高频放大电路无师自通精讲

1、第第3 3章章 多级放大电路多级放大电路多级放大电路概述多级放大电路概述3.13.2直接耦合多级放大电路直接耦合多级放大电路3.3多级放大电路电压放大倍数的计算多级放大电路电压放大倍数的计算3.4 变压器耦合的特点变压器耦合的特点多级放大电路的放大倍数：多级放大电路的放大倍数： niinAAAAAA1=3213.1.1 3.1.1 耦合形式耦合形式3.1.2 3.1.2 零点漂移零点漂移 3.1 多级放大电路概述问题提出问题提出 前面所述的单管放大电路，在实际运用中各前面所述的单管放大电路，在实际运用中各项性能指标很难满足要求，所以需要采用多级放项性能指标很难满足要求，所以需要采用多级放大电路

2、，来满足实际要求。大电路，来满足实际要求。 多级放大器级间耦合的条件是把前级的输出多级放大器级间耦合的条件是把前级的输出信号尽可能多地传给后级，同时要保证前后级晶信号尽可能多地传给后级，同时要保证前后级晶体管均处于放大状态，实现不失真的放大。体管均处于放大状态，实现不失真的放大。3.1.1 耦合形式 多级放大电路的连接，产生了单元电路间的级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，且保证各级的静态工作点正要保证信号的传输，且保证各级的静态工作点正确。确。 耦合电路采用直接连接或电阻连接，耦合电路

3、采用直接连接或电阻连接，不采用电抗性元件。不采用电抗性元件。级间采用电容或变压器耦合。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，电抗性元件耦合，只能传输交流信号，漂移信号和低频信号不能通过。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。缓慢变化的漂移信号也可以通过直接耦合放大电路。直接耦合直接耦合电抗性元件耦合电抗性元件耦合根据输入信号的根据输入信号的性质性质，就可决定级间耦合电路的形式。，就可决定级间耦合电路的形式。 耦合电路的简化形式如耦合电路的简化形式如图图07.

4、0107.01所示。所示。 直接耦合或电阻耦合使各放大级的工作点互相影响，直接耦合或电阻耦合使各放大级的工作点互相影响，应认真加以解决；阻容耦合使前后级相对独立，静态工作应认真加以解决；阻容耦合使前后级相对独立，静态工作点点Q互不影响，可抑制温漂；变压器耦合可实现阻抗变换互不影响，可抑制温漂；变压器耦合可实现阻抗变换（不常用）。（不常用）。 (a)阻容耦合 (b)直接耦合 (c)变压器耦合 图07.01 耦合电路的形式3.1.2 3.1.2 零点漂移零点漂移零点漂移零点漂移 是三极管的工作点随时间而是三极管的工作点随时间而逐渐偏离原有静态值的现象。逐渐偏离原有静态值的现象。产生零点漂移的主要原

5、因是温度的影响产生零点漂移的主要原因是温度的影响，所以有时也用所以有时也用温度漂移温度漂移或或时间漂移时间漂移来表示。来表示。工作点参数的变化往往由相应的指标来衡量。工作点参数的变化往往由相应的指标来衡量。 一般将在一定时间内，或一定温度变化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，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。即将输出级的漂移值归算到输入级来表示的。例如例如 V/ C 或或 V/min 。3.1.3 3.1.3 直接耦合放大电路的构成直接耦合放大电路的构成 直接耦合或电阻耦合使各放大级的直接耦合或电阻耦合使

6、各放大级的工作点互相影响，这是构成直接耦合多工作点互相影响，这是构成直接耦合多级放大电路时必须要加以解决的问题。级放大电路时必须要加以解决的问题。电位移动直接耦合放大电路电位移动直接耦合放大电路NPN+PNP组合电平移组合电平移动直接耦合放大电路动直接耦合放大电路电流源电平移动放大电路电流源电平移动放大电路(1)(1)(2)(2)(3)(3)电位移动直接耦合放大电路电位移动直接耦合放大电路(1)(1) 于是于是 VC1=VB2 VC2= VB2+ VCB2VB2（ VC1 ）这样，集电极电位就要逐级提高，为此后面的放大这样，集电极电位就要逐级提高，为此后面的放大级要加入较大的发射极级要加入较大

7、的发射极电阻，从而无法设置电阻，从而无法设置正确的工作点。这种正确的工作点。这种方式只适用于级数较方式只适用于级数较少的电路。少的电路。 如果将基本放大电路去掉耦合电容，前后级直如果将基本放大电路去掉耦合电容，前后级直接连接，如接连接，如图图07.0207.02所示。所示。 图07.02 前后级的直接耦合 (2)(2)NPN+PNP组合电平移动组合电平移动直接耦合放大电路直接耦合放大电路 级间采用级间采用NPN管和管和PNP管搭配的方式，如管搭配的方式，如图图07.0307.03所示。由于所示。由于NPNNPN管集电极电位高于基极电位，管集电极电位高于基极电位，PNP管集电极电位管集电极电位低

