集成功率放大器及其应用
第11章 集成运算放大器及其应用
上式表明，差动放大电路的差模电压放大倍数和 单管放大电路的电压放大倍数相同。多用一个放大管 后，虽然电压放大倍数没有增加，但是换来了对零漂 的抑制。这正是差动放大电路的优点。
差动放大电路对共模输入信号的放大倍数叫做共 模电压放大倍数，用Auc表示，可以推出，当输入共 模信号时，Auc为
Au c u o u C1 u C 2 0 0 ui c ui1 ui1
由于集成运放的电压放大倍数Ao d和输入电阻Ri d 都非常大（理想情况下，两者约等于∞），于是可以 推得 u u
i i 0
注意：“虚短”和“虚断”是理想运放工作在线 性区时的两个重要特点。这两个特点常常作为今后分 析运放应用电路的出发点，因此必须牢固掌握。
（2）集成运放工作在非线性区的特性 如果运放的工作信号超出了线性放大范围，则输 出电压与输入电压不再满足式（11-1），即uo不再随 差模输入电压（u+ - u -）线性增长，uo将达到饱和。 此时集成运放的输出电压uo只有两种取值：或等于运 放的正向最大输出电压+UOM，或等于其负向最大输 出电压-UOM，具体为 当u + ＞u - 时，uo = +UOM 当u + ＜u - 时，uo = -UOM 另外，因为集成运放的输入电阻Ri d很大，故在 非线性区仍满足输入电流等于零，即式（11-3）对非 线性工作区仍然成立。
有时，为了简化起见，常常不把恒流源式差动放 大电路中恒流管T3的具体电路画出，而采用一个简化 的恒流源符号来表示，如图11-7所示。
二、输出级——功率放大电路 集成运放的输出级是向负载提供一定的功率，属 于功率放大，一般采用互补对称的功率放大电路。 1. 功率放大电路的特点 （1）因为信号的幅度放大在前置电路中已经完成， 所以功率放大电路对电压放大倍数并无要求。由于射 极输出器的输出电流较大，能使负载获得较大输出功 率，并且它的输出电阻小，带负载能力强，因此通常 采用射极输出器作为基本的功率放大电路。不过单个 的射极输出器对信号正负半周的跟随能力不同，在实 用的功率放大电路中大多采用双管的互补对称电路形 式。
集成运算放大器原理及应用（含习题）
集成运算放大器原理及应用将电路的元器件和连线制作在同一硅片上，制成了集成电路。
随着集成电路制造工艺的日益完善，目前已能将数以千万计的元器件集成在一片面积只有几十平方毫米的硅片上。
按照集成度（每一片硅片中所含元器件数）的高低，将集成电路分为小规模集成电路(简称SSI) ，中规模集成电路(简称MSI), 大规模集成电路(简称LSI)和超大规模集成电路(VLSI)。
运算放大器实质上是高增益的直接耦合放大电路，集成运算放大器是集成电路的一种，简称集成运放，它常用于各种模拟信号的运算，例如比例运算、微分运算、积分运算等，由于它的高性能、低价位，在模拟信号处理和发生电路中几乎完全取代了分立元件放大电路。
集成运放的应用是重点要掌握的内容，此外，本章也介绍集成运放的主要技术指标，性能特点与选择方法。
一、集成运算放大器简介1. 集成运放的结构与符号1. 结构集成运放一般由4部分组成，结构如图1所示。
142图1 集成运放结构方框图其中：输入级常用双端输入的差动放大电路组成，一般要求输入电阻高，差摸放大倍数大，抑制共模信号的能力强，静态电流小，输入级的好坏直接影响运放的输入电阻、共模抑制比等参数。
中间级是一个高放大倍数的放大器，常用多级共发射极放大电路组成，该级的放大倍数可达数千乃数万倍。
输出级具有输出电压线性范围宽、输出电阻小的特点，常用互补对称输出电路。
偏置电路向各级提供静态工作点，一般采用电流源电路组成。
2. 特点：○1硅片上不能制作大容量电容，所以集成运放均采用直接耦合方式。
○2运放中大量采用差动放大电路和恒流源电路，这些电路可以抑制漂移和稳定工作点。
○3电路设计过程中注重电路的性能，而不在乎元件的多一个和少一个○4用有源元件代替大阻值的电阻○5常用符合复合晶体管代替单个晶体管，以使运放性能最好3. 集成运放的符号从运放的结构可知，运放具有两个输入端v P和v N和一个输出端v O，这两个输入端一个称为同相端，另一个称为反相端，这里同相和反相只是输入电压和输出电压之间的关系，若输入正电压从同相端输入，则输出端输出正的输出电压，若输入正电压从反相端输入，则输出端输出负的输出电压。
电子技术基础第2章 集成运算放大器与应用
电子技术及应用
2.2 集成运算放大器
4．共模抑制比
K CMR
Aud Auc
K CMR
20 lg
Aud Auc
（dB）
电子技术及应用
2.2 集成运算放大器
2.2.3 集成运算放大器的主要参数
1．开环差模电压增益Aod
2．单位增益带宽fT 3．开环带宽fH 4．转换速率SR 5．最大输出电压Uo,max
2.3 反相与同相输入集成运算放大器
在集成运算放大器中，输入级采用差分放大电路，所以运算放大器的 差模输入电阻rid很大，在工程计算中我们可以认为rid→∞。。因此可以 认为运算放大器的同相输入端和反相输入端均无电流输入，
