放大器讲解-入门级
放大器基础知识
放大器基础知识
嘿,朋友们!今天咱来聊聊放大器基础知识。
你知道吗,放大器就好比是声音世界里的超级英雄!比如说,当你在听音乐的时候,那小小的音响里发出的震撼声音,背后可就有放大器的功劳呢!
放大器是什么呢?简单来说,它就是能把信号放大的东西呀!就像你有一把小水枪,通过放大器这个神奇的“魔法道具”,就能变成威力强大的大水枪啦!想想看,原本微弱的声音信号,经过放大器一处理,哇塞,变得超级响亮清晰!
咱来举个例子啊。
小李特别喜欢听摇滚音乐,他那音响声音总是不够劲。
后来呢,他给音响加上了一个合适的放大器,好家伙,那音乐声简直像要冲破房顶一样!这不就体现出放大器的厉害之处了嘛。
放大器有好多种类哦!有电压放大器、功率放大器等等。
每种都有自己独特的用处呢!这不就跟咱人一样嘛,每个人都有自己独特的技能和本领。
就像小张擅长画画,小王擅长唱歌,各有所长!
而且啊,使用放大器还得注意一些问题呢!要是没弄好,那效果可能还不如不弄呢!这就好比你想打扮得美美的出门,结果选错了衣服,反而不好看了。
所以说,可得好好研究研究怎么用放大器哦!
那放大器的好坏又怎么判断呢?这可得综合好多因素呢,比如放大倍数啦、失真程度啦。
哎呀呀,这里面的学问可深了!
总之呢,放大器真的是个很重要的东西呀,它能让我们的听觉体验变得更加丰富多彩!你是不是也对放大器有了新的认识和兴趣了呢?赶快去了解了解吧!。
放大器基础知识解析PPT课件
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11
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2.1 运算放大器的类型 引言
在信息社会中,大多数模拟电子系统中都 应用了不同类型的放大器(放大电路)。放大 器(放大电路)在电信号(电压或电流)的处 理过程中,根据不同系统的需要,用以完成信 号放大(缩小)、滤波、振荡、稳压、信号类 型转换、运算等功能(通过不同的功能电路)。
任何功能的放大器(放大电路)表示方法 如下:
电 流增 2l0gA 益 i (dB )
Ag
io vi
功率 1l增 0 g A P 益 (dB)
.
23
2.2 运算放大器性能指标
4. 频率响应
A.频率响应及带宽
在输入正弦信号情况下,输出随输入信号频率连续变化的稳 态响应,称为放大电路的频率响应。
放大器基础知识
本章重点介绍
.
1
1引言
现代科学及高新技术研究中,对数据的采集 和处理的测量精度、数据容量、采集速度、信 息传递和处理速度等的要求越来越高,相应电 子系统的设计要满足上述的新要求。学习如何 采用现代的电子技术的成就及应用,学会和掌 握高速、高分辨率、高性能电路和模块的工作 原理、构成方法及应用设计,是本课程学习的 主要目的。
的开关状态。其中T1为对脉冲控制信号进行数字/模拟隔离的光电器件,
通过T1的集电极输出为三极管T2和T3提供饱和和截止两种状态的基极电
流。通过对管驱动方式,可以提高带容性负载的能力,具有较大的峰值
电流,且可以提高开关速度。
由场效应管T4的源极和漏极,以及其它阻容元件所组成的相关电路提
供了电容瞬间放电的高压脉冲的产生。其中,绝缘栅场效应管T4的栅极
放大器 ≈ 放大电路
.
