放大器的基本原理课件.ppt

1、第二章第二章 放大器的基本原理放大器的基本原理常常数数 B)(CECIUfIICQBBECCBRUUI CtanR1 CCCRU放大器静态工作点动画演示放大器静态工作点动画演示3、放大电路的动态分析放大电路的动态分析QuCE/VttiB B/ AIBtiC C/mAICiB B/ AuBE/VtuBE/VUBEUCEiC C/mAuCE/VOOOOOOQicuoQ1Q2ibuiUCEQuCE/VttiC C/mAICiC C/mAuCE/VOOOQ2Q1uotiB B/ AiB B/ AuBE/VtuBE/VUBEOOOQQuCE/VtiC C/mAuCE/VOOUCEuiuo三、放大电路性能

2、指标的计算三、放大电路性能指标的计算 把非线性元件晶体管所组成的放大电路等效为一把非线性元件晶体管所组成的放大电路等效为一个线性电路。即把非线性的晶体管线性化，等效为个线性电路。即把非线性的晶体管线性化，等效为一个线性元件。一个线性元件。 晶体管在小信号（微变量）情况下工作。因此，晶体管在小信号（微变量）情况下工作。因此，在静态工作点附近小范围内的特性曲线可用直线近在静态工作点附近小范围内的特性曲线可用直线近似代替。似代替。 利用放大电路的微变等效电路分析计算放大电路利用放大电路的微变等效电路分析计算放大电路电压放大倍数电压放大倍数AuAu、输入电阻、输入电阻riri、输出电阻、输出电阻ror

3、o等。等。CEBBEbeUIUr CEbbeUiu O)mA()mV(26)1()(200EbeIr CEBCUII CEbcUii BCCEceIIUr BcceIiu icib 晶体管的晶体管的B、E之间之间可用可用rbe等效代替。等效代替。ube+ +- -uce+ +- -晶体三极管晶体三极管rbeBEC微变等效电路微变等效电路 晶体管的晶体管的C、E之间可用一之间可用一受控电流源受控电流源ic= ib等效代替。等效代替。 ibibicube+ +- -uce+ +- -2、用用RBRCuiuORL+ + +- - -RSeS+ +- -ibicBCEiiibiceSrbe ibRBR

4、CRLEBCui+ +- -uo+ +- -+ +- -RSiibebirIU LcoRIU beLrRAu LCL/ RRR io :UUAu 定义定义Lb RI rbebeCrRAu iUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiii IUr 输入电阻输入电阻SESRiIiUirSESRiIiUiiIUri beB/rR 时时，当当beBrR bRiBIIU beirr iUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSriBRIoUoEoooIUr 输出电阻：输出电阻：oUSEiUiIbIcIoUb

5、ISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSCoooRIUr 例例3：求求ro的步骤：的步骤：1) 断开负载断开负载RLoU3) 外加电压外加电压oI4) 求求or外加外加oICRcoIII bcII CoRCRUI 0 0 cb II所所以以2) 令令 或或0i U0S E 上式表明，当上式表明，当UCC和和 RB一定时，一定时， IC与与 UBE、 以及以及 ICEO 有关有关，而这三个参数随温度而变化。，而这三个参数随温度而变化。CBOBBECCCEOBC)1( IRUUIII 在固定偏置放大电路中，在固定偏置放大电路中，当温度升高时，当温度升高时，UBE 、

6、、 ICBO 。 iCuCEQQ O 固定偏置电路的工作点固定偏置电路的工作点Q点是不稳定的，为此需要改进偏置电路。当温度升点是不稳定的，为此需要改进偏置电路。当温度升高使高使 IC 增加时，能够自动减少增加时，能够自动减少IB，从而抑制，从而抑制Q点的变点的变化，保持化，保持Q点基本稳定。点基本稳定。B2II 若若满满足足： 基极电位基本恒定，基极电位基本恒定，不随温度变化。不随温度变化。2B2BRIV 2B1BCC21RRUII CC2B1B2BBURRRV VBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+VBEBEBECRUVII BEBUV 若若满满