即： iIN=iIP=0
（以后iIN和iIP都用iI表示，iI=0），相当于开路。即iP=iN=0。
电子技术及应用
2.3 反相与同相输入集成运算放大器
2.3.1 反馈的基本概念
把放大电路的输出信号（电压或电流）的一部分或全部，通过一定的 电路（网络）送回到它的输入端，削弱原来的输入信号（电压或电流） 并共同控制该放大电路，这种连接方式称为负反馈。
输入信号 +
净输入信号=输入信号-反馈信号
比较
净输入信号 基本放大电路
电子技术及应用
2.3 反相与同相输入集成运算放大器
2.3.2 反相输入放大器
if
Rf
R1 ii
ii' N
ui
ui'
PA
uo
RP
RL
由于输入信号加在反相输入端，输 出电压和输入电压的相位相反，因此 将它称为反相放大器。
电路由基本放大器A和反馈网络Rf组成。RL为负载电阻。uo为输出信号。 电路输入信号ui经电阻R1加在反相输入端上。电阻R1的作用是将输入电
模拟电子技术教学课件-集成运算放大器的应用
小信号进行放大，且具有较强的共模抑制能力。
因为最后一级运算 放大器是双端输入差 分电路，所以：
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4.1 集成运放的线性应用电路
思考与练习
Sikaoyulianxi 1.集成运放构成的基本线性应用电路有哪些？在这些基本 电路中，集成运放均工作在何种状态下？
2.“虚地”现象只存在于线性应用运放的哪种运算电路中？
由一个RC低通电路和一个RC高通 电路形成带通滤波器。
高
低通
通
利用同相输入的比例 放大电路做隔离放大 级。为改善频率特性 引入正反馈。
幅频特性：
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带阻滤波器
将一个RC低通电路和一个RC 高通电路的输出求和，即形 成带阻滤波器。
如果带阻滤波器的阻 带设置为某单一频率 时，则可构成陷波滤 波器。
由虚断可得： 数值代入后整理可得： 通频带内的电压放大倍数：
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4.1.8 有有源源滤波高器通——滤常用波的器有源滤波器
通频带内的电压放大倍数： 传输函数为：
电路的特性频率为： 当输入信号的频率f等于通带截止频率f0时：
幅频特性：
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4.1.8 有源滤4带.波1.8器通有—滤源—滤常波波用器的器有源滤波器
第4单元 集成运算放大器的应用
集成运放的运算应用电路
目
Jichengyunfangdeyunsuanyingyingdianlu
录
集成运算放大器的非线性应用
3zhongzutaifangdadianludexingnengbijiao
集成运算放大器的选择、使用和保护
Danjixingguandedanjifangdadianlu
集成运算放大器全篇
习题判16
七、 微分器
iF R
i1 C ui
R2
– +
+
u–= u+= 0
uo
若输入： ui sin t
ui
则：uo RC cost RC sin(t 90 ) 0 uo
0
iF
uo R
i1
C
dui dt
i1 iF
uo
RC
dui dt
t t 习题判19
微分是积分的逆运算。因此，只要将积分运算电路 中R和C的位置互换，就能形成微分器基本电路。如果 说，积分电路能够延缓信号的传输，那么微分电路则能 加快信号的传输过程，微分器又称D调节器。
(2)无调零引出端的运放调零。有些运放是不设调零引出端 的，特别是四运放或双运放等因引脚有限，一般都省掉调零端。 用作电压比较器的运放，无需调零；用作弱信号处理的线性电 路，需要通过一个附加电路，引入一个补偿电压，抵消失调参 数的影响，几种附加的调零电路如图1-14所示。 调零电路的接人对信号的传输关系应无影响，故图l-14a和图l14b加入了限流电阻R3，R3的阻值要求比R1大数十倍，若R1 =10 kΩ， R3可取200 kΩ。图l-14c和图l-14d为不用调零电源 (+U和-U)的调零电路，通过调节电位器RP，可以改变输入偏置 电流的大小，以调整电消振措施 1)区分内外补偿。从产品手册或产品说明书上可查到补偿方法， 如F007型运放往往把消振用的RC元件制作在运放内部。大部分 没有外接相位补偿（校正）端子的运放，均列出补偿用RC元件 的参考数值，按厂家提供的参数，一般均能消除自激。 2)补偿电容与带宽的关系。有时按厂家提供的RC参数不能完全 消除自激。此时若加大补偿电容的容量，可以消除自激。对于 交流放大器，则必须注意补偿元件对频带的影响，不应取过大 的电容值，要选取适当的电容值，使之既能消除振荡，又能保 持一定的频带宽度。此外，对应不同的闭环增益，所需的补偿 电容和补偿电阻也不同。在选取补偿元件时，可以按以下原则 掌握：在消除自激的前提下，尽可能使用容量小的补偿电容和 阻值大的补偿电阻。
集成运算放大器及应用
