项目二组装与调试收音机PPT课件

.,项目二组装与调试收音机,任务一认识基本放大电路小结任务二认识改进型放大电路小结任务三认识集成运算放大电路小结任务四认识功率放大电路小结,.,项目二组装与调试收音机,任务五认识自激振荡电路小结任务六直流稳压电源小结任务七电子识图与整机装配调整小结,.,项目二组装与调试收音机,收音机整机结构简介一、收音机的整机结构如图1所示二、收音机的整机结构简介整体框图中包含了这样一些电路：选频网络、混频电路、本振电路、中频放大电路、AGC（自动增益控制）电路、检波电路和低频放大电路。选频网络的作用就是利用其选频特性，选出所需要的电台信号。混频电路的作用就是将外来信号与本振电路中产生的振荡信号进行混频，从而产生一个固定的中频。本振电路的作用是产生一个自激振荡信号与外来信号进行混频中频放大电路的作用是对混频后获得的中频信号进行放大。AGC电路的作用是根据输入信号的强弱来自动调整中频放大电路的,下一页,返回,.,项目二组装与调试收音机,电压放大倍数。检波电路的作用是将调幅波中的声音信号还原出来。低频放大电路由前置电压驱动级和功放极两级构成。本项目将围绕收音机的整机结构逐一展开叙述，以收音机的整机装配、调试为载体，通过该项目的学习，认识各种形式的放大电路，了解模拟电子线路的研究对象，并能够独立的设计、制作、调试各种形式的模拟电路。,上一页,返回,.,任务一认识基本放大电路,预期目标知识目标：了解放大电路的组成原则；能够分析、设计、计算基本的放大电路。能力目标：能够制作、调试、测量基本的放大电路；能检修一般故障。实践活动放大电路放大电压信号实验（1）实践活动任务描述：按图2.1所示搭接电路，检查无误后接通电源。再输入ui处加入一个1kHz、10mV的正选小信号，用示波器观察输出uo处的波形，用毫伏笔测量此时的uo值，并用双踪示波器观察uo和ui的相位关系，记入表2.1,下一页,返回,.,任务一认识基本放大电路,（2）实践仪器与元件：电子实验台、数字示波器、万用表。（3）活动提示：共射放大电路有电压放大和倒相两种作用，请在实践活动过程中仔细观察三极管放大电路的这两个作用。概述：基本放大电路从结构上可分为共射级放大电路、共集电极放大电路和共基极放大电路。知识链接一认识基本放大电路的组成结构（1）电路组成分析由三极管的学习可知，要使三极管工作在放大状态，需要发射结正偏，集电结反偏。因此，应在基极与发射极之间加上一个正偏电压，使发射结正偏；在集电极与基极之间加上一个反偏电压，并控制UCUB，使集电结反偏，以满足三极管放大条件，基本共发射极放大电路如图2.2所示。,下一页,返回,上一页,.,任务一认识基本放大电路,为了使使电路清晰简单，UBB、UCC可以用一个电源来代替，电路如图2.3（a）所示。通过调整电阻RC、Rb来控制三极管的三个管脚的电位，使三极管（NPN型）三管脚电位满足UCUBUE的条件。所以可以将图2.2改画为如图2.3（b）所示。（2）电路中各元件作用三极管T，该电路的核心放大器件，起到放大电流的作用。Rb的作用就是给三极管的b、e之间提供一个合适的预偏置电压UBE，使输入信号ui可以得到无失真的放大。电源UCC通过电阻RC给三极管集电极提供一个合适的偏置电压，保证UCUB，并且给整个电路提供能量；同时，电阻RC还起到将电流的放大转化为电压的放大作用。电容C1、C2称为耦合电容，起到隔直流、通交流的作用，使该电路中的直流参量部分不影响到外电路，而外电路的待放大信号能通过电容，进入到电路中进行放大。,下一页,返回,上一页,.,任务一认识基本放大电路,（3）基本共射极放大电路工作流程。uiuBEiBiCuCEuo（4）放大电路中电流电压符号使用规定任何放大电路的电流、电压通路都是由两大部分组成的，一是偏置电流，二是交流信号通路。因此，放大电路中电流和电压有交、直流之分。为了清楚的表示这些电量，作如下规定。字母大写，角标大写，代表该参数为纯直流量。字母小写，角标小写，代表该参数为纯交流量。字母小写，角标大写，代表该参数为交直流量。字母大写，角标小写，代表该参数交流量的有效值。,下一页,返回,上一页,.,任务一认识基本放大电路,知识链接二基本放大电路的分析方法介绍对放大电路的分析，可以分为静态和动态两种情况来进行。静态，是指放大电路没有加入输入信号时的情况，动态则是指放大电路有信号输入时的情况。1.放大的电路的静态分析方法（1）用放大电路的直流通路确定静态工作值静态值是直流值，因此可以用放大电路的直流通路来分析计算。如图2.4所示为图2.3（b）电路的直流通路。画直流通路时，电容C1、C2可视作开路。由图2.4中的直流通路。可得出静态时的基极电流为,下一页,返回,上一页,.,任务一认识基本放大电路,由三极管的放大特性可知ICib输出端UCE=UCC-ICRC（2）用图解法确定静态工作值三极管的电流和电压之间的关系可用其输入特性和输出特性曲线来表示。图解法就是在特性曲线上直接作图的方法来确定静态工作值。b在图2.3（b）所示的电路中，电流iC与uCE关系为uCE=UCC-iCRcuCE与iC是线性关系，线性方程只需要确定两点即可。由于在同一回路中只有一个iC值和uCE值，那么，uCE、iC既要满足输出特性曲线，又要满足直流负载线，所以电路的直流工作值必然是IB所对应的那一根输出特性曲线与直流负载线MN的交点，该点也叫做“静态工作点Q”，Q点的确定如图2.5所示,下一页,返回,上一页,.,任务一认识基本放大电路,2.