电子电路第四章

计算机电路与电子技术授课人：张家季邮箱：383560774@电话：130063937604.2共集电极电路和共基极电路一、共集电极放大电路(射极跟随器）1.结构2.直流通道及静态工作点分析IBIEUBEUCE4.2共集电极电路和共基极电路3.交流通道及动态分析交流通道及微变等效电路4.2共集电极电路和共基极电路电压放大倍数4.2共集电极电路和共基极电路输入电阻4.2共集电极电路和共基极电路输出电阻思考：接负载电阻RL后，动态参数的表达式及其变化情况？4.2共集电极电路和共基极电路射极输出器的特点：1、电压放大倍数小于12、输入阻抗高，输出阻抗小射极输出器的应用1、放在多级放大器的输入端，提高整个放大器的输入电阻2、放在多级放大器的输出端，减小整个放大器的输出电阻3、放在两级之间，起缓冲作用4.2共集电极电路和共基极电路二、共基极电路4.2共集电极电路和共基极电路1、静态工作点直流通路4.2共集电极电路和共基极电路2、动态分析交流小信号等效电路4.2共集电极电路和共基极电路电压放大倍数4.2共集电极电路和共基极电路输入电阻4.2共集电极电路和共基极电路输出电阻4.2共集电极电路和共基极电路三种组态比较共集共基共射电压增益：输入电阻：输出电阻：4.3

放大电路中的负反馈1、反馈

Feedback

把电路的输出量经一定电路(反馈网络)，送回到输入回路，并对净输入量造成影响，从而实现自动调节功能反馈的概念及判断方法反馈存在的判断是否存在反馈通路(输入端与输出端是否有相连的通路)？无反馈有反馈4.3

放大电路中的负反馈无反馈4.3

放大电路中的负反馈若反馈的结果使净输入信号减弱，则称为负反馈若反馈的结果使净输入信号增强，则称为正反馈

2、反馈的极性运放：|uP-uN|

iP/iNUO=Aod

(UP–UN

)三极管

uBE=uB-uE

iB净输入量4.3

放大电路中的负反馈1、假设某一瞬时，在放大电路输入端加入正极性的输入信号2、按信号传输方向依次判断相关点的瞬时极性3、确定反馈信号的瞬时极性4、判断净输入增加还是减小，减小为负反馈；反之为正反馈“瞬时极性法”判断反馈极性(正/负)注意：1、瞬时极性的正负：表示信号是增加还是在减小2、信号传输方向：

反馈网络只考虑反向传输

基本放大只考虑正向传输4.3

放大电路中的负反馈＋－uDuPuN＋＋－uF＋－uDuPuN－＋－uF运放的同相输入端与反相输入端与输出端信号之间的相位关系：同相端的输入信号与输出端信号之间同相反相端的输入信号与输出端信号之间反相负反馈正反馈4.3

放大电路中的负反馈-+净输入电流减小，负反馈iDiF4.3

放大电路中的负反馈+-uD-++-uf+净输入电压减小，负反馈4.3

放大电路中的负反馈如果回送到输入端的只有交流信号，则称为交流反馈如果回送到输入端的只有直流分量，则称为直流反馈如果回送到输入端既有交流信号，又有直流分量，则同时存在交、直流两种反馈直流反馈交流反馈3、直流反馈与交流反馈4.3

放大电路中的负反馈同时存在交、直流两种反馈4.3

放大电路中的负反馈4、电压反馈与电流反馈在反馈放大电路中，反馈网络把输出电量（输出电压或输出电流）的一部分或全部取出来送回到输入回路，因此，在放大电路输出端的取样方式有两种：一种是电压取样，这时反馈信号是输出电压的一部分或全部，即反馈信号与输出电压成正比（xf=Fuo），称为电压反馈。另一种是电流取样，这时反馈信号是输出电流的一部分或全部，即反馈信号与输出电流成正比（xf=Fio），称为电流反馈。4.3

