放大电路与集成运算放大器

1、1电工电子技术与技能（非电类少学时）电工电子技术与技能（非电类少学时）程周主编程周主编中等职业教育课程改革国家规划新教材配套多媒体资源213 放大电路与集成运算放大器13.1 基本放大电路基本放大电路113.2 多多级级放大放大电电路路23*13.3 射极输出器射极输出器 13.5 运算放大器运算放大器5*13.4 功率放大器功率放大器4 13.6 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈6 13.7 正弦波振荡器正弦波振荡器7313.1基本放大电路基本放大电路VT 电流放大元件电流放大元件UCC 直流电源。与直流电源。与 RB、RC 配合，保证管子的发射极正偏、配合，保证管子的发射极正偏、集电极

2、反偏；为输出信号提供集电极反偏；为输出信号提供能量。能量。RB 基极偏置电阻。与基极偏置电阻。与 UCC 配合，为三极管提供合适的基配合，为三极管提供合适的基极电流。极电流。RC 集电极负载电阻。将三极管的电流放大作用转化为电集电极负载电阻。将三极管的电流放大作用转化为电压放大。压放大。 C1、C2 耦合电容。耦合电容。“隔直通交隔直通交”。发射极是输入、输出回路的公共端发射极是输入、输出回路的公共端输入回路输入回路输出回路输出回路共射共射放大电路放大电路13.1.1 共发射极单管放大电路的结构共发射极单管放大电路的结构413.1.2共发射极放大电路工作原理共发射极放大电路工作原理1. 静态工

3、作情况静态工作情况直流通路：直流通路：直流信号在电路中流通的路径。直流信号在电路中流通的路径。直流通路的画法：直流通路的画法：电容视为开路。电容视为开路。静态工作点：静态工作点：静态时静态时，晶体管晶体管IB、IC、UCE 称该放大电路静态工作点。称该放大电路静态工作点。静态：静态：放大器无交流信号输入放大器无交流信号输入时的直流工作状态。时的直流工作状态。静态分析时可画出：静态分析时可画出：图图13.2基本共发射极放基本共发射极放大电路的直流通路大电路的直流通路 5根据直流通路的结构计算根据直流通路的结构计算静态工作点静态工作点BBECCBRUUIBECCUUBCCBRUI BCIICCCC

4、CEIRUU通常通常则则6 例例 UCC = 12 V, RB = 300 k , RC = 4 k , = 50, 求放大电路的静态工作点求放大电路的静态工作点IB 、IC 和和 UCE。 解解 A40mA30012BCCB RUImA2A4050BC II V4V)2412(CCCCCERIUU72动态工作情况动态工作情况 动态：动态：有交流信号输入时放大电路的状态。有交流信号输入时放大电路的状态。动态时，在输入交流信号动态时，在输入交流信号 ui 作用下，电路中各极电压、作用下，电路中各极电压、电流在原静态值上叠加一个交电流在原静态值上叠加一个交流分量。只要静态工作点合适，流分量。只要静

5、态工作点合适，晶体管工作在放大状态，各极晶体管工作在放大状态，各极电压、电流交流分量的变化规电压、电流交流分量的变化规律与输入交流信号律与输入交流信号 ui 相同。相同。8放大电路的工作波形放大电路的工作波形输入交流信号输入交流信号 ui 经耦合电容经耦合电容 C1 加加在晶体管的发射结。在晶体管的发射结。经耦合电容经耦合电容 C2 “隔直通隔直通交交”后，后，输出交流电压输出交流电压 uo。uo 与与 ui 反相。反相。uBE = UBE + ui由于晶体管处于放大状态，集电极由于晶体管处于放大状态，集电极电流电流 iC 受基极电流受基极电流 iB 控制，控制， iC = iB = IC +

6、 ic ，uCE = UCC iCRC随随 iC 作相反的作相反的变化。变化。uBE 的的变化引起基极电流变化引起基极电流 iB 的的变化。变化。 iB = IB + ib9放大电路在输入交流信号后，如果静态放大电路在输入交流信号后，如果静态工作点选择的合适，在整个信号周期内，晶工作点选择的合适，在整个信号周期内，晶体管都工作在线性放大区，放大电路能不失体管都工作在线性放大区，放大电路能不失真地放大信号。真地放大信号。如果静态工作点选择不当，晶体管有时如果静态工作点选择不当，晶体管有时会进入截止状态或饱和状态，从而产生非线会进入截止状态或饱和状态，从而产生非线性失真。性失真。13.1.3静态工

