放大成足够大的输出信号。
基本放大电路既可以是直流放大电路，也可以是交流放大电路，下面将介绍一个简单的基本放大电路。
在一个简单的基本放大电路中，放大器是最重要的组成部分。
通常，放大器由一个电子管或晶体管构成。
在直流放大电路中，输入信号通过一个耦合电容进入放大器的输入端，然后经过一个电阻分压电路，得到需要的直流偏置电压。
接下来，信号经过放大器放大，并经过一个耦合电容输出。
输出信号可以连接到负载，如扬声器或其他设备。
在交流放大电路中，输入信号先通过一个耦合电容进入放大器的输入端。
然后，信号经过放大器放大，并通过一个电容耦合放大器输出。
输出信号可以连接到负载，如扬声器或其他设备。
与直流放大电路不同的是，交流放大电路还包括一个输入和输出的耦合电容，以阻止直流电流通过放大器。
基本放大电路还需要注意一些关键参数和性能指标。
其中，增益是一个重要的指标，用于衡量输入信号放大的幅度。
增益可以通过输入和输出电压之比来计算。
另外，频率响应也是一个关键指标，它描述了放大器在不同频率下的放大效果。
还有输出功率、输入阻抗和输出阻抗等参数，也需要根据实际需求进行选择和调整。
总的来说，基本放大电路是一种常用的电子电路，可以用于放大输入信号的幅度。
它通常由一个放大器组成，可以根据实际需求选择直流或交流放大电路。
在设计和调整基本放大电路时，需要考虑各种参数和性能指标，以确保电路的稳定性和性能。
基本放大电路是电子电路中最常见的一种电路，用于放大输入信号的幅度。
它可以根据信号的大小变化，通过增益倍数将其放大到更大的幅度，以满足不同应用的需求。
在基本放大电路中，放大器是最关键的组件，常见的放大器包括电子管放大器和晶体管放大器。
一般来说，基本放大电路可以根据信号的性质分为直流放大电路和交流放大电路。
直流放大电路主要用于放大直流信号，例如放大直流电压或电流。
基本放大电路
功率放大器电路实物图(12张)功放电路和前面介绍的基本放大电路都是能量转换电路，从能量控制的角度来 看，功率放大器和电压放大器并没有本质上的区别。但是，从完成任务的角度和对电路的要求来看，它们之间有 着很大的差别。低频电压是在小信号状态下工作，动态工作点摆动范围小，非线性失真小，因此可用微变等效电 路法分析、计算电压放大倍数、输入电阻和输出电阻等性能指标，一般不考虑输出功率。而功率放大电路是在大 信号情况下工作，具有动态工作范围大的特点，通常只能采用图解法分析，而分析的主要性能指标是输出功率和 效率。
具有足够大的输出功率
为了获得尽可能大的功率输出，要求功放管工作在接近“极限运用”的状态。选管子时应考虑管子的三个极 限参数能小
功放工作在大信号状态下，不可避免地会产生非线性失真，而且同一功放管的失真情况会随着输出功率的增 大而越发严重。技术上常常对电声设备要求其非线性失真尽量小，最好不发生失真。而在控制电动机和继电器等 方面，则要求以输出较大功率为主，对非线性失真的要求不是太高。
前级功放 其主要作用是对信号源传输过来的节目信号进行必要的处理和电压放大后，再输出到后级放大器。 后级功放 其对前级放大器送出的信号进行不失真放大，以强劲的功率驱动扬声器系统。除放大电路外，还设计有各种 保护电路，如短路保护、过压保护、过热保护、过流保护等。前级功放和后级功放一般只在高档机或专业的场合 采用。 合并式放大器 将前级放大器和后级放大器合并为一台功放，兼有前二者的功能，通常所说的放大器都是合并式的，应用范 围较广。
功率放大器主要考虑获得最大的交流输出功率，而功率是电压与电流的乘积，因此功放电路不但要有足够大 的输出电压，而且还应有足够大的输出电流。因此，对功放电路具有以下几点要求。
效率尽可能高