放大电路的动态分析法（1）微变等效分析法三极管的微变等效电路先研究一下共射接法时的三极管的输入/输出特性。从图2.6（a）中可知，在输入特性Q点附近，特性曲线基本上是一段直线，因而可以用一个等效电阻来代表输入电压和输入电流之间的关系。我们把这个电阻称为三极管的输入电阻，用rbe表示，即有再从图2.6（b）所示的输出特性看，假定在Q点附近特性曲线基本上是水平的。在数量关系上，ic比ib大倍。所以在以后的动态分析中，三极管的c、e之间，可以用一个大小为ib的电流源来替换。受控源ib实质上体现了基极电流ib对集电极电流ic的控制作用。这样,下一页,返回,上一页,.,任务一认识基本放大电路,就得到如图2.7所示的三极管微变等效电路。微变等效电路法的应用利用微变等效电路法可以计算2.3（b）所示电路的输入电阻Ri、输出电阻Ro和电压放大倍数Au。等效之前，先画出该电路的交流通路。画交流通路的原则为：电压源接地，电容短路。因为交流通路只有交流电量作用，直流源UCC不作用，直流电压源内阻为0，因此应直接接地；电容隔直流，通交流，C1、C2一般电容值较大，容抗很小，因此可做短路处理。得交流通路如图2.8所示，其微变等效电路如图2.9所示。（2）图解分析法图解法是以器件的特性曲线为基础，用作图的方法在特性曲线上分析放大电路的工作情况。优点：能够直接反映器件的非线性。,下一页,返回,上一页,.,任务一认识基本放大电路,缺点：首先，为了得到准确的结果，特性曲线必须是所用管子的实际特性，由于管子参数的分散性，从手册上查得得特性曲线与实际管子的特性曲线常有较大的差别；其次，作图的过程比较麻烦，容易造成误差。3.放大电路的失真情况分析在放大电路中，输出信号应该成比例的放大输入信号。如果两者不成比例，则输出信号不能反映输入信号的情况，放大电路产生非线性失真。为了得到尽量大的输出信号，要把Q点设置在交流负载线的中间部分，如图2.10所示。如果Q点设置不合适，信号进入截止区或饱和区，就会造成非线性失真。下面对静态工作点的选择情况进行分析。（1）Q点过低，信号进入截止区（如图2.11所示）,下一页,返回,上一页,.,任务一认识基本放大电路,（2）Q点过高，信号进入饱和区（如图2.12所示）此外，如果输入信号过大，使信号上下均超出放大区，也会产生削波失真。各种失真情况下的波形如图2.13所示。知识链接三多级放大电路由一个三极管构成的单极放大电路的放大能力是有限的，通常需要放大的倍数不能得到满足，因此，就需要更多的三极管级联，对信号进行多次放大，这就是多级放大电路。多级放大电路之间的连接上主要有三种1.多级放大电路耦合方式（1）直接耦合（见图2.14）（2）阻容耦合（见图2.15）,下一页,返回,上一页,.,任务一认识基本放大电路,（3）变压器耦合（见图2.16）2.多级放大电路的分析计算对多级放大电路的分析，通常是先对每一级放大电路进行分析，再对总电路分析。单级分析后，整机的电压放大倍数Au=Au1Au2Au3Aun,输入电阻Ri等于第一级输入电阻Ri1，输出电阻Ro等于最末级输出电阻Ron。知识链接四放大电路的频率特性在实际电路中，电子电路所处理的信号都是由幅度和相位都有固定比例关系的多频率分量组合而成的复杂信号。由于放大电路中存在电抗元件，使得放大器可能对不同频率信号分量的放大倍数和相移不同，所以放大电路的电压放大倍数实际上是一个,下一页,返回,上一页,.,任务一认识基本放大电路,幅度、相移均与频率有关的复数，记作u。频率特性是指电压放大倍数u与频率之间的函数关系，用u（f）表示。频率特性包含两个方面。幅频特性u（f），是指放大倍数的大小与频率之间的函数关系。相频特性A（f），是指放大倍数的相位与频率之间的函数关系。如图2.19所示为单级共射极放大电路的频率特性。多级放大电路的放大倍数是各级放大倍数的乘积，所以其幅频特性应由各单级幅频特性的电压放大倍数乘积而获得，则随着级数的增加，放大电路的通频带一般会变窄，其幅频特性曲线如图2.20所示。图中，设单级幅频特性相同，即B1=B2。,下一页,返回,上一页,.,任务一认识基本放大电路,课外制作组装调试收音机的前置驱动级1.任务描述从收音机原理图中找出低放电路部分的电压驱动级，如图2.21所示。对照收音机装配图，完成此部分电路的安装。2.活动提示（1）该电路为收音机低放部分的前置驱动级，其作用是给功放极提供一个较大的电压信号。（2）安装时一定要注意保证元件位置正确，分清三极管的三个管脚及电容的极性。（3）电阻全部为立式安装，所有电容器和三极管等的安装高度以中频变压器为准，不能过高。（4）焊接要牢固，但焊接时间不能太长，以免损坏元件和印刷电路铜板翘起，三极管焊接时间一般为2s3s。,返回,上一页,.,小结,1.电压放大电路的基本电路是共射级放大电路，该电路具有较强的电压放大能力；共射级放大电路要工作在放大区，需满足发射结正偏，集电结反偏的条件。2.对于放大电路的分析为静态和动态，静态工作点（UBEQ，IBQ）、（UCEQ，ICQ）为三极管输入，输出特性曲线横纵坐标上的一点；动态参数为放大器在放大系统中的外部特性。3.