第3章多级放大电路(江苏师范)

第3章多级放大电路3.1多级放大电路的耦合方式3.2多级放大电路的动态分析3.3直接耦合多级放大电路3.1多级放大电路的耦合方式

知识要点：掌握四种多级放大电路耦合方式的特点（优缺点）将两个或两个以上的单管放大电路通过一定的方式合理的连接起来，即构成多级放大电路。组成多级放大电路的每一个单管放大电路称为一级；级与级之间的连接称为级间耦合。多级放大电路四种常见的耦合方式为：直接耦合、阻容耦合、变压器耦合、光电耦合。基本概念：输出3.1.1直接耦合方式思考：此直接耦合式多级放大电路进行几次结构改进？原因何在？措施如何？直接耦合式两级共射放大电路B2共进行3次结构改进：第一次改进原因：因为

容易导致T1管产生饱和失真。改进措施：T2管增加发射极电阻，抬升UB2Q值，即可解决。

Re2UCEQ1+_UBEQ2+_0.2V直流通路第二次改进原因：由于T2管增加了发射极电阻，导致第二级放大电路电压放大能力下降。

改进措施：用普通二极管或稳压二极管取代Re2即可，因为对于直流量，两种类型的二极管均可等效为直流电压源，对动态信号，两种类型的二极管均可等效为阻值很小的动态电阻，因而对电压放大倍数数值影响较小。B2Re2C1C2B2B1为确保两个NPN的BJT均处于放大状态，即其集电结反向偏置，则其各自的集电极电位必须高于本管的基极电位。UBQ2+_UCQ2+_UBQ1+_UCQ1+_第三次改进原因：因原电路均由NPN型三极管构成，会导致后一级电路的集电极电位逐级升高，最终导致电位值接近直流电压源VCC电压，从而令其Q点设置不合适。改进措施：前后级放大电路由NPN型和PNP型三极管交替构成，即可解决此问题。B1C1C2B2直接耦合方式优缺点：优点：低频特性良好，可以放大缓慢变化的信号甚至是直流信号；由于没有大容量电容，因此易于集成化。缺点：1、前后级静态工作点互相影响，不独立，分析、设计、调试困难；2、存在“零点漂移”问题。广泛应用于集成放大电路中。3.1.2阻容耦合方式：优点：前后级Q点互相独立，设计与调试方便。缺点：具有大容量电容，不便于集成；低频特性差。应用于分立元件构成的放大电路中。阻容耦合式共射——共集放大电路3.1.3变压器耦合方式：可接后级放大电路输入端变压器耦合方式优点：前后级为磁路耦合，各级放大电路Q点相互独立，便于分析设计和调试；可以实现阻抗变换。

缺点：低频特性差，不能放大变化缓慢的信号，不能集成化，体积大、份量重。应用于分立元件构成的功率放大电路中。3.1.4光电耦合方式：典型应用：光电耦合器特点：以光信号为媒介来实现电信号的耦合和传递，各级放大电路Q点相互独立，便于分析设计和调试；抗干扰能力强。

电转换为光光转换为电光电耦合放大电路3.2多级放大电路动态分析知识要点：了解多级放大电路动态分析的基本思路多级放大电路交流等效电路（以两级为例）*前级的输出电阻是后级的信号源内阻*后级的输入电阻是前级的负载1、电压放大倍数结论：多级放大电路总的放大倍数为各级放大电路放大倍数的乘积。在算前级放大倍数时，要把后级的输入电阻作为前级的负载2、多级放大电路的输入电阻是第一级放大电路的输入电阻：3、多级放大电路的输出电阻为最后一级放大电路的输出电阻：注意：1.计算放大倍数，是把后一级输入电阻作为前一级负载的；当共集放大电路作为输入级（即第一级）时，它的输入电阻与其负载（即第二级的输入电阻）有关；而当共集放大电路作为输出级（即最后一级）时，它的输出电阻与其信号源内阻（即倒数第二级的输出电阻）有关。微变等效电路【例1】第一级第二级+VCCuiuoRB1RB2RC1RE2T1T2RE1RB3++++C1C2C3CE1RLRS+_us1.求静态值：这是一阻容耦合放大电路，第一级为共射放大电路，第二级为共集放大电路，各级静态值可按单级计算。2.求动态参数：Au=Au1Au2••••其中Ri2=RB3//[rbe2+

