集成運放及放大電路的頻率響應.ppt

多級放大電路的分析 1 靜態(tài)分析 靜態(tài)工作點的計算 2 動態(tài)分析 畫微變等效電路 計算Au Ri Ro 差分放大電路 1 差分放大電路的主要作用2 差分放大電路的分析1 靜態(tài)分析 靜態(tài)工作點的計算 2 動態(tài)分析 畫微變等效電路 計算Au Ri Ro 第三章復習 例 電路如圖所示 晶體管的 50 rbb 100 1 計算靜態(tài)時T1和T2的集電極電流和集電極電位 2 求電路的Ad Ri RO 解 1 用戴維寧定理計算出左邊電路的電源和等效電阻為 靜態(tài)時T1和T2的集電極電流和集電極電位分別為 2 電路的Ad Ri RO 集成運算放大器的組成 集成運算放大器的特點 第四章集成運算放大器 簡介 一 集成運放的組成 第四章集成運算放大器 從外部看 集成運算放大器是一個雙端輸入 單端輸出 具有高差模放大倍數(shù)Ad 高Ri 低Ro 能較好地抑制溫漂的差動放大電路 集成運算放大器特點 1 高增益的多級放大電路 大的電壓放大倍數(shù)2 集成電路3 直接耦合放大電路 集成運放由四部分組成 輸入級 是雙端輸入的高性能差分電路 Ad大 Ri高 抑制uIC能力強 中間級 一般為共射放大電路 具有較大的Au 輸出級 互補對稱輸出級 Ro小 帶負載能力強 偏置電路 保證電路正常工作及提供能量來源 電子電路中必不可少的一部分 集成運放的電壓放大倍數(shù)稱為差模開環(huán)放大倍數(shù) 記作Aod 通常Aod非常高 可達幾十萬倍 集成放大器的符號 具體電路見 P197 200 up與uO相位相同 up 為同相輸入端 uN與uO相位相反 uN 為反相輸入端 輸入與輸出信號的關系 uo Aod up uN 集成運放的性能指標 1 開環(huán)差模增益Aod 常用分貝 dB 表示 其分貝數(shù)為20lg Aod 2 共模抑制比KCMR 3 差模輸入電阻rid 4 輸入失調電壓UIO及其溫漂dUIO dT 5 輸入失調電流IIO及其溫漂dIIO dT 6 輸入偏置電流IIB 7 最大共模輸入電壓UIcmax 8 最大差模輸入電壓UIdmax 9 3dB帶寬fH 10 單位增益帶寬fc 11 轉換速率SR 1 同相輸入端電位近似等于反相輸入端電位 即 稱兩個輸入端為 虛短 虛短 是指集成運放的兩個輸入端電位無窮接近 但又不是真正短路 二 理想運放在線性工作區(qū)的特點 由于輸入與輸出的關系 uo Aod up uN uo為有限值 開環(huán)Aod很大 一般為105 107 理想時為無窮大 因而凈輸入電壓 于是有 因為差模輸入電阻Rid很大 理想時為無窮大 凈輸入電壓up uN近似為零 2 兩個輸入端的輸入電流均為零 即 所以兩個輸入端的輸入電流也均為零 iI up uN Rid 也就是從集成運放輸入端看進去相當于斷路 稱兩個輸入端 虛斷 虛斷 是指集成運放兩個輸入端的電流趨于零 但又不是真正斷路 對于工作在線性區(qū)的應用電路 虛短 和 虛斷 是分析其輸入信號和輸出信號關系的基本出發(fā)點 稱兩個輸入端 虛斷 當集成運放工作在線性區(qū) 即滿足 虛短 和 虛短 的條件 對于工作在線性區(qū)的應用電路 虛短 和 虛斷 是分析其輸入信號和輸出信號關系的基本出發(fā)點 頻率響應概述 晶體管的高頻等效模型 放大電路的頻率響應 第五章放大電路的頻率響應 在第二章中2 1介紹電路性能時 簡單說明了通頻帶的概念 指出放大電路對某一頻率范圍的信號能正常放大 這個頻率范圍稱為通頻帶 了解電路對不同頻率信號的放大能力 在使用電路前應查閱資料 了解通頻帶 確定電路的適用范圍 5 1頻率響應概述 在放大電路中 放大倍數(shù)與信號頻率的函數(shù)關系 稱為頻率響應或頻率特性 放大電路中由于C L及晶體管極間電容的存在 電路對不同頻率的信號具有不同的放大能力 一 頻率響應的概念 在放大電路中 1 由于耦合電容的存在 對信號構成高通電路 即對于頻率足夠高的信號 電容相當于短路 信號毫無損失通過 如果頻率下降 容抗增大產生壓降 使Au下降 2 由于晶體管結電容的存在 對信號又構成低通電路 