放大器类知识点

1、第3章 放大器类题目分析 电子设计竞赛放大器类题目的特点：1、题目要求上重指标；2、题目内容上综合性强；3、重基础和主流芯片的应用；第3章 放大器类题目分析第二届：实用低频功率放大器（1995）；第四届：测量放大器（1999）；第五届：高效率音频功率放大器 （2001）；第六届：宽带放大器（2003）；第七届：集成运放测试仪（2005）；第八届：程控滤波器（2007）；第九届：宽带直流放大器（2009）；第十届：LC谐振放大器（2011）。第3章 电源类题目分析3.1 放大器及种类 放大器是一种增加信号幅度或功率的装置，它是自动化技术工具中处理信号的重要元件。放大器的放大作用是用输入信号控制能

2、源来实现的，放大所需功耗由能源提供。对于线性放大器，输出就是输入信号的复现和增强。对于非线性放大器，输出则与输入信号成一定函数关系。放大器按所处理信号物理量分为机械放大器、机电放大器、电子放大器、液动放大器和气动放大器等，其中用得最广泛的是电子放大器。 第3章 电源类题目分析 电子放大器又按所用有源器件分为真空管放大器、晶体管放大器、固体放大器和磁放大器，其中又以晶体管放大器和固体放大器应用最广。在自动化仪表中放大器常用于信号的电压放大和电流放大。此外，还常用于阻抗匹配、隔离、电流-电压转换、电荷-电压转换（如电荷放大器）以及利用放大器实现输出与输入之间的一定函数关系（如运算放大器）。第3章

3、电源类题目分析 集成运算放大器（Integrated Operational Amplifier）简称集成运放，是由多级直接耦合放大电路组成的高增益模拟集成电路。它的增益高（可达60180dB），输入电阻大（几十千欧至百万兆欧），输出电阻低（几十欧），共模抑制比高（60170dB），失调与飘移小，而且还具有输入电压为零时输出电压亦为零的特点，适用于正，负两种极性信号的输入和输出。 第3章 电源类题目分析 运算放大器的基本模型如图211所示。在分析运算放大电路时，可以使用以下简便的四原则法。nU+=U-，即同相端电压和反相端电压相等。n等效输入阻抗无限大，即运算放大器不从信号源吸收电流。n输出阻

4、抗趋于0，即运算放大器的输出电压不受负载的影响。n放大倍数无限大，即运算放大器要想线性使用只能接成负反馈方式。 集成运算放大器的分类按照集成运算放大器的参数分类，可分为以下几类：1 通用型运算放大器 通用型运算放大器就是以通用为目的而设计的。这类器件的主要特点是价格低廉、产品量大面广,其性能指标能适合于一般性使用。例uA741（单运放）、LM358（双运放）、LM324（四运放）都属于此种。它们是目前应用最为广泛的集成运算放大器。 集成运算放大器的分类2 高阻型运算放大器 这类集成运算放大器的特点是差模输入阻抗非常高,输入偏置电流非常小,一般rid（1091012）W,IIB 为几皮安到几十皮

5、安。实现这些指标的主要措施是利用场效应管高输入阻抗的特点,用场效应管组成运算放大器的差分输入级。用FET 作输入级,不仅输入阻抗高,输入偏置电流低,而且具有高速、宽带和低噪声等优点, 但输入失调电压较大。常见的集成器件有TL082、TL084（四运放）、LF356、LF355、LF347（四运放）及更高输入阻抗的CA3130、CA3140 等。 集成运算放大器的分类3 低温漂型运算放大器 在精密仪器、弱信号检测等自动控制仪表中,总是希望运算放大器的失调电压要小且不随温度的变化而变化。低温漂型运算放大器就是为此而设计的。目前常用的高精度、低温漂运算放大器有OP-07、OP-27、AD508及由M

6、OSFET 组成的斩波稳零型低漂移器件ICL7650 等。 集成运算放大器的分类4 高速型运算放大器 在快速A/D 和D/A 转换器、视频放大器中，要求集成运放的转换速率SR 一定要高，单位增益带宽BWG一定要足够大，像通用型集成运放是不能适合于高速应用的场合的。高速型运算放大器主要特点是具有高的转换速率和宽的频率响应。常见的运放有LM318、uA715 等，AD和TLC系列，其指标如下：SR=5070V/ms，BWG20MHz。 放大器的技术指标放大器的技术指标1 工作频率范围 放大器满足或优于指标参数时的工作频率范围。一般以-3dB带宽来限定，即在上限频率和下限频率处，放大器的输出幅度下降

7、到-3dB（0.707）时，此时的频率范围即为放大器的工作频率范围。2 电压增益（放大倍数） 电压增益定义为放大器输出电压与输入电压的比值。通常用放大倍数A或dB来表示。它们的关系是dB=20logA。3 增益平坦度（dB） 增益平坦度描述的是在某一指定温度，增益在整个工作带宽内随频率变化的最大值。 放大器的技术指标4 输入阻抗和输出阻抗 输入阻抗是指放大器输入端的等效阻抗。在输入端上加上一个电压源U，测量输入端的电流I，则输入阻抗Rin就是U/I。你可以把输入端想象成一个电阻的两端，这个电阻的阻值，就是输入阻抗。 输出阻抗是指放大器输出端的内阻。理想放大器，内阻应该为零，但现实中不能做到，我