7、作点的选择与波形失真静态工作点的选择与波形失真101静态工作点设置太低时静态工作点设置太低时UBE 小于小于 uim, 在交流信号的负半周，在交流信号的负半周，晶体管发射结因反偏而截止，没有放大作晶体管发射结因反偏而截止，没有放大作用，输出波形失真。用，输出波形失真。截止失真：截止失真：因晶体管进入截止区而因晶体管进入截止区而产生的失真。产生的失真。克服截止失真的办法：克服截止失真的办法：增大静态工增大静态工作点的值，通常减小基极偏置电阻作点的值，通常减小基极偏置电阻 RB。截止失真的特点：截止失真的特点：对于对于 NPN 型晶体型晶体管组成的放大电路，发生截止失真时，管组成的放大电路，发生截

8、止失真时，输出电压波形的正半周被削。输出电压波形的正半周被削。112静态工作点设置太高时静态工作点设置太高时在交流信号的正半周，随输入信号增大，在交流信号的正半周，随输入信号增大，集电极电流集电极电流 iC 因受因受最大值最大值 ICm 的限制不能相应增的限制不能相应增大，大，iB 对对 iC 失去控制作用，晶体管进入饱和区，失去控制作用，晶体管进入饱和区，输出波形产生失真。输出波形产生失真。饱和失真：饱和失真：因晶体管进入饱和区而产生的失因晶体管进入饱和区而产生的失真。真。饱和失真的特点：饱和失真的特点：对于对于 NPN 型晶体管组成型晶体管组成的放大电路，发生饱和失真时，输出电压波形的的放

9、大电路，发生饱和失真时，输出电压波形的负半周被削。负半周被削。克服饱和失真的办法：克服饱和失真的办法：减小静态工作点的减小静态工作点的值，通常增大基极偏置电阻值，通常增大基极偏置电阻 RB。12为了不失真的放大信号，必须设置合适的静态工作为了不失真的放大信号，必须设置合适的静态工作点，同时工作点要稳定。点，同时工作点要稳定。由于晶体管的参数与温度有关，当环境温度变化或更由于晶体管的参数与温度有关，当环境温度变化或更换管子时，晶体管的参数要发生变化，引起静态工作点的换管子时，晶体管的参数要发生变化，引起静态工作点的变化。变化。TICEOIC例：例：即，温度升高，静态工作点上移，可能会引起饱和即，

10、温度升高，静态工作点上移，可能会引起饱和失真。失真。稳定静态工作点，采用具有稳定静态工作点作用的稳定静态工作点，采用具有稳定静态工作点作用的分压式放大电路。分压式放大电路。13.1.4静态工作点的稳定静态工作点的稳定13分压式放大电路：分压式放大电路：稳定静态工作点的原理：稳定静态工作点的原理：如果如果 I1 IB，UCC UBE，B2B1B2CCBRRRUU 则：则：基本不变基本不变UE = UB UBE 也基本不变也基本不变EEECRUII 基本不变基本不变稳定静态工作点的过程稳定静态工作点的过程：TICIEVEUBE (=UB UE)ICCE：旁路电容。对交流信号旁路电容。对交流信号 C

11、E 视为短路。视为短路。14 交流通路交流通路放大电路的交流通路放大电路的交流通路交流通路：交流通路：交流信号在电路中交流信号在电路中流通的路径。流通的路径。交流通路的画法：交流通路的画法：对交流信号对交流信号阻抗很小的耦合电容、旁路电阻抗很小的耦合电容、旁路电容视为短路；直流电源对交流容视为短路；直流电源对交流信号内阻很小，也视为短路。信号内阻很小，也视为短路。输入回路输入回路输出回路输出回路13.1.5电压放大倍数、输入电阻和输出电阻电压放大倍数、输入电阻和输出电阻151电压放大倍数电压放大倍数电压放大倍数电压放大倍数iouuAu bLLcoiRRiu bebiriu 为等效负载电阻；为等

12、效负载电阻；其中其中 CLLRRR 所以所以beLbbe bLiorRiriRuuAu 负号表示输出与输入信号反相。负号表示输出与输入信号反相。CL,u beC rRARR 空载时，空载时，为晶体管基极和发射极为晶体管基极和发射极间的动态电阻。间的动态电阻。berbbebeiUr 约为约为1 k 。162输入电阻输入电阻 Ri 和输出电阻和输出电阻 Ro放大电路的输入电阻放大电路的输入电阻 Ri 是是从放大电路的输入端看进去的从放大电路的输入端看进去的交流等效电阻。交流等效电阻。ribebeBi /rrRR Ri 相当于信号源或前级放大电路的负载。一般来说，相当于信号源或前级放大电路的负载。一

