项目3-常用放大器及应用(陈振源-2版).

《电子线路》陈振源主编第3章常用放大电路1《电子线路》陈振源主编第2章放大电路基础1《电子技术基础与技能》陈振源主编项目3常用放大器及应用1中等职业教育课程改革国家规划新教材《电子技术基础与技能》(第2版）（陈振源主编）《电子线路》陈振源主编第3章常用放大电路2《电子线路》陈振源主编第2章放大电路基础2《电子技术基础与技能》陈振源主编项目3常用放大器及应用2中等职业教育课程改革国家规划新教材放大电路在各类电子产品中有着非常广泛的应用，由于其应用场合和性能要求的不同，放大电路的类型有许多，本项目重点介绍几种较为常用的放大器的功能、电路组成和基本工作原理。3.1集成运算放大器3.3低频功率放大器3.2放大电路中的负反馈3.4谐振放大器《电子线路》陈振源主编第3章常用放大电路3《电子线路》陈振源主编第2章放大电路基础3《电子技术基础与技能》陈振源主编项目3常用放大器及应用3中等职业教育课程改革国家规划新教材3.1.1集成运放介绍1.集成运放的结构框图集成运放的常见封装外形有双列直插式和圆壳式等，集成运放的内部电路组成如图所示，包括输入级、中间级、输出级和偏置电路等部分。集成运放的常见封装外形集成运放的组成框图3.1集成运算放大器《电子线路》陈振源主编第3章常用放大电路4《电子线路》陈振源主编第2章放大电路基础4《电子技术基础与技能》陈振源主编项目3常用放大器及应用4中等职业教育课程改革国家规划新教材2．集成运放内部的差分放大电路差分放大电路由于它在解决零点漂移方面有突出的优点，因而成为集成运放的主要单元。基本差分放大电路是由两个完全对称的单管放大器组成的。图中两个三极管的特性及左右相对应的电阻参数完全一致。基本差分放大电路《电子线路》陈振源主编第3章常用放大电路5《电子线路》陈振源主编第2章放大电路基础5《电子技术基础与技能》陈振源主编项目3常用放大器及应用5中等职业教育课程改革国家规划新教材（1）零点漂移与抑制所谓的零点漂移是指将直流放大器输入端对地短路，使之处于静态状态时，在输出仍然会出现不规则变化的电压。造成零漂的原因是电源电压的波动和三极管参数随温度的变化，其中温度变化是产生零漂的最主要原因。零点漂移的检测输出电压漂移曲线差分放大电路因左右两个放大电路完全对称，因此具有零输入时零输出的特点。当温度变化时，两管的输出变化(即每管的零漂)相同，从而有效地抑制了零点漂移。《电子线路》陈振源主编第3章常用放大电路6《电子线路》陈振源主编第2章放大电路基础6《电子技术基础与技能》陈振源主编项目3常用放大器及应用6中等职业教育课程改革国家规划新教材（2）差模输人输入信号vI被Rl、R2分压为大小相等、极性相反的一对输入信号分别输入到两管的基极，称为差模信号。差分放大器的差模放大倍数为上式表明：基本差分放大器的AVD和单个管放大电路的放大倍数AV是相等的，用多一倍的元件的代价换来了对零点漂移的抑制能力。VVVVVVAvAvAvvvAvAvvvvvAIIII2I21I1IO2O1IOD)21(21《电子线路》陈振源主编第3章常用放大电路7《电子线路》陈振源主编第2章放大电路基础7《电子技术基础与技能》陈振源主编项目3常用放大器及应用7中等职业教育课程改革国家规划新教材（3）共模输入在两个输入端加上一对大小相等、极性相同的信号vI1=vI2=vI，称为共模信号，这种输入方式称为共模输入。对于完全对称的差分放大器，输出电压vO=vO1-vO2=0，共模电压放大倍数为：共模放大倍数AVC愈小，则表明抑制零漂能力愈强。差分放大器常用共模抑制比KCMR来衡量放大器对有用信号的放大能力及对无用漂移信号的抑制能力，其定义是：0IOCvvAVCDCMRVVAAK《电子线路》陈振源主编第3章常用放大电路8《电子线路》陈振源主编第2章放大电路基础8《电子技术基础与技能》陈振源主编项目3常用放大器及应用8中等职业教育课程改革国家规划新教材3．