毕业论文 模拟电子技术

1、毕业论文1目录目录u 1 1、摘要、摘要u 2 2、绪论、绪论u 3 3、反馈放大电路、反馈放大电路u 3.13.1、反馈的概念、反馈的概念u 3.23.2、反馈的类型以及判定方法、反馈的类型以及判定方法u 3.33.3、负反馈对放大电路的性能影响、负反馈对放大电路的性能影响u 3.43.4、深度负反馈电路的估算、深度负反馈电路的估算u 4 4、功率放大电路、功率放大电路u 4.14.1、功率放大电路的特点、指标、分类、功率放大电路的特点、指标、分类u 4.24.2、常见的几种功率放大电路、常见的几种功率放大电路u 4.34.3、D D类功率放大电路的简介类功率放大电路的简介u 4.44.4、

2、集成功率放大器及其应用、集成功率放大器及其应用4 4u 5.5.参考文献参考文献1摘要摘要u 随着社会进入信息化及电子智能化时代，电子技术随着社会进入信息化及电子智能化时代，电子技术 发展发展越来越迅速，应用越来越广泛，对人类生活的影响也更越来越迅速，应用越来越广泛，对人类生活的影响也更加深远。加深远。u 模拟电子技术是一门研究对仿真信号进行处理的模拟电模拟电子技术是一门研究对仿真信号进行处理的模拟电路的学科。它以半导体二极管、半路的学科。它以半导体二极管、半 导体三极管和场效应导体三极管和场效应管为关键电子器件，包括功率放大电路、运算放大电路管为关键电子器件，包括功率放大电路、运算放大电路反

3、馈放大电路、信号运算与处理电路、信号产生电路、反馈放大电路、信号运算与处理电路、信号产生电路、电源稳压电路等研究方向电源稳压电路等研究方向。2关键词关键词 模拟模拟电子技术电子技术 反馈放大电路反馈放大电路 功率放大电路功率放大电路3绪论u 模拟电子技术是电子技术的一个方面，它是一个极其美模拟电子技术是电子技术的一个方面，它是一个极其美妙的领域，妙的领域，u 在这一领域里，数学、物理学、信息工程、电气工程与在这一领域里，数学、物理学、信息工程、电气工程与自动化控制工程等学科找到了一个和谐的结合点，其深自动化控制工程等学科找到了一个和谐的结合点，其深厚的理论基础和广泛的实际应用使其具有旺盛持久的

4、生厚的理论基础和广泛的实际应用使其具有旺盛持久的生命力。因而，对于许多有关的学科来说，模拟电子技命力。因而，对于许多有关的学科来说，模拟电子技u 术是一门非常重要的基础理论课。一般来说，模拟电子术是一门非常重要的基础理论课。一般来说，模拟电子技术的是一门应用性、实践性很强的学科。技术的是一门应用性、实践性很强的学科。u 本课程主要研究反馈电路和功率放大电路的性能、电路本课程主要研究反馈电路和功率放大电路的性能、电路及其应用。及其应用。u 模拟电子技术是整个电子技术和电力技术的基础，在信模拟电子技术是整个电子技术和电力技术的基础，在信号放大、功率放大、整流稳压、模拟量反馈、混频、调号放大、功率放

5、大、整流稳压、模拟量反馈、混频、调制解调电路等领域具有无法替代的作用。制解调电路等领域具有无法替代的作用。4第一第一章章 反馈放大电路反馈放大电路5一、知识框图一、知识框图本章重点难点本章重点难点1 1放大电路中反馈类型的判别方法放大电路中反馈类型的判别方法 判断放大电路中反馈类型的方法主要包括五个步骤：判断放大电路中反馈类型的方法主要包括五个步骤：（1 1）通过分析放大电路的输出回路和输入回路之间是否存）通过分析放大电路的输出回路和输入回路之间是否存在相互联系的电路元件来判断是否存在反馈支路；在相互联系的电路元件来判断是否存在反馈支路；（2 2）通过瞬时极性法判断反馈的极性。具体为设定输入信

