放大器的分類 觀點

2023-04-25 14:18:55 來源:CMOS模擬集成電路設計

電學中能夠實現信號、功率放大的器件,稱為放大器,英文為Amplifier,簡稱AMP。

以放大器為核心,能夠實現放大功能的電路組合,稱為放大電路。


【資料圖】

但是在很多情況下,放大器和放大電路被初學者混淆。 嚴格說,放大器是一個器件(device),比如一個3管腳的晶體或者一個8管腳的運算放大器,這都是放大器。 而放大電路是這些器件加上電阻電容、線路板或者導線焊接到一塊兒的,是一個電路的組合。 其實,初學者大可不必為此糾結,你愿意怎么叫就怎么叫。

放大器的分類

全部放大器被分為三種:晶體管放大器、運算放大器和功能放大器。 除此之外,世上可能存在其他類型的電子放大器,只會在特殊的領域里運用。 這個方面的放大器我不懂。 下面列了一張放大器全家福的圖片。

晶體管放大器

晶體管分為兩類:雙極型晶體管(Bipolar Junction Transistor-BJT,分為NPN型和PNP型)、單極型晶體管(也稱場效應管,Field Effect Transistor-FET)。 其中場效應管還分為JFET和MOSFET,就是結型管和金屬氧化物管,它們都有N溝道和P溝道之分。 從符號看,晶體管可以畫成8種,雙極型2種,單極型6種。

所謂的雙極型晶體管,是指這種晶體管內部,既有電子流動形成電流,也有空穴運動形成電流,一個多,稱為多子,一個少,我們稱為少子,兩者的運動方向相反,流向兩個不同的“極”。

晶體管可以分成常見的共射(源)級、共基(柵)極、共集電(漏)極放大電路,以及類型多變的多級放大電路。

學過晶體管放大電路的同學們,或多或少都會感到晶體管及其放大電路的復雜。 從靜態工作點開始,到微變等效電路,再到增益計算、輸入電阻、輸出電阻計算,還有頻率特性,但是設計中想要完成一個各方面指標都滿足需求的放大電路,可不是一件容易的事情。 雖然這個放大電路使用的器件很便宜,電阻電容數量也不是很多,但是復雜的計算限制了這種放大電路的推廣。

運算放大器

運算放大器又稱運放,其實就是一個差分輸入、多級、直接耦合、高增益放大電路(一般大于10000倍),用集成電路工藝生產在一個單芯片集成電路中。 它有兩個差分輸入端,一個或者兩個輸出端,兩個供電電源端。

但是問題來了,設計并生產一個指定增益的放大器,并把它封裝在一個集成電路中,形成傻瓜型應用,對集成電路生產商來說,是極為簡單的。 但是,困難的是,廠商得準備多少種增益給用戶選擇呢? 從1倍開始到1.1,1.2,要不要準備1.05倍呢?

數學家早已解決了這個問題。 按照負反饋理論,集成電路生產商只需要生產滿足如下要求的集成放大器,我們稱為運算放大器,即可實現用戶的一切需求:

(1)運放的開環增益非常大。 即圖中 Auo 很大。

(2)運放的輸入端沒有電流,即運放具有極高的輸入阻抗。 換句話說,運算放大器的輸入阻抗越大越好。

這是一個開環增益的運算放大器。 但是這樣的電路基本在設計過程中無法使用,因為開環增益 Auo 太大,輸入信號得多小才可以穩定輸出。

功能放大器 Function amplifier

如果某個以運放為核心的放大電路,非常常用,生產廠家就會考慮把這個放大電路(包括運放和外圍電路)進一步集成,提供給用戶。 這就是功能放大器。

比如我們要設計一個放大電路,實現Uo=Ui1-Ui2。 使用運放可以給出圖1-4(a)所示的電路。 但是,在實現過程中,用戶可能遇到4個電路不好匹配的問題,而這個電路又是很常見的,于是集成電路生產商(比如ADI公司)就把這個電路集成在一個叫做AD8276的集成電路中,這就是一種功能放大器,被稱為差動放大器——DifferenceAmplifier。 當然,這一種放大器內部的電路有像AD8276一樣的,是 1:1的,也有1:10,1:5,1:2的,型號也就不同。 這取決于哪種電阻匹配是比較常見的。

這就是所有功能放大器誕生的基礎:功能很常見,用戶自己做沒有廠家做得好。

這是一個減法器的電路,功能很常見,周圍的電阻阻值都已經搭配好。 集成到下圖的AD8276的集成電路中,下次可以直接連接導線使用。

當然,功能放大器的類型還有好多種,接下來會為大家一一介紹。

標簽:

上一篇:天天百事通!運算放大器的輸出電壓計算
下一篇:最后一頁