2
典型信号处理系统举例:
放大器基础PPT课件
vo ii
22
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理想放大器性能特点
电压放大器: Ri 、Ro 0、 Av 大且不随 RL 和信号源而变化。
电流放大器: Ri 0、Ro 、 Ai 大且不随 RL 和信号源而变化。
互导放大器: Ri 、Ro 、Ag 大且不随 RL 和信号源而变化。
互阻放大器: Ri 0、 Ro 0、 Ar 大且不随 RL 和信号源而变化。
A( j ) A( )ejA ( )
25
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▪ 波特图
在半对数坐标纸上描绘的频率特性曲线即波特图。
幅 A( f )(线性刻度)
频 AI 特 AI 性2
相
O
A(
f
)f(L 线性刻度)
频
增益分贝值:
A( ) 20 lg A( ) dB
通频带:
(f对H 数f /H刻z度)
增益下降到
1 2
20
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增益(放大倍数)
放大器的增益:
A = xo / xi
即放大器输出信号变化量与输入信号变化量的比值。
不同类型放大器输入、输出电量不同,故增益的含义不同。
➢电压放大器
电压增益: Av 开路电压增益:
vo vi
RS
Avt
vot vi
vo vi
vot vo
Av (1
Ro ) RL
Ri Ri1
Ro Ro2
24
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4.2.2 放大器的失真
放大器的失真是指输出信号不能重现输入信号波形
的一种物理现象。
失真类型
线性失真 非线性失真
频率失真 瞬变失真
频率失真
一般而言,放大器中含有电抗元件。在正弦信号激 励下,不同频率呈现不同电抗,因而放大器增益应为频 率的复函数:
功率放大器基础知识和工作原理
功率放大器基础知识和工作原理功率放大器,是指在给定失真率条件下,能产生最大功率输出以驱动某一负载的放大器。
功率放大器分类1.A类2.B类3.AB类4.D类5.T类A类放大器1.工作点设定在负载线的中点附近,从电源取出的电流是恒定不变的。
2.实际效率最大仅有25% ,可由单管或推挽工作。
3.电路简单,调试方便,但效率较低,晶体管功效大。
3.放大器工作特性曲线的线性范围内,所以瞬态失真和交替失真较小。
B类放大器1.没有输出信号输入时,输出端几乎不消耗功率。
2.效率较高,放大器有一段工作在非线性区域,“交越失真”较大。
3.当信号在-0.6V~0.6V之间时,Q1、Q2都无法导通而引起。
AB类放大器1.输出功率大,耗电量中等。
2.晶体管导通时间大于半周期,必须用两管推挽工作。
3.交替失真较大,可以抵消谐波失真。
D类放大器1.具有很高的效率,通常能达到85%以上。
2.体积小,可以比模拟的放大电路节省很大的空间。
3.无裂噪声接通。
4.低失真,频率响应曲线好,外围元器件少,便于设计调试。
T类放大器1.功率输出电路和脉宽调制D类功率放大器相同。
2.功率晶体管的切换频率不是固定的。
3.动态范围更宽,频率响应平坦。
功率放大器的工作原理利用三极管的电流控制作用或场效应管的电压控制作用将电源的功率转换为按照输入信号变化的电流。
因为声音是不同振幅和不同频率的波,即交流信号电流,三极管的集电集电流永远是基极电流的β倍,β是三极管的交流放大倍数,应用这一点,若将小信号注入基极,则集电集流过的电流会等于基极电流的β倍,然后将这个信号用隔直电容隔离出来,就得到了电流是原先的β倍的大信号,这现象成为三极管的放大作用。
经过不断的电流放大,就完成了功率放大。
放大器的基本概念
号电压放大了10倍。又如,放大器的电压增益为-20 dB,
这表示信号电压衰减到1/10,即放大倍数为0.1。
3.1 放大器的基本概念
3.1.1 放大器概述 3.1.2 放大器的放大倍数
3.1 放大器的基本概念
3.1.1 放大器概述 放大器:把微弱的电信号放大为较强电信号的电路。 基本特征是功率放大。 扩音机是一种常见的放大器,如图3.1.1所示。 声音先经过话筒转换成随声音强弱变化的电信号;再 送入电压放大器和功率放大器进行放大;最后通过扬声器 把放大的电信号还原成比原来响亮得多的声音。
