《集成运算放大电路》PPT课件

集成运算放大器、6.1多级放大器、1和多级放大电路的级间耦合方法：1，阻塞耦合：优点：级间无直流相互干扰，设计方便。缺点：电容不容易集成，对低频信号的损失大，整个放大器的低频特性差，不会放大减慢的信号。2、直接耦合：优点：易于集成，频率响应特性好，可以放大缓慢变化的信号。符号：层之间的直流交互，设计不容易。3、变压器耦合：使用变压器实现信号的输入/输出优势：层间无直流相互干扰，设计方便。缺点：不容易集成，体积大，低频响应也不好(信号来自变压器的两端)。4，光电耦合：利用半导体对光的敏感度制作光电发射/接收管光电耦合器。优点：标高之间的电气隔离只与光相关，因此，对电气干扰的抵抗很强，可以成为标高之间的共同“土地”。轻松集成。缺点：费用有点高。2，多电平放大器的动态响应：1，电压放大：增益表示：多电平放大器的总增益等于每个单电平放大器的增益之和。2、输入/输出电阻：整个放大器的输入电阻等于一级输入电阻；整个放大器的输出电阻等于最后一级的输出电阻。3，多电平放大器的频率响应：因此：根据上/下频率的定义，可以知道：多电平放大器电压倍率增加，但下频率高于单电平放大器，上频率低于单电平放大器，因此多电平放大器的通过频带比单电平放大器窄；相移累积。6.2差分放大器，1，直接耦合多级放大电路的零漂移现象：在直接耦合多级放大电路中，所有级别的静态工作点相互关联，因此温度、组件参数、电源电压发生变化时，电压电流在整个电路中发生微小变化，这种变化将逐步放大。最后，即使没有输入信号，在多电平放大器的输出端仍然存在输入电压，如果该输出电压足够大，则有效信号可能被锁定。这种现象称为零点漂移现象，简称零点漂移。在引起零点漂移的各种条件下，温度不受控制，其他参数受集成环境控制，因此零点漂移通常称为温度漂移。第二，基本差分放大器电路：1，电路配置和静态分析：(1)电路结构：电路结构：完全对称，电路参数完全对称，公用发射极电阻，使用两组电源，两个输入(可分离/可分离)，一个输出，(2)静态分析：此回路与以前类似，静态工作点稳定基本上与温度无关。实际上，稳定静态工作点的过程与上述电路相同，通过发射极电阻的“负反馈”实现。2，共同模式信号作用下的动态解释：(1)共同模式信号：表示两个输入端输入信号大小相同、方向相同(相同信号)。(2)共模放大倍数Ac:理想情况：两个放大器输入信号相同，因此两个集电极电位的大小和相位变化相同，输出：非理想情况：电路参数有一些差异，因此该值越小，电路的对称性越好，电路的共模抑制性就越好。温度变化可视为共同模式信号，结果输出为0。3，差分模式信号作用下的动态分析：(1)差分模式信号：意味着两个信号输入信号大小相同，相位相反。信号源直接连接到两个输入部(未接地)，但与信号源中点接地对等、大小相同(1/2)、相位相反的两个信号分别在两个输入部工作。(2)差模放大倍数Ad:在差模信号的作用下，通过Re的交流电流大小相同，方向相反，因此，在交流状态下，Re上交流电压减小到0，可以认为是短路，发射极e点具有接地电位；负载RL的中点还具有接地电位(可分割为两个RL/2)，从而获得交流等效电路。输入电阻：输出电阻：(3)公共模式抑制比：理想情况下，此值越大，表示回路性能越好。，第三，具有恒流源的差动放大电路：1，差动放大器的发射极电阻作用：该电阻起到负反馈作用，抵消共模信号。这个电阻越大，负反馈越强，效果越好；但是，此值不能无限增加。否则，be较大，对管道的压力要求较高。2，具有恒流源的实际回路：I1，I2IB，如果选择了要使其成为的相应参数：UBE3保持不变，则IC3几乎是常量。和温度变化导致UBE3变化：选择相应的参数时，电流基本上也与温度无关。4，差分放大电路的四种连接方法，1，单/双端输出：(1)电路结构：输入信号仅作用于单端，另一端接地；输出信号来自两个收集器。(2)静态分析：(3)动态分析：分解信号源，将信号输入端视为两个相同的ui/2链，将接地端视为两个逆ui/2链。两端具有ui/2的差分模式信号输入相当于该电路具有ui差分模式信号输入和ui/2的共同模式信号输入。根据重叠定理，理想情况下，共模放大倍数Ac=0，仅放大差分模式信号，根据前面的推导，输入电阻与输出电阻相同：2，双端输入/单端输出：(1)电路结构：输入信号在两个输入端工作；输出信号来自收集器。