放大电路中的负反馈从输出端看，假设负载短路（RL=0），使输出电压uo=0，看反馈信号是否还存在：输出短路法判断电压反馈和电流反馈：若反馈信号不存在了，则说明反馈信号与输出电压成比例，是电压反馈；若反馈信号存在，则说明反馈信号不是与输出电压成比例，而是和输出电流成比例，是电流反馈。4.3

放大电路中的负反馈RLuoRLuo电压反馈的两种形式4.3

放大电路中的负反馈电流反馈的两种形式RLioiERLioiERf4.3

放大电路中的负反馈根据反馈信号XF与输入信号XI在放大电路输入端的求和方式可分为串联反馈和并联反馈。串联反馈：以电压方式求和的称为串联反馈。并联反馈：以电流方式求和的称为并联反馈。5、串联反馈与并联反馈4.3

放大电路中的负反馈iifibib=i-if并联反馈ufuiubeube=ui-uf串联反馈4.3

放大电路中的负反馈负反馈放大电路的四种组态1.取样：反馈信号可以从输出电压/电流进行取样2.叠加：输入信号和反馈信号可以是电压/电流叠加4.3

放大电路中的负反馈串联负反馈与并联负反馈

——在输入端按输入量与反馈量的叠加方式分

串联负反馈：输入量与反馈量以电压方式相叠加

并联负反馈：输入量与反馈量以电流方式相叠加并联负反馈(电流叠加)串联负反馈(电压叠加)4.3

放大电路中的负反馈电压负反馈与电流负反馈——在输出端按反馈信号的取样方式分

电压负反馈：反馈信号的取输出电压

电流负反馈：反馈信号的取输出电流电压负反馈(电压取样)电流负反馈(电流取样)4.3

放大电路中的负反馈a、串联/并联反馈输入与反馈通路的连接点同一点，是并联反馈不同点，是串联反馈b、电压/电流反馈RL短接(uO＝0)反馈消失是电压反馈反馈存在是电流反馈反馈组态的判别方法4.3