由此可得：
uo
RC
dui dt
输 出电压与 输入电 压对时 间的微分 成正
比。
若 ui 为恒定电压 U，则在 ui 作用于电路 的 瞬间，微 分电路 输出一个 尖脉冲 电压，波
形如图所示。
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2．积分运算电路
由于反相输入端虚地，且 i i ， 由图可得：
iR iC
iR
ui R
电路实现了中权减法运算。若取R1=R2=R3=RF时，则 u0=uI2-uI1
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例5.2.1 某理想集成运算放大器电路如图所
示。求输出电压u0。
解：由于集成运算放大器A1构成电压跟随器，所以
u01=2 V。集成运算放大器A2构成同相比例运算，由 式（5.2.2）可得
u02
1
2R 2R
， iC
C duC dt
C
duo dt
由此可得：
uo
(t)
1 RC
t
0 u1(t)dt
输 出电压 与输入 电压对 时间的 积分
成正比。
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例5.2.2 分析如图所示集成运算放大器应用电路中，
输出电压与输入电压的关系。
解：集成运算放大器A1实现了减法运算，由式
（5.2.8）可得
1．开环电压放大倍数Au0 , 104～107
2．最大A输u0 出 2电0 l压g UUUoiopp
dB
在一定电源电压下，集成运算放大器输出电压和输入
电压保持不失真关系的输出电压的峰-峰值。
3．最大差模输入电压Uid max 反向输入端和同相输入端之间所能承受的最大电压值。
4．最大共模输入电压Uic max 集成运算放大器所能承受的最大共模输入电压
电子课件电子技术基础第六版第三章集成运算放大器及其应用
集成运算放大器的组成框图
（1）输入级 通常是具有较大输入电阻和一定放大倍数的差动放大电路 ，利用它可以使集成运算放大器获得尽可能高的共模抑制比 。 （2）中间级 中间级的作用是使集成运算放大器具有较强的放大能力， 通常由多级共射极放大器构成。
一、零点漂移
放大直流信号和缓慢变化的信号必须采用直接耦合方式， 但简单的直接耦合放大器，常会发生输入信号为零输出信号 不为零的现象。产生这种现象的原因很多，如温度的变化、 电源电压的波动、电路元件参数的变化等，都会使静态工作 点发生缓慢变化，该变化量被逐级放大，便会使放大器输出 端出现不规则的输出量，这种现象称为“零点漂移”，简称“零 漂”。
三、集成运算放大器的主要参数
为了表征集成运算放大器的性能，生产厂家制定了很多参 数，作为合理选择和正确使用集成运算放大器的依据。下面 介绍几项主要的参数，见表。
集成运算放大器的主要参数
集成运算放大器的主要参数
§3-3 集成运算放大器的基本电路
学习目标
1. 了解理想集成运算放大器的基本概念。 2. 了解集成运算放大器线性工作区和非线性工作区的 特性及工作特点。 3. 理解集成运算放大器“虚短”“虚断”的概念。 4. 了解集成运算放大器电路直流平衡电阻的配置。
2. 消除自激振荡 集成运算放大器是多级放大器，具有极高的电压放大倍数 ，但它极易产生自激振荡，使运算放大器不能正常工作。为 了防止自激振荡的产生，通常按产品手册要求，在补偿端子 上接指定的补偿电容或 RC 移相网络，以便消除自激振荡现 象。
四、集成运算放大器的保护 电路
1. 防止电源极性接反 为了防止电源极性接反而损坏集 成运算放大器，可利用二极管的单向 导电特性来控制，如图所示，二极管 V1、V2 串入集成电路直流电源电路 中，当电源极性接反时，相应的二极 管便截止，从而保护了集成电路。 防止电源极性接反保护电路
集成电路运算放大器36页
01
02
03
04
信号放大
将传感器输出的微弱信号进行 放大，提高信号的幅度。
信号滤波
对传感器输出的信号进行滤波 处理，消除噪声和干扰。
信号线性化
将传感器输出的非线性信号通 过集成电路运算放大器进行线 性化处理，提高测量精度。
信号比较
将传感器输出的模拟信号与预 设阈值进行比较，输出相应的
开关信号。
在音频信号处理中的应用
集成电路运算放大器
02
的工作原理
输入级
01
02
03
差分输入
运算放大器采用差分输入 方式，将两个输入信号进 行减法运算，提高了抗干 扰能力和共模抑制比。
放大器
输入级通常包含一个三极 管或场效应管组成的放大 器，对差分输入信号进行 放大。
射极跟随器
输入级通常采用射极跟随 器作为输出级，以减小信 号的输出阻抗，提高信号 的驱动能力。
时序控制
在数字电路中，集成电路运算放大 器可以用于产生各种时序控制信号， 如时钟信号、复位信号等。
电压偏置
为数字电路中的逻辑门提供适 当的偏置电压，以调整逻辑门 的阈值电压和性能参数。
电流源和电压源
利用集成电路运算放大器可以 构成各种电流源和电压源，为
数字电路提供稳定的电源。
在传感器信号处理中的应用
THANKS.