其他收集器不需要放大电压，因此省略Rc。(2)静态分析：(3)动态分析：在输入差分模式信号时，参考电路的分析方法是通过恒流源的交流相互抵消，因此发射极可以被视为地面，T2的收集器也可以连接到地面以获得交流等效电路。如果负载连接至T2收集器输出(没有T1 Rc):输出与输入相同。输入电阻：输出电阻：3、4的连接比较：(1)参数比较：静态情况：在4个连接中，2个管的IB、IC、IE全部相同；对于2端输出，UCE也相同。如果四个连接参数相同，则每个电流也相同。(单端输出时不等于UCE动态情况：差分模式放大器乘数：双端输出时的差分模式倍率是单端输出的两倍：双端输出：单端输出：共模放大：在具有电流源的回路中，回路不理想并且没有恒流源的情况下，输入电阻/输出电阻：四种连接输入电阻相同。输出电阻与输出方法相关：双端输出：单端输出：单端输入除差分模式信号外，还引入了共同模式信号。两端输入时没有引入公共模式信号。(2)相关结论：各种连接静态参数相同(单端输出例外)，输入电阻相同。电路的输出方式影响与输入方法无关的差分模式放大，输出电阻。电路的输入方法影响共模放大。6.3功率放大器，1，功率放大器概述1，功率放大器概念：提供满足负载要求的功率的电路称为功率放大器；为了满足要求，输出水平必须为负载提供尽可能多的电压和电流。2、功率放大器主要指标：(1)最大无损输出功率Pom:表示输入正弦波信号和输出基本不失真时功率放大器的最大功率。(2)效率：功率放大器最大输出功率与直流功率中电路供给的平均功率之比：3，功率放大器的特征，功率放大器的选择：根据能量守恒定律，直流功率提供给电路的功率与从负载中获得的功率电路本身消耗的功率(主要是电子管)相同，因此功率放大器必须具有高能量转换效率，并使电子管消耗的功率尽可能小，因此能量转换效率功率放大器在大信号状态下工作，容易发生失真，而且管本身的工作点位置低，容易发生截止失真，应采取电路的各种措施，将所有种类的失真降至最低。放大器管选择主要是限制参数、4、功率放大器分类：(1)放大器管传导时间：a类：放大器管在整个信号中是传导状态。信息：输入/输出使用变压器耦合a类功率放大器，效率最高可达50%，其他类型的a类功率放大器效率更低。但是，这些功率失真小，运动大，适用于高保真音频放大器。b类：每个放大器只在信号的反周期中传导，使用“推拉”方法(PNP/NPN)，用两个放大器使用替代引线，从负载中获得完全放大后的全周期信号。可以证明：变压器耦合b类功率放大器的最大效率约为78.5%。但是，这种放大器有两个管释放结的开放电压引起的“交叉失真”。(1)安波管传导时间：a类：b类：为了解决b类放大器的“交叉失真”，根据b类放大器为两个管设置了低静态工作点，克服了开路电压。此时，状态称为b类，但效率比b类放大器降低约70%。c类，d类：管子在截止区域完全工作，提高放大器的整体效率。但是，管只能在信号较小的时间内传导，畸变大，如果要在负载下获得特定频率的放大信号，则必须对准其他电路，例如频率选择或滤波电路。因此，这种放大器不适合宽带信号放大，只能用于窄频率信号放大。(2)按信号输出：变压器输出：使用变压器输出将大功率信号输出到负载，变压器远侧连接放大器，副侧连接负载；优点：结构简单，效率高。缺点：体积大，电磁干扰，高频响应差(由变压器确定)。无输出变压器：(OTLOutputTransformerless)通过电容进行负载连接的优点：结构简单，无电磁干扰；缺点：低频响应差。(2)按信号输出分割：无输出容量(OCLOutputCapacitorless)负载直接连接到放大器的输出端。由于OTL的优点和宽频率响应双电源设计，电路使电源要求稍高。桥推拉(BTLBridgerTransformerless)由连接到桥中间3354双端输入、双端输出的四个管道组成。优点：单电源，输出容量无频率响应；缺点：电路结构有点复杂，费用有点高，效率有点低。第二，OCL电路，1，电路结构(输出级别):使用两个参数对称和极性相反的晶体管互补，推拉；负载在两个细管的中点和地面之间直接连接。