共射放大電路

2021-03-04 02:23:47 字數 4010 閱讀 2812

放大的概念

利用擴音機放大聲音,如圖所示。話筒將微弱的聲音轉換成電訊號,經放大電路放大成足夠強的電訊號後,驅動揚聲器,使其發出較原來強得多的聲音。揚聲器所獲得的能量(或輸出功率)遠大於話筒送出的能量(或輸入功率)。

可見,放大電路放大的本質是能量的控制和轉換;是在輸入訊號作用下,通過放大電路將直流電源的能量轉換成負載所獲得的能量,使負載從電源獲得的能量大於訊號源所提供的能量。因此,電子電路放大的基本特徵是功率放大,即負載上總是獲得比輸入訊號大得多的電壓或電流,有時兼而有之。這樣,在放大電路中必須存在能夠控制能量的元件,即有源元件,如電晶體和場效電晶體等。

2.1.2 放大電路的效能指標

如圖所示為放大電路示意圖。可看成乙個兩端口網路。不同放大電路在和rl相同的條件下, 、 、 將不同,說明不同放大電路從訊號源索取的電流不同,且對同樣的訊號的放大能力也不同;同一放大電路在幅值相同、頻率不同的作用下, 將不同。

為反映放大電路各方面的效能,引出如下主要指標:

一、放大倍數

放大倍數:直接衡量放大電路放大能力的指標。

對小功率放大電路只關心電壓放大倍數。

電壓放大倍數:輸出電壓與輸入電壓之比,即

電流放大倍數:輸出電流與輸入電流之比,即

互阻放大倍數:輸出電壓與輸入電流之比,即

單位為電阻。

互導放大倍數:輸出電流與輸入電壓之比,即

單位為電導。

當輸入訊號為緩慢變化量或直流變化量時,輸入電壓用表示,輸入電流用表示,輸出電壓用表示,輸出電流用表示。au= / ,ai= / ,aui= / ,aiu= / 。

二、輸入電阻

輸入電阻是從放大電路輸入端看進去的等效電阻,定義為輸入電壓有效值ui和輸入電流有效值ii之比,即

ri越大,表明放大電路從訊號源索取的電流越小,放大電路所得到的輸入電壓ui越接近訊號源電壓us。

三、輸出電阻

任何放大電路的輸出都可以等效成乙個有內阻的電壓源,如圖所示。

輸出電阻ro:從放大電路輸出端看進去的等效內阻稱為輸出電阻ro。

為空載時的輸出電壓有效值,uo為帶負載後的輸出電壓有效值,因此,

輸出電阻

ro愈小,負載電阻rl變化時,uo的變化愈小,放大電路的帶負載能力愈強。

當兩個放大電路相互連線時,如下圖所示。放大電路ⅱ的輸入電阻ri2是放大電路ⅰ的負載電阻,而放大電路ⅰ可看成為放大電路ⅱ的訊號源,內阻就是放大電路ⅰ的輸出電阻ro1。因此,輸入電阻和輸出電阻均會直接或間接地影響放大電路的放大能力。

四、通頻帶

通頻帶用於衡量放大電路對不同頻率訊號的放大能力。由於放大電路中電容、電感及半導體器件結電容等電抗元件的存在,在輸入訊號頻率較低或較高時,放大倍數的數值會下降並產生相移。通常情況下,放大電路只適用於放大某乙個特定頻率範圍內的訊號。

如圖所示為某放大電路的幅頻特性曲線。

幅頻特性曲線:放大倍數的數值與訊號頻率的關係曲線,稱幅頻特性曲線。 為中頻放大倍數。

下限截止頻率fl:在訊號頻率下降到一定程度時,放大倍數的數值明顯下降,使放大倍數的數值等於0.707倍的頻率稱為下限截止頻率fl。

上限截止頻率fh:訊號頻率上公升到一定程度時,放大倍數的數值也將下降,使放大倍數的數值等於0.707倍的頻率稱為上限截止頻率fh。

通頻帶fbw:fl與fh之間形成的頻帶稱中頻段,或通頻帶fbw。

fbw=fh-fl

通頻帶越寬,表明放大電路對不同頻率訊號的適應能力越強。

五、最大不失真輸出電壓

最大不失真輸出電壓定義為當輸入電壓再增大就會使輸出波形產生非線性失真時的輸出電壓。

六、最大輸出功率與效率

最大輸出功率pom:在輸出訊號不失真的情況下,負載上能夠獲得的最大功率稱為最大輸出功率pom。此時,輸出電壓達到最大不失真電壓。

效率 :直流電源能量的利用率。pom最大輸出功率,pv電源消耗功率。

越大,放大電路的效率越高,電源的利用率就越高。

正弦振盪電路(一)