6、）通过瞬时极性法判断反馈的极性。具体为设定输入信号的瞬时极性，通过分析电路中各点对号的瞬时极性，通过分析电路中各点对“地地”交流电位交流电位的瞬时极性来判别正、负反馈，若反馈信号增强外加激的瞬时极性来判别正、负反馈，若反馈信号增强外加激励信号，使有效输入信号增强则为正反馈，若使有效信励信号，使有效输入信号增强则为正反馈，若使有效信号削弱的则为负反馈；号削弱的则为负反馈；（3 3）根据反馈信号的成分判断反馈是直流反馈还是交流反）根据反馈信号的成分判断反馈是直流反馈还是交流反馈，一般放大电路中直流负反馈和交流负反馈往往同时馈，一般放大电路中直流负反馈和交流负反馈往往同时存在；存在；（4 4）通过输

7、出假想短路法来判断反馈是电压反馈还是电流）通过输出假想短路法来判断反馈是电压反馈还是电流反馈。将反馈放大电路的输出端短路，即反馈。将反馈放大电路的输出端短路，即vo=0vo=0，若反馈，若反馈信号不存在，说明反馈信号与输出电压成比例，则为电信号不存在，说明反馈信号与输出电压成比例，则为电压反馈，若反馈信号仍存在，说明反馈信号与输出电压压反馈，若反馈信号仍存在，说明反馈信号与输出电压无关，而与输出电流成比例，则为电流反馈。电压反馈无关，而与输出电流成比例，则为电流反馈。电压反馈或电流反馈也可通过直观法判断，具体表现为：反馈放或电流反馈也可通过直观法判断，具体表现为：反馈放大电路的输出端和反馈网络

8、的取样端处在同一个放大电大电路的输出端和反馈网络的取样端处在同一个放大电路的同一个电极上路的同一个电极上, , 则为电压反馈，否则为电流反馈则为电压反馈，否则为电流反馈6 （5 5）根据反馈信号和输入信号在输入端的求和形式不同，）根据反馈信号和输入信号在输入端的求和形式不同，判断反馈是属于串联反馈还是并联反馈。具体表现为：对于判断反馈是属于串联反馈还是并联反馈。具体表现为：对于分立元件构成的放大电路，当反馈信号与输入信号同加在三分立元件构成的放大电路，当反馈信号与输入信号同加在三极管的基极或发射极，则为并联反馈；若一个信号加在基极极管的基极或发射极，则为并联反馈；若一个信号加在基极，另一个加在

9、发射极，则为串联反馈。对于运放构成的放大，另一个加在发射极，则为串联反馈。对于运放构成的放大电路，反馈信号与输入信号加在同一输入端，则为并联反馈电路，反馈信号与输入信号加在同一输入端，则为并联反馈；两信号加在不同输入端，则为串联反馈。；两信号加在不同输入端，则为串联反馈。 2 2负反馈对放大电路工作性能的影响负反馈对放大电路工作性能的影响 在放大电路中引入负反馈的目的在于改善放大电路在放大电路中引入负反馈的目的在于改善放大电路的工作性能，具体表现为：的工作性能，具体表现为：（1 1）负反馈使电路的放大倍数降低，但能提高电压放大倍数）负反馈使电路的放大倍数降低，但能提高电压放大倍数的稳定性，深度

10、负反馈时，最为稳定；的稳定性，深度负反馈时，最为稳定；（2 2）改善波形失真；）改善波形失真；（3 3）串联负反馈使放大电路的输入电阻增高，并联负反馈则）串联负反馈使放大电路的输入电阻增高，并联负反馈则使输入电阻减低；使输入电阻减低；（4 4）电压负反馈使放大电路的输出电阻减小，具有稳定出电）电压负反馈使放大电路的输出电阻减小，具有稳定出电压的作用；而电流负反馈使输出电阻增大（如有压的作用；而电流负反馈使输出电阻增大（如有RCRC，则两，则两者并联后，近似等于者并联后，近似等于RCRC），具有稳定输出电流的作用；），具有稳定输出电流的作用；（5 5）展宽通频带。）展宽通频带。73 3深度负反馈