8、们常用一个理想电压源串联一个电阻r的方式来等效一个实际的电压源。这个跟理想电压源串联的电阻r，就是放大器输出的内阻了。当这个电压源给负载供电时，就会有电流I从这个负载上流过，并在这个电阻上产生Ir的电压降。这将导致电源输出电压的下降，从而限制了最大输出功率。 放大器的技术指标其他性能指标：噪声系数输出功率（输出幅度）动态范围波形失真不具体介绍了！ 放大器知识要点1.单片机技术在放大器中的应用（1）常规技术：显示、键盘；（2）测量技术：波形幅度、信号频率；（3）参数控制技术：放大倍数、截止频率等。模拟技术在放大器中的应用（1）通用运算放大器电路： 同相、反相、加减等；（2）测量放大器；（3）宽带

9、放大器；（4）滤波放大器；（5）放大器的控制： 增益数控、自动增益控制、频率控制；（6）放大器的测量： 增益、频率范围、输入输出阻抗等 通用运算放大器电路（1）通用运算放大器电路： 通用运算放大器电路 通用运算放大器电路功率运算放大器 测量放大器三运放测量放大器，其电压放大倍数为 ：112/GAufRR 测量放大器集成测量放大器，又叫仪表放大器，电子秤等。 滤波放大器 对于信号的频率具有选择性的电路称为滤波电路，他的功能是使特定频率范围内的信号通过，而阻止其它频率信号通过。 有源滤波电路是应用广泛的信号处理电路。常用的由R、C元件与运放组成的有源滤波器称作RC有源滤波器。 按其幅频特性的不同滤

10、波器可分为低通、高通、带通和带阻四种类型。 滤波放大器 滤波放大器波特图 滤波器主要技术指标 （1）通带增益Avp 通带增益是指滤波器在通频带内的电压放大倍数。性能良好的LPF通带内的幅频特性曲线是平坦的，阻带内的电压放大倍数基本为零。 （2）通带截止频率fp 定义与放大电路的上限截止频率相同，通带与阻带之间称为过渡带，过渡带越窄，滤波器的选择性越好。 滤波器基本电路基本一阶低通滤波器 开关电容滤波器 开关电容电路由受时钟脉冲信号控制的模拟开关、电容器和运算放大电路三部分组成。 开关电容滤波器 采用通用元件构成开关电容滤波器电路及其复杂，一般有专用开关电容滤波器芯片，例如美信公司的MAX26X

11、系列。 开关电容滤波器 开关电容滤波器 放大器的控制增益数控：1.通过继电器、模拟开关等切换反馈电阻；2.数字电位器控制。自动增益控制：测量输出、比较、控制滤波器频率控制：1.通过继电器、模拟开关等切换滤波电阻；2.数字电位器控制；3.开关电容器控制。 放大器的测量增益： 比例法。频率范围： -3dB截止频率,包括上限和下限。输入、输出阻抗： 给定信号分压法。放大器测量常用仪器：信号发生器、示波器、交流电压表、扫频仪第3章 电源类题目分析3.3 集成直流稳压电源常用芯片介绍1.78XX、79XX系列三端固定式稳压电源78XX系列:正电压输出稳压电源，输出电流1A,XX代表电压输出值，例如780

12、5，代表电压输出值5V,该系列电压有正5V、6V、8V、9V、12V、15V、18V、20V和24V等。79XX系列:负电压输出稳压电源，其余同上。第3章 电源类题目分析 78XX、79XX系列三端固定式稳压电源，输入电压大于输出电压3V以上。第3章 电源类题目分析2.LM317、LM337三端可调式稳压电源 LM317：正电压输出可调式稳压电源，输出电压1.25V-37V, 输出电流1.5A，输出电压通过电位器调整。 LM337：负电压输出可调式稳压电源，输出电压1.25V-37V, 输出电流1.5A，输出电压通过电位器调整。第3章 电源类题目分析 LM317、LM337三端可调稳压电源第3

13、章 电源类题目分析3.低压差三端固定式稳压电源 特点：输入电压和输出电压的压差可小于200mV， 损耗小，用于低电压输出稳压电源和用电池供电 的手持式设备。 常用型号：SPX2940U系列， LM2940系列等。 输出电压：1.8V、2.5V、3.3V和5V等。 第3章 电源类题目分析4.开关式三端固定式稳压电源 特点：采用开关式工作原理，损耗小，用 于对能耗指标敏感的场合。 常用型号：LM1575XX系列等。 输出电压：固定式3.3V、5V、12V和15V 等，可调式032V(后缀为ADJ)等。 输出电流：1.5A。第3章 电源类题目分析LM2575原理图：第3章 电源类题目分析LM2575

14、内部结构图：第3章 电源类题目分析3.4 集成直流稳压电源的设计1.变压器参数的设计（1）变压器功率的设计 从电路损耗及市电电压波动等因素考虑,变压器功率取1.5倍的电路消耗功率。（2）变压器次级(副边)有效值电压的设计 次级(副边)有效值电压稳压电源输出电压3V。第3章 电源类题目分析2.整流二极管、滤波电容的设计（1）整流二极管反向击穿电压1.52倍次级峰值电压，整流二极管额定电流1.5倍电路工作电流，常用型号IN4XXX系列。（2） 滤波电解电容的耐压 1.5倍次级峰值电压，滤波电容的容量：每0.5A电路工作电流取1000uF。第3章 电源类题目分析3.稳压电路设计（集成稳压器型号选择）（1）根据使用场合要求，例如固定场合、手持设备、对能耗指标敏感性等，选择普通线性稳压器、低压差稳压器和开关式稳压器。