电子系统设计第三章PPT课件下载推荐.ppt
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3.2.1三极管放大器的设计3.1放大器概述放大器概述4TM4电子系统设计与实践四川大学电气信息学院医学信息工程系杨刚n设计三极管放大器需要确定三极管的参数,特别是电流放大系数,然后选择工作点和静态集电极电流IC。
根据不同的三极管类型NPN和PNP,VCC和IC分别确定为正或为负。
3.2.1三极管放大器的设计3.2分立元件放大器设计分立元件放大器设计5TM5电子系统设计与实践四川大学电气信息学院医学信息工程系杨刚一旦工作点确定,就可以根据设计要求的放大倍数AV=VL/Vs或输入电阻Ri来确定相应的参数,1.设计要求为增益2.设计要求为输入电阻3.2.1三极管放大器的设计3.2分立元件放大器设计分立元件放大器设计6TM6电子系统设计与实践四川大学电气信息学院医学信息工程系杨刚3.设计举例设计一共射三极管放大器,已知条件:
VCC=12V,RL=3k,Vi=10mV,RS=200。
性能指标要求:
电压放大倍|AV|40,fL100kHz3.2.1三极管放大器的设计3.2分立元件放大器设计分立元件放大器设计7TM7电子系统设计与实践四川大学电气信息学院医学信息工程系杨刚
(1)选择晶体管:
(2)选择工作点:
(3)计算VE=VCC/3=4V(5)VB=VE+VBE=4.7V(4)计算RE=VE/IC=2.67k(可适当取2.7k)。
(6)RB=0.1(1+)RB=0.1(1+60)2.6716.26k。
(7)R1=RB|VCC|/|VB|41k,R2=RB/(1|VCC/VB|)27k。
(8)根据|VCC|/ICRB+RC+RCRL/(RC+RL),得RC3.6k,适当取3k。
3.2.1三极管放大器的设计3.2分立元件放大器设计分立元件放大器设计8TM8电子系统设计与实践四川大学电气信息学院医学信息工程系杨刚n用于设计三极管放大器的公式同样适用于场效应管放大器,对于场放应管的漏极电流ID也可表达为交直流负载,即VDD/ID=Rdc+Rac。
3.2.2场效应管放大器的设计9TM9电子系统设计与实践四川大学电气信息学院医学信息工程系杨刚n集成运算放大器(简称运放),它是一种高输入阻抗、低输出阻抗、高放大倍数且便于调试的优质放大器。
集成运放内部电路通常由偏置电路、差动输入电路、中间放大电路、输出及过载保护电路组成。
运放的开环放大倍数大;
当它构成闭环负反馈放大电路时,其电压放大倍数只取决于外加电阻值的大小,与运放本身参数无关,安装调试十分简单。
3.3集成运算放大器集成运算放大器10TM10电子系统设计与实践四川大学电气信息学院医学信息工程系杨刚n在分析运放时,一般将它看成理想运放。
我们认为,理想运放的开环放大倍数为无穷大(AVO=),输入偏置电流为零,输入电阻为无穷大(Ri=),输出电阻为零(Ro=0),失调电压和失调电流及温漂为零。
不过在具体应用时,还需要考虑器件的实际参数。
3.3集成运算放大器集成运算放大器11TM11电子系统设计与实践四川大学电气信息学院医学信息工程系杨刚1.通用型运放2.低失调低漂移运放3.高输入阻抗运放4.斩波稳零集成运放3.3.1常用运放的分类及其参数3.3集成运算放大器集成运算放大器12TM12电子系统设计与实践四川大学电气信息学院医学信息工程系杨刚如果没有特殊的要求,一般可选用通用性运放如果被放大信号源的输出阻抗很大,则可选用高输入阻抗的运算放大器组成放大电路。
另外,像采样/保持电路、峰值检波、优质对数放大器和积分器以及生物信号放大及提取、测量放大器电路等,也需使用高输入阻抗集成运放。
