《放大電路基本知識(shí)》課件

放大電路基本知識(shí)放大電路是電子電路中必不可少的一部分，它可以將微弱的信號(hào)放大到可用的程度。本課件將介紹放大電路的基本知識(shí)，包括放大電路的概念、分類、基本組成和工作原理。課程目標(biāo)理解基本概念掌握放大電路的基本概念和工作原理。分析電路能夠分析和設(shè)計(jì)常見(jiàn)的放大電路。應(yīng)用技術(shù)了解放大電路在電子系統(tǒng)中的應(yīng)用。什么是放大電路放大電路是一種能夠放大信號(hào)的電子電路。它利用電子器件的特性，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行放大，使其輸出信號(hào)的幅度、功率或電流大于輸入信號(hào)。放大電路廣泛應(yīng)用于電子設(shè)備中，例如：音響系統(tǒng)、無(wú)線電接收機(jī)、計(jì)算機(jī)、手機(jī)等。放大電路的分類11.按用途分類放大電路可分為電壓放大電路、電流放大電路和功率放大電路。22.按工作方式分類可分為線性放大電路、非線性放大電路、開(kāi)關(guān)放大電路。33.按頻率范圍分類可分為音頻放大電路、射頻放大電路、微波放大電路等。44.按電路結(jié)構(gòu)分類可分為單級(jí)放大電路、多級(jí)放大電路、集成放大電路。放大電路的工作原理信號(hào)輸入輸入信號(hào)作用于放大電路的輸入端，例如音頻信號(hào)、視頻信號(hào)等。信號(hào)處理放大電路內(nèi)部的元件，例如晶體管或運(yùn)算放大器，利用能量將輸入信號(hào)進(jìn)行放大。信號(hào)輸出放大后的信號(hào)輸出到負(fù)載，例如揚(yáng)聲器、顯示器等，以實(shí)現(xiàn)信號(hào)增強(qiáng)或傳遞。能量來(lái)源放大電路需要一個(gè)外部電源提供能量，以驅(qū)動(dòng)電路內(nèi)部的元件工作。放大電路的參數(shù)增益放大電路的增益反映了信號(hào)放大的倍數(shù)，通常以分貝(dB)表示。輸入阻抗輸入阻抗是指放大電路對(duì)信號(hào)源的阻抗，影響信號(hào)的傳輸效率。輸出阻抗輸出阻抗是指放大電路對(duì)負(fù)載的阻抗，影響信號(hào)的功率傳輸。帶寬帶寬指的是放大電路能夠正常放大的頻率范圍，決定了信號(hào)的傳輸質(zhì)量。放大器的性能指標(biāo)指標(biāo)定義單位增益放大器的輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的比值dB帶寬放大器能夠正常放大的頻率范圍Hz失真放大器輸出信號(hào)與輸入信號(hào)之間的偏差%噪聲放大器自身產(chǎn)生的干擾信號(hào)dB輸出阻抗放大器輸出端對(duì)負(fù)載的阻抗Ω輸入阻抗放大器輸入端對(duì)信號(hào)源的阻抗Ω放大電路的功率放大1功率放大功率放大是指將信號(hào)功率放大，從而提高信號(hào)能量。2應(yīng)用功率放大器常用于音頻設(shè)備、廣播發(fā)射機(jī)和無(wú)線通信系統(tǒng)等領(lǐng)域，以放大信號(hào)功率并推動(dòng)負(fù)載工作。3類型功率放大器可分為A類、B類、AB類、C類和D類等，每種類型都有其特定的工作方式和應(yīng)用領(lǐng)域。放大電路的電壓放大1輸入信號(hào)電壓信號(hào)2放大電路增強(qiáng)電壓3輸出信號(hào)放大后的電壓電壓放大是放大電路最常見(jiàn)的應(yīng)用之一，它通過(guò)改變輸入信號(hào)的電壓幅度來(lái)放大信號(hào)。電壓放大倍數(shù)是輸出信號(hào)電壓與輸入信號(hào)電壓的比值，體現(xiàn)了放大電路的電壓放大能力。放大電路的電流放大1電流放大倍數(shù)描述放大電路輸出電流與輸入電流的比值。2電流放大原理利用放大器內(nèi)部的增益特性，將微弱的輸入電流放大到更大的輸出電流。3應(yīng)用場(chǎng)景廣泛用于各種電子設(shè)備，例如音頻放大器、功率放大器等。