确保信号的质量和稳定性。
集成电路运算放大器的历史与发展
历史
集成电路运算放大器的概念最早由美国科学家在20世纪60年 代提出，随着半导体技术和集成电路工艺的发展，集成电路 运算放大器逐渐成为电子工程领域的重要器件。
发展
随着技术的不断进步，集成电路运算放大器的性能不断提高 ，功耗不断降低，集成度不断提高，应用领域不断扩大。目 前，集成电路运算放大器已经广泛应用于信号处理、通信、 音频、医疗、工业控制等领域。
高频集成电路放大器芯片及应用电路
PPT DESIGN
CLC425在低噪声宽带放大器设计中 的应用
• 低噪声宽带放大器：从无线电接收机宽带 放大器模块对射频小信号进行低噪声放大
• 发挥芯片的低噪声优势，在保证放大增益 的同时尽量少的引入附加噪声。
PPT DESIGN
CLC425在低噪声宽带放大器设计中 的应用电路组成
• 低噪声宽带放大器由两级运算放大电路、 电源电路和滤波电路构成。
1脚音频信号输入 2脚负反馈 3脚负电源 4脚音频信号输出 5脚正电源
LM1875单双电源供电电路
LM1875单电源供电的音频功率放大电 LM1875双电源供电的音频功率放大电路 路
LM1875制作功放电路图
LM1875功放板由一个高低音分别控制的衰减式音调 控制电路和LM1875放大电路以及电源供电电路三大部 分组成，音调部分采用的是高低音分别控制的衰减式 音调电路
指标是非常诱人的，好的功率集成电路其失真和信噪比（S/N）都是很不 错的，LM4766能做到在人耳可闻频段，30W功率输出的情况下仅仅只有 0.06%的失真和噪声值
LM3886
LM3886优异的性能，使得它在近几 年音响制作中广泛的应用，许多成 品功放机中就有直接的应用它担任 后级功放或者用它作为重低音放大 电路。采用了美国NS公司（国家半 导体公司）推出的新型高保真音响 功放集成电路LM3886TF作功率放大 ，用运放NE5532或AD827作前置线 性放大和音调放大。
集成运算放大器及其应用
相当于两输入端之间短路
u + O
3 “虚地”的概念
当同相输入端接地时，
u i 由“虚断路”原则 i = 0 , 有 +=0
u u 由“虚短路”原则
+
–=0
u Ｒ１
i
Ｒ２
结论：反相输入端为 “虚地”。
注意
Ｒ１
在右图所示电路中，
相因输为入存端在负不反是馈“信虚号地, 同”！u
Ｒ
２
i
Ｒ 第3章 3 3
io
uo RL
u u f
R1 RF RL
第3章 3 4
RF
u u f
=
——R1–
R1+ RF
o
R1
u 虚短路
i R2
uo
u+
故有：
=u – uo =
1+
RRF1 u+
=
1+
u RF
R1
i
同相跟随器
RF
第3章 3 4
uo= ui
ui R
uo
若接入电阻R、RF，运算关系不变
3. 差动比例运算电路
第3章 3 4
利用叠加原理进行分析
RF
u u u ′O = - RRF1 i1
第3章 3 4
uo
3.4.3 减法运算电路 1. 差动比例运算电路
第3章 3 4
RF
u 差动比例运算
R1
i2
是减法运算电
u 路的一种形式
i1
R2
uo
R3
u u u o = 1+ RR1F R2R+3R3
i2 -
RF R1
集成运算放大器的发展与应用
集成运算放大器的发展与应用1.引言集成运算放大器（Integrated Operational Amplifier，简称集成运放）是现代电子电路中的重要组成部分。
它的发展与应用经历了多个阶段，从早期的晶体管放大器到现代的高性能集成运放，其应用领域也在不断扩展。
本文将详细介绍集成运放的发展历程、应用领域、优势以及未来趋势。
2.集成运算放大器的发展2.1早期阶段在集成运放发展的早期阶段，人们主要使用晶体管搭建放大电路。
然而，这种方法的电路复杂，调试困难，且性能不稳定。
2.2晶体管放大器阶段随着晶体管技术的进步，人们开始将多个晶体管集成到一起，形成了晶体管放大器。
这种放大器具有更稳定的性能和更小的体积，但在使用上仍然存在一些不便。
2.3集成电路放大器阶段随着集成电路技术的发展，人们开始将多个晶体管和其他元件集成到一块芯片上，形成了集成电路放大器。
这种放大器具有更高的性能和更小的体积，同时降低了成本。
2.4现代集成放大器阶段随着电子技术的不断进步，现代集成放大器在性能、体积、成本等方面都得到了极大的提升。
同时，为了满足不同应用的需求，各种特殊类型的集成运放也应运而生。
3.集成运算放大器的应用领域3.1信号放大集成运放广泛应用于信号放大领域，用于提高信号的幅度和功率。
3.2模拟运算集成运放可以实现模拟运算，如加法、减法、乘法、除法等，广泛应用于模拟电路中。
3.3数字运算通过数字电路与集成运放的结合，可以实现数字信号的处理与运算。
3.4自动控制集成运放在自动控制系统中起到关键作用，用于实现各种控制算法。
3.5音频处理在音频处理领域，集成运放被广泛应用于音频放大和音效处理。
