多级放大电路耦合方式及分析方法

1、6.16.1、多级放大电路的耦合方式、多级放大电路的耦合方式及分析方法及分析方法一、多级放大电路的耦合方式二、多级放大电路的动态分析第第6章章 集成运算放大电路集成运算放大电路一、耦合方式 当单级放大电路不能满足多方面的性能要求当单级放大电路不能满足多方面的性能要求（如（如Au104、Ri=2M、 Ro=100）时，应考）时，应考虑采用多级放大电路。组成多级放大电路时首虑采用多级放大电路。组成多级放大电路时首先应考虑如何先应考虑如何“连接连接”几个单级放大电路，耦几个单级放大电路，耦合方式即连接方式。合方式即连接方式。 常见耦合方式有：直接耦合、阻容耦合、变常见耦合方式有：直接耦合、阻容耦合、

2、变压器耦合、光电耦合等。压器耦合、光电耦合等。1.1.阻容耦合阻容耦合 Q点相互独立。不能放大变化缓慢的信号，低频点相互独立。不能放大变化缓慢的信号，低频特性差，不能集成化。特性差，不能集成化。共射电路共射电路共集电路共集电路 利用电容连接信号利用电容连接信号源与放大电路、放大源与放大电路、放大电路的前后级、放大电路的前后级、放大电路与负载，为阻容电路与负载，为阻容耦合。耦合。2. 直接耦合直接耦合既是第一级的集电极电阻，既是第一级的集电极电阻，又是第二级的基极电阻又是第二级的基极电阻 能够放大变化缓慢的能够放大变化缓慢的信号，便于集成化，信号，便于集成化， Q点相互影响，存在零点点相互影响，

3、存在零点漂移现象。漂移现象。 当输入信号为零时，前级由温度变化所引起的电流、当输入信号为零时，前级由温度变化所引起的电流、电位的变化会逐级放大。电位的变化会逐级放大。输入为零，输出输入为零，输出产生变化的现象产生变化的现象称为零点漂移称为零点漂移第二级第二级第一级第一级如何设置合适的静态工作点？如何设置合适的静态工作点？Q1合适吗？合适吗？对哪些动态参对哪些动态参数产生影响？数产生影响？ 用什么元件取代用什么元件取代Re既可设置合适的既可设置合适的Q点，又可使第点，又可使第二级放大倍数不至于下降太大？二级放大倍数不至于下降太大？二极管导通电压二极管导通电压UD？动态电阻？动态电阻rd？Re如何

4、设置合适的静态工作点？如何设置合适的静态工作点？ UCEQ1太小太小加加Re（Au2数值数值）改用改用D若要若要UCEQ1大大，则改用，则改用DZ。稳压管稳压管伏安特性伏安特性小功率管多为小功率管多为5mA由最大功耗得出由最大功耗得出必要性？必要性？rzu /i，小功率管多为几欧至二十几欧。，小功率管多为几欧至二十几欧。NPN型管和型管和PNP型管混合使用型管混合使用问题的提出：问题的提出： 在用在用NPN型管组成型管组成N级级共射放大电路，由于共射放大电路，由于UCQi UBQi，所以，所以 UCQi UCQ(i-1）（i=1N），），以致于后级集电极电位以致于后级集电极电位接近电源电压，接

5、近电源电压，Q点不合点不合适。适。UCQ1 （ UBQ2 ） UBQ1UCQ2 UCQ1 3.3.变压器耦合变压器耦合L2L2c21RIRIPPl，从变压器原从变压器原边看到的等边看到的等效电阻效电阻 可能是实际的负载，也可能是实际的负载，也可能是下级放大电路可能是下级放大电路 理想变压器情理想变压器情况下，负载上获况下，负载上获得的功率等于原得的功率等于原边消耗的功率。边消耗的功率。实现阻抗变换L221L2c2L)(RNNRIIRl4、光电耦合、光电耦合（1）光电器件复合管输入回路将电能转换为光能输出回路将光能转换为电能传输比:CUDcCEiiCTR输入与输出采用不同电源和地避免受到各种电干

6、扰二、多级放大电路的动态分析二、多级放大电路的动态分析1.1.电压放大倍数电压放大倍数 njujnuAUUUUUUUUA1ioi2o2io1io2. 输入电阻输入电阻i1iRR 3. 输出电阻输出电阻nRRoo 对电压放大电路的要求：对电压放大电路的要求：Ri大，大， Ro小，小，Au的数值的数值大，最大不失真输出电压大。大，最大不失真输出电压大。)(1 (L622be5i2RRrRR21L62be2L6221bei231)( ) 1 ()( ) 1 ()( uuuuuAAARRrRRArRRAbe121irRRR1be2536orRRRR分析举例分析举例1分析举例分析举例2放大电路的选用放大