13、般来说， Ri 越越大，放大电路向信号源取用的电流越小，对信号源的大，放大电路向信号源取用的电流越小，对信号源的影响越小。影响越小。17放大电路的输出电阻放大电路的输出电阻 Ro 是从放是从放大电路的输出端大电路的输出端( (不包括负载不包括负载) )看进看进去的交流等效电阻。去的交流等效电阻。roCoRR Ro 表示放大电路的带负载能力。放大电路对负载来表示放大电路的带负载能力。放大电路对负载来说相当于一个内阻为说相当于一个内阻为 Ro 的的信号源。信号源。 Ro 越越小，放大电路带小，放大电路带负载的能力越强。负载的能力越强。18 例例 UCC = 12 V, RB = 300 k , R

14、C = 4 k , = 50，rbe = 1 k , RL = 4 k ，求放大电路的求放大电路的 Au、ri、ro。 解解 beLrRAu k2k4444 /CLCL CLLRRRRRRR1001250beL rRAu k1 /bebeBirrRR k4coRR若放大电路未带负载若放大电路未带负载2001450beC rRAu 19多个单级放大电路通过一定的方式连接在一起，组合多个单级放大电路通过一定的方式连接在一起，组合成多级放大电路成多级放大电路 。 级级间间耦合：耦合：级与级间的连接方式。级与级间的连接方式。级级间间耦合的要求：耦合的要求：一、前后级静态工作点影响应最小。一、前后级静态

15、工作点影响应最小。二、信号能顺利传递，传递过程中信号损耗和失真要二、信号能顺利传递，传递过程中信号损耗和失真要尽可能的小。尽可能的小。13.2多级放大电路多级放大电路201耦合方式耦合方式常用的耦合方式有三种：直接耦合、阻容耦合、变压常用的耦合方式有三种：直接耦合、阻容耦合、变压器耦合。器耦合。( (1) )直接耦合直接耦合缺点：前后级静态工作点互相影响，存在缺点：前后级静态工作点互相影响，存在“零点漂零点漂移移”现象。现象。 零点漂移：零点漂移：输入信号为零时，输出随外界条件变化输入信号为零时，输出随外界条件变化而偏离静态值的现象。而偏离静态值的现象。优 点 ： 能 够 放 大 直 流 信优

16、 点 ： 能 够 放 大 直 流 信号和变化缓慢的信号。号和变化缓慢的信号。零点漂移危害：轻则使电路输出存在误差，重则使零点漂移危害：轻则使电路输出存在误差，重则使电路无法正常工作。电路无法正常工作。21( (2) )阻容耦合阻容耦合由于耦合电容的隔直作用，各级静态工作点可独立由于耦合电容的隔直作用，各级静态工作点可独立设置，互不影响。但不能放大直流信号和变化缓慢的信设置，互不影响。但不能放大直流信号和变化缓慢的信号。号。( (3) )变压器耦合变压器耦合优点：变压器一次、二次绕组间不能传递直流信号，优点：变压器一次、二次绕组间不能传递直流信号，因而前后级静态工作点互不影响；由于变压器的阻抗电

17、因而前后级静态工作点互不影响；由于变压器的阻抗电压、电流的变换作用，可使放大电路传输效率高。压、电流的变换作用，可使放大电路传输效率高。缺点：频率特性差，体积大，不适于集成化。缺点：频率特性差，体积大，不适于集成化。222多级放大电路的组成多级放大电路的组成多级放大电路的总电压放大倍数等于各单级放大电路多级放大电路的总电压放大倍数等于各单级放大电路放大倍数的乘积。放大倍数的乘积。Au = Au1Au2 Aun注意：在计算放大倍数时，后级的输入电阻即为前级注意：在计算放大倍数时，后级的输入电阻即为前级的负载电阻。的负载电阻。23射极输出器电路图射极输出器电路图输出电压输出电压 uo 为晶体管发射

18、极输出。为晶体管发射极输出。13.3 射极输出器射极输出器241电压放大倍数电压放大倍数E LLRRR LbeLbLbbebLio)(1)1()(1)1(RrRiRiriRuuAu 1)(1 Lbe uARr，所以，所以由于由于 经经理论分析可得理论分析可得可见输出电压可见输出电压 uo 随随 ui 变化而变化，大小近似相等，且变化而变化，大小近似相等，且相位相同，所以该电路又称射极跟随器。相位相同，所以该电路又称射极跟随器。13.3.1电压放大倍数、输入电阻和输出电阻电压放大倍数、输入电阻和输出电阻252输入电阻输入电阻 Ri LBLbeBi1/1/RRRrRR 射极跟随器的输入电阻很射极跟