图3.1.1扩音机框图
3.1.2 放大器的放大倍数
输入端 输入电压
输入电流
输出输电出压电流
图3.1.2放大器的框图
输出端
一、放大倍数的分类
1.电压放大倍数
Av
Vo Vi
2.电流放大倍数
Ai
Io Ii
3.功率放大倍数
AP
Po Pi
三者关系为
AP
Po Pi
I oVo I iVi
Ai Av
(3.1.1) (3.1.2) (3.1.3)
( 3.1.4)
二、放大器的增益
增益G:用对数表示放大倍数。单位为分贝(dB)。
1.功率增益
GP=10lgAP(dB) 2.电压增益
(3.1.5)
Gv=20lgAv(dB) 3.电流增益
(3.1.6)
Gi=20lgAi(dB)
(3.1.7)
增益为正值时,电路是放大器,增益为负值时,电路
是衰减器。例如,放大器的电压增益为20dB,则表示信
放大器基础
本书采用如下表示法(以基极和发射极之间电压为例):
U be (大写字母、小写下标):交流电压的有效值; U bem: ube 的峰值或振幅。
因此信号的瞬时表达式可表示为:
ube (小写字母、小写下标):交流电压的瞬时值;
u BE U BE U bem sin t U BE 2U be sin t U BE u be
150
退出
2.1.4 放大器主要性能指标
(3)互阻放大器
互阻放大倍数 A r
U I A r o i
负载RL开路时的互阻放大倍数
U oo A ro I i U U RL o oo Ar Aro U I Ro RL oo i
U U Rs Rs I RL o o i Ars Ar Aro I 151 I I Rs Ri Rs Ri Ro RL s s i
3. 放大倍数
(1)电压放大器
电压放大倍数 A
u
U U A u o i
负载开路时的电压放大倍数
U oo A uo U i
U U U RL o o oo Au A uo U i U oo U i Ro RL
145
退出
非线性失真也称为谐波失真。若放大器输入信号为单一频 率f的正弦波,则根据傅氏级数理论,输出应包含频率分量为f、 2f、3f· · · · · · 输入信号倍频的分量。频率为f的分量称为基波分量, 频率为2f、3f· · · · · · 分量统称为谐波分量。基波分量幅度最大。
156
退出
2.1.4 放大器主要性能指标
音频放大器学习.pptx
图4-6 RC衰减式音调控制电路的结构
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• (2) RC负反馈式音调控制电路 • RC负反馈式音调控制电路的结构如图4-7所示。高音控制部分由C2、RP2、C5等
构成,低音控制部分由R1、RPl、R3、C3、C4、R2等构成,RPl是低音控制电位 器,RP2是高音控制电位器。以放大管VT为核心组成放大电路,C6是负反馈电容。 工作原理如下: • 当RP2滑动端在最左端时,对高音信号呈最大提升状态;当RP2滑动端在最右端时, 对高音提升呈最大衰减状态;当RP2滑动端在中间位置时,对高音不提升也不衰减。 • 当RP1滑动端在最左端时,对低音信号呈最大提升状态;当RP1滑动端在最右端时, 对低音信号呈最大衰减状态;当RP1滑动端在中间覆置时,对低音信号不提升也不 衰减。
开路,对电路没有影响。
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音量控制电路
• 音量控制电路的作用是控制输入到主功率放大器信号的大小,从而 达到控制音量的目的。在组合音响中,常用的音量控制电路有分压 式音量控制电路和电子音量控制电路两种。
• 1.分压式音量控制电路 • 分压式音量控制电路如图4-12所示。图中,RPl是音量控制电位器,
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音调控制电路的故障及检修
• 音调控制器电路是组合音响各节目源的共用电路,当这一电路出现故障时, 双卡放音、调谐器、电唱机和CD唱机工作时都会有相同的故障现象。音 调控制器的常见故障有无声、声音轻及噪声等几种。