電流放大倍數(shù)是衡量放大電路電流放大能力的重要指標(biāo)。電流放大倍數(shù)越高，放大電路對(duì)微弱信號(hào)的放大能力越強(qiáng)。電流放大原理是利用放大器內(nèi)部的增益特性，將微弱的輸入電流放大到更大的輸出電流，從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)的放大。共射極放大電路共射極放大電路是最常見(jiàn)的放大電路類型之一。它具有高輸入阻抗、低輸出阻抗和高電壓放大倍數(shù)的特點(diǎn)。共射極放大電路的輸入信號(hào)加在基極，輸出信號(hào)從集電極取得，發(fā)射極接地。該電路可以放大電壓和電流信號(hào)，并且具有良好的頻率響應(yīng)特性。共集電極放大電路基本結(jié)構(gòu)共集電極放大電路也稱射極跟隨器，其輸入信號(hào)加在基極，輸出信號(hào)從發(fā)射極取出。電壓跟隨發(fā)射極電壓幾乎等于基極電壓，具有電壓跟隨特性，輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)放大后，輸出電壓基本等于輸入電壓，但電流放大倍數(shù)較大。應(yīng)用場(chǎng)景常用于阻抗匹配，提高放大電路的輸入阻抗，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的緩沖放大，提高信號(hào)的傳輸效率。共基極放大電路共基極放大電路是一種輸入信號(hào)接在發(fā)射極，輸出信號(hào)接在集電極，基極接地的放大電路。共基極放大電路的輸入阻抗低，輸出阻抗高，電壓放大倍數(shù)接近于1，但具有良好的高頻特性和寬帶特性。差動(dòng)放大電路差動(dòng)放大電路是放大電路的重要組成部分，它由兩個(gè)相同結(jié)構(gòu)的晶體管組成，輸入信號(hào)分別加到兩個(gè)晶體管的基極，輸出信號(hào)從兩個(gè)晶體管的集電極或發(fā)射極取出。差動(dòng)放大電路具有抑制共模信號(hào)、放大差模信號(hào)的優(yōu)點(diǎn)，在許多電子系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用，例如音頻放大、視頻放大、濾波等。差動(dòng)放大電路的特點(diǎn)抗共模干擾能力強(qiáng)差動(dòng)放大電路可以有效抑制來(lái)自電源或地線的共模噪聲，提高信號(hào)質(zhì)量。增益高由于采用差分放大方式，差動(dòng)放大電路的增益通常較高，可以放大微弱信號(hào)。線性度好差動(dòng)放大電路的輸出信號(hào)與輸入信號(hào)之間具有良好的線性關(guān)系，可以準(zhǔn)確放大信號(hào)。輸入阻抗高差動(dòng)放大電路的輸入阻抗很高，可以有效避免對(duì)信號(hào)源的負(fù)載影響。差動(dòng)放大電路的應(yīng)用儀器儀表差動(dòng)放大電路可以有效抑制共模干擾，提高信噪比，廣泛應(yīng)用于各種精密儀器儀表中，例如示波器、萬(wàn)用表等。音頻處理差動(dòng)放大電路可以有效地放大微弱的音頻信號(hào)，并抑制來(lái)自電源線和地線的噪聲，應(yīng)用于麥克風(fēng)、錄音機(jī)等音頻設(shè)備中。自動(dòng)控制差動(dòng)放大電路可以用于放大來(lái)自傳感器或其他裝置的微弱信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換成可用于控制系統(tǒng)的信號(hào)，應(yīng)用于自動(dòng)化控制系統(tǒng)中。運(yùn)算放大電路運(yùn)算放大器是一種高增益、高輸入阻抗、低輸出阻抗的差動(dòng)放大器。廣泛應(yīng)用于各種電子電路中，包括模擬電路、數(shù)字電路、信號(hào)處理電路等。它能對(duì)微弱信號(hào)進(jìn)行放大，并進(jìn)行各種數(shù)學(xué)運(yùn)算，如加減乘除、微分積分等。