功放是以输出功率为主要任务的放大电路。由于输出功率较大，造成直流电源消耗的功率也大，效率的问题 突显。在允许的失真范围内，期望功放管除了能够满足所要求的输出功率外，应尽量减小其损耗，首先应考虑尽 量提高管子的工作效率。
基本 放大电路
第三节 多级放大电路
四、阻容耦合多级放大电路的分析
由两级共射放大电路采用阻容耦合组成的多级放大电路如 图7-17所示。
由图7-17可得阻容耦合放大电路的特点: (1)优点 因电容具有“隔直”作用，所以各级电路的静态
工作点相互独立，互不影响。这给放大电路的分析、设计和 调试带来厂很大的方便。此外，还具有体积小、质量轻等优 点。 (2)缺点 因电容对交流信号具有一定的容抗，在信号传输 过程中，会受到一定的衰减。尤其对于变化缓慢的信号容抗 很大，不便于传输。此外，在集成电路中，制造大容量的电 容很困难，所以这种祸合方式下的多级放大电路不便于集成。
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第三节 多级放大电路
三、变压器耦合
我们把级与级之间通过变压器连接的方式称为变压器耦合。 其电路如图7-16所示。
变压器耦合的特点: (1)优点 因变压器不能传输直流信号，只能传输交流信号
和进行阻抗变换，所以，各级电路的静态工作点相互独立， 互不影响。改变变压器的匝数比，容易实现阻抗变换，因而 容易获得较大的输出功率。 (2)缺点 变压器体积大而重，不便于集成。同时频率特性 差，也不能传送直流和变化非常缓慢的信号。
分压偏置共射极放大电路如图7-12 (a)所示，发射极电阻 RE起直流负反馈作用，在外界因素变化时，自动调节工作点 的位置，使静态工作点稳定。
分压偏置共射极放大电路的直流通路如图7-12 (b)所示电路
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第二节 共集电极电路
一、共集电极放大电路的组成
如图7-13 (a)所示，由于直流电源对交流信号相当于短路， 集电极便成为输入与输出回路的公共端，因此这个电路称为 共集电极放大电路，简称共集放大器，又称射极输出器它的 直流通路如图7-13 ( b)所示，交流通路如图7-13 (c)所示。
放大电路的四种基本类型
放大电路的四种基本类型
1.直流耦合放大电路
直流耦合放大电路是一种常用的放大电路。
它可以将输入信号通过一个放大器进行放大，并输出到负载中。
这种电路适用于需要高增益和线性度的应用，比如音频放大器。
2.电容耦合放大电路
电容耦合放大电路也是一种常用的放大电路。
它使用电容将输入信号传递到放大器的输入端，并将放大后的信号输出到负载中。
这种电路适用于对低频响应要求不高的应用，比如射频放大器。
3.变压器耦合放大电路
变压器耦合放大电路是一种少见但重要的放大电路。
它使用变压器将输入信号传递到放大器中，并将放大后的信号输出到负载中。
这种电路适用于需要隔离输入和输出信号、同时保持宽带性能的应用，比如视频放大器。
4.光耦合放大电路
光耦合放大电路是一种特殊的放大电路。
它使用光耦进行信号传输和隔离，可以有效地避免共模干扰和地回路干扰。
这种电路适用于需要隔离输入和输出信号、同时保持较高带宽等优秀性能的应用，比如光纤收发器。
运放常用电路
运放常用电路运放是一种重要的电子元器件，它可以被应用于各种领域，包括放大、滤波、计算、比较、振荡等等。
在实际应用中，运放常用电路有很多种，下面我们来了解一些常见的运放电路。
1. 基本放大电路基本放大电路是运放应用中最基本的电路之一，它可以实现信号的放大。
它由一个运放、两个电阻和一个输入信号源组成。
其中一个电阻与输入信号源串联，另一个电阻与运放的负输入端和输出端串联，正输入端接地。
基本放大电路的放大倍数由两个电阻的比值决定，可以通过改变电阻值来实现放大倍数的调节。
