模拟电子电路分析与制作：放大与简易混音电路的制作与调试

1、模拟电子线路分析与制作 -放大与简易混音电路的制作2 原子结构比例放大电路1 定义 3 共价键1 反相比例放大电路-电路识别ui：输入电压信号uo：输出电压信号Ri：反相输入端电阻RP：同相输入端电阻（平衡电阻Rp=Ri/Rf）Rf：反馈电阻方框：运放ii：输入电流if：反馈电流i-：反相输入电流i+：同相输入电流u-：反相端电压u+：同相端电压1 反相比例放大电路-电路分析根据运放“虚短”和“虚断”同相输入端通过电阻Rp接地，可得u+=0，故u-=0。节点N的电流方程为 整理可得1 反相比例放大电路-结论uo与ui成线性比例关系uo与ui反相特殊情况，当Rf =Ri时，Au=-1，这样的反相

2、比例放大电路称为反相器，即uo=-ui。1 反相比例放大电路-举例已知Ri=10k，Rf =100k，求电压放大倍数Au和平衡电阻Rp1 反相比例放大电路-工程应用（NE5532为例）之芯片外形基本原理图NE5532外部图NE5532内部结构图1 反相比例放大电路-工程应用（NE5532为例）理想运放基本电路原理图NE5532完整电路原理图1 反相比例放大电路-工程应用（NE5532为例）之电路设计NE5532完整电路原理图NE5532实物图1 反相比例放大电路-工程应用（NE5532为例）1 反相比例放大电路-工程应用（NE5532为例）之输入输出电阻选择与理想运放的虚断路(Ri=)有关。与

3、理想运放的输出电阻(RO=0)有关。1 反相比例放大电路-工程应用（NE5532为例）之输入输出电阻选择NE5532的输入电阻Rin=(30-300)K工程应用上，为了确保NE5532可以看成理性运放，即虚断路成立，必须确保在NE5532的反相输入端和同相输入端的外接电阻比NE5532的Rin小10倍以上。考虑NE5532的Rin选取典型值，即300K，所以R1和Rf并联后的阻抗应该小于30K，平衡电阻R2小于30K1 反相比例放大电路-工程应用（NE5532为例）之输入输出电阻选择NE5532的输出电阻RO=0.3工程应用上，为了确保NE5532可以看成理性运放，输出电阻RO=0，符合特性1

4、 反相比例放大电路-工程应用（NE5532为例）合适的电源和输出电压不同供电与温度范围约束输出电压1 反相比例放大电路-工程应用（NE5532为例）之合适的电源和输出电压放大电路的输出收到供电电源的约束工程应用上，室温下，NE5532设计的放大电路输出电压一般比供电电源低2-3V。比如，表格中RL=800，供电电源18V时，在常温下，输出电压典型值是16V。1 反相比例放大电路-工程应用（NE5532为例）之合适的增益带宽积增益带宽积：电压放大倍数和信号频率乘积Au*fM1 反相比例放大电路-工程应用（NE5532为例）之合适的增益带宽积增益带宽积：约束放大倍数和输入信号的最高频率1 反相比例

5、放大电路-工程应用（NE5532为例）之合适的增益带宽积增益带宽积：电压放大倍数和信号频率乘积Au*fM工程应用上，比如，NE5532设计的放大电路输入信号的频率最高为1MHz，则设计的放大倍数不能大于10倍。增益带宽积：10MHz1 反相比例放大电路-工程应用（NE5532为例）之放大倍数运放构成的放大电路如果单级电路的放大倍数设计过高，将带来较大的噪声干扰工程应用上，解决办法，如果放大倍数要求比较高，可以采用多次方法，选用抑制噪声能力强的芯片设计，每进过一级新的运放输入级，可以较好的抑制噪声运放选用低噪声的特性的NE5532，采用两级放大电路实现100倍的放大倍数。2 同相比例放大电路-电

6、路识别ui：输入电压信号uo：输出电压信号R1：反相输入端电阻R2：同相输入端电阻（平衡电阻R2=R1/Rf）Rf：反馈电阻方框：运放ii：输入电流if：反馈电流i-：反相输入电流i+：同相输入电流u-：反相端电压u+：同相端电压2 同相比例放大电路-电路分析根据运放“虚短”和“虚断” 整理可得节点N的电流方程为ii=if+i-，i-=0，故ii=if，又由2 同相比例放大电路-结论uo与ui成线性比例关系uo与ui同相2 同相比例放大电路-举例在图4-16中，已知R1=10k，Rf =100k，求电压放大倍数Au和平衡电阻3 电压跟随器电路-电路识别根据集成运放“虚短”的特点，容易得到ui=