3.6其他领域除了上述应用领域外，集成运放还广泛应用于通信、测量、电力电子、医疗器械等多个领域。
4.集成运算放大器的优势4.1高增益集成运放具有较高的增益，能够实现对微弱信号的放大。
4.2低失真相比于分立元件搭建的放大电路，集成运放的失真更低。
集成运算放大器及其应用
电路、电压传播特征如上图
可经过一种例题进一步了解
单门限比较器虽然构造简朴，但抗干扰能 力差，采用滞回比较器（也叫施密特触发器） 可很好处理这一问题
滞回比较器电路如左上图，可求出电压传播特征如 右上图（解释）
第8章第4课
常采用传递函数（或转移
函数）来分析电路旳频率 特征。
相频特 征函数
幅频特 征函数
电路旳输出电压与输入电 压旳比值称为电路旳传递函 数，用T（jω）表达，它是 一种复数
由相量图可写出RC 低通滤波器旳传递 函数（解释）
相频特 征函数
幅频特 征函数
由幅频特征函数、相频特征函数 可做出电路旳幅频特征曲线和相 频特征曲线如左图（解释）
第8章第2课
在此次课中，我们将结协议相百分比运算电路、 差动百分比运算电路简介怎样用集成运放构成 放大电路及信号旳加、减运算。
一．反相百分比运算电路
放大功能是集成运放 旳基本功能，利用集 成运放可以便构成多 种要求旳放大器
同相（回忆）、反相百
分比运算电路是集成运放 线性应用旳基础电路。
记住我！
电压输出体现式如左 输出uo与输入ui为线性百分比 关系，相位相反，故称为反相百 分比运算电路
显然，集成运放旳输出不可能无限制旳增长，当积 分时间足够长时，集成运放将进入非线性区（如图 8-3-5），输出与输入不再保持积分关系
二．微分运算电路
微分运算是积分运算旳逆运算，只需将图8-3-4中反 相输入端旳电阻和反馈电容调换位置，就成为微分 运算电路
由上式，左图示电路实 现了输出uO对输入信 号ui旳微分
五．电压比较器
理想运放开环工作时，其输出电压uo只有两种状态： Uopp或-Uopp（Uopp为最大输出电压），由此可构 成电压比较器
集成功放与BTL电路应用
集成音频功放IC应用于BTL方法探讨与实验BTL(Bridge-Tied-load)意为桥接式负载。
负载的两端分别接在两个放大器的输出端。
其中一个放大器的输出是另外一个放大器的镜像输出，也就是说加在负载两端的信号仅在相位上相差180°。
负载上将得到原来单端输出的2倍电压。
从理论上来讲电路的输出功率将增加4倍。
BTL电路能充分利用系统电压，因此BTL 结构常应用于低电压系统或电池供电系统中。
在汽车音响中当每声道功率超过10w时，大多采用BTL形式。
BTL形式不同于推挽形式，BTL的每一个放大器放大的信号都是完整的信号，只是两个放大器的输出信号反相而已。
用集成功放块构成一个BTL放大器需要一个双声道或两个单声道的功放块。
但是并不是所有的功放块都适用于BTL形式，BTL形式的几种接法也各有优劣、下面藉助于制作实验，对各种接法逐一介绍。
实验中用到的功放集成块有LM1875，LM3886，TDA1514，LM4766。
由于个人比较偏好于LM4766的音色，且其他IC的应用杂志上也多有介绍。
因此以LM4766的BTL应用为例。
图1所示是LM4766的第一种BTL应用接法。
输入信号从LM4766放大器B的同相输入端输入，R6，R4，C2是其负反馈网络。
放大器A的反相输入端信号经过R9从放大器B的输出端引入。
并被R9，R1，C1分压。
同时R1，C1，R3鹏又是放大器A的负反馈网络。
假设C6端输入信号为V，放大器B的增益为PB＝（R4＋R6）／R4，B的输出端电压为PB*V。
放大器A的输入是经过分压的，分压系数为R1／（R9＋R1），在电路中一般取R9=R6，R4＝R1。
因此分压系数为1／PB，放大器A的反相输入信号亦为V，其增益为-（R4＋R6）／R4，R3一般等于R6，所以A的增益为-PB*V。
在负载上得到的输出为此两信号的迭加，即2PB*V。
但是在此种形式的应用中存在着影响音效的环节。
首先是R9必须严格等于R6，否则这一误差将会被A的放大系数所放大，使A 和B的输出信号幅度相差很多。
集成运算放大器
功 率 放 大 电 路功率放大电路在多级放大电路的输出级，通常在大信号下工作，向负载提供尽可能大的功率，来推动负载工作。
功率放大电路的特点1. 在负载允许的失真限度内尽可能的提供最大输出功率2. 转换效率（直流电源供给功率）负载获得的功率VO P P )(=η高。
3. 非线性失真尽可能小。
4. 散热好功率放大电路的工作状态按三极管静态工作点Q 在输出特性曲线上所处位置的不同，功率放大电路分为甲类、甲乙类、乙类三种工作状态。
甲类当Q 点选择在交流负载线的中点时，信号整个周期内都有静态电流流过，这种工作状态称为甲类。
在甲类状态下，无论有无信号，电源提供的功率为C CC I U P =。
无输入信号，即静态时，电源提供的功率全部消耗在管子和电阻上。