8、于基极电位，低于基极电位，它们的组合使用它们的组合使用可避免集电极电可避免集电极电位的逐级升高。位的逐级升高。 图07.03 NPN和PNP管组合电流源电平移动放大电路电流源电平移动放大电路(3)(3) 电流源在电路中的作用实际上是个有源负载，其上电流源在电路中的作用实际上是个有源负载，其上的直流压降小，通过的直流压降小，通过R1上的压降可实现直流电平移动。上的压降可实现直流电平移动。但电流源交流电阻大，但电流源交流电阻大，在在R1上的信号损失相上的信号损失相对较小对较小，从而保证信，从而保证信号的有效传递。同时号的有效传递。同时, ,输出端的直流电平并输出端的直流电平并不高，实现了直流电不高

9、，实现了直流电平的合理移动。平的合理移动。 在模拟集成电路中常采用一种在模拟集成电路中常采用一种电流源电平移动电路电流源电平移动电路，如图如图07.0407.04所示。所示。 图07.04 电流源电平移动电路 3.2 3.2 多级放大电路电压放大倍数的计算多级放大电路电压放大倍数的计算 在求分立元件多级放大电路的电压放大倍数在求分立元件多级放大电路的电压放大倍数时有两种处理方法。时有两种处理方法。输入电阻法输入电阻法开路电压法开路电压法 一是将后一级的输入电阻作为前一级的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与第一级负载考虑，即将第二级的输入电阻与第一级集电极负载电阻

10、并联。集电极负载电阻并联。 二是将后一级与前一级开路，计算前二是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，共同作用将其作为信号源内阻加以考虑，共同作用到后一级的输入端。到后一级的输入端。 现以图现以图07.0307.03的两级放大电路为例加以说明，的两级放大电路为例加以说明，有关参数示于有关参数示于图图07.0507.05中。三极管的参数为中。三极管的参数为 1= 2= =100，VBE1=VBE2=0.7=0.7 V。计算总电压。计算总电压放大倍数。放大倍数。用输入电阻法用输入电阻法计算。计算。 图07.0

11、5 两级放大电路计算例 用输入电阻法求电压增益用输入电阻法求电压增益（1 1）求静态工作点）求静态工作点A9.3=0.0093mA=mA7 . 2101)20/51(7 . 038. 3)+(1+)/(=e1b2b1BECCBQ1RRRVVImA93.0BQ1CQ1IIV7 . 48 . 793. 012)()(=e1c1CQ1cce1BQ1CQ1c1CQ1CCCEQ1RRIVRIIRIVVV26. 71 . 593. 012c1CQ1ccB2C1RIVVVmA04. 19 . 3/04. 49 . 3/ )96. 712(/ )(e2E2CCCQ2EQ2RVVIIV47. 43 . 404.

12、 1c2CQ2C2RIVV96. 77 . 026. 7BE2B2E2VVVV45. 396. 747. 4E2C2CEQ2VVV（2 2）求电压放大倍数）求电压放大倍数先计算三极管的输入电阻先计算三极管的输入电阻k8 .204.126101300mA)(mV)(26)1 (=k1 .393.026101300mA)(mV)(26)1 (=E2bbbe2E1bbbe1IrrIrr电压增益电压增益be2i2be1i2c11, 3 .581 . 3) 8 . 2/1 . 5(100)/(=rRrRRAv式中6 .1538 . 23 . 4100)/(=be2Lc22rRRAv8955)6 .153

13、(3 .5821vvvAAA 如果求从VS算起的电压增益，需计算第一级的输入电阻 Ri1 =rbe1 / Rb1 / Rb2 =3.1/51/20 =3.1/14.4=2.55 k6436)6 .153(9 .419 .41)3 .58(55. 2155. 2+=2s1s1i1si1s1vvvvvAAAARRRA 对于多级放大电路可认为：前级是后级的信对于多级放大电路可认为：前级是后级的信号源，后级是前级的负载。号源，后级是前级的负载。 多级放大器可使放大倍数提高，但是靠牺牲多级放大器可使放大倍数提高，但是靠牺牲通频带来实现的。通频带将在频率响应中介绍。通频带来实现的。通频带将在频率响应中介绍

14、。3.3 3.3 变压器耦合的特点变压器耦合的特点 采用变压器耦合也可以隔除直流，传递一定频率的采用变压器耦合也可以隔除直流，传递一定频率的交流信号，交流信号，因此各放大级的因此各放大级的Q互相独立。变压器耦合的互相独立。变压器耦合的优点是可以实现输出级与负载的优点是可以实现输出级与负载的阻抗匹配阻抗匹配，以获得有效，以获得有效的功率传输。变压器耦合阻抗匹配的原理见的功率传输。变压器耦合阻抗匹配的原理见图图07.06(a)07.06(a)。在理想条件下，变压器原副边的安匝数相等，即在理想条件下，变压器原副边的安匝数相等，即 I1 N1=I2 N2 I2 =（I1 N1 / N2 ） =I1 (V1 / V2 ) =(V2 /RL) ( V1 / R1 ) (V1 / V2 ) =(V2 /RL) (N1 / N2 )2 =R1 /RL n2 =R1 /RL 可以通过调整匝比可以通过调整匝比n来使来使原、副端阻抗匹配。原、副端阻抗匹配。 07