2. 反馈放大电路反馈放大电路是一种通过反馈来控制放大倍数的电路。
它由一个运放、两个电阻和一个反馈电阻组成。
其中一个电阻与输入信号源串联，另一个电阻与运放的负输入端和反馈电阻串联，正输入端接地。
反馈电阻的作用是将输出信号反馈到运放的负输入端，从而使运放输出稳定，放大倍数受到控制。
3. 滤波电路滤波电路是一种可以滤除不需要的频率成分的电路。
它由一个运放、电容和电阻组成。
其中一个电阻和一个电容串联，另一个电阻与运放的负输入端和输出端串联，正输入端接地。
滤波电路可以分为低通滤波电路和高通滤波电路两种，具体的滤波效果取决于电容和电阻的数值。
4. 比较电路比较电路是一种可以比较两个输入信号大小的电路。
它由一个运放、两个输入信号和一个参考电压源组成。
其中一个输入信号与参考电压源相比较，另一个输入信号与运放的正输入端相连。
当参考电压大于输入信号时，输出为正电压；当参考电压小于输入信号时，输出为负电压。
5. 振荡电路振荡电路是一种可以产生周期性信号的电路。
它由一个运放、电容和电阻组成。
其中一个电容和一个电阻串联，另一个电阻与运放的正输入端和输出端串联，负输入端接地。
振荡电路可以分为正弦波振荡电路和方波振荡电路两种，具体的振荡频率和波形取决于电容和电阻的数值。
以上是常见的五种运放常用电路，它们都有各自不同的应用场景和特点。
在实际应用中，我们可以根据需要选择不同的运放电路来实现特定的功能。
放大电路的基本形式及其特点
放大电路的基本形式及其特点放大电路是一种将输入信号放大的电路，常用于增强信号弱、噪声较大或传输距离较长的场合。
放大电路有许多种类，包括共射放大电路、共集放大电路、共基放大电路等。
在这篇文章中，我将讨论一些常见的放大电路的基本形式及其特点。
1.共射放大电路共射放大电路是最常见的放大电路之一、在共射放大电路中，输入信号被连接到晶体管的基极，输出信号则从晶体管的集电极获得。
共射放大电路具有以下特点：-电压增益高：共射放大电路可以提供高电压增益，通常可达几十倍到几百倍的范围。
-输入阻抗低：共射放大电路的输入阻抗较低，可以适配于多种信号源。
-输出阻抗高：共射放大电路的输出阻抗较高，可以驱动负载阻抗较大的设备。
2.共集放大电路共集放大电路是另一种常见的放大电路。
在这种电路中，输入信号通过输入电阻连接到晶体管的基极，而输出信号从晶体管的集电极获取。
共集放大电路的特点如下：-电压增益接近1：共集放大电路的电压增益接近于1，所以它主要用于对信号进行阻抗变换，而不是放大信号。
-输入阻抗高：共集放大电路具有高输入阻抗，可以避免对信号源的负载影响。
-输出阻抗低：共集放大电路的输出阻抗较低，可以有效地驱动负载电阻。
3.共基放大电路共基放大电路是一种特殊的放大电路。
在这种电路中，输入信号通过输入电阻连接到晶体管的发射结，而输出信号从晶体管的集电极获得。
共基放大电路具有以下特点：-电压增益中等：共基放大电路的电压增益介于共射放大电路和共集放大电路之间。
-输入阻抗低：共基放大电路的输入阻抗较低，可以与信号源匹配。
-输出阻抗高：共基放大电路的输出阻抗较高，通常需要使用输出阻抗匹配电路。
除了以上三种基本形式的放大电路之外，还有一些其他特殊的放大电路，例如差分放大电路、共模放大电路等。
这些电路在特定的应用中有着独特的特点和优势。
总之，放大电路是一种非常重要的电路，用于增强信号的幅度。
不同类型的放大电路具有不同的特点和优势，可以根据具体的应用需求选择适合的放大电路。
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第7章 信号的运算和转换
7.1 基本运算电路
三、加减运算电路
第7章 信号的运算和转换
加减运算电路
多个输入信号按各自不同比例求和或求差的电路
若所有输入信号作用于运放的同一端，实现加法运算