7、足足：EBEBEBEC RVRUVII RB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+从从Q点点稳定的角度来稳定的角度来看似乎看似乎I2、VB越大越好。越大越好。但但 I2 越大，越大，RB1、RB2必须取得较小，将增加必须取得较小，将增加损耗，降低输入电阻。损耗，降低输入电阻。而而VB过高必使过高必使VE也增也增高，在高，在UCC一定时，势一定时，势必使必使UCE减小，从而减减小，从而减小放大电路输出电压的小放大电路输出电压的动态范围。动态范围。I2= (5 10) IB，VB= (5 10) UBE， RB1、RB2的阻值一般为几十千欧。的阻值一般为几十千

8、欧。VEVBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+VEVBTUBEIBICVEICVB 固定固定RB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+CC2B1B2BURRRVB EBEBECRUVII CBII EECCCCCERIRIUU VBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+CC2B1B2BURRRVB EBEBECRUVII CBII EECCCCCERIRIUU 0369124.27.8010 uA20 uA30 uA40uA4mA3mA2mA1mAIc图B 三极管T的伏

9、安特性U0369124.27.8010 uA20 uA30 uA40uA4mA3mA2mA1mAIcUce图B 三极管T的伏安特性图C输入电流UVccRLReRcRb2Rb1RsT0369124.27.8010 uA20 uA30 uA40uA4mA3mA2mA1mAIcUce图A 电路原理图图B 三极管T的伏安特性图C输入电流UUsVccRLReRcRb2Rb1RsT0369124.27.8010 uA20 uA30 uA40uA4mA3mA2mA1mAIcUce图A 电路原理图图B 三极管T的伏安特性图C输入电流UUs单级放大电路图如图A，已知电阻Re=1k,Rb1=27k。三极管的伏安特

10、性如图B所示，三极管的基极输入电流如图C所示 (1)求静态工作点(2)求Rb2(3)求信号的放大倍数(4) RL 对交流：对交流：旁路电容旁路电容 CE 将将R 短路短路， R 不起不起作用作用， Au，ri，ro与固定偏置电路相同与固定偏置电路相同。如果去掉如果去掉CE ，Au，ri，ro ？旁路电容旁路电容RB1RCC1C2RB2CERERL+UCCuiuo+RSeS+EbeL) 1(RrRAu beLrRAu EbeB2B1i)1 (R/R/Rrr CoRr beBir/Rr CoRr ？即：即： Sos EUAu考虑信号源内阻考虑信号源内阻RS 时时iSibeLs rRrrRAu 所以

11、所以SosEUAu SiioEUUU SiEUAu iSiSirRrEU irRB1RCC1C2RB2CERERL+UCCuiuo+RSeS+本章重点及难点本章重点及难点1、生物医学信号有何特点？生物医学信号有何特点？2、生物医学放大器的特点？生物医学放大器的特点？3、负反馈的基本概念及对放大器性能的改负反馈的基本概念及对放大器性能的改善。善。4、差分放大器对差模与共模信号放大的特差分放大器对差模与共模信号放大的特点。点。生物医学生物医学信号分类信号分类生物电信号生物非电信号换能器电极放大器显示记录一、生物电信号的基本特性一、生物电信号的基本特性生理指标幅度范围主要频率范围(Hz)心电10V-

12、5mV(典型值1mV)0.05-80脑电10-200V(典型值50V)0.5-100肌电20V-1mV10-5000体温36.0度-37.4度0表3-1 特点：特点：n 1 1、幅度小。在、幅度小。在VV与与mVmV数量级。数量级。n 2 2、频率低，且频带宽。在几、频率低，且频带宽。在几KHzKHz以内，有以内，有的近似为直流。的近似为直流。n 3 3、噪声大，信噪比小。、噪声大，信噪比小。n 4 4、输出阻抗高。高达几百千欧姆以上。、输出阻抗高。高达几百千欧姆以上。二、生物医学放大器的基本要求二、生物医学放大器的基本要求1 1、采用高放大倍数放大器。有的高达、采用高放大倍数放大器。有的高达