（1+2）(RE2//RL）]Au2•=Uo•Uo1•rbe2+

=（RE2//RL）（1+2）（RE2//RL）（1+2）1Uo•Ib2•第一级第二级rbe1

Ib1•Ib1•1Ui•Us•RC1RLRB2RS+RB1RB3rbe2

Ib2•2Uo1•B1C1E1B2E2C2RE2Ri２Ri=Ri1=RB1//RB2//rbe1第一级第二级RiRorbe1

Uo•Ib1•Ib1•1Ui•Us•RC1RLRB2RS+RB1RB3rbe2

Ib2•2Uo1•B1C1E1B2E2C2RE2Ib2•（1+2）Ro1//RB3

+rbe2Ro=Ro2=//RE2其中Ro1=RC1

Ro1知识要点：1、掌握零点漂移（温度漂移）产生的现象与原因；2、掌握差分放大电路基本的电路结构、特性与类型。3.3直接耦合多级放大电路3.3.1零点漂移

1、特征（现象）：

当直接耦合式多级放大电路输入信号电压为零时，其输出信号电压的变化却不为零，表现出一定的缓慢、不规则的电压变化——电压的漂移，称为零点漂移。2、原因分析：

电源电压的波动、元器件的老化、环境温度变化导致半导体元器件参数变化。其中以环境温度变化影响最大，因此也将“零点漂移”称为“温度漂移”，简称“温漂”。——实质原因：温度变化导致放大电路Q点参数不稳定。

思考1：为何只在直接耦合式多级放大电路中产生温度漂移现象，在其它耦合方式的多级放大电路中不会存在温漂现象？思考2：温度漂移现象的存在对放大电路的性能是否有影响？如何进行避免与消除？措施一：添加发射极电阻，构成直流负反馈电路；

措施二：选用半导体二极管等热敏元器件进行温度补偿；

措施三：直接耦合式多级放大电路的输入级选用差分放大电路。3.3.2差分放大电路

（差动放大电路）1、电路类型：基本形式、长尾式、恒流源式——直接耦合多级放大电路的输入级，只是它的一个基本单元电路。2、基本形式的差分放大电路

（1）结构特点：

元件特性对称；参数取值对称；双信号输入端，双信号输出端。若uI1=uI2=0IBQ1IBQ2ICQ1ICQ2IEQ1IEQ2UCQ1+_UCQ2+_若uI1=uI2≠0（2）定性分析电路特性：（3）信号输入方式：

※共模输入方式：两输入信号大小相等，极性相同，uI1=uI2（uIc共模信号）

；——为差分放大电路的干扰信号。一般是由于温漂等原因自发生成的干扰信号。※差模输入方式：两输入信号大小相等，极性相反。uI1=-uI2=uId/2（uId差模信号）。——指差分放大电路的有效信号。差动放大电路中的“差动”——两输入信号有差别，电路输出端才有输出电压，才有变化。※比较输入方式：两输入信号既非共模，又非差模，两者的大小和相对极性是任意的。此种输入方式常用作比较放大。在分析处理时，可将此特点的输入信号分解为差模分量和共模分量两部分。ui2=8mV－2mV例2:

ui1=20mV,ui2=16mV可分解成:

ui1=18mV+2mV

可分解成:

ui1=8mV+2mV共模分量差模分量ui2=18mV－2mV例1:

ui1=10mV,ui2=6mV（4）共模、差模输入方式下的动态特性分析：※当电路以共模方式输入信号时：若电路左右参数完全理想化对称，则输出电压：说明：差分放大电路对它的干扰信号——共模信号有很强的抑制作用，即有很强的抑制温漂的能力。※当电路以差模方式输入信号时：电路左右对应的参数大小相等，但极性相反，即相差一“-”号，则输出电压：说明：差分放大电路对它的有效信号——差模信号，具有比单管共射放大电路更强的电压放大能力。（5）主要动态参数：Ad、Ac、KCMRR※共模放大倍数※