集成运放符号与引脚功能集成运放是目前最通用的模拟集成器件，可以将它看成是一个高电压放大倍数、低零漂的双端输入单端输出式差分放大器，其符号如左下图所示。CF741集成运放的引脚功能见右下图。集成运放的电路符号CF741引脚功能《电子线路》陈振源主编第3章常用放大电路9《电子线路》陈振源主编第2章放大电路基础9《电子技术基础与技能》陈振源主编项目3常用放大器及应用9中等职业教育课程改革国家规划新教材4．集成运放的主要参数（1）开环电压放大倍数AVD指集成运放无外加反馈回路时，输出信号电压与输入差模电压之比，它体现运放器件的放大能力，一般在103~107之间。（2）差模输入电阻rid是指集成运放的两个输入端之间的交流电阻，一般在几十千欧至几十兆欧范围，rid大的集成运放性能好。（3）开环输出电阻rod指集成运放无外加反馈回路时的输出电阻。（4）共模抑制比KCMR用来综合衡量集成运放的放大和抗零漂、抗共模干扰的能力。（5）输入失调电压VIO在输入信号为零时，为使输出电压也为零，在输入端所加的补偿电压值。它反映差分放大部分参数的不对称程度，VIO越小越好，一般为毫伏级。（6）输出峰一峰电压VOPP指放大器在空载情况下，最大不失真输出电压的峰一峰值。（7）静态功耗PD集成运放在输入端短路、输出端开路时所消耗的功率。（8）开环带宽BW与放大器的幅频特性的频带宽度相类似，指下限频率与上限频率之间的频率范围，一般在几千赫至几百千赫。《电子线路》陈振源主编第3章常用放大电路10《电子线路》陈振源主编第2章放大电路基础10《电子技术基础与技能》陈振源主编项目3常用放大器及应用10中等职业教育课程改革国家规划新教材1．集成运放的理想特性开环电压放大倍数AVD=∞；输入电阻rid=∞；输出电阻rod=0；频带宽度BW=∞。2.理想运放等效电路（1）同相输入端的电位等于反相输入端的电位，即vI+=vI-当有一个输入端接地时，另一个输入端非常接近地电位，称为“虚地”。（2）输入电流等于零。理想集成运放的输入电阻rid=∞，因此输入端不取用电流，即iI+=iI-=03.1.2集成运的运用理想运放等效电路《电子线路》陈振源主编第3章常用放大电路11《电子线路》陈振源主编第2章放大电路基础11《电子技术基础与技能》陈振源主编项目3常用放大器及应用11中等职业教育课程改革国家规划新教材3．集成运算放大器的三种输入形式（1）反相放大器输入信号vI从运算放大器的反相输入端加入，就构成反相放大器。R1为输入耦合电阻。Rf为反馈电阻。R2为平衡电阻，取值R2=Rl∥Rf。反相电路的放大倍数为反相电路的输出电压为1f11FfIoRRiRiRvvAVF1f11FfIoRRiRiRvvAVFI1fovRRv反相放大器《电子线路》陈振源主编第3章常用放大电路12《电子线路》陈振源主编第2章放大电路基础12《电子技术基础与技能》陈振源主编项目3常用放大器及应用12中等职业教育课程改革国家规划新教材（2）同相放大器输入信号vI从运算放大器的同相输入端加入，就构成同相放人器。输入电压vI通过电阻R2接到同相输入端，在输出端与反相输入端之间接有反馈电阻R，为使输入端保持平衡，R2=R1∥Rf。同相放大器的电压放大倍数为同相放大器的输出电压为同相放大器I1fo）1（vRRv1f1RRAVF《电子线路》陈振源主编第3章常用放大电路13《电子线路》陈振源主编第2章放大电路基础13《电子技术基础与技能》陈振源主编项目3常用放大器及应用13中等职业教育课程改革国家规划新教材（3）差分放大器输入信号vI1通过R1加到反相输入端，另一输入信vI2则通过R2加到同相输入端，Rf为反馈电阻，R3为平衡电阻。