若输入信号分别作用于运放的两端，实现加减法运算
分析方法：节点电流法，叠加原理
第7章 信号的运算和转换
线性电子线路
Linear Electronic Circuits
第7章
信号的运算和转换
主要内容
基本运算电路 模拟乘法器及其应用 电压比较器 信号转换电路
第7章 信号的运算和转换
7.1 基本运算电路
一、分析运算电路的基本出发点
第7章 信号的运算和转换
何谓运算电路
以输入电压作为自变量，输出电压为函数
抑制干扰和噪声
精细设计电路板 第7章 信号的运算和转换
R1
u I1
i1
R2
i1
R2 Rf
Rf
i2
R3
iF
u I2
i2
R3 u I3
iF
N
i3
A
uO
A
uO
i3
R4
R 4 R1 R 2 R 3 R f
第7章 信号的运算和转换
求和运算电路---同相求和
所有输入信号作用于运放的同相输入端 信号在不同的输入端的输入电阻不同
uI1 uP uI2 uP uI3 uP uP R u N uP u , i i i i O 1 2 3 4 R1 R2 R3 R4 R Rf u u u uP RP I1 I2 I3 ，RP R1 // R2 // R3 // R4 , RN R // Rf R1 R2 R3 RP uI1 uI2 uI3 uI1 uI2 uI3 R R P f RN R1 R2 R3 R1 R2 R3 u u u uO Rf I1 I2 I3 R1 R2 R3 R R R uO 1 f R
uI
uN 0 uO uN R Rf
Rf
uI uI
uF
iF
R
uN
iR
R
A
uP
uO
集成运放有共模信号输入，应选用KCRM高的运放 分析误差时，应特别注意共模信号的影响
第7章 信号的运算和转换
电压跟随器
将输出电压的全部反馈到反相输入端，属于同相比例运算电路
电压串联负反馈，F=1
Rf1
Rf 2
R1
R3
A
u I1
u O1
R4
A
R2
uO
u I2
第7章 信号的运算和转换
运算误差
运算关系的前提：理想集成运放 集成运放性能指标造成运算误差：
开环差模增益 Aod 共模抑制比 KCMR 差模输入电阻 rid 输入失调电流 UIO 及其温漂 dUIO /dT 输入失调电流 IIO 及其温漂 dIIO /dT
求和运算电路---反相求和
所有输入信号作用于运放的反相输入端 信号在不同的输入端的输入电阻不同
uN uP 0, i1 i2 i3 iF u u u uO Rf I1 I2 I3 R1 R2 R3
R1
u I1
u uI1 uI2 uI3 O R1 R2 R3 Rf
输出电压的绝对误差：若元器件参数理想情况下输出电压为u’O，
电路的实际输出电压为uO，绝对误差为
| uO | uO | | uO
输出电压的绝对误差：
uO 100% uO
第7章 信号的运算和转换
运算误差的来源及减小的措施
实际上，运算误差不仅来源于集成运放的指标参数，而且来源于 其他元器件的精度、电源电压的稳定性 提高运算精度的措施： 选择高质量的集成运放 合理选择元器件 提高电源电压的稳定性 减小环境温度变化
uI uN uP uD
uF
A
uO RL
iI iD
A
uO RL
R
R2
R1
iF
第7章 信号的运算和转换
分析运算电路的基本出发点
设集成运放为理想运放，则净输入电压和净输入电流均
为零
“虚短路”、“虚断路”、“虚地”是分析输入输出关 系的基本出发点 输入输出电压均为对地电压 分析方法：节点电流法，叠加原理
电阻选取和调整不方便
每个信号源的输入电阻均较小 可采取两级电路
u I1 u I2 Rf
R
R
A
uO
Rf
第7章 信号的运算和转换
例
差分比例运算---第一级为同相比例，第二级为反相比例