差模放大倍数

若电路左右参数理想化对称，共模放大倍数Ac=0

输出电压

uo

=

Ad

（ui1－

ui2）=

Ad

uid

若电路左右不完全对称，则Ac0，实际输出电压

uo

=Acuic+

Ad

uid即共模信号对输出有影响。（CommonModeRejectionRatio)差模放大倍数共模放大倍数

KCMR越大，说明差分放大电路对差模信号的放大能力越强，而对共模信号的抑制能力越强。共模抑制比KCMRR共模抑制比※基本形式的差分放大电路

输入共模信号：输入差模信号：iE1iE2Re1、Re2引入交、直流负反馈改进电路结构，改善电路特性3、长尾式差分放大电路：

（1）静态分析：求Q点IReIBQIEQECICQ+UBEQ-忽略（2）动态分析——共模输入方式在左右参数理想化对称前提下，输入共模信号，输出为0。

求Ad、Ri、Ro（2）动态分析——差模输入方式3.对差模信号的放大作用在两个输入端加差模信号，即Ui1=-Ui2，这时一管的射极电流增大，另一管的射极电流减小，且增大量和减小量时时相等。因此流过RE的信号电流始终为零，E点电位将保持不变，因此可视为恒压源，在等效电路中Re相当对地交流短路。在两个输入端加差模信号，即Ui1=-Ui2，这时一管的集电极电压增大，另一管的集电极电压减小，且增大量和减小量时时相等。因此RL的中点电位将保持不变，因此可视为恒压源，在等效电路中对地交流短路。

交流地微变等效电路：根据信号输入、输出方式的不同，对应四种具体接法：双端输入、双端输出(3.3.5-P160)

；双端输入、单端输出(3.3.7-P162)；单端输入、双端输出(3.3.11-P164)；单端输入、单端输出(3.3.12-P165)。（3）差分放大电路的四种接法：1.双端输入—双端输出（ui输入、uo输出）2.双端输入—单端输出（ui输入、uo1或uo2输出）3.单端输入—双端输出（b点接地,ui=

ui1输入、uo输出）4.单端输入-单端输出（b点接地,ui=

ui1输入、uo1或uo2输出）二、输入输出方式T1T2+VCCRCRCuouo1uo2RBRBRPREVEEuiui1ui2ab四、动态分析双端输入时:ui1=ui2=12ui差模信号uid=ui

共模信号:0因输入回路电路参数对称双端输入只有一对差模信号：RET1T2+VCCRCRCuouo2RBRBVEEuiui1ui2uo112uid12uid－输入信号为uiab单端输入时:ui1=ui=ui／２＋ui／２ui2=0=ui／２－ui／２差模信号uid=ui

共模信号:uic=

ui/2单端输入有：一对差模信号和一对共模信号ui2bT1T2+VCCRCRCuouo1uo2RBRBREVEEui1=uiauicuic12uid12uid输入信号为ui※双端输入，单端输出E直流通路IBQ1IBQ2ICQ1ICQ2IEQ1IEQ2UCQ1UCQ2IRCIL静态分析：※双端输入，单端输出加差模信号的动态分析：※双端输入，单端输出加共模信号的动态分析：将Re电阻等效变换后的电路T1管对应电路的微变等效电路※单端输入，双端输出结论：此输入、输出方式电路的动、静态参数求取与双端输入、双端输出的完全一致。※

单端输入，单端输出

此输入、输出方式电路的动、静态参数求取与双端输入、单端输出的完全一致。

如果温度变化，两个差放管的电流将按相同的方向一起增大或减小，相当于给放大电路加上一对共模输入信号。双端输入时:单端输入时:差模信号共模信号差模信号共模信号12uid12uid一对温漂12uid12uiduicuic一对温漂+