pspice运算放大器 反馈放大 串联稳压电路(完整资料).doc
反馈放大电路
将放大电路输出端的信号（电压或电流）的一部分或全部 通过反馈网络引回到输入端，与输入信号迭加的过程称为反馈。
具有反馈的放大电路称为反馈放大电路(闭环放大电路)。判 断是否存在反馈，就是要分析电路是否存在反馈通路.
5.1.1 反馈的基本概念和分类
直流反馈和交流反馈 直流反馈
1 F
在深度负反馈情况下，闭环 增益几乎只取决于反馈系数，若
反馈网络是纯阻性网络，F是一 个稳定的常数，Af 将十分稳定。
增益稳定性: 开环增益相对变化量与闭环
增益相对变化量的比值.
dAf Af
11AF
dA A
该式表明，引入负反馈后闭 环增益的相对变化量是开环增益 相对变化量的 1/(1 AF)。
可见，闭环电压增益变化很小，引入负反馈增加了增益的稳定性。
Xid
AXid FAXid
Af
A 1 AF
反馈放大电路的源增益：
Asf
Xo Xs
KAf
5.1.4 反馈放大电路的基本方程式
反馈深度
Af
A 1 AF
反馈放大电路的基本方程式
负反馈放大电路的 1 AF愈大，闭环增益 Af 下降的愈多， 因此 1 AF是衡量电路反馈程度的重要指标，令
D 1 AF
则 D 1 AF 称为反馈深度。
电子电路基础
Electronic Circuit Foundation
第五章 反馈放大电路
第五章 反馈放大电路
反馈在电子技术领域中应用非常广泛。电子设备中经常采用反 馈改善电路的性能。
无反馈的放大电路称为开环放大电路，有反馈的放大电路称为
闭环放大电路。
实际被放大信号 开环
迭加
运算放大器反馈讲解PPT课件
不同类型的运算放大器具有不同的特 点和应用领域，如低噪声、高精度、 高速等。
运算放大器的基本参数
开环增益
带宽增益乘积
输入阻抗
输出阻抗
表示运算放大器在没有反馈 时的放大倍数，是衡量运算 放大器性能的重要参数。
表示运算放大器的带宽和增 益的乘积，是衡量运算放大 器频率特性的重要参数。
表示运算放大器输入端的电 阻抗，是衡量运算放大器输
类型
正反馈和负反馈。正反馈是指反馈信号使净输入信号增强的 反馈，而负反馈是指反馈信号使净输入信号减弱的反馈。
负反馈对运算放大器性能的影响
提高放大倍数的稳定性
负反馈通过引入一个与输入信号相反 的信号，减小了放大倍数的变化，提 高了放大倍数的稳定性。
减小非线性失真
负反馈可以减小放大器内部的非线性 效应，从而减小输出信号的非线性失 真。
正弦波、方波、三角波等是常见 的振荡器输出波形，根据需求选 择合适的反馈网络和电源电压。
振荡器的稳定性、频率调节范围 和波形质量是关键性能指标，可 以通过优化电路参数和采用有源
元件提高性能。
PART 05
运算放大器反馈的注意事 项与挑战
REPORTING
WENKU DESIGN
避免振荡与不稳定
负反馈
定义与工作原理
定义
运算放大器是一种具有高放大倍 数的集成电路，能够实现信号的 放大、运算、滤波等多种功能。
工作原理
运算放大器由差分输入级、放大 级和输出级三部分组成，通过正 反馈和负反馈的结合，实现信号 的放大和运算。
运算放大器的分类与特点
分类
根据不同的分类标准，运算放大器可 以分为多种类型，如电压反馈型和电 流反馈型、单电源型和双电源型等。
串联型稳压电路PPT
串联型稳压电路的作用
在实际的稳压电路中，则是用晶体三极管来代替可变电阻R，利用负反馈的原理，以 输出电压的变化量控制三极管集射极间的电阻值，以维持输出电压的基本不变。 最简单的 串联型稳压电路如图Z0719 所示。晶体管T在电路中起电压联型稳压电路。图中DZ与R组成硅稳压管稳压电路，给晶 体管基极提供一个稳定的电压，叫基准电压UZ 。R又是晶体管的偏流电阻，使晶体管工作 于合适的工作状态，由电路可知 UL = Ui - UCE UBE = UB - UE= UZ - UL 该电路的稳压原理如下：当输入电压Ui 增加或负载电流 IL减小，使输出电压UL 增大 时，则三极管的UBE减小，从而使IB、IC都减小，UCE增加（相当于RCE增大）结果使 UL基本不变。这一稳压过程可表示为Ui↑（或IL↓） →UL↑→UBE↓→IB↓→IC↓→UCE↑→UL↓ 同理，当Ui减小或IL增大，使UL减小时，通过与上述相反的调整过程，也可维持UL基本 不变。 从放大电路的角度看，该稳压电路是一射极输出器（RL接于T的射极），其输出电压UL是 跟随输入电压UB＝UZ变化的，因UB 是一稳定值，故UL 也是稳定的，基本上不受Ui 与IL 变化的影响。 该稳压电路，由于直接用输出电压的微小变化量去控制调整管，其控制作用较小，所以， 稳压效果不好。如果在电路中增加一级直流放大电路，把输出电压的微小变化加以放大， 再去控制调整管，其稳压性能便可大大提高，这就是带放大环节的串联型稳压电路。
