集成运放及放大电路的频率响应.ppt

多级放大电路的分析 1 静态分析 静态工作点的计算 2 动态分析 画微变等效电路 计算Au Ri Ro 差分放大电路 1 差分放大电路的主要作用2 差分放大电路的分析1 静态分析 静态工作点的计算 2 动态分析 画微变等效电路 计算Au Ri Ro 第三章复习 例 电路如图所示 晶体管的 50 rbb 100 1 计算静态时T1和T2的集电极电流和集电极电位 2 求电路的Ad Ri RO 解 1 用戴维宁定理计算出左边电路的电源和等效电阻为 静态时T1和T2的集电极电流和集电极电位分别为 2 电路的Ad Ri RO 集成运算放大器的组成 集成运算放大器的特点 第四章集成运算放大器 简介 一 集成运放的组成 第四章集成运算放大器 从外部看 集成运算放大器是一个双端输入 单端输出 具有高差模放大倍数Ad 高Ri 低Ro 能较好地抑制温漂的差动放大电路 集成运算放大器特点 1 高增益的多级放大电路 大的电压放大倍数2 集成电路3 直接耦合放大电路 集成运放由四部分组成 输入级 是双端输入的高性能差分电路 Ad大 Ri高 抑制uIC能力强 中间级 一般为共射放大电路 具有较大的Au 输出级 互补对称输出级 Ro小 带负载能力强 偏置电路 保证电路正常工作及提供能量来源 电子电路中必不可少的一部分 集成运放的电压放大倍数称为差模开环放大倍数 记作Aod 通常Aod非常高 可达几十万倍 集成放大器的符号 具体电路见 P197 200 up与uO相位相同 up 为同相输入端 uN与uO相位相反 uN 为反相输入端 输入与输出信号的关系 uo Aod up uN 集成运放的性能指标 1 开环差模增益Aod 常用分贝 dB 表示 其分贝数为20lg Aod 2 共模抑制比KCMR 3 差模输入电阻rid 4 输入失调电压UIO及其温漂dUIO dT 5 输入失调电流IIO及其温漂dIIO dT 6 输入偏置电流IIB 7 最大共模输入电压UIcmax 8 最大差模输入电压UIdmax 9 3dB带宽fH 10 单位增益带宽fc 11 转换速率SR 1 同相输入端电位近似等于反相输入端电位 即 称两个输入端为 虚短 虚短 是指集成运放的两个输入端电位无穷接近 但又不是真正短路 二 理想运放在线性工作区的特点 由于输入与输出的关系 uo Aod up uN uo为有限值 开环Aod很大 一般为105 107 理想时为无穷大 因而净输入电压 于是有 因为差模输入电阻Rid很大 理想时为无穷大 净输入电压up uN近似为零 2 两个输入端的输入电流均为零 即 所以两个输入端的输入电流也均为零 iI up uN Rid 也就是从集成运放输入端看进去相当于断路 称两个输入端 虚断 虚断 是指集成运放两个输入端的电流趋于零 但又不是真正断路 对于工作在线性区的应用电路 虚短 和 虚断 是分析其输入信号和输出信号关系的基本出发点 称两个输入端 虚断 当集成运放工作在线性区 即满足 虚短 和 虚短 的条件 对于工作在线性区的应用电路 虚短 和 虚断 是分析其输入信号和输出信号关系的基本出发点 频率响应概述 晶体管的高频等效模型 放大电路的频率响应 第五章放大电路的频率响应 在第二章中2 1介绍电路性能时 简单说明了通频带的概念 指出放大电路对某一频率范围的信号能正常放大 这个频率范围称为通频带 了解电路对不同频率信号的放大能力 在使用电路前应查阅资料 了解通频带 确定电路的适用范围 5 1频率响应概述 在放大电路中 放大倍数与信号频率的函数关系 称为频率响应或频率特性 放大电路中由于C L及晶体管极间电容的存在 电路对不同频率的信号具有不同的放大能力 一 频率响应的概念 在放大电路中 1 由于耦合电容的存在 对信号构成高通电路 即对于频率足够高的信号 电容相当于短路 信号毫无损失通过 如果频率下降 容抗增大产生压降 使Au下降 2 由于晶体管结电容的存在 对信号又构成低通电路 即对于信号频率足够低时 相当于开路 