第三章-多级放大电路OK

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

直接耦合放大电路第三章多级放大电路3.1多级放大电路的耦合方式将多个单级基本放大电路合理联接，构成多级放大电路。组成多级放大电路的每一个基本放大电路称为一级。输入第一级第二级第n-1级第n级输出前置级末级(输出级)末前级级与级之间的连接称为级间耦合。四种常见的耦合方式：交流直接耦合阻容耦合变压器耦合光电耦合3.1.1直接耦合特点：可以放大直流信号和缓慢变化的交流信号；便于集成化。(3)各级静态工作点互相影响，不利于调试；(4)有零点漂移。Rc1Rb1+VCC+T1+Rc2T2前一级的输出端直接连接后一级的输入端。静态时，UCE1=UBE2，T1管的静态工作点靠近饱和区，在动态信号作用下容易引起饱和失真。

Rc1Rb1+VCC+T1+Rc2T2缺陷：抬高T2的基极电位改进电路—(b)电路中接入Re2，保证第一级集电极有较高的静态电位，但第二级放大倍数严重下降。Rc1Rb1+VCC+T1+Rc2Re2T2(b)改进用什么元件取代Re既可设置合适的Q点，又可使第二级放大倍数不至于下降太大？二极管导通电压UD＝？动态电阻rd＝？对直流量，它相当一个电压源对交流量，它等效一个小电阻

改进电路—(c)稳压管动态电阻很小，可以使第二级的放大倍数损失小。DZRc1Rb1+VCC+T1+Rc2RT2(c)要使UCQ1

（UBQ2）

＞UBQ1（即：使第一级发射结正偏）UCQ2>UBQ2（

UCQ1）

（即：使第二级发射结正偏）以致于后级集电极电位逐级抬高，接近电源电压，Q点不合适。改进电路—(d)

NPN管和PNP管混合使用，可获得合适的工作点。为经常采用的方式。Rc1Rb1+VCC+T1+Re2Rc2T2-(d)UCQ1

（UBQ2）

＞UBQ1UCQ2＜

UCQ1

3.1.2阻容耦合C1RC1Rb1+VCCC2RL++T1++Rc2Rb2C3T2+第一级第二级优点：静态工作点相互独立缺点：不适合传输缓慢变化的信号，更不适合传输直流信号，低频特性差；不便于集成化。应用：信号频率很高，输出功率很大等特殊情况3.1.3变压器耦合

可能是实际的负载，也可能是下级放大电路。缺点：体积大，价格高，不便于集成化；低频特性差。利用变压器初次级线圈之间具有“隔离直流，耦合交流”的作用，使各级放大电路的静态工作点相互独立，从而使交流信号顺利的传送到下一级，故称变压器耦合方式。优点：静态工作点相互独立，阻抗变换.3.1.4光电耦合光电耦合是以光信号为媒介来实现电信号的耦合和传递的，因其抗干扰能力强而得到越来越广泛的应用。发光元件电气隔离光电耦合器光敏元件静态IDQ→ICQ→UCEQ动态△iD→△iC→△uCE一、电压放大倍数总电压放大倍数等于各级电压放大倍数的乘积，即二、输入电阻和输出电阻通常，多级放大电路的输入电阻就是输入级的输入电阻；输出电阻就是输出级的输出电阻。3.2多级放大电路的动态分析n级放大电路(交流通路)：Rsus+–+–ui1A1+–uo1+–ui2A2+–uo2+–uinAn+–uoRL

第一级为Q点稳定电路已知图所示放大电路中,R1=15k,R2=R3=5k,R4=2.3k,R5=100k,R6=RL=5k,VCC=12V,晶体管的均为50,rbe1=1.2k,rbe2=1k,UBE1=UBE2=0.7V。试计算放大电路的Q点和动态参数。[例题]+VCCC1+ui–+T1C2+R3R4C3+R2R1T2C3+R6R5+uo–RL解：