3.3.2集成运放的选择原则3.3集成运算放大器集成运算放大器13TM13电子系统设计与实践四川大学电气信息学院医学信息工程系杨刚如果系统对放大电路要求低噪声、低漂移、高精度,则可选用高精度、低漂移的低噪声集成运放对于视频信号放大、高速采样/保持、高频振荡及波形发生器、锁相环等场合,则应选用高速宽带集成运放。
对于需低功耗使用场合,如便携式仪表、遥感遥测等场合,可选用低功耗运放;
对于需要高压输入输出场合,可选用高压运放。
3.3集成运算放大器集成运算放大器3.3.2集成运放的选择原则14TM14电子系统设计与实践四川大学电气信息学院医学信息工程系杨刚1.失调补偿
(1)简单的失调电流补偿电路
(2)固定电阻进行偏流补偿的同相放大器(3)二极管偏流补偿电路(4)同相端调零电路(5)同相放大器的调零电路(6)差动放大器的调零电路3.3.3集成运放的应用技术3.3集成运算放大器集成运算放大器15TM15电子系统设计与实践四川大学电气信息学院医学信息工程系杨刚2.自激振荡的消除运算放大器是一个高放大倍数的多级放大器,虽然接成负反馈电路工作,但由于它在高频区所产生的附加相移,有可能使它从负反馈变成正反馈。
这时如果负反馈深度较深,就会产生自激振荡。
为使放大器能稳定地工作,就需外加一定的频率补偿网络,以消除自激振荡。
3.3集成运算放大器集成运算放大器16TM16电子系统设计与实践四川大学电气信息学院医学信息工程系杨刚3.保护电路
(1)输入端保护电路
(2)输出端保护电路3.3.3集成运放的应用技术3.3集成运算放大器集成运算放大器17TM17电子系统设计与实践四川大学电气信息学院医学信息工程系杨刚【例3-4-1】设某单元电路如图3.4.1所示,要求直流输入电压Vi=0.5V时,输出电压Vo=5V,误差不超过1%。
试计算图中各电阻值。
3.4.1简单电压放大器设计3.4集成放大器设计集成放大器设计18TM18电子系统设计与实践四川大学电气信息学院医学信息工程系杨刚电压放大倍数AV5/0.5=10,因此根据AVF=1+RF/R1,RF=9R1,R2=R1/RF。
从理论上讲,R1、RF和R2可以取得很多组不同的阻值,例如:
R1=2k,RF=18k,R2=1.8k;
R1=2,RF=18,R2=1.8;
R1=3M,RF=27M,R2=2.7M。
3.4集成放大器设计集成放大器设计3.4.1简单电压放大器设计19TM19电子系统设计与实践四川大学电气信息学院医学信息工程系杨刚n实际上不能取上面的第2组电阻值。
其原因是:
假定Vi=0.5V,Vo=5V,则流过RF的电流IRF=VRF/RF=(VoVi)/RF=(50.5)/18=0.25A=250mA。
这个电流值超过集成运放A741的最大输出电流,放大电路不能正常工作。
3.4集成放大器设计集成放大器设计3.4.1简单电压放大器设计20TM20电子系统设计与实践四川大学电气信息学院医学信息工程系杨刚如果选用第3组电阻值,显然不会造成运放输出负载过重,但存在以下问题:
阻值高达27M的电阻器不易生产、价格较贵,而且噪声大、稳定性差、精度低。
当Vi0.5V时,流过反馈电阻RF的电流IRF=IR1=Vi/R1=0.5V/3M167nA。
将这个反馈电流与运放A741的输入失调电流(典型值为20nA,最大值为200nA)相比较可知,选用上述第3组电阻值是不合适的。
3.4集成放大器设计集成放大器设计3.4.1简单电压放大器设计21TM21电子系统设计与实践四川大学电气信息学院医学信息工程系杨刚n那么,是否可以取第1组电阻值呢?