11、下闭环增益和闭环电压增益的计算深度负反馈下闭环增益和闭环电压增益的计算 深度负反馈的特点是反馈信号和输入信号近似相，闭深度负反馈的特点是反馈信号和输入信号近似相，闭环增益近似等于反馈系数的倒数。环增益近似等于反馈系数的倒数。深度负反馈放大电路中其闭环增益的求解步骤为：深度负反馈放大电路中其闭环增益的求解步骤为： （1 1）根据闭环增益近似等于反馈系数的倒数来直接求取闭环增）根据闭环增益近似等于反馈系数的倒数来直接求取闭环增益，并根据反馈组态确定闭环增益的量纲；益，并根据反馈组态确定闭环增益的量纲； （2 2）判断电路中的负反馈是串联负反馈还是并联负反馈（注意）判断电路中的负反馈是串联负反馈还是

12、并联负反馈（注意：不需要判断反馈是电压负反馈还是电流负反馈）；：不需要判断反馈是电压负反馈还是电流负反馈）； （3 3）若为串联负反馈，则得出，列出关于的表达式，若为并联）若为串联负反馈，则得出，列出关于的表达式，若为并联负反馈，则得出，列出关于的表达式；负反馈，则得出，列出关于的表达式；81.11.1反馈的基本概念反馈的基本概念1.1.定义：定义： 在电子系统中，把放大电路输出量（电压电在电子系统中，把放大电路输出量（电压电流）的部分或全部，经过一定的电路或元件送回到放流）的部分或全部，经过一定的电路或元件送回到放大电路的输入端，从而牵制输出量，这种措施叫反馈大电路的输入端，从而牵制输出量，

13、这种措施叫反馈2.2.反馈元件反馈元件 在反馈电路中既与基本放大电路输入回路相在反馈电路中既与基本放大电路输入回路相连又与输出回路相连的元件，以及与反馈支路相连且连又与输出回路相连的元件，以及与反馈支路相连且对反馈信号的大小产生影响的元件，均称为反馈元件对反馈信号的大小产生影响的元件，均称为反馈元件。 3.3.反馈电路的一般框图反馈电路的一般框图 图图1.11.1中中X Xi i、X Xidid、X Xf f、X Xo o分别表示放大电路的输入分别表示放大电路的输入信号、净输入信号、反馈信号和输出信号，它们可以是电信号、净输入信号、反馈信号和输出信号，它们可以是电压量，也可以是电流量。压量，也

14、可以是电流量。9图图1.1 1.1 反馈放大电路的一般方框图反馈放大电路的一般方框图10u 4 4反馈深度（反馈深度（1+1+AFAF）u 定义（定义（1 1AFAF）为闭环放大电路的反馈深度。）为闭环放大电路的反馈深度。u 若（若（1 1AFAF）1 1，则有，则有A Af fA A，这时称放大电路引，这时称放大电路引入的反馈为负反馈。入的反馈为负反馈。u 若（若（1 1AFAF）1 1，则有，则有A Af fA A，这时称放大电路引，这时称放大电路引入的反馈为正反馈。入的反馈为正反馈。121.2反馈放大电路的一般表达方式 1. 1. 闭环放大倍数闭环放大倍数A Af f 定义：基本放大电路

15、的放大倍数定义：基本放大电路的放大倍数 2. 2.反馈网络的反馈系数反馈网络的反馈系数 3.3.反馈放大电路的放大倍数反馈放大电路的放大倍数 11oidXAXfoXFXofiXAX1.31.3反馈的类型以及判定方法反馈的类型以及判定方法u 1.1.正反馈与负反馈正反馈与负反馈u (1) (1) 正反馈：引入的反馈信号正反馈：引入的反馈信号X Xf f增强了外加输入信号的增强了外加输入信号的作用，使放大电路的净输入信号增加，导致放大电路的作用，使放大电路的净输入信号增加，导致放大电路的放大倍数增大的反馈。放大倍数增大的反馈。u (2) (2)负反馈：引入的反馈信号负反馈：引入的反馈信号X Xf