有输入信号时，电源提供的功率一部分转化为有用的输出功率，信号越大，输出功率越大。
由于电流有较大的直流分量C I ，可以证明，甲类功率放大电路的效率理论上最高只能达到50%甲乙类为了提高效率，在电源电压C U 一定的条件下，可使Q 点沿交流负载线下移，使C I 减小，可得到如图所示的甲乙类工作状态。
若Q 下移到0≈C I ，此时静态管耗为最小，这种状态称为乙类。
功率放大电路工作在甲乙类和乙类，虽然降低了静态时的功耗，提高了效率，但却产生严重的波形失真。
乙类为了减小波形失真，在电路形式上一般可采用互补对称射极输出器的输出方式。
乙类互补对称功率放大电路如下图为乙类互补对称功率放大电路的原理图，图中T1为NPN 型晶体管，T2为PNP 型晶体管，它们的特性、参数对称。
电路为正、负电源供电，信号从基极输入，从发射极输出，为一对射极输出器。
静态时0=i u ，两管均处于截止状态，有021==B B I I ，021==C C I I ，所以发射极电位021==E E U U ，输出电压0=o u 。
动态时，在输入正弦交流电压i u 的正半周期T1导通，T2截止，流过负载电阻L R 的电流约为1C L i i =；在i u 的负半周期T1截止，T2导通，流过L R 的电流约为2C L i i =。
【电子教案--模拟电子技术】第八章功率放大电路
8.1 互补对称功率放大电路 8.2 集成功率放大器及其应用
8.1 互补对称功率 放大电路
引言
8.1.1 乙类双电源互补对称功率放大电路
8.1.2 甲乙类互补对称功率放大电路
引言
一、
功率放大的 特殊要求
Pomax 大，三极管尽限工作
= Pomax / PDC 要高
失真要小
V1 微导通 充分导通 微导通； V2 微导通 截止 微导通。 当 ui > 0 ( 至 )， V2 微导通 充分导通 微导通； V1 微导通 截止 微导通。
克服交越失真的电路
V3 V4
V1
B1
Rt
V2
B2
V1 V2
R1
V1
R2
V3
V2
T R t U B 1B2 UCE3UR B2E(3R1R2)
8.1.2 甲乙类互补对称功率放大电路 一、甲乙类双电源互补对称功率放大电路
电路：
克服交越失真思路：
R
iC
ICQ1 ICQ20
给 V1、V2 提 V3 供静态电压 V4
t +
ui
V5
+VCC
V1
+ RL uo V2 VEE
8.1.2 甲乙类互补对称功率放大电路
当 ui = 0 时，V1、V2 微导通。 当 ui < 0 ( 至 )，
= 2 242 // ( 8) = 45.9 (W)
PC112(PDCPo)= 0.5 (45.9 36) = 4.9 (W) P C 1 m 0 .2 3 7 6 .2 (W )
U(BR)CEO > (A) PCM = 10 15 W
可选： U(BR)CEO = 60 100 V ICM = 5 A
第三章 差动放大电路及集成运算放大器 第三节集成运算放大器及其应用
差动放大电路及集成运算放大器
3.3.3.4 差模输入电阻rid
是指运放在输入差模信号时的输入电阻。对信号源来说，
差模输入电阻rid的值越大，对其影响越小。理想运放的rid
为无穷大。
3.3.3.5 开环输出电阻ro
运放在开环状态且负载开路时的输出电阻。其数值越小，
带负载的能力越强。理想运放的ro = 0。
i11
ui1 R11
；i12
ui 2 R12
该参数表示运放两个输入端之间所能承受的最大差模电 压值，输入电压超过该值时，差动放大电路的对管中某侧的 三极管发射结会出现反向击穿，损坏运放电路。运放μA741 的最大差模输入电压为30V。
差动放大电路及集成运算放大器
3.3.3.2 最大共模输入电压Uicmax
这是指运算放大器输入端能承受的最大共模输入电压。 当运放输入端所加的共模电压超过一定幅度时，放大管将退 出放大区，使运放失去差模放大的能力，共模抑制比明显下 降。运放μA741在电源电压为±15V时，输入共模电压应在 ±13V以内。
如果输入信号从同相输入端引入，运放电路就成了同相 比例运算放大电路。如图3-20所示。根据理想运算放大器的 特性：u u ui i1 i f 得：
i1
u R1
ui R1
if
u uo RF
ui uo RF
因而: uo
1
RF R1
ui
Auf
uo ui
1
RF R1
差动放大电路及集成运算放大器
该电路的反馈类型为串联电.3.4.3 反相加法器 如果在反相输入比例运算电路的输入端增加若干输入支
路，就构成反相加法运算电路，也称求和电路，如图3-22所 示。
集成运算放大器及其应用
集成运算放⼤器及其应⽤第5章集成运算放⼤器及其应⽤在半导体制造⼯艺的基础上，把整个电路中的元器件制作在⼀块硅基⽚上，构成具有特定功能的电⼦电路，称为集成电路。
集成电路具有体积⼩，重量轻，引出线和焊接点少，寿命长，可靠性⾼，性能好等优点，同时成本低，便于⼤规模⽣产，因此其发展速度极为惊⼈。