它也是各種模擬電路的核心部件，比如濾波器、放大器、振蕩器等。運(yùn)算放大電路的特點(diǎn)高增益運(yùn)算放大器的增益非常高，通常為10^5到10^6，使其能夠?qū)ξ⑷跣盘?hào)進(jìn)行放大。高輸入阻抗運(yùn)算放大器的輸入阻抗很高，通常為10^6歐姆或更高，對(duì)輸入電路的影響很小。低輸出阻抗運(yùn)算放大器的輸出阻抗很低，通常為幾十歐姆或更低，能夠?yàn)樨?fù)載提供足夠的電流。寬帶寬運(yùn)算放大器的頻率響應(yīng)范圍很廣，能夠放大從直流到很高的頻率信號(hào)。運(yùn)算放大電路的應(yīng)用模擬電路運(yùn)算放大器是構(gòu)建模擬電路的核心元件，可以實(shí)現(xiàn)多種功能，例如信號(hào)放大、濾波、比較、信號(hào)產(chǎn)生等。數(shù)字電路運(yùn)算放大器可用于實(shí)現(xiàn)數(shù)字電路中的邏輯門電路，也可用于構(gòu)建數(shù)據(jù)采集、信號(hào)處理等模塊。儀器儀表運(yùn)算放大器廣泛應(yīng)用于儀器儀表領(lǐng)域，例如示波器、萬(wàn)用表、頻譜分析儀等，用于信號(hào)放大、測(cè)量和處理?？刂葡到y(tǒng)運(yùn)算放大器可以構(gòu)建控制系統(tǒng)，例如自動(dòng)控制系統(tǒng)、閉環(huán)控制系統(tǒng)，用于調(diào)節(jié)和控制系統(tǒng)的運(yùn)行。功率放大電路功率放大電路板功率放大電路板通常采用多級(jí)放大結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)更高的輸出功率。音頻功率放大器音頻功率放大器將音頻信號(hào)放大到足以驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器。無(wú)線電發(fā)射機(jī)無(wú)線電發(fā)射機(jī)使用功率放大器來(lái)增強(qiáng)無(wú)線電信號(hào)的強(qiáng)度，以便覆蓋更遠(yuǎn)的距離。功率放大電路的特點(diǎn)高效率功率放大電路主要用于放大信號(hào)功率，將低功率信號(hào)轉(zhuǎn)換為高功率信號(hào)輸出。高輸出功率功率放大電路能夠輸出較大功率，以驅(qū)動(dòng)負(fù)載，例如揚(yáng)聲器或電機(jī)。低失真理想情況下，功率放大電路應(yīng)該能夠忠實(shí)地放大輸入信號(hào)，避免產(chǎn)生諧波失真或其他形式的信號(hào)失真。寬頻帶功率放大電路需要能夠處理不同頻率的信號(hào)，并保持較高的放大倍數(shù)和低失真。功率放大電路的應(yīng)用11.音頻放大例如，音響系統(tǒng)、手機(jī)喇叭，使用功率放大電路來(lái)增強(qiáng)音頻信號(hào)的功率，使聲音更大更清晰。22.電機(jī)驅(qū)動(dòng)工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備、機(jī)器人等，使用功率放大電路來(lái)控制電機(jī)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的運(yùn)動(dòng)控制。33.信號(hào)發(fā)射無(wú)線通信、廣播發(fā)射等，使用功率放大電路來(lái)放大信號(hào)，使其覆蓋更廣的范圍。44.電力轉(zhuǎn)換電源供應(yīng)、太陽(yáng)能電池板等，使用功率放大電路來(lái)調(diào)整電壓和電流，實(shí)現(xiàn)高效的能量轉(zhuǎn)換。頻率響應(yīng)特性頻率響應(yīng)曲線放大電路的頻率響應(yīng)曲線是指放大倍數(shù)隨頻率變化的曲線，它反映了放大電路對(duì)不同頻率信號(hào)的放大能力。帶寬放大電路的帶寬是指放大倍數(shù)不低于最大放大倍數(shù)的70.7%的頻率范圍。截止頻率截止頻率是指放大倍數(shù)下降到最大放大倍數(shù)的70.7%時(shí)對(duì)應(yīng)的頻率。