对放大电路的分析可以采用微变等效法和图解法，其中图解法适合在任何情况下的电路，且直观反映信号情况，但操作较为复杂，作图精度要求高。4.对多级放大电路的分析是，先对每一级电路分析后，在进行总的分析。5.放大电路的频率特性分为幅频特性和相频特性，通频带是衡量放大器质量的一个参数。,返回,.,任务二认识改进型放大电路,预期目标知识目标：了解反馈技术对改进放大电路的各种性能有何重要作用；了解反馈放大电路的组成及分类；能够设计、计算带有负反馈的放大电路。能力目标：能够组建、调试、测量带有负反馈的放大电路，并能检修常见故障。实践活动负反馈影响放大倍数实验1.实践活动任务描述按如图2.25所示搭接电路。检查无误后接通电源。,下一页,返回,.,任务二认识改进型放大电路,断开Kf，在输出Ui处加入一个1kHz、2mV的正弦小信号，用示波器观察输出uo处的波形，在输出不失真的情况下，用毫伏表测量此时的uo值。保持输入不变，链接Kf，观察输出波形变化，并测量此时的uo值。2.实验仪器与元件：电子实验台、数字示波器、万用表。3.活动提示：通过测量，观察在有、无反馈电阻Rf的情况下，电压放大倍数Au的变化情况。可以逐级连接测试、最后引入反馈支路。知识链接一反馈放大电路的组成及分类1.负反馈放大电路的组成及基本关系式（1）负反馈放大电路的组成含有反馈网络的放大电路称为反馈放大电路，其组成如图2.26所示,上一页,下一页,返回,.,任务二认识改进型放大电路,图中，A称为基本放大电路，F表示反馈网络，反馈网络由一般线性元件组成。由图可见，反馈放大电路由基本放大电路和反馈网络构成一个闭环结构，一次又称闭环放大电路，而把基本放大电路称为开环放大电路，xi、xf、xid、xo分别表示输入信号、反馈信号、净输入信号和输出信号，图中箭头方向表示传输方向，有输入端到输出端称为正向传输，反之，称为反向传输。（2）反馈放大电路基本的关系式由图2.26可得，基本放大电路的放大倍数为A=xo/xid（2.2）反馈网络的反馈系数为F=xf/xo（2.3）反馈放大电路的放大倍数用Af表示为Af=xo/xi（2.4）,下一页,返回,上一页,.,任务二认识改进型放大电路,xi、xf和xid三者之间的关系为xid=xi-xf（2.5）将式（2.2）、式（2.3）和式（2.5）代入式（2.4），则可得Af=（2.6）式（2.6）称为反馈放大电路的基本关系式，它表明了闭环放大倍数与开环放大倍数、反馈系数之间的关系。（1+AF）称为反馈深度。（3）正反馈与负反馈反馈有正、负之分。如果放大电路中引入反馈后使净输入信号xid减小，称为负反馈。由式（2.2）和式（2.4）可知，此时增益Af小于A，因此，负反馈使放大电路增益减小；由式（2.6）则可知，负反馈放大电路中反馈深度（1+AF）1。如果放大电路中引入反馈后使净输入信号Xid增大，则称为正反馈。正反馈使放大电路增益提高，此时反馈深度（1+AF）IB时，基极电位UB认为基本不变，有当UBUBE时，则有因IE不变，ICIE也基本不变，基本上与三极管的ICEO、无关。静态工作点稳定过程如下。由于环境温度升高T()ICIEUEUBE=(UB-UE)IBIC,下一页,返回,上一页,.,任务二认识改进型放大电路,2.共集电极放大电路如图2.46所示为共集放大电路，其直流通路和交流通路如图2.47所示。由图2.47（b）可知，信号从基极和地之间输入，从发射极的地之间输出，集电极是输入/输出电路的公共端，所以它是共集电极放大电路，因被放大的信号从发射极输出，所以又叫射极输出器。（1）静态分析由图2.47（a）所示共集放大电路直流通路可知，基极电阻RB流过IB，发射极电阻RE流过IE，可列出回路方程IBRB+UBE+IERE=UCC（2.16）将IE=(1+)IB代入式（2.16），整理得（2.17）,下一页,返回,上一页,.,任务二认识改进型放大电路,一般UCCUBE，因此，式（2.17）可写为（2）动态分析由如图2.47（b）所示的交流通路画出微变等效电路如图2.48所示。电压放大倍数Au所以（2.18）式中,下一页,返回,上一页,.,任务二认识改进型放大电路,由式（2.18）可知，Au1，表明输出电压uo与输入电压ui同相位，并且大小近似相等。因此，输出电压跟随输入电压，故又得名射级跟随器。（2）输入电阻Ri（3）输出电阻Ro求输出电阻时，采用如下方法：令信号源us=0，但保留其内阻；断开负载，在输出端加一正弦电压uo，必将产生正弦电流io，uo与io之比就是输出电阻Ro，即Ro=uo/io由图2.49最后可得,下一页,返回,上一页,.,任务二认识改进型放大电路,可见，基极回路电阻等效到射级回路时，应减小到原来的（1+）倍。射级输出器输出电阻是很低。基本共集放大电路有如下特点。a.电路放大倍数Au1，输出电压与输入电压同相位。b.输入电阻高，因为有射级上的等效负载电阻（1+）RERL。c.输出电阻Ro低，因为与RE并联的是由基极回路折合到射级回路的电阻根据射级输出器的上述特点，射级输出器在电子电路中往往作为输入电阻要求高的第一级或要求带负载能力强的最后一级，或者作为阻抗变换和隔离的中间级。,下一页,返回,上一页,.,任务二认识改进型放大电路,课外制作（一）组装调试稳定工作点的放大电路1.实践活动任务描述：按图2.50所示搭接电路。检查无误后接通电源。