⽬前集成电路的应⽤⼏乎遍及所有产业的各种产品中。
在军事设备、⼯业设备、通信设备、计算机和家⽤电器等中都采⽤了集成电路。
集成电路按其功能来分，有数字集成电路和模拟集成电路。
模拟集成电路种类繁多，有运算放⼤器、宽频带放⼤器、功率放⼤器、模拟乘法器、模拟锁相环、模/数和数/模转换器、稳压电源和⾳像设备中常⽤的其他模拟集成电路等。
在模拟集成电路中，集成运算放⼤器（简称集成运放）是应⽤极为⼴泛的⼀种，也是其他各类模拟集成电路应⽤的基础，因此这⾥⾸先给予介绍。
5.1 集成电路与运算放⼤器简介5.1.1 集成运算放⼤器概述集成运放是模拟集成电路中应⽤最为⼴泛的⼀种，它实际上是⼀种⾼增益、⾼输⼊电阻和低输出电阻的多级直接耦合放⼤器。
之所以被称为运算放⼤器，是因为该器件最初主要⽤于模拟计算机中实现数值运算的缘故。
实际上，⽬前集成运放的应⽤早已远远超出了模拟运算的范围，但仍沿⽤了运算放⼤器（简称运放）的名称。
集成运放的发展⼗分迅速。
通⽤型产品经历了四代更替，各项技术指标不断改进。
同时，发展了适应特殊需要的各种专⽤型集成运放。
第⼀代集成运放以µA709（我国的FC3）为代表，特点是采⽤了微电流的恒流源、共模负反馈等电路，它的性能指标⽐⼀般的分⽴元件要提⾼。
主要缺点是内部缺乏过电流保护，输出短路容易损坏。
第⼆代集成运放以⼆⼗世纪六⼗年代的µA741型⾼增益运放为代表，它的特点是普遍采⽤了有源负载，因⽽在不增加放⼤级的情况下可获得很⾼的开环增益。
电路中还有过流保护措施。
但是输⼊失调参数和共模抑制⽐指标不理想。
第三代集成运放代以⼆⼗世纪七⼗年代的AD508为代表，其特点使输⼊级采⽤了“超β管”，且⼯作电流很低。
LM386应用
典型应用电路图 LM386应用电路图之增益 应用电路图之增益=20 应用电路图之增益
LM386应用电路图之增益 应用电路图之增益=200 应用电路图之增益
பைடு நூலகம்
LM386应用电路图之增益 应用电路图之增益=50 应用电路图之增益
LM386应用电路图之低频提升放大器 应用电路图之低频提升放大器
LM3886 LM3886是美国国家半导体公司新出的一款带过压、过高温保护 是美国国家半导体公司新出的一款带过压、 是美国国家半导体公司新出的一款带过压 的高保真大功率音乐IC，其外围电路简单、制作方便。其性能如 的高保真大功率音乐 ，其外围电路简单、制作方便。 下： ·VCC=±28V OUTPUT=68W/4 、38W/8 ± ·VCC=±35V OUTPUT=50W/8 ± ·峰值功率：135W 峰值功率： 峰值功率 ·信噪比 信噪比≥92db 信噪比 ·转换率：19V/us 转换率： 转换率 ·互调失真：0.04% 互调失真： 互调失真 ·11脚TO-220封装 脚 封装 ·静音功能 静音功能 ·SPiKeTM保护功能 保护功能 LM3886有两种型号：LM3886TF和LM3886T，前者散热片 有两种型号： 有两种型号 和 ， 绝缘，后者不绝缘。 绝缘，后者不绝缘。 下图为美国国家半导体公司提供的应用电路图： 下图为美国国家半导体公司提供的应用电路图：
LM386集成功率放大器及其应用 集成功率放大器及其应用
LM386是美国国家半导体公司生产的音频功率放大器，主要应用 是美国国家半导体公司生产的音频功率放大器， 是美国国家半导体公司生产的音频功率放大器 于低电压消费类产品。为使外围元件最少，电压增益内置为20。 于低电压消费类产品。为使外围元件最少，电压增益内置为 。 但在1脚和 脚之间增加一只外接电阻和电容， 脚和8脚之间增加一只外接电阻和电容 但在 脚和 脚之间增加一只外接电阻和电容，便可将电压增益调 为任意值，直至200。输入端以地位参考，同时输出端被自动偏 为任意值，直至 。输入端以地位参考， 置到电源电压的一半， 电源电压下， 置到电源电压的一半，在6V电源电压下，它的静态功耗仅为 电源电压下 24mW,使得 使得LM386特别适用于电池供电的场合。 特别适用于电池供电的场合。 使得 特别适用于电池供电的场合 LM386的封装形式有塑封 引线双列直插式和贴片式。 的封装形式有塑封8引线双列直插式和贴片式。 的封装形式有塑封 引线双列直插式和贴片式 特性(Features): 特性 * 静态功耗低，约为 静态功耗低，约为4mA,可用于电池供电。 可用于电池供电。 可用于电池供电 * 工作电压范围宽，4-12V or 5-18V。 工作电压范围宽， 。 * 外围元件少。 外围元件少。 * 电压增益可调，20-200。 电压增益可调， 。 * 低失真度。 低失真度。
《集成功率放大器》课件
体积小、重量轻、可靠性高、功 耗低等。
工作原理
1 3
输入信号
微弱的电信号。
放大过程
2
通过半导体器件的放大作用，将输入信号的幅度和功率放大
。
输出信号
放大的电信号，可用于驱动负载或传输信号。
分类与比较
分类