19、随器的输入电阻很高。通常为几千欧至几百千欧。高。通常为几千欧至几百千欧。riri ro3输出电阻输出电阻 Ro射极跟随器的输出电阻很小。通常为几十欧至几百欧。射极跟随器的输出电阻很小。通常为几十欧至几百欧。原因：因原因：因 uo ui，当当 ui 不变，不变， uo 也近似不变，可见，也近似不变，可见，负载电阻对输出电压影响很小，说明输出电阻很小。负载电阻对输出电压影响很小，说明输出电阻很小。 26射极跟随器具有输入电阻高；输出电阻低；电压放大射极跟随器具有输入电阻高；输出电阻低；电压放大倍数近似等于倍数近似等于 1；输出电压与输入电压同相位的特点，因；输出电压与输入电压同相位的特点，因而在电

20、路中得到广泛的应用。而在电路中得到广泛的应用。1作输入级作输入级2作输出级作输出级3作中间隔离级作中间隔离级利用高输入阻抗可减小对信号源的影响。利用高输入阻抗可减小对信号源的影响。利用低输出阻抗可提高带负载能力，使输出电压稳定。利用低输出阻抗可提高带负载能力，使输出电压稳定。利用其阻抗变换作用，接利用其阻抗变换作用，接在两级共在两级共发射极放大电路之发射极放大电路之间，可减小后级对前级的影响。间，可减小后级对前级的影响。13.3.2射极输出器的应用射极输出器的应用27是以供给负载一定输出功率为主要目的的放大电路，是以供给负载一定输出功率为主要目的的放大电路，简称功放。简称功放。对功放的对功放的

21、要求：要求：1输出功率大：输出功率大：即输出信号的电压和电流幅值都应很大。即输出信号的电压和电流幅值都应很大。13.4.1功率放大器的概念功率放大器的概念2效率高：效率高：减小晶体管消耗的能量，使直流电源提供的减小晶体管消耗的能量，使直流电源提供的直流功率尽可能多的转化为输出功率。直流功率尽可能多的转化为输出功率。 3失真小：失真小：功放中的晶体管工作在大信号状态，不可避功放中的晶体管工作在大信号状态，不可避免会产生非线性失真。要求非线性失真在规定的范围内。免会产生非线性失真。要求非线性失真在规定的范围内。281 OCL 功放电路工作原理功放电路工作原理结构特点结构特点：VT1 和和 VT2

22、分别是分别是 NPN 和和 PNP 管，两管，两管参数对称，管参数对称，CCCCUU 。 该电路可看作两个射极输出该电路可看作两个射极输出器组合而成。射极输出器具备器组合而成。射极输出器具备电流放大作用。电流放大作用。13.4.2互补对称功率放大器互补对称功率放大器(OCL 电路电路)29工作原理工作原理：当输入信号：当输入信号 ui = 0 时，两管均不导通，时，两管均不导通，无电流流过负载，输出电压无电流流过负载，输出电压 uo = 0。30ic2 自下而上流过负载，输出自下而上流过负载，输出 uo 的的负半周。负半周。当输入信号当输入信号 ui 0 时时:在在 ui 正半正半周，周，VT

23、1 发射发射结正偏导通，结正偏导通，VT2 截止。截止。 ic1Ic1 自上而下流过负载，自上而下流过负载，输出输出 uo 的正半的正半周。周。 ic2在在 ui 负半周，负半周， VT2 发射发射结正偏导通，结正偏导通， VT1 截止。截止。可见在可见在 ui 的整个周期的整个周期内，两管交替导通，负载上内，两管交替导通，负载上得到一个完整得到一个完整 波形。波形。 31结论：结论：两两管管互补，工作性互补，工作性能对称，各自导通半个能对称，各自导通半个周期，因而称为互补对周期，因而称为互补对称电路。称电路。2最大输出功率和效率最大输出功率和效率( (1) )最大输出功率最大输出功率 Pom

24、L2CCom2RUP ( (2) )效率效率 平均功率平均功率实际实际 OCL 功放，其效率一般在功放，其效率一般在 60 左右。左右。00cmcccmccVom5 .78221 IUIUPP CmCCV2IUP32运算放大器是一个集成的高运算放大器是一个集成的高放大倍数的多级直接耦合放大放大倍数的多级直接耦合放大器，简称运放。器，简称运放。 运运放由放由输入级、中间级、输出级和偏置电路组成。输入级、中间级、输出级和偏置电路组成。 输入级：采用具有抑制零点漂移作用的差分放大器。输入级：采用具有抑制零点漂移作用的差分放大器。 中间级：采用多级电压放大器，以提供大的电压放大倍中间级：采用多级电压放