对电路不产生影响 而当频率升高时 极间电容将分流 从而导致Au下降 产生相移 由此可见 信号频率过高或过低都将影响放大电路对信号的放大能力 导致Au下降 只有信号的频率在一定范围内 信号才能被正常放大 二 高通电路 如果令 时间常数 下限截止频率 当 时 时 时 忽略 相移45 表明f降低10倍 Au降低10倍 当 时 时 时 忽略 相移45 频率特性如图 表明f降低10倍 Au降低10倍 三 低通电路 上限截止频率 当 时 时 时 相移 45 表明f增大10倍 Au降低10倍 当 时 时 时 相移 45 表明f增大10倍 Au降低10倍 频率特性如图 对于放大电路 它的与之差 称为通频带 四 波特图 对于放大电路 往往ui的频率范围广 放大倍数大 为了在同一坐标系中表示如此宽的变化范围 在画频率特性曲线时 常采用对数坐标 称为波特图 高通电路与低通电路的波特图 P225 a 高通电路波特图 b 低通电路波特图 结论 1 电路的截止频率决定于电容所在的回路的时间常数 2 当电路的频率等于下限频率或上限频率时 放大电路的增益下降3dB 且产生 45度或 45度的相移 3 近似分析中 可以用折线化的近似波特图表示放大电路的频率特性 5 2晶体管的高频等效模型 根据晶体管的结构 考虑晶体管的结电容影响 得到晶体管的高频信号等效模型 P226 晶体管的结构模型 混合模型 一 晶体管的高频等效模型 通常rb c rce开路 折合到电路中以后忽略 得到简化的等效模型 rbb 可以从手册中查出 混合 模型的主要参数 得到 二 晶体管简化等效模型 电流关系 低频段晶体管电流放大倍数 UT 温度的电压当量 常温时为26mv 得到 电流关系 低频段晶体管电流放大倍数 一 高通电路 当 时 时 时 忽略 相移45 表明f降低10倍 Au降低10倍 内容总结 二 低通电路 当 时 时 时 相移 45 表明f增大10倍 Au降低10倍 三 晶体管简化等效模型 高通 低通电路中的频率大小与回路中R C的大小有关 3 9电路如图所示 晶体管的 50 rbb 100 1 计算静态时T1和T2的集电极电流和集电极电位 2 用直流表测得uO 2V uI 若uI 10mv 则uO 解 1 用戴维宁定理计算出左边电路的电源和等效电阻为 静态时T1和T2的集电极电流和集电极电位分别为 2 用直流表测得uO 2V 先求出输出电压变化量 再求解差模放大倍数 最后求出输入电压 如下 uO uO UCQ1 1 23V 3 9电路如图所示 晶体管的 50 rbb 100 1 计算静态时T1和T2的集电极电流和集电极电位 2 用直流表测得uO 2V uI 若uI 10mv 则uO 解 1 用戴维宁定理计算出左边电路的电源和等效电阻为 静态时T1和T2的集电极电流和集电极电位分别为 2 用直流表测得uO 2V 先求出输出电压变化量 再求解差模放大倍数 最后求出输入电压 如下 uO uO UCQ1 1 23V 若uI 10mv 则 3 9电路如图所示 晶体管的 50 rbb 100 1 计算静态时T1和T2的集电极电流和集电极电位 2 用直流表测得uO 2V uI 若uI 10mv 则uO 解 1 用戴维宁定理计算出左边电路的电源和等效电阻为 静态时T1和T2的集电极电流和集电极电位分别为 2 用直流表测得uO 2V 先求出输出电压变化量 再求解差模放大倍数 最后求出输入电压 如下 uO uO UCQ1 1 23V 若uI 10mv 则 若uI 10mv 则 3 2设图P3 2所示各电路的静态工作点均合适 分别画出它们的交流等效电路 并写出Au Ri和Ro的表达式 解 a 电路及交流等效电路如图所示 第三章部分习题 3 2设图P3 2所示各电路的静态工作点均合适 分别画出它们的交流等效电路 并写出Au Ri和Ro的表达式 解 a 电路及交流等效电路如图所示 电路Au Ri和Ro的表达式分别为 b 电路及交流等效电路如图所示 2 各电路Au Ri和Ro的表达式分别为