R R R uO1 1 f1 uI1 , uO2 f2 uO1 1 f2 uI2 R1 R3 R3 R uO 1 f2 uI2 uI1 , R1 Rf2 , R3 Rf1 R3 Ri1 Ri2
uO
R2
M
i2
R4
多级运算电路分析，因各级的输出电阻为零，具有恒压特性，后级不 影响前级，故可以单独分析每级电路 第7章 信号的运算和转换
例2
已知uo=-55uI，求R5；若uI与地接反，求比例系数
R2ห้องสมุดไป่ตู้
100k
R5
R1
10k
A
R4
u O1
100k
uI
A
R3
uO
多级运算电路分析，因各级的输出电阻为零，具有恒压特性，后级不 影响前级，故可以单独分析每级电路
uI
R
iF iN
N
Rf
A
iR
uO
P
R
iP
第7章 信号的运算和转换
反相比例运算电路---T形网络
实际应用的需要：使用较小的电阻；得到较大的比例系数；具 有较大的输入电阻
uN uP 0, iN iP 0 iI i2 R2 uM R2 uM uI i3 uI R1 R3 R1 R3 i4 i3 i4 , uO i2 R2 i4 R4 R2 R4 R2 // R4 uO 1 uI R1 R 3 Ri R1 Ro 0
uN uP uI , iN iP 0 uO uI Ri Ro 0
跟随特性好于射极输出器，因采用集成运放，反馈深度大
R
R
A
uI
uO
A
uI
uO
第7章 信号的运算和转换
例1
已知R2>>R4，R1=R2。求比例系数；若R4开路，比例系数是多少
R5
R1 uI
i1
A
R3
1
f
u I1
R2
u I2
R3
u I3
A
uO
R4 u I4 R5
第7章 信号的运算和转换
R1
Rf
u I1
R2 u I2 u I3 R4 u I4
A
R3
A
uO
R5
第7章 信号的运算和转换
加减运算电路
差模信号的比例运算
uO Rf uI2 uI1 R
若单个运放构成加减电路，存在两个缺点：
当输入电压变化时，输出电压将按一定的数学规律变化，
或输出电压反映输入电压某种运算结果 基本运算电路：比例、加减、积分、微分、对数、指数
第7章 信号的运算和转换
运算电路的特点
组成：集成运放+电压负反馈网络
集成运放：工作在线性区，反馈通路是从输出端到反向端 反馈网络：深度负反馈，电压负反馈 运算关系由输入网络和反馈网络确定，与集成运放无关
第7章 信号的运算和转换
7.1 基本运算电路
二、比例运算电路
第7章 信号的运算和转换
反相比例运算电路---基本电路
电压并联负反馈电路
反馈网络：反相端与输出端存在反馈通路
同相端通过补偿电阻R’接地，保证运放的输入级对称性
uN uP 0, iN iP 0 iR iF u I u N u N uO R Rf Rf uO uI R Ri R Ro 0
uI
R1
N
uI u N u N uM R1 R2
R2 i2
R3
M
R4
i4
i3
A
uO
R5
R3使反馈系数减小，为保证反馈深度，应选用开环增益更大的
运放
第7章 信号的运算和转换
同相比例运算电路
电压串联负反馈电路 输入电阻>109Ω
uN uP uI , iN iP 0 iR iF Rf uO 1 R Ri Ro 0
R
Rf
P
N
R1
A
P
uO
u I1 i1 u I2
R2
i4
i2
u I3
R4
R3
i3
第7章 信号的运算和转换
加减运算电路
多个输入信号同时作用于运放的两个输入端 采用叠加原理，分别计算某端单独作用时的输出电压后，相加。
u u u u uO1 Rf I1 I2 ， uO2 Rf I3 I4 ， R1 // R2 // Rf R3 // R4 // R5 R1 R2 R3 R4 uI3 uI4 uI1 uI2 uO uO1 uO2 Rf R R R R2 4 1 3 R R