第三章 多级放大电路和差动放大电路大电路功率放大电路_图文

1、第3章多级放大电路差分放大电路功率放大电路 3.1 多级放大电路3.2 差分放大电路的分析3.3 功率放大电路返回目录3.1 多级放大电路返回首页多级放大电路的组成及耦合方式1 组成2 耦合形式1 组成第一级第二级第n-1级第n级R L输入级中间级输出级(末级前臵级(放大电压放大功率 耦合两单级放大电路间的连接耦合电路实现两单级放大电路间连接的电路对耦合电路的要求:耦合电路能保证各级有合适的静态工作点。耦合电路能保证不引起失真。尽量减小信号在耦合电路上的损失。2 耦合形式多级放大电路的连接,产生了单元电路间的级联问题,即耦合问题。放大电路的级间耦合必须要保证信号的传输,并且必须保证各级的静态工

2、作点正确。耦合电路采用直接连接或电阻连接,不采用电抗性元件。级间采用电容或变压器耦合。电抗性元件耦合,只能传输交流信号,但漂移信号和低频信号不能通过。直接耦合电路可传输低频甚至直流信号,因而缓慢变化的漂移信号也可以通过直接耦合放大电路。直接耦合电抗性元件耦合根据输入信号的性质,就可决定级间耦合电路的形式。c变压器耦合SR 1B R CR +1C 2C Se BR 2E R LR +3C ov CCV +1E R 2B R iv EC 1B R 1C R iv 2C R L R CCV +ov 2B R S R BR +1C Se CC V +LR (a阻容耦合(b直接耦合三种耦合电路阻容耦合的

3、特点各级静态工作点不互相影响不能集成。不能传送直流、变化缓慢的信号。SR 1B R CR +1C 2C Se BR 2E R LR +3C ov CCV +1E R 2B R iv EC 不能传送直流、变化缓慢或高频信号。另变压器需用有色金属和磁性材料,体积大,成本高。传递电压的同时,还可进行电压、电流和阻抗变换各级静态工作点不互相影响不能集成。SR BR +1C Se CC V +LR直接耦合的特点各级静态工作点互相影响产生零点漂移。可放大直流和变化缓慢的信号。便于集成。1B R 1C R iv 2C R L R CCV ov 2B R零点漂移 是三极管的静态工作点随时间而逐渐偏离原有静态值

4、的现象。产生零点漂移的主要原因是温度的影响,所以有时也用温度漂移或时间漂移来表示。工作点参数的变化往往由相应的指标来衡量。返回一般将在一定时间内,或一定温度变化范围内的输出级工作点的变化值除以放大倍数,即将输出级的漂移值归算到输入级来表示的。例如V/C 或V/min 。阻容耦合多级放大电路的结构特点两极之间用电容耦合。前级的输出电压是通过耦合电容C 和后级的输入电阻耦合到后级的。故叫阻容耦合耦合电容C 很大,起通交隔直的作用第二极第一极C2i r 1o v 2i v iv ov阻容耦合多级放大电路的分析静态分析两级电路分别分析,相当于分析两个单级电路动态分析总电压放大电路的放大倍数总输入电阻1

5、i ir r =总输出电阻2o o r r =212111v v i i o o o i o o i o v A A v v v v v v v v v v A =第二极第一极C2i r 1o v 2i v iv ov 1v A 2v A在求分立元件多级放大电路的动态参数时可将电路作两种等效。一是将后一级的输入电阻作为前一级的负载考虑,即将第二级的输入电阻等效为第一级的负载电阻R L1=r i2。第二极第一极C2i r iv ov LR 1v A 2v A 第一极iv 1v A 2i r 第1种等效将后一级与前一级开路,计算前一级的开路电压放大倍数和输出电阻,并将其作为信号源内阻加以考虑,共同

6、作用到后一级的输入端。第二极第一极C1O r iv ov LR 1v A 2v A 第二极1O r ov LR 2v A 第2种等效例:电路如图,问第一级的交流负载电阻是多少?第二级的信号源内阻是多少?设:1=2=50,r be1=r be2= 1.2k,求两个管子的总的电压放大倍数,输入电阻,输出电阻。PNP 管的微变等效电路与NPN 管的完全相同iv ov L R k 1.53E R k 12C R k 1.5k 8.14B R 3B R k 5.715k 5.1k 3.3k 3.3k 101B R 2B R 1C R 1E R 2E R F10F10F 10F10F10CCV V12-i