串 联 型 稳 压 电 路
串联型稳压电路
串联型稳压电路方框图
串联型稳压电路工作原理
串联型稳压电路是最常用的电子电路之一，它被广泛地应用在各种电子电路中，它有三种 表现形式。般二极管都是正向导通，反向截止；加在二极管上的反向电压、如果超过二极 管的承受能力，二极管就要击穿损毁。但是有一种二极管，它的正向特性与普通二极管相 同，而反向特性却比较特殊：当反向电压加到一定程度时，虽然管子呈现击穿状态，通过 较大电流，却不损毁，并且这种现象的重复性很好；反过来着，只要管子处在击穿状态， 尽管流过管子的电在变化很大，而管子两端的电压却变化极小起到稳压作用。这种特殊的 二极管叫稳压管。
运算放大器详细的应用电路(很详细)
积分电路的其它用途：
去除高频干扰
将方波变为三角波
移相
在模数转换中将电压量变为时间量
§8.3?积分电路和微分电路
8.3.2?微分电路
微分实验电路
把三角波变为方波
（Vi：三角波，频率 1KHz，幅度 0.2V）
输入正弦波
（Vi：正弦波，频率 1KHz，幅度 0.2V）
思考：输入信号与输出信号间的相位关系？
根据与 R1?、Rf?的关系，集成运放两输入端外接电阻的对称条件。
计算出：R=3979Ω?取 R=3.9KΩ 2．根据Ｑ值求和，因为时，根据与、的关系，集成运放两输入端外接电阻的对称条件
例题 1 仿真结果 例题与习题 2 LPF 例题与习题 2 仿真结果 例题与习题 3 HPF 例题与习题 3 仿真结果 例题与习题 4 例题与习题 4 仿真结果 vo1:红色 vo?:蓝色
、
e.?全通滤波器(APF)?
4.?按频率特性在截止频率 fp 附近形状的不同可分为 Butterworth,?Chebyshev?和?Bessel 等。 理想有源滤波器的频响： 滤波器的用途 滤波器主要用来滤除信号中无用的频率成分，例如，有一个较低频率的信号，其中包含一些较高频率成分的
干扰。滤波过程如图所示。 §8.6?有源滤波电路 8.6.2?低通滤波电路?(LPF) 低通滤波器的主要技术指标
组成：简单 RC 滤波器同相放大器特点：│Avp?│>0，带负载能力强缺点：阻带衰减太慢，选择性较差。 二.?性能分析
有源滤波电路的分析方法: 1.电路图→电路的传递函数 Av(s)→频率特性 Av(jω) 2.?根据定义求出主要参数 3.?画出电路的幅频特性 一阶 LPF 的幅频特性: 8.6.2.2?简单二阶?LPF
电工电子技术-串联型稳压电路
3．输出电压的可调范围
理 想 运 放 条 件 下 ， 当 电 位 器 RP 滑至最下端时，输出电压最大，为：
U omax
R1
RP R2
R2
UZ
当电位器RP滑至最上端时，输出电压最小，为：
U omin
R1 RP R2 RP R2
UZ
4．调整管的选择
在选择调整管T时主要考虑其极限参数集电极最大允 许电流ICM、集电极—发射极反向击穿电压U(BR)CEO和集电 极最大允许耗散功率PCM，满足
（3）比较放大环节 集成运放作为比较放大电路，将采样所得电压Uf与基准 电压UZ比较放大后送到调整管T的基极。
（4）调整环节 由调整管T组成，T的基极电位UB动态反映了整个稳压电 路的输出电压Uo的变动，控制基极电位就可控制Uo的值。
2．稳压过程
当由于某种原因（如电网电压波动或 负 载 电 阻 的 变 化 等 ） 使 输 出 电 压 Uo 升 高 （降低）时，采样电路将这一变化趋势（即 取样电压Uf）送到集成运放的反相输入端， 它与集成运放同相输入端的电位UZ（即基 准电位）进行比较放大，集成运放的输出电 压即调整管的基极电位降低（升高），因为 调整环节采用射极输出形式，所以输出电压 Uo必然降低（升高），从而使Uo得到稳定。 上述过程可表示为：