当R1=R2，且Rf=R3时，同相放大器的电压放大倍数为：同相放大器的输出电压为：)I1I21fovvRRv（1fRRAVF差分放大器《电子线路》陈振源主编第3章常用放大电路14《电子线路》陈振源主编第2章放大电路基础14《电子技术基础与技能》陈振源主编项目3常用放大器及应用14中等职业教育课程改革国家规划新教材《电子线路》陈振源主编第3章常用放大电路15《电子线路》陈振源主编第2章放大电路基础15《电子技术基础与技能》陈振源主编项目3常用放大器及应用15中等职业教育课程改革国家规划新教材3．信号运算电路（1）加法运算电路通常又称为加法器，其电路实际上是在反相放大器的基础上增加几路输入信号源，图中的R1、R2、R3为输入耦合电阻，R4为平衡电阻，R4=R1∥R2∥R3∥Rf。33I22I11I321FRvRvRviiii)(3I2I1IOvvvv加法运算电路)(33I22I11IffFORvRvRvRRiv根据集成运放的理想特性有iI=0，所以集成运放的反相输入端为虚地点，故有当R1=R2=R3=Rf时，有输出电压vo为各输入信号电压之和，式中的负号表示输出电压与输入电压相位相反。《电子线路》陈振源主编第3章常用放大电路16《电子线路》陈振源主编第2章放大电路基础16《电子技术基础与技能》陈振源主编项目3常用放大器及应用16中等职业教育课程改革国家规划新教材（2）减法运算电路又称为减法器，电路构成与差分放大器相同。减法运算电路当R1=R2=R3=Rf时，由公式得：上式表明，该差分放大器的输出电压为输入电压vI2与vI1差，由此实现减法运算。1I2IOvvv)I1I21fovvRRv（《电子线路》陈振源主编第3章常用放大电路17《电子线路》陈振源主编第2章放大电路基础17《电子技术基础与技能》陈振源主编项目3常用放大器及应用17中等职业教育课程改革国家规划新教材《电子线路》陈振源主编第3章常用放大电路18《电子线路》陈振源主编第2章放大电路基础18《电子技术基础与技能》陈振源主编项目3常用放大器及应用18中等职业教育课程改革国家规划新教材《电子线路》陈振源主编第3章常用放大电路19《电子线路》陈振源主编第2章放大电路基础19《电子技术基础与技能》陈振源主编项目3常用放大器及应用19中等职业教育课程改革国家规划新教材《电子线路》陈振源主编第3章常用放大电路20《电子线路》陈振源主编第2章放大电路基础20《电子技术基础与技能》陈振源主编项目3常用放大器及应用20中等职业教育课程改革国家规划新教材《电子线路》陈振源主编第3章常用放大电路21《电子线路》陈振源主编第2章放大电路基础21《电子技术基础与技能》陈振源主编项目3常用放大器及应用21中等职业教育课程改革国家规划新教材反馈是指将放大电路的输出信号的一部分或全部返回到输入端，并与输入信号叠加的过程。在放大电路中引入负反馈可以大大改善放大器的性能，因此得到广泛的应用。3.2.1反馈的基本概念1．反馈放大器的组成反馈放大电路的结构方框如下图所示。图中A代表无反馈的放大电路，也称基本放大电路，F代表反馈电路。反馈放大器方框图3.2放大电路中的负反馈开心一刻：“反馈”《电子线路》陈振源主编第3章常用放大电路22《电子线路》陈振源主编第2章放大电路基础22《电子技术基础与技能》陈振源主编项目3常用放大器及应用22中等职业教育课程改革国家规划新教材2．反馈的判别（1）有无反馈的判别观察放大电路有无反馈元件判断电压和电流反馈的方法判别串联和并联反馈的方法判别反馈极性找到联系放大器输出与输入回路之间的元件，这是判断反馈存在与否的依据。根据反馈信号在输出端取样方式来判断根据反馈信号在输入端的接入方式来判断采用瞬时极性法来判别《电子线路》陈振源主编第3章常用放大电路23《电子线路》陈振源主编第2章放大电路基础23《电子技术基础与技能》陈振源主编项目3常用放大器及应用23中等职业教育课程改革国家规划新教材（2）发压反馈、电流反馈的判别电压反馈：反馈信号取自放大电路的输出电压vo，反馈信号是与输出电压成正比。电流反馈：反馈信号取自放大电路的输出电流io，反馈信号是与输出电流成正比。电压反馈示意图电流反馈示意图《电子线路》陈振源主编第3章常用放大电路2