13、10106 6以以上。上。2 2、选用高阻抗放大器，提高电路的输入阻、选用高阻抗放大器，提高电路的输入阻抗。抗。3 3、高共模抑制比。、高共模抑制比。4 4、采用低噪声放大器，提高电路的信噪比。、采用低噪声放大器，提高电路的信噪比。5 5、低漂移。、低漂移。6 6、采用低频直流放大器，且应有较宽的频、采用低频直流放大器，且应有较宽的频带。带。 反馈是电子技术领域中的一个重要概念，它反馈是电子技术领域中的一个重要概念，它有正负之分。在放大电路的设计中，通常引入负有正负之分。在放大电路的设计中，通常引入负反馈来改善放大器的性能，通过正反馈构成各种反馈来改善放大器的性能，通过正反馈构成各种振荡器，产

14、生各种波形信号。振荡器，产生各种波形信号。 在许多实际的电子电路中均存在着某种类型在许多实际的电子电路中均存在着某种类型的反馈，反馈的概念和理论在工程领域得到了日的反馈，反馈的概念和理论在工程领域得到了日益广泛的应用。益广泛的应用。 本本从反馈的基本概念入手，对反馈进行分从反馈的基本概念入手，对反馈进行分类，分析负反馈对放大性能的影响。类，分析负反馈对放大性能的影响。1、反馈的定义、反馈的定义反馈（反馈（feedback):凡是将放大电路输出端的信号（电凡是将放大电路输出端的信号（电压或电流）的一部分或全部引回到输入端，与输入压或电流）的一部分或全部引回到输入端，与输入信号迭加，就称为反馈信号

15、迭加，就称为反馈。负反馈负反馈(negative)：若引回的信号削弱了输入信号，若引回的信号削弱了输入信号，就称为负反馈。就称为负反馈。正反馈正反馈(positive)：若引回的信号增强了输入信号，若引回的信号增强了输入信号，就称为正反馈。就称为正反馈。反馈反馈放大器放大器输出输出输入输入取取+ 加强输入信号加强输入信号 正反馈正反馈 用于振荡器用于振荡器取取 - 削弱输入信号削弱输入信号 负反馈负反馈 用于放大器用于放大器开环开环闭环闭环反馈网络反馈网络迭加迭加反馈反馈信号信号实际被放大信号实际被放大信号2 2、反馈放大器的组成、反馈放大器的组成基本放大电基本放大电路路AodX oX 反馈网

16、络反馈网络FfX 放大放大：dooXXA 迭加：迭加：fidXXX 负反馈框图：负反馈框图：AO称为开环称为开环放大倍数放大倍数iX + 反馈反馈：ofXXF AF称为闭环放大倍数称为闭环放大倍数AF=Xo / Xi输出信号输出信号输入信号输入信号反馈信号反馈信号差值信号差值信号负反馈放大器负反馈放大器F称为反馈系数称为反馈系数设设Xf与与Xi同相同相负反馈放大器的一般关系负反馈放大器的一般关系闭环放大倍数：闭环放大倍数：放大放大：dooXXA 反馈反馈：ofXXF 迭加：迭加：fidXXX AF=Xo / Xi =Xo / (Xd+ Xf)= Xo / ( + XoF) =XoAo11Ao+F=Ao1+AoFAF=Ao1+ AoF负反馈放大器的闭环放大倍数负反馈放大器的闭环放大倍数当当Ao很大时很大时, AoF 1,AF 1 F结论结论:当当Ao很大时很大时,负反馈放大器的闭环放大负反馈放大器的闭环放大倍数与晶体管无关倍数与晶体管无关,只与反馈网络有关。即只与反馈网络有关。即负反馈可以稳定放大倍数。负反馈可以稳定放大倍数。