汽车电路分析8

1、制作:赵鲁敬汽车电工电子技术基础汽车电工电子技术基础第第8 8章章 信号放大电路信号放大电路学习要求学习要求1. 掌握共射极放大电路的电路构成和分析方法，能利用图解法和微变等效掌握共射极放大电路的电路构成和分析方法，能利用图解法和微变等效电路法熟练分析共射放大电路的工作原理。电路法熟练分析共射放大电路的工作原理。2. 了解多级放大电路和功率放大电路的工作原理和分析方法。了解多级放大电路和功率放大电路的工作原理和分析方法。3. 了解放大电路在汽车电子电路中的应用。了解放大电路在汽车电子电路中的应用。4. 了解负反馈对放大电路性能的影响。了解负反馈对放大电路性能的影响。5. 掌握理想运算放大器的组

2、成及分析方法。掌握理想运算放大器的组成及分析方法。8.1.1 放大电路的组成第第8 8章章 信号放大电路信号放大电路 (1) 三极管三极管T，三极管是放大电路的关键元，三极管是放大电路的关键元件，主要利用其基极电流对集电极电流的控制件，主要利用其基极电流对集电极电流的控制作用，使输入端信号一个小的变化量能在输出作用，使输入端信号一个小的变化量能在输出端引起一个较大的变化量。端引起一个较大的变化量。 (2) 电源电源EB和电源和电源EC，EB是基极电源，又是基极电源，又称偏置电源，它的作用是使发射结处于正向偏称偏置电源，它的作用是使发射结处于正向偏置。电源置。电源EC保证集电结处于反向偏置，并为

3、输保证集电结处于反向偏置，并为输出信号提供能量。出信号提供能量。 (3) 电阻电阻RB和和RC，串接到输入回路的电阻，串接到输入回路的电阻称为基极偏流电阻，它和偏置电源共同提供大称为基极偏流电阻，它和偏置电源共同提供大小适当的基极电流，以使放大电路获得合适的小适当的基极电流，以使放大电路获得合适的静态工作点，一般为几十千欧到几百千欧。静态工作点，一般为几十千欧到几百千欧。 (4) 电容电容C1和和C28.1.2 放大电路和工作原理第第8 8章章 信号放大电路信号放大电路 放大电路的工作状态分静态和动态两种情况，放大电路的工作状态分静态和动态两种情况，静态静态是当放大电路没有输是当放大电路没有输

4、入信号时的状态，而入信号时的状态，而动态动态则是有输入信号时的状态。则是有输入信号时的状态。放大电路应满足三点要求：放大电路应满足三点要求： (1) 为了保证三极管工作在放大区，直流电源的极性必须使三极管的发为了保证三极管工作在放大区，直流电源的极性必须使三极管的发射结正向偏置，集电结反向偏置，此时才能由基极电流微小的变化量得到集射结正向偏置，集电结反向偏置，此时才能由基极电流微小的变化量得到集电极电流一个大的变化量，实现基极电流对集电极电流的控制。电极电流一个大的变化量，实现基极电流对集电极电流的控制。 (2) 输入回路的接法应使输入电压的变化量能够传送到三极管的基极回输入回路的接法应使输入

5、电压的变化量能够传送到三极管的基极回路，并产生相应的基极电流变化量。即。路，并产生相应的基极电流变化量。即。 (3) 在输出回路中应使集电极电流的变化能够引起集电极电压的变化，在输出回路中应使集电极电流的变化能够引起集电极电压的变化，即，并传送到放大电路的输出端。即，并传送到放大电路的输出端。8.2.1 近似估算法求静态工作点第第8 8章章 信号放大电路信号放大电路 静态分析静态分析的对象是直流成分，用来确定没有加入交流信号时，电路中各处的对象是直流成分，用来确定没有加入交流信号时，电路中各处的直流电压和直流电流值。静态时对应的工作点称为静态工作点，简称的直流电压和直流电流值。静态时对应的工作