（1）求解Q点+VCCC1+ui–+T1C2+R3R4C3+R2R1T2C3+R6R5+uo–RL第二级为共集放大电路T1R1R2+ui–R3T2R6RL+uo–R5（2）求解动态参数+VCCC1+ui–+T1C2+R3R4C3+R2R1T2C3+R6R5+uo–RLrbe1ib1ib1R1R2+ui–R3ib2rbe2ib2R5R6RL+uo–becib2rbe2

rbe1ib1ib1R1R2+ui–R3ib2R5R6RL+uo–Ri(Ri1)Ro1Ri2Ro(Ro2)ib2rbe2

rbe1ib1ib1R1R2+ui–R3ib2R5R6RL+uo–Ri(Ri1)Ro1Ri2Ro(Ro2)一、零点漂移现象及其产生的原因直接耦合放大电路中，即使输入电压为零，但输出电压也会离开零点，并缓慢地发生不规则变化。原因：温度变化引起，也称温漂。电源电压波动、元件老化等也会产生输出电压的漂移。图3.3.1零点漂移现象uOtOuItO放大电路级数愈多，放大倍数愈高，零点漂移问题愈严重。3.3.1直接耦合放大电路的零点漂移现象3.3直接耦合放大电路二、抑制温度漂移的方法：(1)引入直流负反馈以稳定Q

点；(2)利用热敏元件补偿放大器的零漂；(3)采用差分放大电路。+ui-T+uo-B当ui1与ui2大小相等方向相反时(称为差模信号)输出电压3.3.2.差分放大电路电路特点：T1、T2

所在的两边电路参数完全对称一、电路的组成和抑制温漂的原理图3.3.2(c)差分放大电路的组成差分放大电路是由工作点稳定电路演变来的

当ui1与ui2大小相等方向相同时(称为共模信号)

输出电压△uO=△uC1–△uC2=0,电路对共模信号有很强的抑制作用。合并Re+__+从而实现电压放大。Re使电压放大能力变差。22在差模信号作用下，流过Re的电流变化量为0，即Re对差模信号无反馈作用，相当于短路，因此，提高了对差模信号放大能力。

为了简化电路，便于Q点的调节，也为了使电源和信号源能够“共地”，产生了典型的差分电路（也叫差动电路：输入有差别，输出才变动）图3.3.2(d)图3.3.2(e)大小相等；极性相同。③两种输入信号:差模、共模

①

两个输入端：ui1、ui2

双端输入—从两输入端同时加

单端输入—仅从一个输入端对地加

②两个输出端:

双端输出——从C1

和C2输出

单端输出——从C1或C2

对地输出大小相等；极性相反。共模差模+uo

–T1

Rc1

Rb1

ui1

+–+VCC

T2

Rc2

Rb2

Re-VEE

ui2

+–几个基本概念二、长尾式差分放大电路C1

C2

1、静态分析通常，Rb较小，且IBQ很小，故+uo

–T1

RcRbui1

+–+VCC

T2

RcRbRe-VEE

ui2

+–二、长尾式差分放大电路共模信号：1)电路对称

+uoc–T1

Rc1

Rb1

+VCC

T2

Rc2

Rb2

Re-VEE

ui1

+–uic

ui2

2、对共模信号的抑制作用uoc=uC1-uC2=(UCQ1+∆uC1)-(UCQ2+∆uC2)=0共模放大倍数

参数理想对称时

温度漂移2)Re的共模负反馈作用对于每一边电路，发射极等效电阻为2Re如

T(℃)↑→电阻Re抑制了每只差分管集电极电流、电位的变化。+uo–T1

Rc1

Rb1

+VCC

T2

Rc2

Rb2

Re-VEE

ui1

+–uic

ui2

IC1↑

IC2

↑→

IC1

↓

IC2

↓→VE↑→IB1

↓IB2

↓Re越大越好，但受VEE限制IEIE2IE差模输入时差分放大电路能够放大差模信号差模放大倍数共模抑制比综合考察电路对差模信号的放大能力和对共模信号的抑制能力。第三章多级放大电路3、对差模信号的放大作用+uod–T1

Rc1

Rb1

uI1

+–+VCC

T2

Rc2

Rb2

Re-VEE

uI2

+–则∆iB1=-∆iB2∆iC1=-∆iC2集电极电位∆uC1=-∆uC2=(UCQ1+∆uC1)-(UCQ2+∆uC2)=2∆uC1uod三、差分放大电路的四种接法差分放大电路有两个输入端和两个输出端，对外有四种接法：双端输入——双端输出双端输入——单端输出单端输入——双端输出单端输入——单端输出所谓“单端”指一端接地。+uo