断开开关K1，在输出ui处加入一个1kHz、10mV的正弦小信号，用示波器观察输出uo处的波形。调节电位器Rw，使使出uo幅度最大不失真，用毫伏表测量此时的uo值，并用双踪示波器观察uo和ui得相位关系，记入表2.1；断开输入信号，并把输入端接地，测此时的IC、UB、UE、UC、RB1值，记入表2.2中。接通开关K1，按上述要求重做一遍。2.实验仪器与元件：电子实验台、数字示波器、万用表。3.活动提示断开开关K1，电路的电压放大倍数Au=uo/ui较大；接通开关K1，由于电路有负反馈元件Re，电路的电压放大倍数Au较小，在实践活动重要仔细观察这一特点。,下一页,返回,上一页,.,任务二认识改进型放大电路,搭接电路时，就近选取元件，连线尽可能短，不同点可以用不同颜色的导线，以便于检查。如果输出波形上下都失真，表示输入信号过大，应适当减小输入ui。（二）组装调试收音机的中频放大电路及检波电路。1.任务描述：从收音机原理图中找出中放电路部分，如图2.51所示。对照收音机装配图，完成此部分电路的安装。2.活动提示由T2组成中放电路，由T3组成检波电路。T2的基极偏置电压由Ucc通过R4、R3提供，集电极负载为LC选频网络。中放电路的作用是放大电压，通过计算的比值，就可以认识其它电压放大作用。T3无电压放大作用，利用T3的b、e之间的PN结当二极管使用，组成检波电路。Ui为465kHz的调幅波信号，可由高频信号发生器提供。,上一页,返回,.,小结,安装时一定要注意元件位置正确，分清中频变压器的颜色（第二中频变压器B4中的磁帽为绿色）。把放大电路输出量的一部分或全部经过一定的电路送回到输入回路并对电路产生一定影响的过程成为反馈。如果反馈信号削弱原来的输入信号，使闭环放大倍数降低，则为负反馈；反之，则为正反馈。、判断四种不同类型的负反馈的方法：当电路中存在一条把输入和输出回路连接在一起的支路时，电路中肯定存在反馈。该支路在输出回路直接与输入端连接的称为电压反馈，反之则称为电流反馈；该支路在输入回路直接与输入端连接的成为并联反馈，反之则称为串联反馈。用瞬时极性法判断反馈的性质的过程为：首先假定输入信号处于某一瞬时极性；然后逐级标出电路其他有关各点的瞬时极性；最后，根据反馈到输入端的信号瞬时极性来判断反馈信号是增强了还是削弱了原始信号，如果削弱了原输入信号，则为负反馈；反之，则为正反馈。,下一页,返回,.,小结,放大电路引入负反馈后可以提高放大倍数的稳定性，减小非线性失真，扩展通频带，改变输入、输出阻抗，其改变程度与反馈深度（1+AF）有关。电压反馈稳定输出电压，电流反馈稳定输出电流；串联反馈提高输入阻抗，并联反馈降低输入阻抗。,上一页,返回,.,任务三认识集成运算放大电路,预期目标知识目标：了解集成运放电路的特点和组成结构；了解差动放大电路的作用及分析方法；能够用集成运放构成各种形式的放大电路。能力目标：能够制作、调试、测量用集成运放组成的放大电路；并能检修常见故障。实践活动用集成运放组建反相比例放大器实验。1.实践活动任务描述：按如图2.59所示搭接电路。检查无误后接通电源。在输入ui处加入一个200Hz、0.5V的正弦信号，用双踪示波器同时观察输入ui和输出uo处的波形，观察输入输出波形的相位关系；调节Rpf，观察输出波形的幅度变化。,下一页,返回,.,任务三认识集成运算放大电路,2.实践仪器与元件：电子实验台、数字示波器、万用表。3.活动提示：集成运放的Au，要使输出信号不出现失真，只要引入负反馈Rpf，就可以使输出信号的电压放大倍数Au随意可调。在图2.60中，ui从反相端输入，故输出uo的波形必然和ui的波形反相，要ui与uo同相，只要将ui从同相端输入即可，可通过实验反复观察验证。注意电源的正负极性不能搞错。分清两个不同的输入端。测试前电路应首先调零，即调节Rp，使输入接地情况下输出电压为零。知识链接一差动放大电路,下一页,返回,上一页,.,任务三认识集成运算放大电路,1.直接耦合电路的零点偏移现象在放大电路中，当把输入端短路时，从理论上说，输出电压应为零（uo=Auui），但是，对直接耦合放大器，输出电压却不为零，电路的输出端会出现缓慢变化的电压，即输出端电压偏离静态值而上下浮动，这种现象称为“零点漂移”，简称零漂。零点漂移的技术指标通常用折合到放大电路输入端得零漂来衡量，即将输出端的漂移电压除以电压放大倍数得到的结果。一个高质量的直接耦合放大电路，要求有很高的电压放大倍数，零点漂移却又比较低。为了抑制零漂，所有集成运放的输入级无一例外的都采用了差分放大的结构。2.基本差动放大电路分析（1）电路组成,下一页,返回,上一页,.,任务三认识集成运算放大电路,如图2.60所示为由两个晶体管组成的最简单的差动放大电路。信号电压ui1和ui2由两管基极输入，输出电压uo则取自两管的集电极之间。电路结构对称，在理想的情况下，两管的特性及对应电阻元件的参数值都相同，因而它们的静态工作点也必然相同。（2）零漂抑制原理在静态时，ui1=ui2=0，即在图2.60中将两边输入端短路，由于电路的对称性，两边的集电极电流相等，集电极电位也相等，即IC1=IC2，UC1=UC2故输出电压uo=uC1-uC2=UC1-UC2=0当温度升高时，两管的集电极电流都增大了，集电极电位都下降了，并且两边的变化量相等，即IC1=IC2，UC1=UC2,下一页,返回,上一页,.,任务三认识集成运算放大电路,虽然每个管子都产生了零点漂移，但是，由于两集电极电位的变化是相互抵消的，所以输入电压依然为零，零点漂移完全被抑制了，对称差动放大电路对两管所产生的同乡漂移都具有抑制作用，这是它的突出优点。