12.3.2 串联型稳压电路
1．电路构成及各部分作用
串联型稳压电路如下图所示，它由取样环节、基准电压 电路、比较放大环节和调整环节四部分组成。
（1）取样环节 由电阻R1、RP、R2组成输出电压的取样电路，将输出电 压的一部分（即Uf）送到比较环节。
（2）基准电压电路 由稳压二极管DZ和电阻R构成，用于为电路提供一个稳定 的基准电压UZ，作为调整比较的标准。
串联型稳压电路
串联型稳压电路
串联型稳压电路见附图。
当输入电压(VI)改变时，能自动调节(VCE)电压的大小，使输出电压(Vo)保持恒定。
例如：VI↑→Vo↑→经取样和放大电路后→IB↓→VCE↑→Vo↓
VI是整流滤波后的电压，T为调整管，A为比较放大电路，VREF 为基准电压，它由稳压管Dz与限流电阻R构成。
R1与R2组成反馈网络，是用来反映输出电压变化的取样环节。
集成线性
如果将前述的串联型稳压电源电路全部集成在一块硅片上，加以封装后引出三端引脚，就成了三端集成稳压电源了。
正电压输出的78××系列，负电压输出的79××系列。
其中××表示固定电压输出的数值。
如：7805、7806、7809、7812、7815、7818、7824等，指输出电压是+5V、+6V、+9V、+12V、+15V、+18V、+24V。
79××系列也与之对应，只不过是负电压输出。
这类稳压器的最大输出电流为1.5A，塑料封装(TO-220)最大功耗为10W(加散热器)；金属壳封装(TO-3)外形，最大功耗为20W(加散热器)。
带有放大环节的串联型稳压电路
带有放大环节的串联型稳压电路 带有放大环节的串联型稳压电路如图Z0720 所示。
晶体管T1为调整管，起电压调整作用。
电阻R1与R2，组成分压电路，输出电压变化量△UL通过R1、R2分压，取出一部分，加到三极管T2的基极，所以把R1 、R2组成的电路叫取样电路。
稳压管DZ与R3组成硅稳压管稳压电路，提供基准电压UZ。
晶体管T2起比较与放大信号的作用，RC为T2 的集电极负载电阻，T2的集电极输出信号加至T1管的基极，用放大了的变化量去控制调整管，调整输 出电压的变化，故T2构成比较放大级。
该电路的稳压过程如下：当输入电压Ui增加，或负载电流减小时，将会引起输出电压UL增加。
UL 的增加量通过R1、R2分压取样，使T2 的基极电压UB2升高，由于T2的射极电压UE2= UZ基本不变，所以，UBE2（UBE2＝UB2 - UZ）增加，IC2增加，使UC2（UC2 ＝UB1）下降，UBE1减小，导致IC1减小，而UCE1增大，使UL基本上维持稳定。
上述稳压过程可表示为： Ui↑（或IL↓）→UL↑→UBE2↑→IC2↑→UC2↓（UB1↓）→UBE1↓→IC1↓→UCE1↑→UL↓ 同理，当Ui减小或IL 增大时，UL 降低，通过上述调整过程叉会使UL 上升，也维持UL 基本稳定。
由上述分析可以看出，典型的串联型稳压电路是由调整电路、取样电路、基准电源和比较放大电路四个基本部分组成。
其框图如图Z0721所示。
运算放大器反馈讲解幻灯片PPT
7.4.4 对输入电阻和输出电阻的影响
1. 对输入电阻的影响 并联负反响
闭环输入电阻
Rif
Ri 1AF
引入并联负反响后， 输入电阻减小了。
注意: 反响对输入电阻的影响仅限于环内，对环外不 产生影响。
例如
图中R1不在环内
Rif
Ri 1AF
但是 R ifR 1R if
将负载短路，反响量仍然存在——电流反响。
反响通路
电压反响 反响通路
电流反响
7.1.5 电压反响与电流反响
电压反响
反响通路
end
7.2 负反响放大电路的四种组态
7.2.1 电压串联负反响放大电路 7.2.2 电压并联负反响放大电路 7.2.3 电流串联负反响放大电路 7.2.4 电流并联负反响放大电路
(+)
(+)
(+)
级间电压串联负反响
反响组态判断举例〔交流〕
电压并联负反响
反响组态判断举例〔交流〕
直流反响
(-) (+) (+)
(+)
(+)
(+)
交、直流反响
电流串联负反响
信号源对反响效果的影响
串联负反响 vid = vi -vf