16、f削弱了外加输入信号的削弱了外加输入信号的作用，使放大电路的净输入信号减小，导致放大电路的作用，使放大电路的净输入信号减小，导致放大电路的放大倍数减小的反馈。放大倍数减小的反馈。u 2.2.正负反馈的判定方法正负反馈的判定方法u 常用电压瞬时极性法。常用电压瞬时极性法。u 先假定放大电路的输入信号电压处于某一瞬时极性。先假定放大电路的输入信号电压处于某一瞬时极性。u 按照信号单向传输的方向（见图按照信号单向传输的方向（见图1.11.1），同时根据各），同时根据各级放大电路输出电压与输入电压的相位关系，确定电路级放大电路输出电压与输入电压的相位关系，确定电路中相关各点电压的瞬时极性。中相关各点电

17、压的瞬时极性。13u 根据反送到输入端的反馈电压信号的瞬时极性，确定根据反送到输入端的反馈电压信号的瞬时极性，确定是增强还是削弱了原来输入信号的作用。如果是增强，是增强还是削弱了原来输入信号的作用。如果是增强，则引入的为正反馈；反之，则为负反馈。则引入的为正反馈；反之，则为负反馈。14图图1.21.2反馈极性的判定反馈极性的判定1.41.4交流、直流、电压、电流及串联、并联反馈交流、直流、电压、电流及串联、并联反馈u 交流与直流反馈：交流与直流反馈：1.1.定义：定义： 直流反馈：反馈信号中只包含直流成份。直流反馈：反馈信号中只包含直流成份。 交流反馈：反馈信号中只包含交流成份。交流反馈：反馈

18、信号中只包含交流成份。2.2.判断方法：判断方法： 交流反馈和直流反馈的判定，可以通过画反馈放交流反馈和直流反馈的判定，可以通过画反馈放大电路的交、直流通路来完成。在直流通路中，如果反馈大电路的交、直流通路来完成。在直流通路中，如果反馈回路存在，即为直流反馈；在交流通路中，如果反馈回路回路存在，即为直流反馈；在交流通路中，如果反馈回路存在，即为交流反馈；如果在直流通路、交流通路中，反存在，即为交流反馈；如果在直流通路、交流通路中，反馈回路都存在，即为交、直流反馈。馈回路都存在，即为交、直流反馈。u 电压与电流反馈：电压与电流反馈： 1. 1.定义：定义： 电压反馈：反馈信号从输出电压电压反馈：

19、反馈信号从输出电压u uo o采样。采样。 电流反馈：反馈信号从输出电流电流反馈：反馈信号从输出电流i io o采样。采样。15 2.2.判断方法：判断方法： 根据定义判定。根据定义判定。 一般电压反馈的采样点与输出电压在相同端点；一般电压反馈的采样点与输出电压在相同端点；电流反馈的采样点与输出电压在不同端点。电流反馈的采样点与输出电压在不同端点。u 串联和并联反馈：串联和并联反馈： 1. 1.定义：定义： 串联反馈：反馈信号串联反馈：反馈信号X Xf f与输入信号与输入信号X Xi i在输入回路中在输入回路中以电压的形式相加减，即在输入回路中彼此串联。以电压的形式相加减，即在输入回路中彼此串

20、联。 并联反馈：反馈信号并联反馈：反馈信号X Xf f与输入信号与输入信号X Xi i在输入回路中在输入回路中以电流的形式相加减，即在输入回路中彼此并联。以电流的形式相加减，即在输入回路中彼此并联。 2. 2.判断方法：判断方法： 如果输入信号如果输入信号X Xi i与反馈信号与反馈信号X Xf f在输入回路的不同端点，在输入回路的不同端点，则为串联反馈；若输入信号则为串联反馈；若输入信号X Xi i与反馈信号与反馈信号X Xf f在输入回路的相在输入回路的相同端点，则为并联反馈。同端点，则为并联反馈。1617图图1.3 1.3 电压、电流反馈和串联、并电压、电流反馈和串联、并联反馈的判定联反

21、馈的判定1.51.5负反馈对放大电路的性能影响负反馈对放大电路的性能影响（1 1）提高放大倍数的稳定性）提高放大倍数的稳定性（2 2）减小环路内的非线性失真）减小环路内的非线性失真（3 3）抑制环路内的噪声和）抑制环路内的噪声和干扰干扰（4 4）扩展）扩展频带频带（5 5）改变输入输出电阻）改变输入输出电阻 引入负反馈后，可有效地扩展放大电路的通频带。引入负反馈后，可有效地扩展放大电路的通频带。18ffd1d1AAAAFA1.51.5放大电路引入负反馈的一般原则放大电路引入负反馈的一般原则u 放大电路引入负反馈的一般原则如下。放大电路引入负反馈的一般原则如下。 要稳定放大电路的静态工作点要稳定