（3）差动电路的工作特点多用一个三极管后，虽然电压放大倍数没有增加，但是换来了对零漂的抑制。不过，从抑制零漂的效果来看，基本形式的差动放大电路并不十分理想，其原因是电路两侧管子的特性和元件参数不可能完全相同，因此两管输出端得温漂也不可能完全抵消，为了衡量对零漂的抑制效果，需要提出一个技术指标，这就是共模抑制比。（4）共模抑制比差动电路信号输入的几种方式a.共模输入，两个输入信号电压的大小相等，极性相同，这样的输入称为共模输入。,下一页,返回,上一页,.,任务三认识集成运算放大电路,b.差模输入。两个输入电压的大小相等，而极性相反，这样的输入称为差模输入。c.比较输入。两个输入信号电压既非共模，又非差模，它们的大小和相对极性是任意的，这种输入常作为比较放大来运用，在自动控制系统中是比较常见的。共模抑制比为了全面衡量差动放大电路放大差模信号和抑制共模信号的能力，通常引用共模抑制比KCMRR来表征。其定义为放大电路对差模信号的放大倍数Aud和对共模信号的放大倍数Auc之比KCMRR=Aud/Auc共模抑制比越大，差动放大电路分辨所需要的差模信号的能力越强，而受共模信号的影响也就越小。对于双端输出的差动电路来说，如果电路完全对称，则Auc=0，KCMRR，这是理想情况。而实,下一页,返回,上一页,.,任务三认识集成运算放大电路,际情况是，电路完全对称并不存在，共模抑制比也不可能趋于无穷大。3.长尾式差动放大电路分析上述差动电路的每个管的集电极电位的漂移并未受到抑制，如果采用单端输出，漂移根本无法抑制。因此，常采用的是如图2.61所示的电路，该电路可以使每个管子的零点漂移得以减少，在这个电路中多加了电位器Rp、发射极电阻RE和负电极EE，由EE给两个三极管的b、e间提供静态偏置，这就是长尾式差动放大电路。RE的主要作用是稳定电路的工作点，从而限制每个管子的漂移范围，进一步减小零点漂移。电位器Rp是调平衡用的，又称调零电位器。4.恒流源式差动放大电路分析如图2.62所示采用恒流源替代长尾电路中的RE，由T3、R1、R2,下一页,返回,上一页,.,任务三认识集成运算放大电路,和R3组成工作点稳定电路，T3的基极电压为UB3=UR1=-UEER1/(R1+R2)T3的集电极电流为IC3IE3=(UB3-UBE3+UEE)/R3IC3几乎不受温度的影响，是恒定的，具有恒流特性，而恒流源的内阻为无穷大，相当于加大了差放电路中的RE，大大提高了电路抑制零漂的能力。恒流源电路形式有很多，一般画法如图2.63所示。5.差动放大电路的输入/输出方式差动放大电路的输入和输出方式通常有双端输入-双端输出、单端输入-双端输出、双端输入-单端输出和单端输入-单端输出四种。（1）双端输入-双端输出如图2.64所示是双端输入-双端输出的对称差动放大电路，输入电压,下一页,上一页,返回,.,任务三认识集成运算放大电路,为ui。由于电阻R的分压作用，每个管的输入端分得的电压各为ui的一半，但极性相反。静态分析由于电路对称，只需计算一个管的静态值即可。如图2.65所示是图2.64所示电路的单管直流通路。在静态时，ui=0，设IB1=IB2=IB，IC1=IC2=IC，则由基极电路可列出RBIB+UBE+2REIE=UEE(2.27)式中的前两项（RBIB、UBE）一般较第三项（2REIE）小得多，故可略去，则每管的集电极电流为并由此可知发射极电位UE0,下一页,返回,上一页,.,任务三认识集成运算放大电路,每管的基极电流为每管的集-射极电压为动态分析如图2.66所示是单管差模信号通路，RE对差模信号不起作用。由图可得出单管差模电压放大倍数为双端输入-双端输出差动电路的差模电压放大倍数为,下一页,返回,上一页,.,任务三认识集成运算放大电路,Aud值与单管放大电路的电压放大倍数相等。可见，接成差动电路是为了能抑制零点漂移。当在两管的集电极之间接入负载电阻RL时，两输入端之间的差模输入电阻为Ri=2（RB1+rbe）两集电极之间的差模输出电阻为Ro2RC（2）单端输入-单端输出如图2.67所示为单端输入-单端输出的差动放大电路，从图2.67来看，尽管信号由单端输入，但由于RE的偶合作用，事实上两管是同时取得信号的。当T1管输入信号电压ui且其极性如图中所示时，T1,下一页,返回,上一页,.,任务三认识集成运算放大电路,的集电极电流增大，增大量为IC1，流过RE的电流也增大，因而发射极电位升高，使T2的基-射极电压减小UBE2，T2的集电极电流也就减小，其减小量为IC2。IC1和IC2的相对大小，取决于RE阻值的大小，RE大，T1管的输入信号耦合到T2管的作用也强。因为发射极电位的升高量UE=RE(IC1+IC2)是一个有限值，当RE足够大时，IC1+IC20，对于信号来讲，RE电路可认为是开路的。在电路对称的情况下，输入信号电压ui的一半加在T1管的输入端，另一半加在T2管的输入端，两者极性相反。可见，在单端输入的差动放大电路中，只要共模反馈电阻RE足够大，两管所取得的信号就可以认为是一对差模信号。