25、大器，以提供大的电压放大倍数。数。结构：结构：13.5.1运算放大器的结构和特点运算放大器的结构和特点13.5 运算放大器运算放大器33 输出级：输出级：采用具有功率放大作用的射极输出器，以提高带负采用具有功率放大作用的射极输出器，以提高带负载能力；载能力；偏偏置置电路：给运放的各级提供合适的静态工作点。电路：给运放的各级提供合适的静态工作点。特点：特点：输入电阻很高，输出电阻很小，电压放大倍数很大，输入电阻很高，输出电阻很小，电压放大倍数很大，零点漂移很小。零点漂移很小。符号：符号：同相同相输入端输入端反相输入端反相输入端输出端输出端34)(uuAuoo线性区线性区正饱和区正饱和区 负饱和区

26、负饱和区 运放的运放的输入输出特性：输入输出特性：由于运放的电压放大倍数由于运放的电压放大倍数很大，为保证正常工作，需引很大，为保证正常工作，需引入负反馈。入负反馈。Ao 为为开环电压放大倍数。开环电压放大倍数。斜率斜率A0ouo)(uuuiAB运放工作在线性区时运放工作在线性区时35运算放大器实际电路运算放大器实际电路RP：调零电位器调零电位器C：消振电容消振电容+UCC与与-UEE：电源电压电源电压RF：负反馈电阻负反馈电阻36由于实际运算放大器的技术指标接近理想化条件，由于实际运算放大器的技术指标接近理想化条件，为简化分析，可将实际运放看作理想运放，按其理想化为简化分析，可将实际运放看作

27、理想运放，按其理想化条件进行分析。条件进行分析。1开环电压放大倍数为无穷大，即开环电压放大倍数为无穷大，即 A = 。2开环输入电阻无穷大，即开环输入电阻无穷大，即 Ri = 。3开环输出电阻为零，即开环输出电阻为零，即 Ro = 0在分析运算放大器的电路时，一般将它看成是理想的在分析运算放大器的电路时，一般将它看成是理想的运算放大器。运算放大器。理想化的主要条件：理想化的主要条件：13.5.2理想运算放大器理想运算放大器37理想运放工作在线性区的依据理想运放工作在线性区的依据由于由于 Ao = ，uo 为为有限值，有限值，由由)(oo uuAu得：得：u+ u = 01u+ = u-相当于两

28、输入端之间相当于两输入端之间短路短路, , 但又但又未真正短路，故称未真正短路，故称 “ “虚假短路虚假短路”，简称虚短简称虚短 由于由于 Ri = 两两输入端无电流流进，输入端无电流流进，相当于两输入端之间相当于两输入端之间断路断路，但又未真正断路，故称，但又未真正断路，故称 “ “虚虚假断路假断路”，简称虚断。，简称虚断。2i+ = i- = 0381比例运算电路比例运算电路( (1) )反相比例运算电路反相比例运算电路1i1iiRuRuui FoFofRuRuui i1FouRRu F12/ RRR 可列出可列出平衡电阻平衡电阻iouu 0 uu解得解得结论：输出电压与输入电压为反相比例

29、运算关系。反相结论：输出电压与输入电压为反相比例运算关系。反相输入端称为输入端称为“虚地虚地”。F1RR 若若反相器反相器Fiii 由由i+ = i = 0得得 uu虚地虚地if13.5.3运算放大器组成的基本运算电路运算放大器组成的基本运算电路39( (2) )同相比例运算电路同相比例运算电路iuuu 1i1iRuRui FoiFofRuuRuui i1Fo)1(uRRu 可列出可列出解得解得则则 uo= ui0F R 1R若若或或由由i+ = i-= 0 uuFiii 得得结论：输出电压与输入电压为同相比例运算关系。结论：输出电压与输入电压为同相比例运算关系。电压跟随器电压跟随器401i1

30、1Rui Fo21fRuiii )(i22Fi11FouRRuRRu由图可列出由图可列出解得解得当当2i22Rui 21RR 时，时，)(i2i11FouuRRu F213/RRRR 平衡电阻平衡电阻2加法运算电路加法运算电路结论：输出电压与输入电压之和成比例。结论：输出电压与输入电压之和成比例。当当 R1= R2= RF 时时)(i2i1ouuu 加法器加法器反相加法电路反相加法电路41i2323uRRRu 因为因为 uu，所以，所以i11Fi23231Fo)1(uRRuRRRRRu 由图可列出由图可列出i1i1iRuu )(oi1F11i1uuRRRu 3减法运算减法运算当当21RR 时，