根据工作频率、用途、电路形式等不 同，集成功率放大器有多种分类方式 。
比较
不同类型的集成功率放大器在性能、 价格、适用范围等方面存在差异，需 要根据实际需求进行选择。
集成电路的设计流程
从系统分析、电路设计、版图绘制到 制程完成，每个步骤都必须经过严格 的验证和优化。
基于模块化设计的方法
01
02
03
模块化设计的优势
模块化设计可以提高设计 效率、降低成本、便于维 护和升级。
模块的划分原则
根据功能和性能要求，将 放大器划分为若干个模块 ，每个模块具有明确的功 能和接口。
无线通信系统
总结词
集成功率放大器在无线通信系统中起到关键作用，能够提高信号的发送功率和接收灵敏度，确保通信 的稳定性和可靠性。
详细描述
无线通信系统在传输信号时会受到各种干扰和衰减，导致信号质量下降。集成功率放大器能够将信号 进行高效放大，提高信号的发送功率和接收灵敏度，从而确保通信的稳定性和可靠性，广泛应用于移 动通信、卫星通信和蓝牙通信等领域。
晶体管的选择
根据放大器的性能要求，选择合适的晶体管类型（如NPN、PNP等）和型号。
偏置电路设计
为晶体管提供合适的偏置电压和电流，以保证放大器在稳定状态下工作。
基于集成电路的设计方法
集成电路放大器的优点
集成电路的可靠性
集成电路放大器具有高集成度、低成 本、易于批量生产等优点。
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使
U1
=
0.5VCC
C5
2.2
R2
F
1 F 22 k
R4
1 2
680
5 0.1 F 220 F
2040 44
3 R5
C7
4
22 k R6 5
C2 22 F
0.01 F
C6
交流电压串联
负反馈
30 dB
第 5 章 线性集成电路的应用
5.4.1 LM386 集成功放及其应用
1. 典型应用参数：
直流电源： 4 12 V 额定功率： 660 mW 带 宽： 300 kHz 输入阻抗： 50 k
18 27 36 45
引脚图
2. 内部电路
第 5 章 线性集成电路的应用
电压串 联负反
馈
1. 8 开路时，
参数：直流电源： 2.5 ~ 20 V 小开电环容增滤益除：高80频d成B分
交压负流串反电联馈功输率出u带功i2C210宽率61kR8R+：：012VF12C02C012(WR1k63H(V22Rz20)Lk4=0453-4V)CE03输E.1 入FRC5C阻474抗：252电00频防源kF率自滤补激波偿等
Au = 20 (负反馈最强)
1. 8 交流短路
Au = 200 (负反馈最弱)
V1、V6： 射级跟随器，高 Ri
V2、V4：
V3、V5： V7 ~ V12：
双端输入单端输出差分电路 恒流源负载 V7 为驱动级(I0 为恒流源负载) 功率放大电路 V11、V12 用于消除交越失真
V8、V10 构成 PNP 准互补对称
第 5 章 线性集成电路的应用
3. 典型应用电路
10 F
RP 36 k
C2
C1 10 F38 Nhomakorabea6LM386
5
24 7
C5
+VCC C60.1 F
C3 220 F
10 C4 8
100 F .047 F
频率补偿，抵消电 感高频的不良影响 防止自激等
调节电压 放大倍数
输出电容 (OTL)
第 5 章 线性集成电路的应用
100 k
10
7
5
100C2F C5 100 F
.01C4FR4 4
交流负反馈 R2
56
C7 1000 pF 1
4 700 pF
频率补偿 防自激等
频率补偿，防自激等
第 5 章 线性集成电路的应用
5.4.3 TD2040 集成功放及其应用
特双点电：输源出(短OT路L保)应护、用自动限制功大耗电、容有滤过除热低关频机成保分护
C2
22 F
C5
0.1 F
(-16 V)
4
C6
220 F
0.01 F
输出功率可 大于 15 W
Au 1 22000 / 680 33.35 20lg Au 30 dB
第 5 章 线性集成电路的应用
单电源(OTL)应用：
R1 22 k +VCC(16 V)
ui C1 R3 22 k
C3 C4
第 5 章 线性集成电路的应用
5.4 集成功率放大器 及其应用
引言 5.3.1 LM386 集成功放及其应用 5.3.2 DG810 集成功放及其应用 5.3.3 TD2040 集成功放及其应用
第 5 章 线性集成电路的应用
引言
组成： 前置级、中间级、输出级、偏置电路 特点： 输出功率大、效率高
有过流、过压、过热保护
5.4.2 DG810 集成功放及其应用
功工—电率作源标大电滤+V准波、 源CC音噪 范频1声 围00功小 宽F率、、放频有1大0带保0 宽护、电路
自举电容
C6
C9
R3
输入0.1
F
C
5 F
偏置 u1i R1
1
4
8 9
DG810
12
C8 输出电容
100 F
C10 VCC = 15 V 时 1000 F 输出功率 6 W