6、点称为静态工作点，简称Q点。点。静态值的分析通常有两种方法，即近似估算法和图解法。静态值的分析通常有两种方法，即近似估算法和图解法。8.2.2 图解法求静态工作点 第第8 8章章 信号放大电路信号放大电路 图解法图解法求静态工作点是求放大电路静态值的另一种方法，具体步骤包括：求静态工作点是求放大电路静态值的另一种方法，具体步骤包括： (1) 针对具体的电路，采用近似估算法确定基极偏置电流。针对具体的电路，采用近似估算法确定基极偏置电流。 (2) 确定直流负载线。确定直流负载线。 (3) 利用三极管的输出特性曲线和直流负载线相交，即可得到静态工作点的利用三极管的输出特性曲线和直流负载线相交，即可

7、得到静态工作点的位置，并求出对应的各项静态值。位置，并求出对应的各项静态值。 用图解法分析放大电路的动态时，用图解法分析放大电路的动态时，必须先画出放大电路的交流通路。必须先画出放大电路的交流通路。 放大电路的图解分析法的步骤：放大电路的图解分析法的步骤： (1) 由近似估算法求出放大电路由近似估算法求出放大电路的静态基极偏流。的静态基极偏流。 (2) 由放大电路的直流通路画出由放大电路的直流通路画出直流负载线，则直流负载线与的交点直流负载线，则直流负载线与的交点即为静态工作点。即为静态工作点。 (3) 过静态工作点作交流负载线。过静态工作点作交流负载线。 (4) 求出输出信号的变化范围。求出

8、输出信号的变化范围。 8.3.1 图解分析法第第8 8章章 信号放大电路信号放大电路1. 三极管的微变等效电路三极管的微变等效电路8.3.2 放大电路的微变等效电路分析法第第8 8章章 信号放大电路信号放大电路1. 电压放大倍数电压放大倍数2. 输入电阻输入电阻3. 输出电阻输出电阻8.3.3 放大电路的微变等效电路 第第8 8章章 信号放大电路信号放大电路8.4 集成运算放大器简介集成运算放大器简介第第8 8章章 信号放大电路信号放大电路 集成电路集成电路是利用氧化、光刻、扩散、外延、蒸铝等集成工艺，把晶体管、是利用氧化、光刻、扩散、外延、蒸铝等集成工艺，把晶体管、电阻、导线等集中制作在一小

9、块半导体基片上，构成一个完整的电路。根据电阻、导线等集中制作在一小块半导体基片上，构成一个完整的电路。根据功能的不同，集成电路可分为模拟集成电路和数字集成电路两大类，其中集功能的不同，集成电路可分为模拟集成电路和数字集成电路两大类，其中集成电路运算放大器成电路运算放大器(简称集成运放简称集成运放)在模拟集成电路中的应用最为广泛，它实在模拟集成电路中的应用最为广泛，它实质上是一个高增益直接耦合的多级放大电路。集成电路具有如下特点：质上是一个高增益直接耦合的多级放大电路。集成电路具有如下特点：(1) 电路结构和元器件的性能参数比较一致，对称性好。电路结构和元器件的性能参数比较一致，对称性好。(2)

10、 高阻值电阻在集成电路中常用三级管组成的恒流源替代。高阻值电阻在集成电路中常用三级管组成的恒流源替代。(3) 大电容和电感不易制造，常采用外接方式。大电容和电感不易制造，常采用外接方式。(4) 在集成电路中，二极管常用三极管的发射结代替。在集成电路中，二极管常用三极管的发射结代替。(5) 多级放大电路都采用直接耦合方式。多级放大电路都采用直接耦合方式。8.4.1 集成运放的组成 第第8 8章章 信号放大电路信号放大电路 输入级输入级一般是由三极管或场效应一般是由三极管或场效应管组成的恒流源差动放大电路，以减管组成的恒流源差动放大电路，以减少整个电路的零点漂移，提高共模抑少整个电路的零点漂移，提