22、放大电路的静态工作点Q Q，应该引入直流负，应该引入直流负反馈。反馈。 要改善放大电路的动态性能（如增益的稳定性、要改善放大电路的动态性能（如增益的稳定性、稳定输出量、减小失真、扩展频带等），应该引入交流负稳定输出量、减小失真、扩展频带等），应该引入交流负反馈。反馈。 要稳定输出电压，减小输出电阻，提高电路的带要稳定输出电压，减小输出电阻，提高电路的带负载能力，应该引入电压负反馈。负载能力，应该引入电压负反馈。 要稳定输出电流，增大输出电阻，应该引入电流要稳定输出电流，增大输出电阻，应该引入电流负反馈。负反馈。 要提高电路的输入电阻，减小电路向信号源索取要提高电路的输入电阻，减小电路向信号源索

23、取的电流，应该引入串联负反馈。的电流，应该引入串联负反馈。 要减小电路的输入电阻，要引入并联负反馈。要减小电路的输入电阻，要引入并联负反馈。191.61.6深度负反馈电路的估算深度负反馈电路的估算u 2.52.5解决放大电路的稳定问题：解决放大电路的稳定问题： 1. 1.自振荡产生的原因自振荡产生的原因 当放大电路的信号频率处于高频或者低频区域时当放大电路的信号频率处于高频或者低频区域时，电路中的极间电容或者隔直耦合电容会产生附加的相位，电路中的极间电容或者隔直耦合电容会产生附加的相位移。移。 2. 2.自激振荡产生的方法自激振荡产生的方法 电容后相位补偿法电容后相位补偿法201.估算公式f1

24、1AAAFF 2. 2.深度负反馈放大电路的特点深度负反馈放大电路的特点。 闭环放大倍数闭环放大倍数A Af f只取决于反馈系数只取决于反馈系数F F，和基本放大电，和基本放大电路的放大倍数路的放大倍数A A无关。无关。 反馈量反馈量X Xf f近似等于输入量近似等于输入量X Xi i，即，即X Xi iX Xf f。 深度负反馈条件下，反馈环路内的参数可以认为理深度负反馈条件下，反馈环路内的参数可以认为理想。想。 3. 3.估算深度负反馈放大电路电压增益的步骤估算深度负反馈放大电路电压增益的步骤 （1 1）确定放大电路中反馈的组态）确定放大电路中反馈的组态 如果是串联负反馈，如果是串联负反馈

25、， u ui iu uf f，串联负反馈的表现形，串联负反馈的表现形式如图式如图1.41.4所示。所示。21图图1.4 1.4 深度串联负反馈深度串联负反馈u ui iu uf f u 如果是并联负反馈，如果是并联负反馈， i ii ii if f ，并联负反馈的表，并联负反馈的表现形式如图现形式如图1.51.5所示。所示。22图图1.51.5深度并联负反馈深度并联负反馈i ii ii if f 第第4 4章章 功率放大电路功率放大电路u 4.14.1功率放大电路的几个问题功率放大电路的几个问题 1. 1.功率放大电路的主要性能指标功率放大电路的主要性能指标功率放大电路有以下特点：功率放大电路

26、有以下特点： （1 1）输出功率要满足负载需要）输出功率要满足负载需要 （2 2）效率要高）效率要高 （3 3）非线性失真尽量小）非线性失真尽量小 （4 4）分析估算采用图解法）分析估算采用图解法 （5 5）功放中晶体管常工作在极限状态）功放中晶体管常工作在极限状态234.24.2功率放大电路工作状态的分类功率放大电路工作状态的分类u 功率放大电路按其中晶体管导通时间的不同，可功率放大电路按其中晶体管导通时间的不同，可分为甲类、乙类、甲乙类和丙类等。分为甲类、乙类、甲乙类和丙类等。u 在输入信号的一个周期内，甲类功放中晶体管始在输入信号的一个周期内，甲类功放中晶体管始终工作于导通状态；乙类功放