要想反响效果明显，就 要求vf变化能有效引起vid的 变化。
那 么 vi 最 好 为 恒 压 源 ， 即 信 号 源 内 阻 Rs 越 小 越 好 。
电压负反响
xf=Fvo ， xid= xi－xf
RL
vo
xf
xid
vo
▪ 电压负反响稳定输出电压
7.1.5 电压反响与电流反响
运算放大器详细的应用电路(很详细)
§8.1 比例运算电路8.1.1 反相比例电路1. 基本电路电压并联负反馈输入端虚短、虚断特点：反相端为虚地，所以共模输入可视为0，对运放共模抑制比要求低输出电阻小，带负载能力强要求放大倍数较大时，反馈电阻阻值高，稳定性差。
如果要求放大倍数100，R1=100K，Rf=10M2. T型反馈网络（T型反馈网络的优点是什么？）虚短、虚断8.1.2 同相比例电路1. 基本电路：电压串联负反馈输入端虚短、虚断特点：输入电阻高，输出电阻小，带负载能力强V-=V+=Vi，所以共模输入等于输入信号，对运放的共模抑制比要求高2. 电压跟随器输入电阻大输出电阻小，能真实地将输入信号传给负载而从信号源取流很小§8.2 加减运算电路8.2.1 求和电路1.反相求和电路2.虚短、虚断特点：调节某一路信号的输入电阻不影响其他路输入与输出的比例关系3.同相求和电路4.虚短、虚断8.2.2 单运放和差电路8.2.3 双运放和差电路例1:设计一加减运算电路设计一加减运算电路，使 V o=2Vi1+5Vi2-10Vi3 解：用双运放实现如果选Rf1=Rf2=100K，且R4= 100K则：R1=50K R2=20K R5=10K平衡电阻 R3= R1// R2// Rf1=12.5K R6=R4//R5//Rf2= 8.3K例2:如图电路，求Avf，Ri解：§8.3 积分电路和微分电路8.3.1 积分电路电容两端电压与电流的关系：积分实验电路积分电路的用途将方波变为三角波（Vi：方波，频率500Hz，幅度1V）将三角波变为正弦波（Vi：三角波，频率500Hz，幅度1V）（Vi：正弦波，频率500Hz，幅度1V）思考：输入信号与输出信号间的相位关系？（Vi：正弦波，频率200Hz，幅度1V）思考：输入信号频率对输出信号幅度的影响？积分电路的其它用途：去除高频干扰将方波变为三角波移相在模数转换中将电压量变为时间量§8.3 积分电路和微分电路8.3.2 微分电路微分实验电路把三角波变为方波（Vi：三角波，频率1KHz，幅度0.2V）输入正弦波（Vi：正弦波，频率1KHz，幅度0.2V）思考：输入信号与输出信号间的相位关系？（Vi：正弦波，频率500Hz，幅度1V）思考：输入信号频率对输出信号幅度的影响？§8.4 对数和指数运算电路8.4.1 对数电路对数电路改进基本对数电路缺点：运算精度受温度影响大；小信号时exp(VD/VT)与1差不多大，所以误差很大；二极管在电流较大时伏安特性与PN结伏安特性差别较大，所以运算只在较小的电流范围内误差较小。
模拟电子技术基础第28讲 串联反馈式稳压电路
作业 P472 - 10.2.1 P473 - 10.2.3、10.2.4 、 P474 - 10.2.5、10.2.6 、
VI T1 T4 R4 T5 R9 T2 R3 T14 R2 DZ1 DZ2 R1 D2 R5 T6 R6 VREF T13 R7 T7 T8 R13 R8 VF T3 T9 T12 R15 IO R11 2 R12 VO R14 DZ3 DZ4 T10 T11 R10 1
D1
取 样 电 路
3
基准电压电路
10.1.2 滤波电路
主要内容
1、滤波电路的种类 2、电容滤波电路的工作 原理 3、电感滤波电路 4、应用
小结
一、滤波电路的种类
（a）电容滤波电路 （b）电感电容滤波电路（倒L型） 电感电容滤波电路（ （c）Π型滤波电路 电抗元件(C、 电抗元件(C、L) (C 在电路中有储能 在电路中有储能 作用,所以它们具 作用, 平波作用。 有平波作用。
二、电容滤波电路的工作原理
T 在工程上 R L C ≥ (3 ~ 5) 2
VL ≈ 1.2V2