一. 正弦振盪電路的基本原理

在負反饋穩定性分析中,由於放大器的附加相移,以至在**或在**以上的負反饋放大電路中使負反饋變成了正反饋,顯然破壞了乙個原本效能得到改善的負反饋電路的基本的放大功能。如果設想到有乙個具有選頻特性的正反饋網路,則正是產生自激振盪的基本原理,所謂自激是指無需外加激勵訊號電路本身產生訊號。

1.自激條件,見圖8.1.1

δ當開關s→1,,反饋電壓

δ若開關s→2 (忽略開關s的切換時間),且使,而替代原外加激勵。只要滿足

電路即可輸出,產生自激振盪。

2. 振盪的建立和幅度的穩定

(1)建立:必須具有選頻特性的正反饋放大器。

當電路電源啟動瞬間和或有擾動或雜訊使電路輸入端有微笑的增量,相當於乙個初始訊號,經過放大→反饋→再放大→再反饋迴圈,振盪由小→大建立起來,尤其是其中特定ωo(由選頻網路而定)的訊號幅度最大。其它頻率被衰減。前面提到的是振盪建立後平衡條件,而從微弱訊號逐漸睜大,電路處於增幅,則也稱為起振條件。

另外要指出的是,剛起振時,訊號幅度小,可用先行分析法求ωo及決定起振條件。

(2)穩定,靠非線性條件限制振盪幅度。實際上,當幅度足夠後,再增大uo,將出現非線性失真(截止或飽和),此時au↓限制幅度繼續增長,直至af=1最終達到平衡,獲得穩幅振盪。

3. 電路組成:由上面分析可知,乙個正弦振盪電路應具有四個功能的部分組成:放大電路,正反饋網路,選頻網路,穩幅電路。

4. 正弦振盪器分類:按選頻網路元件不同,可分為rc,lc,石英晶體正弦振盪電路。

二. rc陣線振盪器,適用於頻率較低的場合(幾hz~幾十hz)

1. 移相式rc振盪器

(1) 構成框圖見圖8.1.2

用瞬時極性判定,輸入端款開,加一訊號,uo為-,uf為,下面看移相器

(2) 單極rc移相器見圖8.1.3

δ超前型

δ滯後型

超前型與滯後型單極rc移相器幅頻相頻特性見圖8.1.4 為截止頻率

δ說明:二種單極移相器最大可得相移,但此時反饋是,可見若要使,至少需**或**以上得移相器級聯起來。

圖8.1.4單極rc移相器頻率特性

(a)、(c)超前型幅頻、相頻特性

(b)、(d)滯後型幅頻、相頻特性

(3) 移相式正弦振盪器由運放a作反相器和**超前移相器構成

見圖8.1.5

可以在閉環中任一點斷開,比如p點,求其環路增益即可,根據目前斷點: ,,,然後找關係式即可。

令虛部為0,分母實部≤1,即可滿足

此電路適合振盪頻率固定,精度要求不高的場合。

2. 橋式rc振盪器,頻率可調性好,波形較好,構成框圖如圖8.1.6

圖8.1.6橋式rc振盪器框圖

在圖8.1.6分割出rc串並聯選頻網路

(1)rc串並聯選頻網路

對於,當ω從0→∞,可從圖8.1.4 (a)、(b)中可見

從0→1,然後隨ω上公升又從1下降到0,可見在某一頻率可達

對於,當ω從0上公升到∞,可從圖8.1.4 (c)、(d)中可見

從→0→,可見必有某一頻率使

δ. 定量計算 其中

當時,,,圖8.1.7 rc串並聯選頻網路頻率特性充分顯示了前面的定性分析

(2)文氏電橋振盪器典型電路組成圖8.1.9

a. 放大器t1、t2,b. 其功能是從微弱的擾動(初始訊號)放大,c. 建立和維持振盪

d. 選頻網路:rc串並聯網路,e.

為了從干擾和雜訊這種頻率極寬的擾動訊號中產生單一f0,f. 選頻網路是必須的,g. 它能選出f0,h.

使之足夠強,i. 衰減偏離f0,j. 即不k.

需要的頻率分量

l. 正反饋,m. 為了滿足建立和維持振盪的相位條件,n. 正反饋連線是必須確保的,o. 見紅色連線

p. 穩幅環節:rt(負溫度係數)與re1,q.

其功能:δ使auf穩定,r. auf≥3時,s.

δ深度負反饋展寬了t1,t. t2的通頻帶,u. 可適應寬的振盪頻率輸出的要求,v.

且對非線性失真的改善使波形變好 δ電壓串聯負反饋使放大器rif↑,w. rof↓,x. 最大搶渡減弱了其對選頻網路f0的影響,同y.

時低的rof有利於提高電路帶負載的能力 δ特別要指z. 出的是,aa. 它能保證振盪由建立到穩定,bb.

即從起振時到穩定時。

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