• 1.无声故障
• 音调控制电路的无声故障分为只有一个声道无声与左、右声道均无声两种。
高保真的指标对音频信号进行切换、放大、处理并传递到功放级,具有极为重要的 作用。它的地位和重要性相当于调音台,因为它的输入接自各种节目源信号,它的 输出传输给功放和扬声器,因此,前置放大器也可以说是整个音响系统的控制中心。
基本放大器专题知识
1、三极管旳h参数等效电路
3.4.1 BJT旳小信号建模
根据网络参数理论:
求变化量:
在小信号情况下:
各h参数旳物理意义:
——输出端交流短路时旳 输入电阻,用rbe表达。
——输入端开路时旳电压反馈系数, 用μr表达。
——输出端交流短路时旳电流放大 系数, 用β表达。
NPN型
PNP型
符号:
三极管旳构造特点:(1)发射区旳掺杂浓度>>集电区掺杂浓度。(2)基区要制造得很薄且浓度很低。
BJT旳构造
3.1.2 BJT旳电路分配及放大作用(NPN管)
若在放大工作状态:发射结正偏:
+UCE -
+UBE-
+UCB-
集电结反偏:
由VBB确保
由VCC、 VBB确保
UCB=UCE - UBE
饱和区
放大区
截止区
输出特征曲线能够分为三个区域:
3.1.4 BJT旳主要参数
1.电流放大系数
(2)共基极电流放大系数:
一般取20~200之间
2.3
1.5
(1)共发射极电流放大系数:
静态
动态
2.极间反向电流(know)
(2)集电极发射极间旳穿透电流ICEO 基极开路时,集电极到发射极间旳电流——穿透电流 。其大小与温度有关。
(3)uCE ≥1V再增长时,曲线右移很不明显。
(2)当uCE=1V时, 集电结已进入反偏状态,开始搜集电子,所以基区复合降低, 在同一uBE 电压下,伴随uCE旳增大,iB 减小。特征曲线将向右稍微移动某些。
输入
输出
VBE不变
(2) uCE ↑ → Ic ↑ 。
(3) 当uCE >1V后,搜集电子旳能力足够强。这时,发射到基区旳电子都被集电极搜集,形成iC。所以uCE再增长,iC基本保持不变。
放大器基础知识
放大器基础知识1.甲类放大:晶体管静态工作点设置在截止区与饱和区的中分点的放大电路,叫做甲类放大电路,适合于小功率高保真放大。
甲类放大又称为A类放大,在信号的整个周期内(正弦波的正负两个半周),放大器的任何功率输出元件都不会出现电流截止(即停止输出)。
正弦信号的正负两个半周由单一功率输出原件连续放大输出的一类放大器。
当输入信号较小时,在整个信号周期中,晶体管都工作于它的放大区,电流的导通角为180度,且静态工作点在负载线的中点。
甲类放大器工作时会产生高热,效率很低,适用于小信号低频功率放大,但固有的优点是不存在交越失真。
单端放大器都是甲类工作方式。
2.乙类放大:晶体管静态工作点设置在截止点的放大电路,叫做乙类放大电路,适合于大功率放大。
乙类放大又称为B类放大,在信号的整个周期内(正弦波的正负两个半周),放大器的输出元件分成两组,轮流交替的出现电流截止(即停止输出)。
正弦信号的正负两个半周分别由推挽输出级的两“臂”轮流放大输出的一类放大器,每一“臂”的导电时间为信号的半个周期。
乙类功率放大其集电极电流只能在半个周期内导通,导通角为90度。
乙类放大器的优点是效率高,缺点是会产生交越失真。
3.甲乙类放大:管静态工作点设置在截止区与饱和区之间,靠近截止点的放大电路,叫做甲乙类放大电路,适合于大功率高保真音频放大,推挽电路通常就是甲乙类放大电路。
甲乙类放大又称AB类放大,它界于甲类和乙类之间,推挽放大的每一个“臂”导通时间大于信号的半个周期而小于一个周期。
甲乙类放大有效解决了乙类放大器的交越失真问题,效率又比甲类放大器高,因此获得了极为广泛的应用。
4.丙类放大:晶体管静态工作点设置在截止区内的放大电路,叫做丙类放大电路,适合于大功率射频放大。
丙类放大又称为C类放大,丙类放大器工作在开关状态,它只处理正半周信号,也就是脉动直流信号。
而音频信号是正负都有的交流信号,使用丙类放大器会产生严重的失真。
5.推挽式:由两个晶体管,共同完成的,在正半周一个推,另一个挽,在负半周,则两个晶体管互换,原来推的变成挽,原来挽的变成推。
放大器基础
vot ion Ro
等效信号源
二、 增益
增益又称放大倍数,定义为放大器输出量对输 入量的比值,用来衡量放大器放大电信号的能力。