,下一页,返回,上一页,.,任务三认识集成运算放大电路,知识链接二集成运算放大器的组成和主要参数1.集成电路的特点因为硅片上不可能制作大电容，所以集成运放的耦合方式均采用直接耦合，在需要大容量电容和高阻值电阻的场合，采用外接法。因为集成电路内部相邻的元件具有良好的对称性，它们在受到各种因素影响时变化的趋势相同。为了消除这些变化的影响，在集成电路中大量采用差动放大器作为输入电路。因为在硅片上制作三极管比制作电阻更容易，所以在集成电路中大量采用恒流源电路作为放大器的偏置电路，在需要大电阻的场合也是采用外接法。集成电路内部放大器所用的晶体管通常采用复合管结构，以改善性能。,下一页,返回,上一页,.,任务三认识集成运算放大电路,2.集成运放电路的组成框图（1）集成运放电路的组成结构集成运放电路的组成框图如图2.69所示。由图可见，集成运放电路由输入级、中间级、输出级和偏置电路四部分组成输入级：又称为前置级，它通常由一个高性能的双端输入差动放大器组成。中间级：是整个集成运放的主放大器，其性能的好坏，直接影响集成运放的放大倍数。输出级：直接影响集成运放输出信号的动态范围和带负载能力。偏置电路：用于设置集成运放内部各级电路的静态工作点，通常采用恒流源电路，为集成运放内部的各级电路提供合适又稳定的静态工作点电流。,下一页,返回,上一页,.,任务三认识集成运算放大电路,（2）两种常用集成运放的引脚功能及片内框图LM324运放：是一种四通用运算放大器，可在收音机、音响系统、通信和仪器仪表中使用，其引脚排列如图2.70所示。NE5532系列器件是一种高性能双通用运算放大器，具有低噪声的特点，被广泛应用于高质量的音响设备中，其引脚排列如图2.71所示。3.集成运放的主要参数（1）输入失调电压Uio（输入补偿电压）（2）输入失调电流Iio（输入补偿电流）（3）输入偏置电流Iib（4）开环差模电压放大倍数Aud（5）最大输出电压UOPP（6）最大共模输入电压UICmax（7）共模抑制比KCMR,下一页,返回,上一页,.,任务三认识集成运算放大电路,4.理想集成运放电路的特性和工作区理想集成运放有两个输入端，一个输出端，其图形符号如图2.72所示。（1）理想集成运放的三个主要特性开环差模增益（放大倍数）Aod=。差摸输入电阻Rid=。输出电阻Ro=0。（2）理想运放工作在线性区域的情况理想运放的电压传输特性曲线如图2.73所示。如果输出电压与输入的差模电压成线性关系，则说明运放工作于线性状态，其工作区域如图2.73中ab段所示。要运放工作于线性状态，运放输入端的净输入信号应非常小才行，但实际送给运放进行放大的输入信号ui不可能无限小，为了让运放也,下一页,返回,上一页,.,任务三认识集成运算放大电路,能放大较大的信号，在电路中要引入负反馈，让负反馈元件对输入信号进行大量的分流或分压，这样，净输入信号就可以做到很小，使输入信号可以得到无失真的放大。运放引入负反馈的示意图如图2.74所示。（3）理想运放工作在非线性区域的情况理想运放的非线性工作情况是指，运放在开环状态下，因运放电路的Aud等于，所以，即使两输入端之间有无限小的电压输入，据uo=Auui，运放的输出电压uo也将是；当然，由于放大电路的非线性，运放的输出电压uo不可能达到，uo将达到Uom，Uom约为电源电压，如图2.73中ac、bd段所示。可见，此时输出电压uo与输入电压ui的比例关系已不复存在，运放电路进入非线性工作区。,下一页,返回,上一页,.,任务三认识集成运算放大电路,知识链接三理想集成运算放大器的线性应用介绍1.比例运算电路（1）反相比例运算电路电路的组成：反相比例运算电路的组成如图2.75所示，由图可见，输入电压ui通过电阻R1加在运放的反相输入端。Rf是沟通输出和输入的通道，是电路的反馈网络。电压放大倍数反相比例运算放大器是属于电压并联负反馈放大器。这里所说的电压放大倍数是指电路的闭环电压放大倍数，即Auf，用Au来表示。Au=uo/ui=-iRRf/iRR1=-Rf/R1,下一页,返回,上一页,.,任务三认识集成运算放大电路,（2）T形网络反相比例运算电路电路的组成：T形网络反相比例运算电路的组成如图2.76所示，由图可见，反相比例运算放大器电路中的电阻Rf被R2、R3和R4电阻所组成的T形网络替代，所以该电路称为T形网络反相比例运算放大器。电压放大倍数：设电路各电流的参考方向如图2.76所示，根据反馈网路单向化处理的原则和反馈系数的定义式可得（3）同相比例运算电路电路的组成：同相比例运算电路的组成如图2.77所示。由图可见，输入电压ui通过电阻Rp加在运放的同相输入端。Rf是沟通输出和输入的通道，是电路的反馈网络。因该网络的一个端子与输出端子接在一起，另一个端子没有与输入端,下一页,返回,上一页,.,任务三认识集成运算放大电路,接在一起，根据反馈组态的判别方法，可得该电路的反馈组态是电压串联负反馈。电压反馈可稳定输出电压，该电路稳定输出电压的流程图如图2.78所示。电压放大倍数为了达到电路的对称性和平衡电阻的调试方便，通相比例运算放大器通常还接成如图2.79所示的形式，所以Au=P（1+Rf/R1）P为串联电路的分压比（4）电压跟随器在如图2.79所示的电路中，如果令Rf=0，R=，则电路变成如图2.80（a）所示的形式，图2.80（b）所示为R1=时的特例。