7、u 2B R iu 1be r 1b i 11b i 1B R 1E R 3B R 2be r 2b i 22b i 2C R 1C R 4B R LR i v o v L R k 1.53E R k 12C R k 1.5k 8.14B R 3B R k 5.715k 5.1k 3.3k 3.3k 101B R 2B R 1C R 1E R 2E R F 10F 10F 10F 10F10CCV V 12-第一级的交流负载电阻就等于第二级的输入电阻r i2=R B3|R B4|r be2=657第二级的信号源电阻就等于第一级的输出电阻r o1=R c1=3.3k 106|2222-=-=be

8、 L C v r R R A 8.221(|112111-=+-=E be i C v R r r R A 8.241621=v v v A A A r o1r i2例:电路如图,设:1=2=50,1、计算各级静态工作点;设V BE =0.6V 。2、画微变等效电路。3、求两个管子的总的电压放大倍数,输入电阻,输出电阻。SR 1B R CR +1C 2C Se BR 2E R LR +3C ov CC V +V12+K 130K 4K .511E R 2B R K 30K 20K 4K 4iv EC解V R R I V V AI I I I m AR V V I V R R R V ECCCC

9、CE C B E C E BEB E CC B B B B 6.3111111122=+-=-=+=第一级:V R I V V m A I I AR R V I E C CC CE B(第二级:1、静态分析SR 1B R CR +1C 2C Se BR 2E R LR +3C ov CC V +V12+K 130K 4K .511E R 2B R K 30K 20K 4K 4iv EC动态分析2be r 1b i 11b i1B R 2B R 1be r CR BR 2E R LR 2b i 22b iov i v S R 1B RC R +1C 2C S e B R 2E R L R +3C

10、 o v CCV +V 12+K 130K 4K 5.11E R 2B R K 30K 20K 4K 4iv 98.0|96.0261(3001.1261(30022222222111=+=+=+=LE be LE v C be C be R R r R R A K I r K I r 180180|1(|2112121222-=-=+=v v v be i c v L E be B i A A A r r R A R R r R r =+=9711212211121BO be E o C o be B B i R |r r |R r R r k r |R |R r 2be r 1b i 1b

11、 i 1B R 2B R 1be r 1C R BR 2E R LR 2b i 2b i ov iv 返回1 直接耦合放大电路存在的问题及其解决办法2 直接耦合放大电路的分析1、直接耦合放大电路存在的问题及其解决办法前级与后级静态工作点相互影响第一级:V CE1= V BE2=0.6VQ1接近饱和区第二级122C CBE CC B I R V V I -=I B2很大,Q 2进入了饱和区,且深度饱和。所以,两管均不能正常工作1B R 1C R iv 2C R L R CCV +ov 2B R 1CE V 2CE V1B R 1C R iv 2C R L R CCV ov 2B R 1CE V

12、2CE V ER 解决办法在第二级加射极电阻R E 会使第二级集电极的静态电位提高,使级数受限R E 会使第二级放大倍数下降 用稳压管代替电阻,其交流电阻小,直流电阻大IVIV1B R 1C R iv 2C R L R CCV +ov 2B R 1CE V 2CE V ER 1B R 1C R iv 2C R L R CCV +ov 2B R 1CE V 2CE V ZDPNP 和NPN 管交替使用,实现电平移动,可解决级数受限的问题2C R 2E R CCV 1B R 1C R 1E R 2B R T 1T 2IV Vo零点漂移是直接耦合放大电路存在的主要问题解决办法1 采用恒温措施2采用调

13、制和解调的方法,用阻容耦合多级放大电路来放大直流信号或低频信号3 采用差动放大电路2直接耦合两级放大电路的分析1B R 1C R iv 2C R L R CCV +ov 2B R 1CE V 2CE V ER 静态分析画出v i =0时的直流等效电路2111211B BE B BE CC B R V R V V I I I -=-=CB C CC CE R I I V V (211+-=CCE C BE C B C V R I V R I I =+22221(解方程组可求得V CE1和I B2动态分析方法与阻容耦合相同直流等效电路1B R 1C R 2C R L R CCV +ov 2B R

14、ER 2I 1I 1C I 2B I例:1= 2=100(1求静态工作点A3.9111=+=EQ IBQ I V(=e1c1CQ1cc e1BQ1CQ1c1CQ1CC CEQ1=-=+-+-R R I V R I I R I V V CC Vb Rb R b R V 212B1+=mA93.011EQ1=-=e R BE V B V ImA.3/96.712(/(e2E2CC CQ2EQ2=-=-=R V V I I V(2动态分析先计算三极管的输入电阻k 8.204.126101300mA(mV(261(=101300mA(mV(261(=E2bb be2E1bb be1=+=+=+=+I