31、时，3FRR =i1i2ouuu F12112/RRRR 平衡电阻平衡电阻减法器减法器是实现若干个输入信号相减功能的电路是实现若干个输入信号相减功能的电路42反馈：反馈：将放大电路输出信号将放大电路输出信号( (电压或电流电压或电流) )的一部分或全部，的一部分或全部，通过一定的方式通过一定的方式( (反馈电路反馈电路) )引回到放大电路输入端。引回到放大电路输入端。正反馈：正反馈：如果反馈信号使净输入信号增加。如果反馈信号使净输入信号增加。负反馈：负反馈：如果反馈信号使净输入信号减小。如果反馈信号使净输入信号减小。输入量由两部分组成：输入量由两部分组成：输入信号输入信号 xi输出信号输出信号

32、 xo( (一部分或全部一部分或全部) )13.6.1负反馈的概念负反馈的概念13.6 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈43负反馈放大电路的一般方框图负反馈放大电路的一般方框图 输入信号输入信号 净输入信号净输入信号 反馈信号反馈信号 输出信号输出信号iXoXfXiXfiiXXX若若为正反馈为正反馈本节只本节只讨论负反馈讨论负反馈fiiXXX若若为负反馈为负反馈44瞬时瞬时极性法：极性法：先假定将反馈信号放大电路输入端的先假定将反馈信号放大电路输入端的连线断开，连线断开，在某一瞬间，假设输入端信号的瞬间极性在某一瞬间，假设输入端信号的瞬间极性 ( (表示信号表示信号增加，表示信号减小增加，

33、表示信号减小) )，根据放大电路的结构，得到输出，根据放大电路的结构，得到输出信号的瞬时极性。若反馈电路引回输入回路的反馈信号与原信号的瞬时极性。若反馈电路引回输入回路的反馈信号与原输入信号极性相同，使净输入增加，为正反馈；若反馈电路输入信号极性相同，使净输入增加，为正反馈；若反馈电路引回输入回路的反馈信号与原输入信号极性相反，使净输入引回输入回路的反馈信号与原输入信号极性相反，使净输入减小，为负反馈。减小，为负反馈。* 13.6.2反馈的极性判断反馈的极性判断45例：例：试用瞬时极性法判断电路的反馈极性试用瞬时极性法判断电路的反馈极性解：解： ( (1) ) 1先断开反馈电路；先断开反馈电路

34、；2反相输入端加反相输入端加“”( (增大增大) )瞬时信瞬时信号，输出端信号为号，输出端信号为“”。3经经RF引回反向输入端为引回反向输入端为“”与原输与原输入端的入端的“”信号相反信号相反负反馈负反馈ui“” 同理：同理：uo“”( (2) ) 经经RF反馈反馈“”与与ui “”极性相同极性相同 正反馈正反馈 46( (3) ) 若若 VT1 加入端加加入端加“”，由，由 VT1 “倒相倒相”，VT2 的发射极为的发射极为“ ”，经，经 RF、CF 反馈引反馈引回回 VT1 输入端后为输入端后为“ ”，与输入，与输入“”相反，相反， 负反馈负反馈47概念：如果在电路中引入的反馈量仅是直流量

35、，这种反馈概念：如果在电路中引入的反馈量仅是直流量，这种反馈称为直流反馈。称为直流反馈。13.6.3 直流负反馈直流负反馈作用：直流负反馈可以稳定放大电路的静态工作点。作用：直流负反馈可以稳定放大电路的静态工作点。481从放大电路输出端看，区分电压反馈、电流反馈从放大电路输出端看，区分电压反馈、电流反馈从输出端看，如果反馈从输出端看，如果反馈信号取自输出电压，则为电信号取自输出电压，则为电压反馈。压反馈。如果反馈信号取自如果反馈信号取自输出电流，则为电流反输出电流，则为电流反馈。馈。*13.6.4负反馈放大电路的类型负反馈放大电路的类型49将输出端短路将输出端短路( (输出电压等于零输出电压等

36、于零) )，若反馈信号消失，若反馈信号消失，说明反馈信号与输出电压成比例，说明反馈信号与输出电压成比例，则为电压反馈；则为电压反馈；反之，反之，则为电流反馈。则为电流反馈。 判断方法：判断方法：电压负反馈可以稳定输出电压，电流负反馈可以稳电压负反馈可以稳定输出电压，电流负反馈可以稳定输出电流。定输出电流。（a）电压反馈）电压反馈（b）电流反馈）电流反馈502从放大电路输入端看，区分从放大电路输入端看，区分串联反馈和并联反馈串联反馈和并联反馈从输入端看，如果反馈信号以电压形式出现，与原输从输入端看，如果反馈信号以电压形式出现，与原输入信号相比较，则为串联反馈；入信号相比较，则为串联反馈；如果反馈