vo 电压增益: Av vi
电流增益: Ai
增益转换: A =v / v =-i R / (i R )=-A R / R v o i o L i i i L i
1 2π PC 0 iCvCE dt 2π 1 2π 0 ( I CQ I cm sin t )(VCC I CQ RL I cm RL sin t )dt 2π 1 2 2 VCC I CQ I CQ RL I cm RL 2
PD PL PC
放大器的本质:
Ri
输出电阻: v (i gmvsg )rds iRs i(rds Rs gm Rs rds )
v R Rs (1 gm Rs )rds i Ro Ai 电流增益: Ro RL
' o
vi 1 ii g m
' Ro Ro // RD RD
gm 2
n CoxW
2l
I DQ 1mS
Ri RG1 // RG2
80 120 48k 80 120
Ro rds // RD RD 10k
vo Av g m ( Ro // RL ) 5 vi
Avs
vo Ri 48 Av Av Av 5 vs Rs Ri 0.05 48
I cm RL sin t Vom sin t vo 只要RL足够大,输出信号电压振幅Vom就可大于输入信号电压振 幅Vsm,实现放大功能
功率分析
1 PI 2 1 vBE iB d t 0 2 1 VBB I BQ Vsm I bm 2
放大器基本原理及应用课件
可以分为超高频放大器、高频放 大器、中频放大器和低频放大器
等。
按用途分类
可以分为功率放大器、电压放大器、 电流放大器和跨导放大器等。
按电路形式分类
可以分为分立元件放大器和集成电 路放大器等。
放大器的主要参数
增益
带宽
表示放大器输出信号幅度与输入信号幅度 之比,是衡量放大器放大能力的重要参数 。
为了获得更好的频率响应,需要采用适当的电路设计和元件选择。
03
放大器的应用
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
音频放大器
总结词
音频放大器用于将微弱的音频信号放大,以便在扬声器或其 他输出设备上播放。
详细描述
音频放大器通常用于音响系统、麦克风、录音设备和乐器等 ,以提供足够的功率来驱动扬声器或耳机。音频放大器通常 具有低频响应,能够处理音频信号中的低频成分。
放大器噪声问题
总结词
放大器噪声是指输出信号中不希望有 的随机波动或干扰信号。
详细描述
放大器噪声的来源主要包括内部热噪 声、外部电磁干扰等。解决方案包括 降低放大器工作温度、选用低噪声元 件、加强电磁屏蔽等措施。
放大器线性范围问题
总结词
放大器线性范围是指输入信号在一定范围内 时,输出信号与输入信号呈线性关系。
视频放大器
总结词
视频放大器用于将微弱的视频信号放大 ,以便在电视屏幕或投影仪上显示。
VS
详细描述
视频放大器通常用于电视接收器、录像机 、投影仪和视频监控系统等,以提供足够 的信号幅度来驱动屏幕显示。视频放大器 通常具有宽带响应,能够处理视频信号中 的高频成分。
运算放大器
总结词
第2章放大器基础第1讲PPT课件
结论:
(1) 无输入信号电压时,三极管各电极都是恒定的
电压和电流:IB、UBE和 IC、UCE 。
IB
IC
IB
Q
Q IC
O
UBE
UBE
O
UCE
UCE
(IB、UBE) 和(IC、UCE)分别对应于输入、输出特 性曲线上的一个点,称为静态工作点。
共射放大电路的电压放大作用
RB C1
+ + ui –
+UCC
定义为
A g
I o U i
二、输入电阻Ri
输入电阻是衡量放大电路从其前级取电流大 小的参数。Ri越大,从其前级取得的电流越小, 对前级的影响越小。
US ~
Ii
Ui
Au
•
Ri
U
•
i
Ii
三、输出电阻Ro
放大电路对其负载而言,相当于信号源; 可以将它等效为戴维南等效电路,这个戴维南 等效电路的内阻就是输出电阻。
US ~
Au
Ro US' ~
三、输出电阻Ro
Ro US' ~
输出电阻的大小,影响到输出到负载信号的大 小。当放大电路输出端等效为电压源时,输出电 阻越小,则负载获得的输出电压越大;当放大电 路输出端等效为电流源时,输出电阻越大,则负 载获得的输出电流越大。
如何确定Ro ?