放大电路中的负反馈1、电压串联负反馈

Ud

=Ui

-UfUoUoUfUd

电压负反馈:稳定输出电压的作用瞬时极性法：负反馈RL＝0时，无反馈

电压反馈反馈、输入连接点不同

串联反馈+-4.3

放大电路中的负反馈2、电压并联负反馈Id

=Ii

-IfUoUoIfId

电压负反馈:稳定输出电压的作用瞬时极性法：负反馈RL＝0时，无反馈

电压反馈反馈、输入连接点相同

并联反馈4.3

放大电路中的负反馈3、电流串联负反馈

Ud

=Ui

-UfIoIoUfUd

电流负反馈:稳定输出电流的作用瞬时极性法：负反馈RL＝0时，有反馈

电流反馈反馈、输入连接点不同

串联反馈+-4.3

放大电路中的负反馈4、电流并联负反馈IoIoIfId瞬时极性法：负反馈RL＝0时，有反馈

电流反馈反馈、输入连接点相同

并联反馈Id

=Ii

-If

电流负反馈:稳定输出电流的作用4.3

放大电路中的负反馈

负反馈的表示方法负反馈放大器框图基本放大器的净输入量反馈系数环路增益负反馈放大器的增益闭环增益基本放大环节的增益开环增益4.3

放大电路中的负反馈负反馈放大器框图中频段时，Af

为实数4.3

放大电路中的负反馈负反馈放大器框图反馈深度：表示反馈强弱负反馈正反馈无反馈4.3

放大电路中的负反馈负反馈放大器框图负反馈电路的组态不同，的表达式不同4.3

放大电路中的负反馈四种组态(取样—叠加)1、电压串联负反馈电压串联负反馈框图闭环电压增益开环电压增益电压反馈系数4.3

放大电路中的负反馈2、电压并联负反馈电压并联负反馈框图闭环互阻增益开环互阻增益互导反馈系数4.3

放大电路中的负反馈3、电流串联负反馈电流串联负反馈框图闭环互导增益开环互导增益互阻反馈系数4.3

放大电路中的负反馈4、电流并联负反馈电流并联负反馈框图闭环电流增益开环电流增益电流反馈系数4.3

放大电路中的负反馈负反馈放大电路的计算1、解析法：烦琐，结果精确，物理概念不明确2、电子电路CAD：直观，精确3、深度负反馈估算法：简单，概念明确4.3

放大电路中的负反馈深度负反馈估算法深度负反馈的实质：

净输入量相对于反馈量而言非常小，可以忽略深度负反馈条件下闭环增益近似等于反馈网络增益的倒数步骤：找反馈网络表示出反馈量Xf

与输出量Xo之间的关系(F)4.3

放大电路中的负反馈一、F的计算(反馈网络分析）根据定义，Xf

是由Xo经反馈网络产生，忽略直通效应，反馈网络只有反向传输。因此计算F时，不考虑Xi和基本放大电路的影响。串联反馈并联反馈4.3

放大电路中的负反馈1.电压串联负反馈+-2.电压并联负反馈IdIiIf4.3

放大电路中的负反馈3.电流串联负反馈+-4.电流并联负反馈IdIiIf4.3

放大电路中的负反馈二、深度负反馈电路的估算a.闭环增益b.Rif、Rof电压反馈：

Rof=Ro/(1+AF)

电流反馈：

Rof=(1+AF)Ro串联反馈：Rif=(1+AF)Ri

并联反馈：Rif=Ri/(1+AF)4.3

放大电路中的负反馈负反馈对放大电路的影响放大器引入负反馈

降低了放大倍数但是其他性能得到改善：1、提高放大倍数的稳定性2、改变输入输出电阻3、扩展频带4、减小非线性失真4.3

放大电路中的负反馈1、提高放大倍数的稳定性放大器的稳定性提高了（1+AF）倍4.3

放大电路中的负反馈2、改变输入输出电阻a、负反馈对输入电阻的影响从Xd

与Xf

在输入端的叠加方式考虑(1)串联负反馈使输入电阻增加串联负反馈(电压叠加)4.3

放大电路中的负反馈并联负反馈(电流叠加)2、改变输入输出电阻a、负反馈对输入电阻的影响从Xd

与Xf

在输入端的叠加方式考虑(2)并联负反馈使输入电阻减小4.3

放大电路中的负反馈2、改变输入输出电阻b、负反馈对输出电阻的影响从Xo在输出端的取样方式考虑(1)电压负反馈使输出电阻减小电压负反馈(电压取样)短路加压法4.3

放大电路中的负反馈2、改变输入输出电阻b、负反馈对输出电阻的影响从Xo在输出端的取样方式考虑(2)电流负反馈使输出电阻增大电流负反馈(电流取样)短路加压法4.3

放大电路中的负反馈

负反馈使得放大器带宽扩展，上限截止频率向上扩展1+AF倍，下限截止频率向下扩展1+AF倍3、扩展频带下限截止频率缩小1+AF上限截止频率增大1+AF倍4.3

放大电路中的负反馈4.改善放大器的非线性失真Auiufuiuoud加反馈前加反馈后失真改善uo4.3

放大电路中的负反馈负反馈能够降低失真的原因在于净输入的波形与放大器输出的失真波形正好相反，从而使得放大器输出的失真波形得到矫正4.3

放大电路中的负反馈引入负反馈原则

1、稳定工作点：直流负反馈2、改善动态特性：交流负反馈3、减小RO：电压负反馈→稳定UO4、增大RO：电流负反馈→稳定IO5、增大Ri

：串联负反馈→适合小RS信号源－电压源6、减小Ri

：并联负反馈→适合大RS信号源－电流源7、u→i：电流串联负反馈8、i→u：电压并联负反馈9、i→i：电流并联负反馈10、u→u：电压串联负反馈4.3

放大电路中的负反馈4.4

互补对称功放电路

⒈

工作原理

由二个类型不同的NPN型和PNP型的功放管（互补）组成，要求该两个功放管参数一致（对称），因此，称为互补对称功放电路。⑴最大输出功率：Pom⑵最大效率：ηm≈78.5%