7、电路的选用按下列要求组成两级放大电路：按下列要求组成两级放大电路： Ri12k，Au 的数值的数值3000； Ri 10M，Au的数值的数值300； Ri100200k，Au的数值的数值150； Ri 10M ，Au的数值的数值10，Ro100。共射、共射；共射、共射；共源、共射；共源、共射；共集、共射；共集、共射；共源、共集。共源、共集。三、多级放大电路的频率响应：分析举例三、多级放大电路的频率响应：分析举例 一个两级放大电路每一级（已考虑了它们的相一个两级放大电路每一级（已考虑了它们的相互影响）的幅频特性均如图所示。互影响）的幅频特性均如图所示。6dB3dBfLfH0.643fH1121l

8、g40lg20lg20lg20uuuuAAAAfL fL1， fH fH1，频带变窄！，频带变窄！ ), 2 , 1( bbwHHLLnkffffffwkkknkknkkf.ff.f12HH12LL1111 11 对于对于N级放大电路，若各级的下、上限频率分别为级放大电路，若各级的下、上限频率分别为fL1 fLn、 fH1 fHn，整个电路的下、上限频率分别为，整个电路的下、上限频率分别为fL、 fH，则则nkknkukuAA11 lg20lg20由于由于求解使增益下降求解使增益下降3dB的频的频率，经修正，可得率，经修正，可得1.1为修正系数为修正系数例例11. 该放大电路为几级放大电路该放

9、大电路为几级放大电路?2. 耦合方式耦合方式?3. 在在 f 104Hz 时，附加相移时，附加相移？4. 在在 f 105Hz 时，相移时，相移？5. fH？?uA 已知各级为共射的某放已知各级为共射的某放大电路的幅频特性如图所示，大电路的幅频特性如图所示，讨论下列问题：讨论下列问题：解:(1)f从104Hz变到105Hz增益下降了60dB，则说明电路为三级放大电路。（2）无下限频率则采用的是直接耦合。（3）f=104Hz每级附加相移为-45， 则总附加相移为-135。zHHuHfffjA41313.10,)1 (10（4）f=105Hz，每级相移为-270，则总的相移为-710。kHzfff

10、fHHnkHkH2 . 552. 031 . 111 . 112112(5)一、一、概述概述（1 1）直接耦合方式，充分利用管子性能良好的一致性采）直接耦合方式，充分利用管子性能良好的一致性采用差分放大电路和电流源电路。用差分放大电路和电流源电路。（2 2）用复杂电路实现高性能的放大电路，因为电路复杂）用复杂电路实现高性能的放大电路，因为电路复杂并不增加制作工序。并不增加制作工序。（3 3）用有源元件替代无源元件，如用晶体管取代难于制）用有源元件替代无源元件，如用晶体管取代难于制作的大电阻。作的大电阻。（4 4）采用复合管。）采用复合管。 1. 集成运放的特点集成运放的特点 集成运算放大电路，

11、简称集成运放，是一个高性能的直接集成运算放大电路，简称集成运放，是一个高性能的直接耦合多级放大电路。因首先用于信号的运算，故而得名。耦合多级放大电路。因首先用于信号的运算，故而得名。6.2集成运算放大电路简介集成运算放大电路简介2. 集成运放电路的组成集成运放电路的组成两个两个输入端输入端一个一个输出端输出端 若将集成运放看成为一个若将集成运放看成为一个“黑盒子黑盒子”，则可等效为，则可等效为一个双端输入、单端输出的差分放大电路。一个双端输入、单端输出的差分放大电路。集成运放电路四个组成部分的作用集成运放电路四个组成部分的作用前置级，多采用差分放大电路。要求前置级，多采用差分放大电路。要求Ri

12、大，大，Ad大，大， Ac小，输入端耐压高。小，输入端耐压高。主放大级，多采用共射放大电路。要求有足够主放大级，多采用共射放大电路。要求有足够的放大能力。的放大能力。功率级，多采用准互补输出级。要求功率级，多采用准互补输出级。要求Ro小，最小，最大不失真输出电压尽可能大。大不失真输出电压尽可能大。为各为各级放大电路设置级放大电路设置合适的静态工作合适的静态工作点。采用电流源点。采用电流源电路。电路。3. 集成运放的符号和电压传输特性集成运放的符号和电压传输特性 uO=f(uP-uN) 由于由于Aod高达几十万倍，所以集成运放工作在线性区时的高达几十万倍，所以集成运放工作在线性区时的最大输入电压最大输入电压(uPuN)的数值仅为几十一百多微伏。的数值仅为几十一百多微伏。在线性区：在线性区：uOAod(uPuN) Aod是开环差模放大倍数。是开环差模放大倍数。非线非线性区性区 (uPu