15、r r I r r 电压放大倍数c1i21i2be2be1(/100(5.1/2.8=58.3,3.1v R r A r r r -=-=-=式中6.1538.23.4100/(=be2L c22-=-=-r R R A v 2B R iv ov 1be r 1b i 1b i 1B R 1C R 2be r 2b i 2b i 2C R 89556.153(3.5821=-=v v v A A Ar i =r be1/ R B1/ R B2=3.1/51/20=3.1/14.4=2.55 k r o =R c2=4.3 k 2B R iv ov 1be r 1b i 1b i 1B R 1C

16、 R 2be r 2b i 2b i 2C R 返回3.2 差动放大电路1 原理电路2 典型的差动放大电路长尾电路3 恒流源差动放大电路返回两半电路完全对称有两个输入端,两个输出端1结构特点:1 原理电路CR CCV 1i v o v CR 2B R 1B R 2i v 1B R 1o v 2o v 2B R 21342对零点漂移的抑制作用TI C1I C2V O1V O2对称IC1= I C2VC1= V C2VO=VO1-V O2=0CR CCV1ivov CR2BR1BR2iv1BR1ov2ov2BR2 134对零点漂移有抑制作用差放对零漂的抑制动画3对信号的作用输入信号加在1端和2端有

17、三种输入方式差模信号输入:v i1=-v i2,即v i1和v i2为大小相等,相位相反的一对信号。i b1i b2i c1i c2v o1v i2<0v i1>0v o2v o =v o1-v o2 0差模电压放大倍数11121212122v i o i i o o i i o d A v v v v v v v v v A =-=-=差模电压放大倍数等于单管电压放大倍数,说明用了两倍的电路并没有提高电压放大倍数CR CCV +1i v o v CR 2B R 1B R 2i v 1B R 1o v 2o v 2B R 2134v i1=v i2,即v i1和v i2为大小相等,

18、相位相同的一对信号。i b1i c1v o1v i2>0v i1>0v o =v o1-v o2 =0共模电压放大倍数1=i oc v v A i b2i c2v o2对共模电压放大倍数抑制(4对共模信号输入:CR CCV +1i v o v CR 2B R 1B R 2i v 1B R 1o v 2o v 2B R 2134(5比较输入信号:v i1v i22221211i i i i i v v v v v -+= -+=2221212i i i i i v v v v v 共模信号差模信号差模信号共模信号动画(6共模抑制比Cd CMRRA A K =理想:K CMRR (|l

19、g 20dB A A K CdCMR=7原理电路存在的问题静态没有调零每个管子的漂移没有被抑制CR CCV 1i v o v CR 2B R 1B R 2i v 1B R 1o v 2o v 2B R 2134返回2、典型的差动放大电路长尾电路CR CCV +1i v o v CR 1B R 2i v 1B R 1o v 2o v 2134ER EEV -W R1增加元件的作用对共模信号有很强的负反馈作用,对差模信号短路CR CCV +1i v o v CR 1B R 2i v 1B R 1o v 2o v 2134ER EEV -W R E R W R 1c i 2c i 1c i 2c i

20、 对共模信号调零电位器,使v i =0时v o =0共模反馈电阻,能区别对待共模和差模信号E R W R 1c i 2c i 1c i 2c i 对差模信号提供R E 上的直流压降,保证V E 02长尾电路的分析差分放大电路的输入方式信号的输入方式:若信号加到1端和2端之间,称为双端输入CR CCV +iv o v CR 1B R 1B R 1o v 2o v 2134ER EEV -W R信号仅从一个输入端和地之间加入,另一端接地,称为单端输入。CR CCV +iv o v CR 1B R 1B R 1o v 2o v 2134ER EEV -W R差分放大电路有两个输出端,一个是集电极C 1,另一个是集电极C 2。从C 1(3端和C 2(4端之间输出称为双端输出,差分放大电路的输出方式CR CCV +iv o v CR 1B R 1B R 2134ER EEV -W R同相输入端-输出信号一定时,输入信号与输出信号极性相同的那个输入端。反之,为反之为反相输入端。仅从集电极C 1或C 2对地输出,另一端开路,称为单端输出。CR CCV +iv o v CR 1B R 1B R 2134ER EEV -WR 动画EC CE1=V V V -EB 1B EB 121(R R V V I EE +-3差动放大电路的静态计算CR CCV +iv o v CR