⑶最大管耗：PV1m≈

0.2Pom

⒉

分析计算

3.功放管选择

⑴

PCM＞0.2Pom

⑵

U(BR)CEO＞2VCC

⑶

ICM＞

集成运放简介1、运算放大器既是一种最基本的电子器件，但是同时其内部则是复杂的直接耦合的多级放大器。2、运算放大器具有高增益、高输入阻抗和低输出阻抗的特点，同时具有高共模抑制比的特点。

Operationalamplifier一、基本概念4.5

集成运算放大电路

Operationalamplifier二、电压传输特性

集成运放的输出电压UO与输入电压(UP–UN

)之间的关系曲线UO=f(UP–UN

)UO=Aod

(UP–UN

)线性区：非线性区：UO=+Uom

；UP>UN

UO=-Uom

；UP<UN

4.5

集成运算放大电路

三、集成运放工作区特点UO=Aod

(UP–UN

)1、线性区(负反馈)UO只有两种可能，+Uom

或者-Uom2、非线性区(开环、正反馈)

A、“虚短”—UP=UN

B、“虚断”—iP

=iN

“虚断”—iP

=iN4.5

集成运算放大电路

四.集成运放的总体结构由输入级、中间级、输出级和偏置电路四部分组成对输入级的要求：零点漂移小,

KCMR高,输入阻抗Ri尽可能大对中间级的要求：足够大的电压放大倍数对输出级的要求：带负载能力强，有足够的输出电流io

，即Ro小4.5

集成运算放大电路

五.简单的集成运放反相输入端同相输入端

简化原理电路+T1Rc1sIRc2c3R2T4T5T3TVCC+EEV-uNuPou输入级中间级输出级4.5

集成运算放大电路

六、集成运算放大器中的电流源电路

集成运放中为了能够提供合适的静态电流，常用电流源作为偏置电路，为了增大电压放大倍数常用电流源作负载取代大电阻基本电流源：镜像电流源、比例电流源、多路电流源微电流源改进电流源：加射极输出的电流源、威尔逊电流源常见电流源电路有源负载放大电路有源负载共射放大电路有源负载差分放大电路4.5

集成运算放大电路

运算放大器的输入级为差分放大器，输出级为互补形式的射极跟随器，内部偏置采用电流源偏置电路。运算放大器的输入阻抗往往在1MΩ或者更高。运算放大器的增益通常在80dB~140dB之间。其高增益往往通过集电极有源负载实现，主要由输入级和中间级提供。运算放大器的带宽很窄，随着频率的提高，其增益将会下降。带宽增益积为常数。通用运放的带宽增益积一般在1MHz~几1MHz运算放大器应用基础4.5

集成运算放大电路

1．线性应用条件：uid小；线性区方法：深度负反馈！特点：（1）

uid

=0，uP

=uN;“虚短”（2）iP

≈iN

≈0,“虚断”2.非线性应用条件：|uid|足够大；限幅区方法：开环（电压比较器）正反馈4.5

集成运算放大电路

运算放大器的供电电压一般有一个范围，但通常不能超过±15V。由于运放内部采用恒流源供电，所以不同的电源电压供电并不会导致静态电流有很大的不同。运放的两个输入端就是差分放大器的两个输入端，一般使用时需要两个输入端对地能够有直流通路，不然无法提供差分放大器的基极偏置。在双电源供电的情况下，静态时，运算放大器的输出端电位为电源电压的中值运算放大器应用基础4.5

