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类型模拟电子技术基础及实验 第3章 多级放大.ppt

  • 上传人:gnk289057
  • 文档编号:6901691
  • 上传时间:2019-04-26
  • 格式:PPT
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    模拟电子技术基础及实验 第3章 多级放大.ppt
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    1、2019/4/26,作业:,列举常用电子开关。,电子开关名称,工作原理,外形图,常用型号,参数(工作条件),典型应用电路及功能分析。,本次作业:,P69- 1.3 P70 -1.9 P71 -1.12 P141-2.11 P144-2.18,要求:,1.题目;2.画图规范,参数标准。 3.书写仔细。,2019/4/26,对于继电器的“常开、常闭”触点: 常开触点:继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点, 常闭触点:处于接通状态的静触点.,继电器 HRS4HS-DC5V,线圈工作电压:5VDC,2019/4/26,品 牌:汇港(HKE) 类 型:功率继电器 系 列:HRS4系列 型 号:HRS4

    2、-S-DC5V 外形尺寸(mm): 20.316.620.2mm(LWH) 重 量:12.0g 用 途:报警器,UPS,咖啡壶,面包机,交换机,空调,红外线感应器,家用厨房小电器,电动玩具,产品说明:,触点参数: 触点形式: 1A、1C(DPDT) 触点负载: 10A 120VAC/24VDC 阻 抗: 50m 额定电流: 12A 电气寿命:10万回 机械寿命:1亿回,2019/4/26,阻值(士10%):55 线圈功耗:450mW 额定电压:DC 5V 吸合电压:DC 3.5V 释放电压:DC 0.5V 工作温度:-40+85 绝缘电阻:100M 线圈与触点间耐压:750VAC/1分钟 触点

    3、与触点间耐压:1500VAC/1分钟 HRS4T系列 HRS4-S-DC3V、HRS4-S-DC5V、HRS4-S-DC6V、HRS4-S-DC9V、HRS4-S-DC12V、HRS4T-S-DC24V,线圈参数:,2019/4/26,图中虚线框内即为电磁继电器,D为动触点,E为静触点,当线圈 A中通电时,铁芯中产生磁场,吸引衔铁B向下运动,从而带动动触点D向下与E接触,将工作电路接通,当线圈A中电流为零时,电磁铁失去磁性,衔铁B在弹簧作用下拉起,带动触点D与E分离,自动切断工作电路。,2019/4/26,开始上课了!,2019/4/26,其他形式的共集放大电路:,直流通路简化电路,交流通路,

    4、(电源短路),原放大电路,直流通路,交流通路,2019/4/26,2.输入电阻:,3.输出电阻:,1.电压放大倍数:,微变等效电路:,动态三参量:,2019/4/26,rbe=rbe1+(1+)rbe2,复合管,ic=ic1+ic2,=1ib1+2(1+1)ib1,12,=1+2+12,=(1+2+12)ib1,=1ib1+2ib2,=1ib1+2ie1,特点:,值增大。 rbe发生变化。,2019/4/26,2.电路中使各管均能处于放大状态,满足三极管Q 点合适。,组成原则:,1.各电极连接处电流方向一致。,3.同型或异型的管子都可以参与复合, 但复合管的类型一定和第一只管子V1相同。,rb

    5、e=rbe1,2019/4/26,判断:,IE1,IB2,1.各电极连接处电流方向一致。,2019/4/26,达林顿管 复合管,有些管子在基极上串连了一个电阻,在等效BE结上并有两个电阻和一个阻尼二极管,以使达林顿管具有更好的应用特性,达林顿管体积缩小、增益高、功率大、寿命长,在电路中得到较为广泛的应用,型号:TIP122 (NPN型)、TIP127( PNP), 典型参数:集电极耗散功率为65W, VCEO为100V,VCBO为100V,VEBO为5V, 集电极最大允许电流为5A, 直流电流增益为1000左右。 用途:功率放大,高速开关, 电机、LED点阵驱动,逆变电源等。,2019/4/2