37、信号以电流形式出现，与原输入信号相比如果反馈信号以电流形式出现，与原输入信号相比较，则为并联反馈。较，则为并联反馈。串联负反馈使输入电阻增大，适宜与电压源相连；串联负反馈使输入电阻增大，适宜与电压源相连；并联负反馈使输入电阻减小，适宜与电流源相连。并联负反馈使输入电阻减小，适宜与电流源相连。51将将反馈电路去掉，输入回路断开，则为串联反馈反馈电路去掉，输入回路断开，则为串联反馈；反反之，则为并联反馈。之，则为并联反馈。 判断方法：判断方法：串联负反馈使输入电阻增大，并联负反馈使输出电阻串联负反馈使输入电阻增大，并联负反馈使输出电阻减小。减小。（c）串联反馈（d）并联反馈52负反馈有以下四种类型

38、：负反馈有以下四种类型：电压串联负反馈电压串联负反馈电压并联负反馈电压并联负反馈电流串联负反馈电流串联负反馈电流并联负反馈电流并联负反馈结论：结论：uiRF+uo+uouiRF+uiuoRF+R2uoR+RLud+uf+ioui+53 例例 判别图示判别图示电路从电路从 A2 输出端引入输出端引入 A1 输入输入端的反馈端的反馈类型。类型。uoui+ uo1+RL Ruf+A1A2 解解 反馈电路从反馈电路从 A2 的输出端引出，故为电压反馈；的输出端引出，故为电压反馈；反馈电压反馈电压 uf 和和输入电压输入电压 ui 分别加在的分别加在的 A1 同相和反相两个输同相和反相两个输入端，故为串

39、联反馈；入端，故为串联反馈； 设设 ui 为正，则为正，则 uo1 为负，为负，uo 为正；反馈电压也为正。为正；反馈电压也为正。结论：串联电压负反馈结论：串联电压负反馈 反馈电压反馈电压 uf 使净输入使净输入+iu fiiuuu 故为负反馈。故为负反馈。减小，减小，542提高放大倍数的稳定性提高放大倍数的稳定性 1降低放大倍数降低放大倍数负反馈使放大器净输入减小负反馈使放大器净输入减小,因而输出信号减小。放大因而输出信号减小。放大倍数倍数( (输出信号与原输入信号之比输出信号与原输入信号之比) )减小。减小。3减小非线性失真减小非线性失真4改变输入电阻和输出电阻改变输入电阻和输出电阻13.

40、6.5负反馈对放大器性能的影响负反馈对放大器性能的影响55uf负反馈负反馈减小了波形失真减小了波形失真负反馈减小非线性失真：负反馈减小非线性失真：加入加入负反馈负反馈无负反馈无负反馈FufAuuiuouo大大小小uiAu接近正弦波接近正弦波预预失真失真+iu 56RiRo增高增高减低减低增高增高减低减低 串联串联 并联并联电压电压电流电流思考题：思考题：为了分别实现为了分别实现 ( (a) )稳定输出电压；稳定输出电压；( (b) )稳定输出电流；稳定输出电流； ( (c) )提高输入电阻；提高输入电阻；( (d) )降低输出电阻。降低输出电阻。应引入哪种类型的负反馈？应引入哪种类型的负反馈？

41、负反馈对输入电阻负反馈对输入电阻 Ri 、输出电阻输出电阻 Ro 的影响的影响 57电路中无外加输入信号，而在输出端有一定频率和电路中无外加输入信号，而在输出端有一定频率和幅度的信号输出，这种现象称为电路的幅度的信号输出，这种现象称为电路的自激振荡自激振荡。uf当当 S 合于合于 1 时，时，输入输入 ui 经放大电路经放大电路输出电压输出电压 uo ；当当 S 合于合于 2 时，时，调节反馈参数调节反馈参数 ui = uf ，如果如果 uf = ui ，输出电压输出电压 uo 不变。即产生自激振荡。不变。即产生自激振荡。1自激振荡的概念自激振荡的概念2uo1基本放大电路基本放大电路(A)Su

42、i+_正反馈电路正反馈电路(F)13.7正弦波振荡器正弦波振荡器13.7.1 正弦波振荡器的基本原理正弦波振荡器的基本原理582. 自激振荡的平衡条件自激振荡的平衡条件uf2uo1ui 基本放大电路基本放大电路(A)Sui+_正反馈电路正反馈电路(F) 当当 uf = ui 时时，电路能维持振荡。，电路能维持振荡。uo = Auiuf = FuoA 基本放大电路的电压放大倍数；基本放大电路的电压放大倍数；F 反馈电路的反馈系数。反馈电路的反馈系数。则自则自激激振荡器平衡条件：振荡器平衡条件：AF = 1 。59( (2) )振荡的相位平衡条件振荡的相位平衡条件: :即：反馈电压与输入电压即：反