集成运算放大电路

b、防止共模输入过大a、防止差模输入过大保护措施1、输入保护4.5

集成运算放大电路

输出保护电路2、输出保护4.5

集成运算放大电路

电源端保护3、电源端保护4.5

集成运算放大电路

1.运放的电压传输特性：设：±UOM=±14V

运放的Aod=5×105Aod越大线性区越窄0uoui+Uom-Uom线性区非线性区非线性区│UP–UN

│≤28时，处于线性区UO=Aod

(UP–UN

)4.5

集成运算放大电路

2.理想运算放大器：开环电压放大倍数Aod=∞差摸输入电阻Rid=∞输出电阻Ro=0为了扩大运放的线性区，给运放电路引入负反馈理想运放工作在线性区的条件：电路中有负反馈4.运放工作在线性区的分析方法：虚短（uP=uN）虚断（iP=iN=0）3.线性区4.5

集成运算放大电路

基本运算电路电压放大倍数:一.反相比例运算电路4.5

集成运算放大电路

一.反相比例运算电路RP为平衡电阻（RP=R1//Rf）作用：使输入端对地的静态电阻相等反相比例电路特点：1、运放同相输入端虚地2、共模输入电压=03、输入电阻小（Ri=R）4、输出电阻小5、在放大倍数较大时，该电路结构不再适用

反馈方式:电压并联负反馈4.5

集成运算放大电路

例：求Au=?iP=iN=0虚短路虚开路为提高比例系数，采用T形网络反相比例运算电路uoR2R1RPuiR4R3i1i2i4i3MA解：4.5

集成运算放大电路

uoR2R1RPuiR4R3i1i2i4i3MA

该放大电路，在放大倍数较大时，可避免使用大电阻,但R3的存在，使得反馈系数F降低，从而1+AF

降低，削弱了负反馈4.5

集成运算放大电路

二.同相比例运算电路uP=uN=ui(虚短)iR=if=0(虚断)电压放大倍数:iRif4.5

集成运算放大电路

二.同相比例运算电路反馈方式：电压串联负反馈反相比例电路特点：1、共模输入电压≠02、输入电阻大3、输出电阻小对运放的共模抑制比要求高带负载能力强平衡电阻RP=Rf//R4.5

集成运算放大电路

三.电压跟随器Au=1ui=uP=uN=uo因为有负反馈利用虚短和虚断：此电路是同相比例运算的特殊情况，输入电阻大，输出电阻小。在电路中作用与分立元件的射极输出器相同，但是电压跟随性能好。电压跟随器是同相比例运算放大器的特例4.5

集成运算放大电路

1.反相求和若R1=R2=R,

i1+i2=if四、加法运算电路ifi1i24.5

集成运算放大电路

1.反相求和平衡电阻RP=R1//R2//Rf四、加法运算电路

调节反相求和电路的某一路信号的输入电阻，不影响输入电压和输出电压的比例关系，调节方便。4.5

集成运算放大电路

2、同相求和当R1=R2=Rf=R时,同相比例运算4.5

集成运算放大电路

2、同相求和注意：同相求和电路的各输入信号的放大倍数互相影响，不能单独调整。4.5

集成运算放大电路

i1i2i3同相求和ip4.5

集成运算放大电路

同相求和可以扩展到多个输入若使4.5

集成运算放大电路

1、单运放差分加减法计算五.加减运算可以扩展到多个输入令4.5

集成运算放大电路

五.加减运算2、加法器和反相比例器结合4.5

集成运算放大电路

3、利用三运放组成加减运算电路uoR1R1–AR2R2+uo2+A–ARRRWui1ui2uo1ab+4.5

集成运算放大电路

虚短路：虚开路：uo2+A–ARRRWui1ui2uo1ab+4.5

集成运算放大电路

三运放电路是差动放大器，放大倍数可变。由于输入均在同相端，此电路的输入电阻高。R1R1–AR2R2+4.5

集成运算放大电路

例：设计一个加减运算电路，RF=240k，使

uo=10ui1+8ui2-20ui3(1)画电路系数为负的信号从反相端输入，系数为正的信号从同相端输入4.5

集