根据同相比例运算放大倍数的表达式可得Au=1+Rf/R1=1此式说明输出电压随着输入电压的变化而变化。,下一页,返回,上一页,.,任务三认识集成运算放大电路,2.加减运算电路（1）反相求和电路电路的组成：反相求和电路的组成如图2.83所示。由图可见，增加反相比例运算放大器的输入端，即构成反相求和电路。输出电压与输入电压的关系在R1=R2=R的情况下可得uo=-Rf(ui1+ui2)/R由此可见，如图2.83所示电路的输出电压与输入电压的和成正比，且反相。因此，图2.83所示的电路称为反向求和电路。（2）同相求和电路电路的组成：同相求和电路的组成如图2.84所示。由图可见，增加同相比例运算放大器的输入端，即可构成同相求和电路。,下一页,返回,上一页,.,任务三认识集成运算放大电路,输出电压与输入电压的关系在RP1=RP2=R的情况下可得uo=Rf(ui1+ui2)/R由此可见，图2.84所示电路的输出电压与输入电压的和成正比，且同相，所以图2.84所示的电路称为同相求和电路。（3）加减运算电路电路的组成：加减运算电路的组成如图2.85所示。由图可见，将反相比例运算电路和同相比例运算电路组合起来，即可构成加减运算电路。输出电压与输入电压的关系在R1=R2=R3=RP4=R的情况下可得uo=Rf（ui3+ui4-ui1-ui2）/R,上一页,返回,.,小结,由此可见，图2.85所示电路的输出电压与输入电压的和、差成正比，所以图2.85所示的电路称为加减运算电路。本任务介绍了各种差动放大电路和集成运放电路。组成运放电路的核心器件是集成运算放大器，而集成运算放大器主要由差动放大电路组成。集成运算放大器有两个输入端和一个输出端。信号从反相输入端输入时，输出信号与输入信号反相；信号从同相输入端输入时，输出信号与输入信号同相。集成运算放大器的工作区有线性和非线性之分，工作在线性工作区的集成运放输出信号与输入的函数关系的关系。因为理想集成运算放大器的差模电压放大倍数为无穷大，所以要使理想集成运算放大器工作在线性工作区，必须在电路中引入深度负反馈，由此可得出判断集成运算放大器工作在线性工作区的重要依据是：电路中存在着负反馈网络。,返回,.,任务四认识功率放大电路,预期目标知识目标：了解功放电路的组成、各元件的作用和电路的工作原理。掌握如何提高功率和效率以及减少失真的方法。能力目标：能够设计、制作、调试、测量功率放大电路，并能检修常见故障。实践活动1.实践活动任务描述按如图2.100搭接电路，检查无误后接通电源。把500Hz、0.2V的正弦信号直接接到喇叭上，可以听到喇叭里发出的微弱的信号声。再把此信号接到输入端ui处，接通电源。比较经功率放大前后听到的信号声。,下一页,返回,.,任务四认识功率放大电路,用双踪示波器同时观察ui与uo的波形，比较两波形的幅度。记下电流Ide，并用毫伏表测量喇叭两端的电压。2.实践仪器与元件：电子实验台、数字示波器、万用表。3.活动提示T1为前置驱动级，T2、T3组成功率放大级。功率放大强调放大电流，一般用射级输出器，电压无放大，比较uo与uo，可以发现uouo，说明无电压放大。将ui直接接喇叭，听喇叭里能否发出声音。再将ui通过功放放大后接喇叭，听喇叭里能否发出声音，从而判断功率是否被放大。知识链接一功率放大电路的任务与特点,下一页,返回,上一页,.,任务四认识功率放大电路,1.功率放大电路的特殊问题电压放大器的任务是放大输入电压；而功放电路的任务是放大输入功率。功放电路在工作的过程中，不仅要追求输出高电压，而且要追求在电源电压确定的情况下，输出尽可能大的功率。因此功率放大电路中包含一系列在电压放大电路中所没有出现的特殊问题，如下所示（1）尽量大的输出功率（2）尽量提高功率转换的效率（3）允许适当的非线性失真（4）功放管的散热注意：在分析方法上，功放电路也不能采用前面介绍的微变等效电路分析法，而必须采用图解分析法。2.功率放大器的工作状态,下一页,返回,上一页,.,任务四认识功率放大电路,根据放大电路静态工作点Q在直流负载线上位置的不同，可将放大器的工作状态分为甲类、乙类和甲乙类三种类型。（1）甲类工作状态静态工作点位于直流负载线中点的放大器称为甲类放大器，其工作状态称为甲类工作状态，如图2.101所示。工作在甲类状态下的三极管，在输入信号的整个周期内都处于导通的状态，静态工作点电流ICQ大于信号电流iC的幅值，静态工作点电压UCEQ大于信号电压UCE的幅值。（2）乙类工作状态由于甲类放大器的能量转换效率低，为了提高功率放大器的能量转换效率，可以将电路的静态工作点移到直流负载线ICQ为零的Q点，这类放大器称为乙类放大器，其工作状态称为乙类工作状态，如图2.102所示。,下一页,返回,上一页,.,任务四认识功率放大电路,乙类放大器的特点是：功放管只在信号的半个周期内处于导通的状态，电路的静态工作点ICQ等于零，处在乙类状态下工作的放大器静态功耗等于零；随着信号的输入，电源提供的功率、放大器的输出功率和转换效率也随之发生变化。（3）甲乙类工作状态除了甲类和乙类放大器之外，还有一种放大器将静态工作点的值取在如图2.103所示的Q点，具有这种工作特点的放大器称为甲乙类放大器，其工作状态称为甲乙类工作状态。甲乙类放大器的特点是：功放管在信号半个周期以上的时间内处于导通的状态。