43、馈电压与输入电压同相同相, 为正反馈；为正反馈；( (1) )振荡的幅值平衡条件：振荡的幅值平衡条件：1 AF即：反馈电压即：反馈电压与输入电压的大小相等；与输入电压的大小相等；Uf = Ui自激自激振荡器平衡条件振荡器平衡条件 AF = 1 可表示为可表示为结论结论：自激振荡电路是一个具有足够强正反馈的放：自激振荡电路是一个具有足够强正反馈的放大电路。大电路。 n2fa (n = 1 , 2 , ) 输入信号经放大电路的相移量；输入信号经放大电路的相移量； 输出信号经反馈网络产生的相移量。输出信号经反馈网络产生的相移量。 af 603自激振荡的建立自激振荡的建立振荡电路利用外界微弱的干扰信号

44、振荡电路利用外界微弱的干扰信号( (如刚接通电源如刚接通电源时各极电压、电流的扰动时各极电压、电流的扰动) )作为初始信号作为初始信号，该信号包含，该信号包含各种频率成分，经放大器放大后，由选频网络选出某各种频率成分，经放大器放大后，由选频网络选出某一频率的信号，经正反馈电路送回到输入端、再放大、一频率的信号，经正反馈电路送回到输入端、再放大、再选频、再反馈再选频、再反馈，使输出信号从无到有，从小到，使输出信号从无到有，从小到大，从而建立起振荡。大，从而建立起振荡。由于晶体管的非线性及直流电源供给的能量有限，输出由于晶体管的非线性及直流电源供给的能量有限，输出信号不会无限制地增大。信号不会无限

45、制地增大。可见，可见，产生自激振荡的条件是：产生自激振荡的条件是：AF 1 。614正弦波振荡器的基本组成正弦波振荡器的基本组成( (1) )放大电路：放大电路：为满足振幅平衡条件必不可少的电路。为满足振幅平衡条件必不可少的电路。( (2) )正反馈电路：正反馈电路：为满足相位平衡条件必不可少的电路。为满足相位平衡条件必不可少的电路。( (3) )选频选频电路：电路：为输出单一频率正弦波信号所必须的电路。为输出单一频率正弦波信号所必须的电路。 正弦波振荡器的类型：正弦波振荡器的类型：RC 正弦波振荡器：选频电路由正弦波振荡器：选频电路由 R、C 元件组成。元件组成。LC 正弦波振荡器：选频电路

46、由正弦波振荡器：选频电路由 L、C 元件组成。元件组成。( (4) )稳幅电路：稳幅电路：保证振荡器输出的信号振幅稳定。保证振荡器输出的信号振幅稳定。62正正反馈选频电路反馈选频电路同相同相比例运放比例运放uou+CCRR+RFR11电路组成：电路组成：同同相相比例运放构成的放比例运放构成的放大器；大器；RC 串并联网络构成的正串并联网络构成的正反馈选频电路。反馈选频电路。2振荡频率：振荡频率：由振荡条件知：由振荡条件知：当当 RF 2R1 时，时，RCf 210振荡频率为振荡频率为ui适用于产生频率小于适用于产生频率小于 1 000Hz 的低频信号。的低频信号。13.7.2RC 正弦波振荡器

47、正弦波振荡器63LC 正弦波振荡器的类型：正弦波振荡器的类型：变压器反馈式：变压器反馈式：选频电路由变压器一次绕组与电容组选频电路由变压器一次绕组与电容组成；正反馈电压取自变压器二次绕组。成；正反馈电压取自变压器二次绕组。由电感由电感 L 和电容和电容 C 组成选频电路，利用由组成选频电路，利用由 LC 谐振特谐振特点确定信号输出的频率。点确定信号输出的频率。电感三点式：电感三点式：选频电路由电感与电容组成；正反馈电选频电路由电感与电容组成；正反馈电压取自部分电感线圈。压取自部分电感线圈。电容三点式：电容三点式：选频电路由电感与电容组成；正反馈选频电路由电感与电容组成；正反馈电压取自电容。电压取自电容。13.7.3LC 正弦波振荡器正弦波振荡器641变压器反馈式正弦波振荡器变压器反馈式正弦波振荡器 选择合适的匝数比，可满足振幅平衡条件。选择合适的匝数比，可满足振幅平衡条件。组成：组成：用用瞬时瞬时极性法判断满足自激极性法判断满足自激振荡的相位平衡条件。振荡的相位平衡条件。振荡频率：振荡频率：21021CLf 适用于产生频率在几十千赫到几兆赫的低频信号。适用于产生频率在几十千赫到几兆赫的低频信号。集