2，工作方式：当ui为正且大于开放电压时，T1的发送接头，在负载之间作用，T1传导，T2阻塞；在T1传导后，随着ui的变化，ic1发生了巨大变化，在此大变化电流过载时形成了大电压，因此，与输入信号的直接伴奏相对应的大功率从负载中获得。当Ui为负且绝对值大于开路电压时，T2的发射连接，在负载之间作用，T2传导，T1截止；随着T2传导后ui的变化，ic2发生了很大的变化，当此大变化的电流通过负载时，形成与前半周期相反的大电压，从而从负载中获得与输入信号的负伴奏相对应的大功率。如果输入信号绝对值小于开放电压，则晶体管对应于输出端没有电流、没有功率的输入信号，在整个输出信号中两个管的交叉点处发生失真3354交叉失真。3，交叉失真消除方法：方法1 使用二极管传导电压克服晶体管开路电压。在两个电子管的两个基座上添加两个二极管，并通过偏置电阻使两个二极管始终通过，因此两个晶体管的发射接头始终处于临界传导状态，因为B1总是正数，B2是负数，值约为1.4V。如果Ui为正，则D1总是传导，并且在二极管传导后动态电阻较小，因此B1电位随ui的变化而变化，并且始终在ui的0.7V: T1处放大输入信号的前半部分，而D2总是传导，并且B2电位总是比ui低0.7V，因此T2的发射连接电压不会随输入信号而变化，输出仅与T1相关。在Ui为负的情况下，同样，T2在输入信号后的伴奏期间放大所有部分，T1的发射接合电压不随输入信号变化，输出仅与T2相关。方法将二极管替换为晶体管配置UBE乘法器电路。自下而上的含义：如果将B1，B2的静态电压更改为UBE的倍数，并选择了相应的R3，R4值，则UB1B2大于两个晶体管的开路电压。4，提供较大输出电流的方法复合管：(1)将两个同极性管合成为一个同极性管：方法：将两个管的收集器互连，将第一个管的发射器连接到第二个管的基座。等效晶体管电流方向与参与复合的管电流方向相同，因此等于同极性管。电流放大：通常：(2)两个异性管合成为一级刚极性相同的管：方法：一级刚连接集电极；二级刚基；第一个只是已经连接好的第二个只是收集器。PNP(1) NPN(2):每个电流的流量，等效管与第一个极相同的PNP(包含电极)。NPN(1) PNP(2):每个电流的流量，等效管与第一个极相同的NPN(包含电极)。诱导和结论等效：5，由复合管道组成的互补和准互补回路：(1)由复合管道组成的互补回路：用于输出等级的复合管道，两个等效NPN，PNP互补；晶体管T2构成了UBE乘法器电路。恒流源用于设置适合于双级放大器的静态工作点，第一级的大负载将第一级的输出电压设置得更高。(2)复合管道构成的准互补电路：很难将最终高电流输出水平的NPN与PNP的特性完全对称，因此对于T2，将PNP和NPN的复合替换为最终输出水平相同的极性NPN管。6，互补电路的输出和效率：(1)最大无损输出功率(有效值)Pom:如果忽略晶体管静态电流，则在负载下获得的电压的峰值为：有效值包括：最大输出功率为：(2)效率：如果忽略基于晶体管的电流，则伴奏期间的平均值为：最大输出时收集器电流为最大值，电源提供的最大电流：因此，两个电源提供的总平均功率为，效率：如果忽略UCES:7，选择功率放大器管：(1)最大收集器电流ICM:因此：(3)最大允许耗散功率PCM:每个周期的管道消耗量：根据函数求出极值的方法：求出极值的变量。如果忽略管道压降管道消耗UCES，则最大管道消耗为：因此：每个管道的最大管道消耗为：3、OTL回路、1、回路结构：OCL回路具有低频响应，但在需要双电源时仍使用不方便互补(推拉)结构。输出部串接大电容。电路通电后，两根管子完全对称，因此发射极电位为VCC/2；晶体管开路电压为0时，基准电压也为VCC/2，因此必须在输入信号末端添加VCC/2直流电压。电路稳定后，电容的电压也充电到VCC/2，并且其容量很大，因此在输入交流信号的过程中，其电压基本上保持不变。2，工作方式：输入信号大于VCC/2 ui时T1传导，T2截止，电容大，因此对AC的近似短路，如果电流由VCC通过T1的C-E，然后由C通过RL，则负载的电压随输入信号变化0.5周，充电C的过程；如果输入信号小于VCC/2-ui，则通过T2传导、T1截止、C通过T2的C-E通过RL放电，负载的电压根据输入信号在负伴奏下发生变化。3，交叉失真解决方案：类似于OCL电路，但是如果在输出级别使用复合管，则所