11、高共模抑制比，减少噪声和失真，并具有很高制比，减少噪声和失真，并具有很高的差模输入电阻。的差模输入电阻。 中间级中间级的主要作用是提高电压增的主要作用是提高电压增益，通常为多级放大电路。益，通常为多级放大电路。 输出级输出级一般由互补对称输出电路一般由互补对称输出电路构成，能够输出足够大的电压和电流，构成，能够输出足够大的电压和电流，并具有较强的带负载能力。并具有较强的带负载能力。 偏置电路偏置电路的作用是为各级电路提的作用是为各级电路提供合适和稳定的偏置电流，决定各级供合适和稳定的偏置电流，决定各级电路的静态工作点。电路的静态工作点。8.4 集成运算放大器简介集成运算放大器简介线性区工作线性

12、区工作2. 饱和区工作饱和区工作8.4.2集成运放的传输特性第第8 8章章 信号放大电路信号放大电路8.4 集成运算放大器简介集成运算放大器简介理想运放的性能参数理想运放的性能参数 在分析集成运放应用电路时，往往把集成运放看成是一个理想运放器在分析集成运放应用电路时，往往把集成运放看成是一个理想运放器件，以简化应用电路的分析过程。理想运放的主要技术指标如下：件，以简化应用电路的分析过程。理想运放的主要技术指标如下：2. 理想运放的理想运放的“虚短虚短”和和“虚断虚断”理想运放的输入电流为理想运放的输入电流为0，因此可看成断路，但它们之间并非真正的断路，因此可看成断路，但它们之间并非真正的断路，

13、故称为故称为“虚断虚断”。(2) 理想运放的差模输入电压为理想运放的差模输入电压为 8.4.3 理想运放的“虚短”、“虚断”概念第第8 8章章 信号放大电路信号放大电路8.4 集成运算放大器简介集成运算放大器简介 反馈：在电子电路中，将放大电路中输出量反馈：在电子电路中，将放大电路中输出量(电压或者电流电压或者电流)的一部分或全部的一部分或全部按一定的方式送回到输入端，以改善系统性能的过程，称之为反馈。按一定的方式送回到输入端，以改善系统性能的过程，称之为反馈。8.5.1 反馈的基本概念第第8 8章章 信号放大电路信号放大电路反馈深度：表示反馈前后放大倍数的变化程度。反馈深度：表示反馈前后放大

14、倍数的变化程度。（1）若）若 ，则此时放大倍数下降，则此时放大倍数下降，引入的反馈必为负反馈。或者说，负反馈使净输入引入的反馈必为负反馈。或者说，负反馈使净输入信号减小，从而导致放大器的输出降低。负反馈的信号减小，从而导致放大器的输出降低。负反馈的程度越深，放大倍数下降得越多，但是能带来放大程度越深，放大倍数下降得越多，但是能带来放大器的其他性能的改善。器的其他性能的改善。 深度负反馈深度负反馈 ：（2）若）若 ，则此时放大倍数增加，则此时放大倍数增加，引入的反馈称为正反馈。或者说，正反馈使净输入引入的反馈称为正反馈。或者说，正反馈使净输入信号增大，从而导致放大器的输出增加。信号增大，从而导致

15、放大器的输出增加。8.5 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈8.5 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈8.5.2 反馈的四种组态第第8 8章章 信号放大电路信号放大电路 反馈放大器包括电压串联、电压反馈放大器包括电压串联、电压并联、电流串联、电流并联四种基本并联、电流串联、电流并联四种基本组态。组态。 在分析反馈放大电路时，首先要在分析反馈放大电路时，首先要找出反馈支路，分析该反馈属于正反找出反馈支路，分析该反馈属于正反馈还是负反馈，再判断它属于哪种基馈还是负反馈，再判断它属于哪种基本组态。本组态。8.5 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈8.5 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈8.