由于电路的静态工作点ICQ较小，静态功耗也较小，因此，在理想的情况下，甲乙类放大器的转换率接近乙类放大器。,下一页,返回,上一页,.,任务四认识功率放大电路,知识链接二OCL功率放大器工作在乙类状态下的放大电路，虽然管耗小，效率高，但输入信号的半个波形被削掉了，产生了严重的失真现象。解决失真问题的方法是：用两个工作在乙类状态下的放大器分别放大输入的正、负半周信号；同时采取措施使放大后的正、负半周信号能加在负载上面，在负载上获得一个完整的波形。利用这种方式工作的功放电路称为乙类互补对称电路，也成为推挽功率放大电路。推挽功率放大电路有单电源和双电源两种类型。单电源的电路通常称为OTL功率放大器；双电源的电路通常称为OCL功率放大器。1.OCL功放电路的组成OCL功率放大器的电路组成如图2.104所示。由图可见，OCL功率放大器有两个供电电源，且采用NPN和PNP组成的共集电极对称电路来实现对正、负半周输入信号的放大。,下一页,返回,上一页,.,任务四认识功率放大电路,2.交越失真的消除方法工作在乙类状态下的放大电路，因发射结“死区”电压的存在，当输入信号的绝对值小于“死区”电压时，两个三极管均不导电，输出信号电压为零，产生信号交接的失真，称为交越失真，如图2.105所示。消除交越失真的方法是：让两个三极管工作在甲乙类的状态下。处在甲乙类工作状态下的三极管，其静态工作点的正向偏置电压很小，两个管子在静态时处在微导通的状态，当输入信号输入时，管子即进入放大区对输入信号进行放大。处在甲乙类工作状态下的OCL功放电路如图2.106所示。图2.106中的电阻R1和R2、二极管D1和D2分别组成三极管T1和T2的偏置电路，用来消除交越失真。,下一页,返回,上一页,.,任务四认识功率放大电路,3.OCL功放电路晶体管的选择（1）最大管压降：功放管的最大管压降为功放管供电电源电压的两倍。（2）集电极最大电流：功放管集电极的最大电流等于负载电流的最大值。（3）集电极最大功耗：功放管集电极的最大功耗仅为输出功率最大值的五分之一，在具体选择管子时应注意留有一定的余量。功放电路中所使用的功放管在参数上除了要满足上述要求外，还要注意功放的散热问题，功放管常用的散热片结构如图2.107所示。散热片通常由铝片组成，有利于热辐射。为了利于通风，功放管的散热片通常垂直安装在电路中，在条件允许的情况下，利用电风扇强制同风，可获得更大的耗散功率。,下一页,返回,上一页,.,任务四认识功率放大电路,知识链接三OTL功率放大器1.电路的组成在单电源供电的电子设备中，功放电路采用OTL电路，该电路的组成如图2.108所示。由图可见，OTL电路和OCL电路的组成基本相同，主要差别除了单电源供电外，负载电阻RL通过大容量的电容器C与OTL电路的输出端相连。2.工作原理当正半周信号输入时，功放管T1导通，T2截止，T1通过电容器C输出正半周信号的同时，电源也对大容量电容器C充电，充电电流如图2.108中的I1所示；当负半周信号输入时，功放管T2导通，T1截止，电容C通过T2放电的同时输出负半周放大信号，放大电路电流如图2.108中的I2所示。,下一页,返回,上一页,.,任务四认识功率放大电路,知识链接四集成功率放大电路1.DG4100型集成功率放大器的内部结构DG4100型集成功率放大器的内部电路如图2.109所示。由图可见，DG4100系列集成功放是由三极管直接耦合放大电路和一级互补对称功放电路组成。图中T各三极管的作用是：T1和T2分别组成单端输入、单端输出的差动放大器；T3为差动放大器提供偏流；T4是共发射极电压放大器，起中间放大的作用；T5和T6组成该放大器的有源负载；T7也是共发射极电压放大器，也是起中间放大的作用，该级电路通常又称为功放推动电路；T12和T13组成NPN复合管，T8和T14组成PNP复合管，这四个三极管组成互补对称功率放大器；T9、T10和T11为功放电路提供合适的偏置电压，以消除交越失真。,下一页,返回,上一页,.,任务四认识功率放大电路,2.DG4100型集成功率放大器的使用方法DG4100型集成功率放大器共有十四个引脚，该集成电路组成OTL电路的典型链接方法如图2.110所示。课外制作组装调试收音机的功放电路1.任务描述：从收音机原理图中找出功率放大器部分，如图2.111所示，对照收音机装配图，完成此部分电路的安装。安装完成后，接通电源，测量三极管各级电压及集电极电流。并在输入端加入一音频信号，听喇叭上是否有放大的信号。将ui直接接喇叭，听喇叭里能否发出声音；再将ui通过功放放大后接喇叭，听喇叭里可否发出声音，从而判断功率是否被放大。,返回,上一页,.,小结,音频输入输出变压器要辨认清楚，输出变压器的次级电阻不到1，与输入变压器初次级的电阻相差很大。功率放大器的作用是对输入信号的功率进行放大，因为信号的功率不仅与信号的电压有关，还与信号的电流有关，所以功放电路中的功放管往往工作在极限的状态下。工作在极限状态下的三极管，不适用微变等效电路分析法，必须用图解法进行分析计算。功放电路有三种类型，静态工作点位于直流负载线中点的成为甲类功率放大器；静态工作点位于直流负载与uce轴交点上的成为乙类功率放大器；静态工作点介于两者之间的称为甲乙类功率放大器，甲乙类功率放大器可消除乙类放大器所存在的交越失真现象。乙类功率