頻率響應(yīng)特性的影響因素11.元件參數(shù)電阻、電容和電感的值會(huì)直接影響放大電路的頻率響應(yīng)。例如，電容的容值會(huì)影響高頻信號(hào)的通過(guò)。22.工作頻率放大電路的頻率響應(yīng)在不同的工作頻率下會(huì)有所不同。高頻信號(hào)可能會(huì)被放大電路中的寄生電容影響，而低頻信號(hào)則會(huì)受到放大電路中的寄生電感影響。33.電路結(jié)構(gòu)不同類型的放大電路結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生不同的頻率響應(yīng)。例如，共射極放大電路在低頻和高頻都會(huì)有截止現(xiàn)象。44.溫度變化溫度變化也會(huì)影響元件的參數(shù)，進(jìn)而影響放大電路的頻率響應(yīng)。例如，電容的容值會(huì)隨溫度變化而改變。頻率補(bǔ)償技術(shù)改善頻率響應(yīng)頻率補(bǔ)償技術(shù)用于改善放大電路的頻率響應(yīng)，提高電路穩(wěn)定性，防止電路產(chǎn)生自激振蕩。補(bǔ)償電容頻率補(bǔ)償技術(shù)通常通過(guò)在放大電路中添加補(bǔ)償電容來(lái)實(shí)現(xiàn)，電容值根據(jù)電路特性確定。負(fù)反饋放大電路負(fù)反饋是指將放大電路的輸出信號(hào)的一部分反向反饋到輸入端，從而改變放大電路的特性。負(fù)反饋可以提高放大電路的穩(wěn)定性，減少失真，降低輸出阻抗，提高輸入阻抗，改善頻率響應(yīng)特性。電壓負(fù)反饋電流負(fù)反饋混合負(fù)反饋負(fù)反饋的特點(diǎn)與應(yīng)用穩(wěn)定性增強(qiáng)負(fù)反饋可以有效抑制放大電路的非線性失真，提高放大電路的穩(wěn)定性，減少噪聲和干擾的影響。頻率響應(yīng)改善負(fù)反饋可以擴(kuò)展放大電路的頻率響應(yīng)范圍，使放大電路在更寬的頻率范圍內(nèi)保持穩(wěn)定。增益控制通過(guò)負(fù)反饋可以精確控制放大電路的增益，使其更符合實(shí)際應(yīng)用需求。應(yīng)用廣泛負(fù)反饋技術(shù)廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備，例如音頻放大器、功率放大器、濾波器等。放大電路的性能參數(shù)增益放大電路的增益是指輸出信號(hào)幅度與輸入信號(hào)幅度之比，它反映了放大電路的放大能力。帶寬放大電路的帶寬是指放大電路能夠正常放大的頻率范圍，它決定了放大電路能夠處理的信號(hào)頻率范圍。失真放大電路的失真是指輸出信號(hào)的波形與輸入信號(hào)的波形之間的差異，它反映了放大電路對(duì)信號(hào)的保真度。噪聲放大電路的噪聲是指放大電路自身產(chǎn)生的干擾信號(hào)，它會(huì)降低放大電路的信噪比。放大電路的失真失真類型放大電路的失真主要分為諧波失真、交越失真和幅度失真。諧波失真指的是輸出信號(hào)中出現(xiàn)了與輸入信號(hào)頻率不同的諧波成分。交越失真指的是信號(hào)在放大過(guò)程中出現(xiàn)尖峰或毛刺。幅度失真指的是放大器的輸出幅度與輸入幅度不成比例。失真原因放大電路的失真通常是由放大器的非線性特性引起的，例如放大器管子的非線性、負(fù)反饋不足、電源電壓過(guò)低等。失真影響失真會(huì)降低放大電路的保真度，導(dǎo)致輸出信號(hào)失真，影響音頻信號(hào)的音質(zhì)或視頻信號(hào)的清晰度。失真降低方法為了降低失真，可以使用負(fù)反饋技術(shù)、選擇合適的放大器管子、提高電源電壓等措施。放大電路的穩(wěn)定性穩(wěn)定性定義放大電路的穩(wěn)定性是指電路在工作過(guò)程中，輸出信號(hào)不受外界環(huán)境因素和內(nèi)部參數(shù)變化影響的能力。穩(wěn)定性主要體現(xiàn)在放大倍數(shù)、輸出電壓、輸出電流等