16、5.2 反馈的四种组态第第8 8章章 信号放大电路信号放大电路1. 电路有无反馈的判断电路有无反馈的判断2. 正反馈和负反馈的判断正反馈和负反馈的判断3. 电压反馈和电流反馈的判断电压反馈和电流反馈的判断4. 串联反馈和并联反馈的判断串联反馈和并联反馈的判断8.5 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈8.5 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈第第8 8章章 信号放大电路信号放大电路8.5.3 负 反馈电路分析电压串联负反馈电压串联负反馈 输出端采取电压负反馈的方式，主要目输出端采取电压负反馈的方式，主要目的是维持输出电压基本不变。例如当一定时，的是维持输出电压基本不变。例如当一定时，由于负载

17、的变化使输出电压下降，则电路会由于负载的变化使输出电压下降，则电路会出现如下自动调节的过程：出现如下自动调节的过程： 引入电压负反馈，输出电压基本维持恒定。引入电压负反馈，输出电压基本维持恒定。 输入端采取串联负反馈的方式，由于信输入端采取串联负反馈的方式，由于信号源内阻和运放的输入电阻呈串联状态，那号源内阻和运放的输入电阻呈串联状态，那么信号源内阻越小，分压越小，加在运放输么信号源内阻越小，分压越小，加在运放输入端的净输入电压越大，反馈效果则越好。入端的净输入电压越大，反馈效果则越好。8.5 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈8.5 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈第第8 8章章 信号

18、放大电路信号放大电路8.5.3 负 反馈电路分析2. 电流串联负反馈电流串联负反馈 输出端采取电流负反馈的方式，主要目输出端采取电流负反馈的方式，主要目的是维持输出电流基本不变。例如当一定时的是维持输出电流基本不变。例如当一定时,由于负载的变化使输出电流下降，则电路会由于负载的变化使输出电流下降，则电路会出现如下自动调节的过程：出现如下自动调节的过程： 可见，由于引入了电流负反馈，输出电流基可见，由于引入了电流负反馈，输出电流基本维持恒定。本维持恒定。 8.5 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈8.5 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈第第8 8章章 信号放大电路信号放大电路8.5.3 负

19、 反馈电路分析3. 电压并联负反馈电压并联负反馈 输入端采取并联负反馈的方式，由于信号源内阻和运放的输入电阻输入端采取并联负反馈的方式，由于信号源内阻和运放的输入电阻呈并联状态，那么呈并联状态，那么,信号源内阻越大，分流越小，加在运放输入端的净输信号源内阻越大，分流越小，加在运放输入端的净输入电流越大，反馈效果则越好。电压负反馈的方式使输出电压基本保持入电流越大，反馈效果则越好。电压负反馈的方式使输出电压基本保持恒定。恒定。 4. 电流并联负反馈电流并联负反馈 输入端采取并联负反馈的方输入端采取并联负反馈的方式，由于信号源内阻和运放的输式，由于信号源内阻和运放的输入电阻呈并联状态，那么入电阻呈

20、并联状态，那么,信号源信号源内阻越大，分流越小，加在运放内阻越大，分流越小，加在运放输入端的净输入电流越大，反馈输入端的净输入电流越大，反馈效果则越好。电流负反馈的方式效果则越好。电流负反馈的方式使输出电流基本保持恒定。使输出电流基本保持恒定。8.5 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈8.5 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈第第8 8章章 信号放大电路信号放大电路8.6 集成运算放大器的应用集成运算放大器的应用1. 比例运算比例运算(1) 同相比例运算第第8 8章章 信号放大电路信号放大电路(2) 反相比例运算8.6 集成运算放大器的应用集成运算放大器的应用第第8 8章章 信号放大电路信号放大电路2. 加法和减法运算加法和减法运算反向加法运算电路反向加法运算电路(1) (2) 差分减法运算电路差分减法运算电路 8.6 集成运算放大器的应用集成运算放大器的应用第第8 8章章 信号放大电路信号放大电路3. 积分和微分运算电路积分和微分运算电路(1) 积