步骤: 1. 所有的电源置零 (将独立源置零,保留受控源)。 2. RL开路 3. 加压求流。
四、通频带
Aum 0.7Aum
低频段 fL 下限频率
中频段
fH高频段 上限频率
放大电路的增益Au是频率的函数。在低频段和高频段放大倍数
都要下降。当Au下降到中频电压A 放大倍数Aum 的 1 2时,即
第2章 放大器基础
第2章放大器基础2.1放大器概述2.2放大器基本分析方法2.3晶体管偏置电路2.4 三极管放大器三种基本组态2.5 场效应管放大器2.6 有源负载放大器2.7 多级放大器2.8 放大器的表示法2.1 放大器概述• 2.1.1 放大器的用途与分类• 2.1.2 放大器的基本组成• 2.1.3 放大器主要性能指标• 2.1.4 放大器的传输特性2.1.1放大器的用途与分类放大器是一种用来放大电信号的装置,是电子设备中使用最广泛的一种电路。
2.1.2 放大器的基本组成图2─1(a)是常见的电容耦合三极管放大器电路。
图2─1电容耦合共射放大器电路(a)实际电路;(b)直流通路;(c)交流通路概括地说,组成放大电路时应遵循以下原则:第一,要有直流通路,并保证合适的直流偏置。
第二,要有交流通路,即待放大的输入信号能加到晶体管的发射结或场效应管栅源极之间,而且放大了的信号能从电路中取出。
例2─1用上述原则判断图2─2所示电路是否具有电压放大作用。
图2─2 例2─1电路R B R CC 1C 2- E C R BR C C 1C 2- E CR BC 1C 2+ E C R BC 1C 2+ E C(d )(c )(b )(a )R C++++++++VVVV解图(a)由于C隔直流作用,无输入直流通路。
图(b)1的旁路作用使得输入信号电压无法加入。
图(c)由于C1由于没有R,只有信号电流,无信号电压输出,或者说输出c信号电压无法取出。
图(d)发射结没有正向偏置电压。
所以图2-2所示电路均无电压放大 作用。
2.1.3放大器主要性能指标首先介绍一下放大器中常用符号的意义。
由于放大器电路中既有直流成分又有交流成分,因而晶体管的各极电流、电压都有瞬时值,包含直流分量和交流分量。
下面以基极到发射极电压为例,介绍各种符号的含义。
u BE (小写字母、大写下标)——基极到发射极电压的瞬时值;U BE (大写字母、大写下标)——基极到发射极电压的直流成分;u be (小写字母、小写下标)——基极到发射极交流电压的瞬时值;U be (大写字母、小写下标)——基极到发射极交流的有效值;电压复数量简化表示,也表示ubeU bem ——u be 的峰值或振幅。
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放大器入门
电子组----武术读前说明:本文章主要针对于没有学习过《电路理论》、《模拟电路技术》等电工学基础课程的大一新学员,属于入门极文章。
我在文章中尽量省去了专业名称,让新学员尽快推开电学的大门。
当然也欢迎各位高手批评指正,使其更加完善,为科中做出一份贡献。
放大器顾名思义就是放大信号,以下我从应用的角度给大家讲解一下。
首先要认识放大器的基本结构。
图1-1为放大器的通用原理图:
每个放大器都必须由5个引脚组成,它们是:
2个供电端(单电源供电或双电源供电),1
个同向输入端(标正号引脚),1个反向输入
端(标负号引脚),还有一个输出端。
在这里需要注意:有的放大器芯片在一个封装
内集成了多个放大器,而且把它们共用的两个
电源端子分别连到一起;而有的外部引脚中没
有同向输入或负向输入,因为它内部电路已经设定好,不允许设计者再次改动。
图1-2和图1-3就如此。
图1-1 放大器原理图
图1-2 LM324封装图1-3 3842封装部分截图了解了放大器的基本结构,我们就要进一步学习他的基本外特性。
放大器的最基本特性就是放大,它可以把同向、反向输入端的微弱电压差信号放得很大很大。
每一种型号的放大器都有自己的放大倍数,这些数值可以在它的数据手册中查到例如LM324的共模抑制比(它可以用来衡量开环放大倍数)为:80db,也就是10的40次方,这是相当大的。