即對于信號頻率足夠低時 相當于開路 對電路不產生影響 而當頻率升高時 極間電容將分流 從而導致Au下降 產生相移 由此可見 信號頻率過高或過低都將影響放大電路對信號的放大能力 導致Au下降 只有信號的頻率在一定范圍內 信號才能被正常放大 二 高通電路 如果令 時間常數(shù) 下限截止頻率 當 時 時 時 忽略 相移45 表明f降低10倍 Au降低10倍 當 時 時 時 忽略 相移45 頻率特性如圖 表明f降低10倍 Au降低10倍 三 低通電路 上限截止頻率 當 時 時 時 相移 45 表明f增大10倍 Au降低10倍 當 時 時 時 相移 45 表明f增大10倍 Au降低10倍 頻率特性如圖 對于放大電路 它的與之差 稱為通頻帶 四 波特圖 對于放大電路 往往ui的頻率范圍廣 放大倍數(shù)大 為了在同一坐標系中表示如此寬的變化范圍 在畫頻率特性曲線時 常采用對數(shù)坐標 稱為波特圖 高通電路與低通電路的波特圖 P225 a 高通電路波特圖 b 低通電路波特圖 結論 1 電路的截止頻率決定于電容所在的回路的時間常數(shù) 2 當電路的頻率等于下限頻率或上限頻率時 放大電路的增益下降3dB 且產生 45度或 45度的相移 3 近似分析中 可以用折線化的近似波特圖表示放大電路的頻率特性 5 2晶體管的高頻等效模型 根據(jù)晶體管的結構 考慮晶體管的結電容影響 得到晶體管的高頻信號等效模型 P226 晶體管的結構模型 混合模型 一 晶體管的高頻等效模型 通常rb c rce開路 折合到電路中以后忽略 得到簡化的等效模型 rbb 可以從手冊中查出 混合 模型的主要參數(shù) 得到 二 晶體管簡化等效模型 電流關系 低頻段晶體管電流放大倍數(shù) UT 溫度的電壓當量 常溫時為26mv 得到 電流關系 低頻段晶體管電流放大倍數(shù) 一 高通電路 當 時 時 時 忽略 相移45 表明f降低10倍 Au降低10倍 內容總結 二 低通電路 當 時 時 時 相移 45 表明f增大10倍 Au降低10倍 三 晶體管簡化等效模型 高通 低通電路中的頻率大小與回路中R C的大小有關 3 9電路如圖所示 晶體管的 50 rbb 100 1 計算靜態(tài)時T1和T2的集電極電流和集電極電位 2 用直流表測得uO 2V uI 若uI 10mv 則uO 解 1 用戴維寧定理計算出左邊電路的電源和等效電阻為 靜態(tài)時T1和T2的集電極電流和集電極電位分別為 2 用直流表測得uO 2V 先求出輸出電壓變化量 再求解差模放大倍數(shù) 最后求出輸入電壓 如下 uO uO UCQ1 1 23V 3 9電路如圖所示 晶體管的 50 rbb 100 1 計算靜態(tài)時T1和T2的集電極電流和集電極電位 2 用直流表測得uO 2V uI 若uI 10mv 則uO 解 1 用戴維寧定理計算出左邊電路的電源和等效電阻為 靜態(tài)時T1和T2的集電極電流和集電極電位分別為 2 用直流表測得uO 2V 先求出輸出電壓變化量 再求解差模放大倍數(shù) 最后求出輸入電壓 如下 uO uO UCQ1 1 23V 若uI 10mv 則 3 9電路如圖所示 晶體管的 50 rbb 100 1 計算靜態(tài)時T1和T2的集電極電流和集電極電位 2 用直流表測得uO 2V uI 若uI 10mv 則uO 解 1 用戴維寧定理計算出左邊電路的電源和等效電阻為 靜態(tài)時T1和T2的集電極電流和集電極電位分別為 2 用直流表測得uO 2V 先求出輸出電壓變化量 再求解差模放大倍數(shù) 最后求出輸入電壓 如下 uO uO UCQ1 1 23V 若uI 10mv 則 若uI 10mv 則 3 2設圖P3 2所示各電路的靜態(tài)工作點均合適 分別畫出它們的交流等效電路 并寫出Au Ri和Ro的表達式 解 a 電路及交流等效電路如圖所示 第三章部分習題 3 2設圖P3 2所示各電路的靜態(tài)工作點均合適 分別畫出它們的交流等效電路 并寫出Au Ri和Ro的表達式 解 a 電路及交流等效電路如圖所示 電路Au Ri和Ro的表達式分別為 b 電路及交流等效電路如圖所示 2 各電路Au Ri和Ro的表達式分別為