    6、6,第三章 多级放大电路,一、 多级放大电路的耦合方式,1、阻容耦合,优点:,各级放大器静态工作点独立。,输出温度漂移比较小。,缺点:,不适合放大缓慢变化的信号。,不便于作成集成电路。,框图:,2019/4/26,2、直接耦合,优点:,各级放大器静态工作点相互影响。,输出温度漂移严重。,缺点:,可放大缓慢变化的信号。,电路中无电容,便于集成化。,2019/4/26,直接耦合各放大级的工作点互相影响?,1、电位移动直接耦合放大电路,UC1=UB2 UC2= UB2+ UCB2UB2( UC1 ),2019/4/26,2019/4/26,NPN+PNP组合电平移动直接耦合放大电路,(2),由于NP

    7、N管集电极电位高于基极电位,PNP管集电极电位低于基极电位,它们的组合使用 可避免集电极电 位的逐级升高。,2019/4/26,3.变压器耦合,优点: 1.前后级静态工作点相互独立。 2.可实现阻抗变换,匹配合适,可 以使负载获得足够的电压或功率。,缺点: 1.低频特性差。 2.笨重不易集成。,2019/4/26,4. 光电耦合,特点: 1.抑制电干扰能力强。 2.传输比较小,需要加电压放大级。,2019/4/26,二、多级放大电路的分析, 前级的输出阻抗是后级的信号源阻抗, 后级的输入阻抗是前级的负载,1、 两级之间的相互影响,2、 电压放大倍数(以两级为例),注意:在算前级放大倍数时,要把

    8、后级的输入阻抗作为前级的负载!,扩展到n级:,2019/4/26,3、 输入电阻,4、输出电阻,Ri=Ri(最前级) (一般情况下),Ro=Ro(最后级) (一般情况下),2019/4/26,设:1=2=100,UBE1=UBE2=0.7 V。,举例1:两级放大电路如下图示,求Q点、Au、Ri、Ro,2019/4/26,解:(1)求静态工作点,2019/4/26,2019/4/26,(2)求电压放大倍数,先计算三极管的输入电阻,2019/4/26,画微变等效电路:,2019/4/26,电压增益:,2019/4/26,(3)求输入电阻,Ri =Ri1 =rbe1 / Rb1 / Rb2 =2.5

    9、5 k,(4)求输出电阻,RO =RC2 =4.3 k,2019/4/26,直接耦合放大电路的特殊问题零点漂移,1、零漂现象:,2、产生零漂的原因:,3、零漂的衡量方法:,由温度变化引起的。当温度变化使第一级放大器的静态工作点发生微小变化时,这种变化量会被后面的电路逐级放大,最终在输出端产生较大的电压漂移。因而零点漂移也叫温漂。,输入ui=0时,输出有缓慢变化的电压产生。,将输出漂移电压按电压增益折算到输入端计算。,2019/4/26,例如:,若输出有1 V的漂移电压 。,则等效输入有100 uV的漂移电压,假设,第一级是关键,4、减小零漂的措施:,用非线性元件进行温度补偿,采用差分放大电路,

    10、等效 100 uV,漂移 1 V,2019/4/26,即:1=2=UBE1=UBE2= UBErbe1= rbe2= rbeRC1=RC2= RCRb1=Rb2= Rb,三、多级放大电路的输入级差分放大电路,(三种形式:基本式、长尾式、恒流源式),(一)电路结构,(特点:对称性),基本式,2019/4/26,长尾式,2019/4/26,恒流源式,2019/4/26,2019/4/26,2. 差动放大电路可以有两个输出端。双端输出从C1 和C2输出。单端输出从C1或C2 对地输出。,(二)差分放大电路的几个基本概念,1. 差动放大电路一般有两个输入端:双端输入从两输入端同时加信号。单端输入仅从一

    11、个输入端对地加信号。,2019/4/26,3. 差模信号与共模信号:,差模输入信号:,共模输入信号:,差模电压增益:,共模电压增益:,总输出电压:,4. 共模抑制比:,2019/4/26,差分放大电路仅对差模信号具有放大能力,对共模信号不予放大。,2019/4/26,忽略Ib,有:Ub1=Ub2=0V,1. 静态工作点的计算:,(三)差分放大电路的基本工作原理,2019/4/26,2.抑制零漂的原理:,Uo= UC1 - UC2 = 0,当ui1 = ui2 = 0 时,,当温度变化时:,UC1 = UC2,设T ic1 ,ic2 uc1 , uc2 uo= uc1 - uc2 = 0,201