但是,如果不断提高正负输入端的电压差,是不是输出电压总是安其原有放大倍数放大呢?当然不可以,原因有很多,但是最重要的原因就是放大器供电电压的限制,举个例子,如果你用正负15v给LM324供电,不管你输入的差模信号多大,输出端的电压也不会超过正负15v。
现在大家知道了放大器的这一个基本放大特性,就可以用它分析“虚短虚短”了。
首先用反向放大电路介绍,图1-2为反向放大的电路图。
图1-2 反向放大器原理图
下面来分析该放大电路是怎样反向放大的。
先向R2端输入一个1v的电压信号,这时反向输入端就会比同向输入端高1V,因为放大器的放大倍数很大,其输出端的电压会瞬间降到-12V,但是此时反向输入端的电压为1V,此时肯定会有一个电流从6脚流向7脚,而电流不能从6脚流出更不能从6脚流入(这里就是虚断,5,6脚和放大器内部断路),所以电流只能从R2流入,Ui就有部分电压降落在R2上,使反向端的电压降低,减少5,6脚电压差信号。
那么何时这个系统才能稳定呢?下面我们从另一个角度来分析这个问题。
只要6脚比5脚高一点点,7脚就会降到-12V,然后必定会有电流从R2流向R1,而增加的电流会使R2上的电压降增加,近一步减小5,6脚之间的电压差。
这样看来最终5脚和6脚的电压差会变为0.而5脚的电压为0,当然6脚的电压
也为0(这就是虚短,5,6脚短路),由此可以计算出流过R2的电流I=1V/R2.前面提到6脚不会有电流流入流出,所以电流I只能从R1流出,这就产生了电压降,降落的电压为ΔU=I*R2。
7脚输出的电压即为-ΔU。
由此可推算出输入电压与输出电压之间的关系:
=-
以上是用反向放大器电路说明了“虚短”,“虚断”的概念。
下面我们用同样的方法来分析一下同向放大器电路的原理。
图1-3 同向放大器的原理图
下面我们用前面分析的“虚短、虚断”的概念来分析同向放大器原理。
但是,你要注意“虚短,虚断”的使用是有条件的,为该电路必须有负反馈的特性,也
即如果在放大器的同向与反向端给定一个电压差,反馈回来的效果一定要减小这一电压差的反馈。
用同向放大器举例,如果同向输入端Ui输入电压比反向输入端高,输出端立即会产生+12v电压,该电压肯定会产生一个从R1流向R2的电流,这个电流会使反向输入端电压升高,进而减少这个电压差,这是整个反馈控制作用,当然这个反馈时间非常非常短,我们这样解释也是为了便于理解。
理解了“虚短、虚断”的使用条件,就用它来分析同向放大器。
首先同向输入端给定电压Ui(利用虚短的概念),反向端的电压也应该为Ui,然后流过R2的电流为I=Ui/R2(利用虚断的概念),反向输入端不会流出电流,也不会流入电流,所以I必定是从R1流过的,R1上的压降为,则输入电压。
下面用加法器电路来检验一下大家是否理解了“虚短,虚断”的使用。
加法器的原理图为图1-4.
图1-4 加法器原理图
分析该电路之前,大家还要理解一个电路理论中的概念——叠加定理。
他的定义是:在线性系统或线性电路中,如果有两个或两个以上的激励同时作用,则响应等于诸激励分别单独作用下产生的诸响应分量之和。
下面对该定义做详细解释:线性系统或线性电路指由只含有线性元件组成的电路,电阻、电容、电感以及由他们组成的各种电路、芯片等都是线性电路,而二极管、三极管都为非线性元件。
当然也可以有非线性元件,但这些元件在稳态情况下应该不起作用或是该部分电路可以孤立出来处理,如放大器单元。
“激励”可以是电压源,电流源等等,如图1-4的加法器的两个输入电压源就是两个激励。
响应就是输出电压Uo。
还要理解电压源不起作用时相当于把电压源两端短路,电流源不起作用时,相当于将电流源两端断路。
如图1-4中,如果Ui1不起作用,相当于将R2的输入端接地。
另一个激励亦然。
理解了叠加定理,就可以分析该加法器了。
首先判断该电路是不是负反馈,答案是肯定的,所以可以用“虚短,虚断”的概念分析。
下面同学们可以自行完成,最终的加法器输入输出关系式如下:。