27、电路中晶体管仅在半个周终工作于导通状态；乙类功放电路中晶体管仅在半个周期内导通；甲乙类功放中晶体管导通时间大于半周而小期内导通；甲乙类功放中晶体管导通时间大于半周而小于全周；丙类功放电路的特征是晶体管导通时间小于半于全周；丙类功放电路的特征是晶体管导通时间小于半个周期。个周期。241.6 1.6 四类功率放大电路工作状态示四类功率放大电路工作状态示意图意图4.34.3几种常见的功率放大电路几种常见的功率放大电路4.3.1 OCL4.3.1 OCL乙类互补对称功率放大电路乙类互补对称功率放大电路1.1.电路组成和工作原理：电路组成和工作原理： OCLOCL（Output Capacitor Le

28、ssOutput Capacitor Less，无输出电容电路）乙，无输出电容电路）乙类互补对称功率放大电路如图类互补对称功率放大电路如图1.61.6）所示。）所示。25图图1.7 OCL1.7 OCL乙类互补对称功率放大电路乙类互补对称功率放大电路u 性能指标的估算：性能指标的估算：u OCL OCL乙类互补对称功率放大电路图解分析如图乙类互补对称功率放大电路图解分析如图1.71.7，由于两管特性对称，将由于两管特性对称，将VT2VT2管的特性曲线倒置后与管的特性曲线倒置后与VT1VT1的的特性画在一起，是两管的静态工作点特性画在一起，是两管的静态工作点Q Q重合，形成两管合重合，形成两管合

29、成曲线。成曲线。26图图1.81.8电压与电流波形图电压与电流波形图27图图1.9 OCL1.9 OCL乙类互补对称功率放大电路的图解乙类互补对称功率放大电路的图解分析分析u （1 1）输出功率）输出功率P Po o 最大不失真输出电压最大不失真输出电压最大不失真输出电流最大不失真输出电流故最大不失真输出功率故最大不失真输出功率282cemocmcemL1122UPI URcemmaxcmmaxLUIRcemCCCESmaxUUU22cemmaxCComaxcmcemmaxmaxLL11222UUPIURRu （2 2）效率：）效率：正负两组直流电源提供给电路总的功率为正负两组直流电源提供给电

30、路总的功率为综上所述，我们的到效率的公式：综上所述，我们的到效率的公式：29cemE1av1CCcmCCCCL11UPIUI UURcemEE1CCL22UPPURcemCC4UUu 当输出信号达到最大不失真输出时，效率最高，此时当输出信号达到最大不失真输出时，效率最高，此时u （3 3）单管最大平均管耗）单管最大平均管耗P PT1maxT1max30cemCCCESCCmaxUUUUmax78.5%42222CCCCCCCCT1maxomax222LLLL20.10.2UUUUPPRRRR4.44.4功放管的选管原则：功放管的选管原则：u 晶体管的参数必须满足下列条件：晶体管的参数必须满足下

31、列条件： 每只晶体管的最大允许管耗（或集电极功率损耗）每只晶体管的最大允许管耗（或集电极功率损耗）PCM必须大于必须大于PT1max=0.2Pomax； 考虑到当考虑到当VT2接近饱和导通时，忽略饱和压降，此时接近饱和导通时，忽略饱和压降，此时VT1管的管的uCE1具有最大值，且等于具有最大值，且等于2UCC，因此，应选用，因此，应选用UCEO2UCC的管子；的管子； 通过晶体管的最大集电极电流约为通过晶体管的最大集电极电流约为UCC/RL，所选晶体，所选晶体管的管的ICM一般不宜低于此值。一般不宜低于此值。失真失真出现在信号通过零值处，称为交越失真。出现在信号通过零值处，称为交越失真。交交越失真波形如图越失真波形如图1.91.9所示。所示。3132图图1.9 1.9 互补对称功率放大电路的交互补对称功率放大电路的交越失真越失真33图图2.0 2.0 典型典型OCLOCL甲乙类互补对甲乙类互补对称功放电路称功放电路 图图2.1 OCL2.1 OCL甲乙类互补甲乙