    12、9/4/26,(1)加入差模信号,ui1=-ui2 =uid/2,,3.电路的动态分析,所以,Re对差模信号相当于短路。,若ui1 ,ui2 ib1 ,ib2 ie1 ,ie2 IRe不变 UE不变,uic=0。,2019/4/26,求差模电压放大倍数:,设ui1 ,ui2 uo1 ,uo2 。 电路对称uo1=uo2 uo= uo1 uo2=2 uo1,2019/4/26,差模电压放大倍数,2019/4/26,差模输入电阻,输出电阻,2019/4/26,(2)加入共模信号,ui1=ui2 =uic,uid=0。,设ui1 ,ui2 uo1 , uo2 。 因ui1 = ui2, uo1 =

    13、uo2 uo= 0 (理想化)。,共模电压放大倍数,2019/4/26,(四)差分放大电路的四种输入输出方式,1. 双端输入、双端输出(双入双出)2. 双端输入、单端输出(双入单出)3. 单端输入、双端输出(单入双出)4. 单端输入、单端输出(单入单出)主要讨论的问题有:差模电压放大倍数、共模电压放大倍数差模输入电阻输出电阻,2019/4/26,1.双端输入双端输出,(1)差模电压放大倍数,(2)共模电压放大倍数,(3)差模输入电阻,(4)输出电阻,2019/4/26,2. 双端输入单端输出,这种方式适用 于将差分信号转换 为单端输出的信号。,(1)差模电压放大倍数,(2)差模输入电阻,(3)

    14、输出电阻,注意:从C2输出时,相位相反。,2019/4/26,(4)共模电压放大倍数,ui1=ui2 =uic,,设ui1 ,ui2 ie1 , ie1 。 iRe (=2 ie1 ),画出共模等效电路,2019/4/26,求共模电压放大倍数:,2019/4/26,3. 单端输入双端输出,ui1 = ui2 = ui /2,计算同双端输入双端输出:,单端输入等效双端输入:因为Re从T2发射极看进去的等效电阻,故 Re 可视为开路,于是有,2019/4/26,4. 单端输入单端输出,计算同双入单出:,注意放大倍数的正负号:设从T1的基极输入信号,如果从uo1 输出为负号;从uo2 输出为正号。,

    15、2019/4/26,(五)差分放大器动态参数计算总结,双端输出时:,单端输出时:,(2)共模电压放大倍数,只考虑双端输入方式,与输出方式有关:,双端输出时:,单端输出时:,(1)差模电压放大倍数,与单端输入还是双端输入无关,只与输出方式有关:,2019/4/26,(3)差模输入电阻,不论是单端输入还是双端输入,差模输入电阻Rid是基本放大电路的两倍。,单端输出时, 双端输出时,,(4)输出电阻,2019/4/26,(5)共模抑制比,共模抑制比KCMR是差分放大器的一个重要指标。,,或,双端输出时KCMR可认为等于无穷大,单端输出时共模抑制比:,动画演示,2019/4/26,恒流源式差分放大电路

    16、,加大Re,可以提高共模抑制比,但Re加大要受到直流状况的限制。为此可用恒流源来代替Re 。,等效很大的交流电阻,直流电阻并不大。,恒流源使共模放大倍数减小,而不影响差模放大倍数,从而增加共模抑制比。,恒流源的作用,根据共模抑制比公式:,2019/4/26,恒流源电路的简化画法 及电路调零措施,2019/4/26,场效应管差分放大电路,2019/4/26,四、多级放大电路的输出级,工作原理:,ui为正半周时,T1管工作,T2管截止,输出uo为正; ui为负半周时,T2管工作,T1管截止;输出uo为负。 两管交替工作,在负载电阻RL上得到完整的正弦波。,1. 互补对称射极输出电路,2019/4/26,2. 克服交越失真的互补对称电路,电路中增加 D1、D2,工作原理 :,(A)利用二极管,2019/4/26,(B)UBE 倍增电路,若I2IB,2019/4/26,(C)采用复合管的准互补输出级,2019/4/26,多级放大原理电路:,2019/4/26,直接耦合多级放大电路,2019/4/26,电路的交流等效电路,

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