–T1

Rc1

Rb1

uI1

+–+VCC

T2

Rc2

Rb2

Re-VEE

uI2

+–为了防止干扰和满足负载的需要。1、双端输入-双端输出电路+uod–T1

Rc

Rb

+VCC

T2

Rc

Rb

Re-VEE

ui1

+–uid

ui2

uid/2uid/2+–+–RL

+uod–RL

T1

Rc

Rb

ui1

+–+VCC

T2

Rc

Rb

Re-VEE

ui2

+–分析时注意二个“虚地”①E点电位在差模信号作用下不变，相当于接“地”。②负载电阻的中点电位在差模信号作用下不变，相当于接“地”。EiE-iE0+uod–RL

T1

Rc

Rb

ui1

+–+VCC

T2

Rc

Rb

Re-VEE

ui2

+–+uod–RL

T1

Rc

Rb

T2

RcRb

+–uid/2–uid/2+–交流通路T1

Rc

Rb

T2

Rb

+–uid/2–uid/2+–Rc

+uod/2––uod/2++uod–T1

Rc

Rb

T2

Rb

+–uid/2–uid/2+–Rc

+uod/2––uod/2++uod–rbeibβibRbRcrbeibβibRbRcuiduodrbeibβibRbRcrbeibβibRbRcuiduod是单管共射放大电路的两倍2、双端输入-单端输出电路RL+uo1–T1

Rc

Rb

ui1

+–+VCC

T2

Rc

Rb

Re-VEE

ui2

+–UCQ1UCQ2R'c

+V'CC

T1

Rb

+VCC

T2

Rc

Rb

Re-VEE

aba静态工作点不对称+uo1–T1

Rc

Rb

ui1

+–+VCC

T2

Rc

Rb

Re-VEE

ui2

+–+uod–T1

Rc

Rb

T2

RcRb

+–uid/2–uid/2+–rbeibβibRbRcrbeibβibRbRcuidRLRL对差模信号的放大作用uodrbeibβibRbRcrbeibβibRbRcuidRLuod从T2的集电极输出时：双端输出：+uo1–T1

Rc

Rb

ui1

+–+VCC

T2

Rc

Rb

Re-VEE

ui2

+–rbeibβib2ReRbuicRcuo1rbeibβib2ReRbRcRLRLT1

Rc

Rb

T2

RcRb

+uo1–+–uic2Re

2Re对共模信号的抑制作用交流通路rbeibβib2ReRbuicRcuo1rbeibβib2ReRbRcRL从T2的集电极输出时：Re愈大，

共模放大倍数愈小，共模抑制比越高，电路的性能愈好。+uo

–T1

Rc

Rb

ui

+–+VCC

T2

Rc

Rb

Re-VEE

+uo

–T1

Rc

Rb

+VCC

T2

Rc

Rb

Re-VEE

+–ui/2+–ui/2ui/2+––+ui/2在差模信号输入的同时，伴随着共模信号的输入。3、单端输入-双端输出电路区别：

单端输入等同于双端输入。+uo–T1

Rc

Rb

ui

+–+VCC

T2

Rc

Rb

Re-VEE

RL静态分析和动态分析过程及结果等同于双入—单出电路4、单端输入-单端输出电路

双端输出时：

单端输出时：

(2)共模电压放大倍数

与单端输入还是双端输入无关，只与输出方式有关：

双端输出时：

单端输出时：(1)差模电压放大倍数与单端输入还是双端输入无关，只与输出方式有关：差动放大电路动态参数计算总结

不论是单端输入还是双端输入，差模输入电阻Rid是基本放大电路的两倍。

(4)输出电阻单端输出时

(3)差模输入电阻(5)共模抑制比

双端输出时KCMR可认为等于无穷大双端输出时

单端输出时共模抑制比：四、改进型差分放大电路(1)用电流源代替电阻Re在差分放大电路中，双端输出单端输出Re愈大共模放大倍数愈小；共模抑制比越高。若Re过大①影响静态工作点；②不便于集成。用电流源替代电阻Re。+uo

–T1

Rc

Rb

ui1

+VCC

T2

Rc

Rb

R3-VEE

ui2

T3

R2R1四、改进型差分放大电路+uo

–T1

Rc

Rb

ui1

+–+VCC

T2

Rc

Rb

Re-VEE

ui2

+–近似为恒流+uo

–T1

Rc

Rb

ui1

+VCC

T2

Rc

Rb

-VEE

ui2

+uo

–T1

Rc

Rb

ui1

+VCC

T2

Rc

Rb

R3-VEE

ui2

T3

R2R1IC3IE1IE2IC3等效电阻为无穷大iu∆u问题：使当ui=0时,uo=0元件参数不可能绝对对称，使得ui=0时，uo0

增加调零电位器。+uo

–T1

Rc

Rb

ui1

+VCC

T2

Rc

Rb

RW-VEE

ui2

I

RW不能太大，一般为几百欧姆。(2)电路调零措施解决：注意：+uo

–T1

Rc

Rb

ui1

+–+VCC

T2

Rc

Rb

Re-VEE

ui2

+–+uo

–T1

Rc

R