可以从以下两方面分析当Vi=0.5V,Vo=5V时,流过RF的电流IRF=IR1=Vi/R1=0.5V/2k250A,它比集成运放A741的最大输出电流小得多,而又比输入偏置电流大1000倍以上。
因此,这组电阻值能使电路正常工作。
nR1、RF和R2的阻值分别为2k、18k和1.8k,在常用标称电阻值系列之内,且阻值适中。
3.4集成放大器设计集成放大器设计3.4.1简单电压放大器设计22TM22电子系统设计与实践四川大学电气信息学院医学信息工程系杨刚n因此我们可以选第1组电阻值,也可以根据货源等具体情况选用其他符合要求的电阻值。
此外,根据对电压放大倍数的精度要求,R1、RF应选用误差小于0.5%的精密金属膜电阻器。
R2的精度要求低,可采用廉价的碳膜电阻器。
3.4集成放大器设计集成放大器设计3.4.1简单电压放大器设计23TM23电子系统设计与实践四川大学电气信息学院医学信息工程系杨刚3.4集成放大器设计集成放大器设计3.4.1简单电压放大器设计24TM24电子系统设计与实践四川大学电气信息学院医学信息工程系杨刚3.4.3单电源交流电压放大器3.4集成放大器设计集成放大器设计25TM25电子系统设计与实践四川大学电气信息学院医学信息工程系杨刚n为简化电路,在放大单极性交流信号的应用中,可为简化电路,在放大单极性交流信号的应用中,可以采用单电源(正电源或负电源)供电,因此要求以采用单电源(正电源或负电源)供电,因此要求集成运放组成的交流放大器设计成单电源供电方式。
集成运放组成的交流放大器设计成单电源供电方式。
3.4.3单电源交流电压放大器3.4集成放大器设计集成放大器设计3.4.3单电源交流电压放大器26TM26电子系统设计与实践四川大学电气信息学院医学信息工程系杨刚3.4.4前置放大器设计3.4集成放大器设计集成放大器设计低频小信号不仅需要放大信号幅度,而且需要放大低频小信号不仅需要放大信号幅度,而且需要放大功率,因此放大电路由两部分组成:
前置放大器和功率,因此放大电路由两部分组成:
前置放大器和功率放大器功率放大器。
27TM27电子系统设计与实践四川大学电气信息学院医学信息工程系杨刚3.4集成放大器设计集成放大器设计28TM28电子系统设计与实践四川大学电气信息学院医学信息工程系杨刚3.4.5差动放大器3.4集成放大器设计集成放大器设计29TM29电子系统设计与实践四川大学电气信息学院医学信息工程系杨刚3.4.6功率放大器设计3.4集成放大器设计集成放大器设计1.负温度系数热敏电阻器(NTC)30TM30电子系统设计与实践四川大学电气信息学院医学信息工程系杨刚3.4.6功率放大器设计3.4集成放大器设计集成放大器设计1.负温度系数热敏电阻器(NTC)功率放大器的作用是给音响放大器的负载RL(扬声器)提供所需的输出功率。
目前,功率放大器可谓五花八门,分立元件与集成电路并存,分立元件中又是半导体器件与真空管(又称电子管或俗称“胆”)并存。
从输出方式看,有变压器输出、无变压器输出(OTL)、无电容器输出(OCL)、无变压器平衡输出(BTL)等;
从工作方式分,则可分为甲类、甲乙类、乙类、丙类、E类等。
31TM31电子系统设计与实践四川大学电气信息学院医学信息工程系杨刚【例3-4-2】设计一功率放大器。
已知条件:
RL=8,Vi=200mV,+VCC=+12V,VEE=12V。
P2W,3%(1kHz正弦波)。
3.设计举例3.4集成放大器设计集成放大器设计32TM32电子系统设计与实践四川大学电气信息学院医学信息工程系杨刚n电子电路是由电子元件构成的。
在通常情况下,电子元件以某种主要电特性的参数来表示,如线圈的电感量L、电容器的电容量C和电阻R等。
除了主要电特性参数外,电路元件还有其他属于次
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