7、u+=u- =uo，Au=uo /ui=1。应当注意，虽然同相比例放大电路具有高输入阻抗、低输出阻抗等优点。但同相比例放大电路具有共模输入，因此为了提高运算精度，应当选择共模抑制比高的集成运放。2 原子结构加法与减法运算电路1 定义 3 共价键1 加法（混音）运算放大电路-电路识别ui1、ui2：输入电压信号uo：输出电压信号Ri1、Ri2：反相输入端电阻RP：同相输入端电阻（平衡电阻Rp=Ri/Rf）Rf：反馈电阻方框：运放ii1、ii2：输入电流if：反馈电流i-：反相输入电流i+：同相输入电流u-：反相端电压u+：同相端电压1 加法（混音）运算放大电路-电路分析（方法1）根据运放“虚短”

8、和“虚断”同相输入端通过电阻Rp接地，可得u+=0，故u-=0。节点N的电流方程为 整理可得u+=u- ，i+=i- =0 特殊情况：Rf=Ri1=Ri2，则uo=-(ui1+ui2)如果在反相加法器的输入端加入的信号时音频信号，则构成最简单的混音电路。1 加法（混音）运算放大电路-电路分析（方法2）叠加定理只有信号ui1作用：由虚短、虚断，可得，u-=u+=0，进而可得ii2=0，因此只有信号ui2作用：由虚短、虚断，可得，u-=u+=0，进而可得ii1=0，因此当信号ui1和ui2同时作用时1 加法（混音）运算放大电路-n路加法2 减法运算放大电路-电路识别ui1、ui2：输入电压信号uo

9、：输出电压信号R1、R2：反相输入端电阻R2、R3：同相输入端电阻Rf：反馈电阻方框：运放i1、i2：输入电流if：反馈电流i-：反相输入电流i+：同相输入电流u-：反相端电压u+：同相端电压注意：此电路R3一定要有，否则运放的虚断路和虚短路不成立。2 减法运算放大电路-电路分析（叠加定理）叠加定理只有信号ui1作用，R2、R3并联接点，电路为反相比例放大电路，因此只有信号ui2作用，电路为同相比例放大电路，但是同相输出电压是 因此根据同相比例放大的输出结果可得：当信号ui1和ui2同时作用时若Rf/R1=R2/R32 减法运算放大电路-多级电路构成减法运算（例4.2）第一级为同相比例放大电路

10、第二级为减法运算电路，第一级的输出信号是第二级反相输入端的输入，利用叠加定理得第二级输出为整理可得【例4-3】写出图4-24所示，二级运放电路中，R1=Rf2，R3=Rf1，求电路输入与输出的运算关系。2 原子结构放大电路中反馈的定义与分类1 定义 3 共价键1 反馈的定义反馈：在基本放大电路中，将系统输出量（输出电压或电流）的一部分或全部通过一定的电路形式（反馈网络或反馈回路）返回到输入回路，用来影响输入量（电压或电流）的措施。反馈量：输出量返回到输入回路端的量；净输入量：输入量和反馈量比较后直接送入基本放大电路输入端的量。反馈放大电路：有反馈的放大电路反馈放大电路的基本组成：基本放大电路、

11、反馈网络例：电路中ui为输入量，uid为净输入量，uo为输出量，uf为反馈量。1 反馈的定义a)图电路中集成运放的两个输入端与输出端均无相连接的通路，故该电路没有反馈。b)图电路中：集成运放的输出端和反相输入端通过Rf相连，即输入与输出存在相连的通路；集成运放的净输入量不仅与输入信号有关，还与输出信号有关，故该电路存在反馈。2 反馈的分类与判断-正、负反馈和判断方法（1）定义正反馈：反馈量与输入量的极性相同，使反馈放大电路的净输入量增大的反馈。负反馈：反馈量与输入量的极性相反，使反馈放大电路的净输入量减小的反馈。正负反馈对电路的性能影响：正反馈使输出量的变化增大，可以提高放大电路的增益，一般用