电容滤波电路的优缺点： 电容滤波电路的优缺点： 优点：电路结构简单，负载直流电压V 较高， 优点：电路结构简单，负载直流电压VL较高， 可达（1.1-1.2） 纹波较小。 可达（1.1-1.2）V2，纹波较小。 缺点：输出特性较差，适用于负载电压较高， 缺点：输出特性较差，适用于负载电压较高， 负载变动不大的场合。 负载变动不大的场合。
10.2.4 三端集成稳压器的应用
2. 可调式应用举例
R2 R2 Vo = VREF (1+ ) = 1.2(1+ ) = 1.2 ~ 21.2V R1 120
10.3 并联型稳压电路
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
【最新整理，下载后即可编辑】
【最新整理，下载后即可编辑】
1运算放大器
利用运放设计一个反相加法器，要求有4个输入端，输出信号为
4个输入端信号的比例求和并反相输出，并要其中两路比例为20
和35
原理图
2利用时域分析和交流扫描观察并记录输出波形，分析放大倍率
和频率响应，并用公式法验算正确性
2.1静态工作点及公式法
【最新整理，下载后即可编辑】
公式法
2.2时域分析
【最新整理，下载后即可编辑】
Time
0s10ms20ms30ms40ms50ms60ms70ms80ms90ms100ms
V(vin2)V(vout)V(vin2)V(vin3)V(vin4)
-60mV
-40mV
-20mV
-0mV
20mV
40mV
60mV
2.3交流扫描
Frequency
10mHz100mHz1.0Hz10Hz100Hz1.0KHz10KHz100KHz1.0MHz10MHz100MHz1.0GHz
V(vout) / V(vin1)
0
20
40
60
80
100
120
3测试不同负载时的输出波形
3.1当R=1时
原理图
【最新整理，下载后即可编辑】
波形图
Time
0s10ms20ms30ms40ms50ms60ms70ms80ms90ms100ms
V(vin1)V(vout)
-50mV
0V
50mV
3.2当R=1000k
原理图
波形图
Time
0s10ms20ms30ms40ms50ms60ms70ms80ms90ms100ms
V(vin1)V(vout)
-60mV
-40mV
-20mV
-0mV
20mV
40mV
60mV
【最新整理，下载后即可编辑】
4测试上下限截止频率
4.1原理图
波形图
由图，此电路是一个低通滤波器，没有下限截止频率，可以由输
出下降到原来的0.7倍读出上限截止频率
fH=9k
2反馈放大电路
【最新整理，下载后即可编辑】
1利用三极管实现电压并联负反馈电路，要求使用3个三极管级
联并联放大电路
原理图
2.1时域分析
2.2交流扫描
2.3公式法以及静态工作点
【最新整理，下载后即可编辑】
3测试不同负载时的输出波形
3.1当R=1时
原理图
【最新整理，下载后即可编辑】
波形图
3.2当R=1M时
原理图
波形图
【最新整理，下载后即可编辑】
3测试上下限截止频率
原理图
波形图
由图，此电路是一个低通滤波器，没有下限截止频率，可以由输
出下降到原来的0.7倍读出上限截止频率
fH=124k
串联稳压电路
设计并实现串联稳压电路
1原理图
【最新整理，下载后即可编辑】
2.1时域分析
2.2交流扫描
由图，此电路是一个低通滤波器
2.3测试上限截止频率
【最新整理，下载后即可编辑】
其上限截止频率fH=190k
2.4静态工作点以及公式法
【最新整理，下载后即可编辑】
3利用直流扫描分析稳压过程
原理图
【最新整理，下载后即可编辑】
波形图
如图
当Vin<14V时，Vout随Vin线性增加，这是因为稳压管未到稳
压值，其电压也是随输入增加而增加。
而当Vin>14V时，稳压管到达稳压值4.6V，输出也随之稳定在
14V左右。
【最新整理，下载后即可编辑】
心得体会
1掌握了直流扫描的方法和过程，了解这种方法可以解决哪些具
体问题
2对于集成运放芯片，利用“虚短”“虚断”可以很方便的计算
具体工作点，不过在一些时候也会有误差，比如实验3的串联稳
压电路，笔算结果和仿真结果出现了明显的误差。
3稳压管在未达到稳压值时其电压是线性变化的，在超过稳压值
时无论电流如何变化，其两端电压不变（在稳压管可承受范围之
内）这一点在做完串联稳压电路后有了更深的体会。