12、于振荡电路中；负反馈使输出量的变化减小，能够稳定输出量，能改善放大电路的性能。2 反馈的分类与判断-正、负反馈和判断方法（2）判断方法瞬时极性法：假定输入信号在某时刻对地的极性（“正极性”或“负极性”）；根据假定的极性，先确定电路中其他各点的瞬时极性，再确定输出信号的瞬时极性，最后确定反馈信号的瞬时极性；判断反馈量是使净输入量增大还是减小，若增大，则是正反馈，反之为负反馈。2 反馈的分类与判断-正、负反馈和判断方法（例4.4）（2）判断方法瞬时极性法：假定输入信号在某时刻对地的极性（“正极性”或“负极性”）；根据假定的极性，先确定电路中其他各点的瞬时极性，再确定输出信号的瞬时极性，最后确定反馈

13、信号的瞬时极性；判断反馈量是使净输入量增大还是减小，若增大，则是正反馈，反之为负反馈。2 反馈的分类与判断-正、负反馈和判断方法（例4.4）（2）判断方法瞬时极性法：假定输入信号在某时刻对地的极性（“正极性”或“负极性”）；根据假定的极性，先确定电路中其他各点的瞬时极性，再确定输出信号的瞬时极性，最后确定反馈信号的瞬时极性；判断反馈量是使净输入量增大还是减小，若增大，则是正反馈，反之为负反馈。正反馈负反馈负反馈2 反馈的分类与判断-正、负反馈和判断方法（3）正负反馈的结构（数学模型）xi为输入量xf为反馈量xid为净输入量xo输出量基本放大电路的开环放大倍数A反馈系数F反馈放大电路的闭环放大倍

14、数Af2 反馈的分类与判断-正、负反馈和判断方法（3）正负反馈的结构（数学模型）-结论如果负反馈，当(1+AF)远大于1时，称为深度负反馈；如果正反馈；如果自激振荡平衡条件，此时，放大器在没有输入信号时，也有输出信号。3 反馈的分类与判断-电压、电流反馈和判断方法（1）定义电压反馈：反馈量取自输出电压。电流反馈：反馈量取自输出电流。（2）判断方法负载短路判断法：假定输出端负载短路，若反馈量也随之为零，则是电压反馈；若反馈量不为零，则是电流反馈。3 反馈的分类与判断-电压、电流反馈和判断方法（2）判断方法3 反馈的分类与判断-电压、电流反馈和判断方法负载短路判断法：假定输出端负载短路，若反馈量也

15、随之为零，则是电压反馈；若反馈量不为零，则是电流反馈。（2）判断方法3 反馈的分类与判断-电压、电流反馈和判断方法负载短路判断法：假定输出端负载短路，若反馈量也随之为零，则是电压反馈；若反馈量不为零，则是电流反馈。负载短路，则输出电压uo=0，uf也为零（uf=0），故该电路引入的是电压反馈。负载短路，io流过Rf，反馈电压uf，存在，故该电路引入的是电流反馈。4 反馈的分类与判断-串联、并联反馈和判断方法（1）定义串联反馈：反馈信号与输入信号以电压相加减的形式出现（即以回路的形式叠加）。并联反馈：反馈信号是以电流形式出现（即以节点的形式叠加）。（2）判断方法负载短路判断法：如果反馈信号与输入

16、信号是在输入端的同一个节点处引入，则并联反馈；如果不在同一个节点处引入，则串联反馈。4 反馈的分类与判断-串联、并联反馈和判断方法（2）判断方法负载短路判断法：如果反馈信号与输入信号是在输入端的同一个节点处引入，则并联反馈；如果不在同一个节点处引入，则串联反馈。4 反馈的分类与判断-串联、并联反馈和判断方法（2）判断方法负载短路判断法：如果反馈信号与输入信号是在输入端的同一个节点处引入，则并联反馈；如果不在同一个节点处引入，则串联反馈。4 反馈的分类与判断-串联、并联反馈和判断方法反馈信号与输入信号不在同一个节点，为串联反馈。反馈信号与输入信号在同一个节点，为并联反馈。2 原子结构负反馈放大电路的四种组态1 定义 3 共价键1 电压串联负反馈（1）电路（2）判定方法：根据瞬时极性法判断可知，该电路为负反馈；假设uo=0，反馈信号uf=0，故为电压反馈；反馈信号与输入信号不在同一节点，故为串联反馈。2 电压并联负反馈（1）电路（2）判定方法：根据瞬时极性法判断可知，该电路为负反馈；假设uo=0，反馈信号uf=0，故为电压反馈；电路的输入量和反馈量在同一节点比较，所以为并联反馈。3 电流串联负反馈（1）电路（2）判定方法：根据瞬时极性法判断可知，该电路为负反馈；假设uo=0，由于io0，反馈信号uf0，故为电