模拟电子技术基础课件3多级放大电路

第三章多级放大电路3.1多级放大电路的耦合方式3.2多级放大电路的动态分析3.3直接耦合放大电路多级放大电路多级放大电路的由来实际应用中，放大电路的输入信号通常很微弱（毫伏或微伏数量级），为了使放大后的信号能够驱动负载，仅仅通过单级放大电路进行信号放大，很难达到实际要求，常常需要采用多级放大电路。采用多级放大电路可有效地提高放大电路的各种性能，如提高电路的电压增益、电流增益、输入电阻、带负载能力等。多级放大电路的组成框图多级放大电路的耦合方式多级放大电路的常见耦合方式有：直接耦合阻容耦合变压器耦合光电耦合组成多级放大电路的每一个基本放大电路称为一级，前一级与后一级之间的连接称为级间耦合。A1A2A1A2A1A2A1A2多级放大电路的耦合方式一.直接耦合优点

各级放大器静态工作点相互影响输出温度漂移严重。缺点低频特性好，可放大缓慢变化的信号。

电路中无电容，便于集成化。前一级的输出端直接连接到后一级的输入端。多级放大电路的耦合方式直接耦合方式直接耦合或电阻耦合使各放大级的工作点互相影响，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。VC1=VB2VC2=VB2+VCB2＞VB2（VC1

）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电阻，但是这会使放大倍数大大下降。这种方式只适用于级数较少的电路。

前后级的直接耦合多级放大电路的耦合方式级间采用NPN管和PNP管搭配的方式，如图所示。由于NPN管集电极电位高于基极电位，PNP管集电极电位低于基极电位，它们的组合使用可避免集电极电位的逐级升高。NPN和PNP管组合多级放大电路的耦合方式优点：各级放大器静态工作点独立。输出温度漂移比较小。缺点：不适合放大缓慢变化的信号。不便于作成集成电路。前一级的输出端通过电容连接到后一级的输入端。二.阻容耦合多级放大电路的动态分析Au1第一级Au2第二级Au1末级uiuo1RLRSuousuo2ui2uinii输入级中间级输出级RiRo=Au1·Au2·

·

·AunAu1(dB)=Au1(dB)+Au2(dB)+·

·

·+Aun

(dB)Ri=Ri1Ro=Ron多级放大电路电压放大倍数的计算多级放大电路的动态分析输入电阻法开路电压法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集电极负载电阻并联。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，共同作用到后一级的输入端。多级放大电路的动态分析设：1=2=150，UBEQ1=UBEQ2=0.7

V。例3.2.1：图示两级放大电路，求Q、Au、Ri、Ro多级放大电路的动态分析解：（1）求静态工作点多级放大电路的动态分析（2）求电压放大倍数

多级放大电路的动态分析多级放大电路的动态分析多级放大电路的动态分析直接耦合放大电路3.3.1 直接耦合放大电路零点漂移现象零点漂移现象：输入电压为零而输出电压不为零且缓慢变化的现象，称为零点漂移现象。电源电压的波动、元件的老化、半导体元件参数随温度变化而产生的变化，都将产生输出电压的漂移。多级放大电路的耦合方式直接耦合零漂的影响U=0.02VU=0.42VU=8.42VA1=20A2=20A3=20一般将在一定时间内，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。如：UO1=1VU02=2VA1=103，A2=104

则：结论：

A1零漂严重UI1=1mV,UI2=0.2mV直接耦合放大电路抑制温度漂移的方法1、采用高质量的稳压电源和使用经过老化实验的元件，可大大减小由此而产生的漂移。2、在电路中引入直流负反馈，稳定静态工作点。3、采用温度补偿的方法，利用热敏元件来抵消放大管的变化。4、采用特性相同和管子，使它们的温漂相互抵消，构成“差分放大电路”。直接耦合放大电路3.3.2差分放大电路一、电路组成:对称性结构即：1=2=

UBE1=UBE2=UBE

rbe1=rbe2=rbe

RC1=RC2=RCRb1=Rb2=Rb直接耦合放大电路RC1RC2＋VCC＋u0－Re－VEE＋ui2－＋ui1－＋u02－＋u01－T1T2

温度发生变化时，差动放大电路输入端相当于加了两个大小相等，方向相同的信号，此时两管对共模信号产生的电流，其变化规律相同，两管集电极电压漂移量也完全相同，从而使双端输出电压始终为零。也就是说，依靠电路的完全对称性，使两管的零漂在输出端相抵消。因此，零点漂移被抑制。差分放大电路工作原理Re是保证Q点稳定的关键元件。类似分压式偏置的共射放大电路中RE的作用。直接耦合放大电路共模信号：大小相等极性相同的输入信号称为共模信号。差模信号：大小相等极性相反的输入信号称为差模信号。差模电压增益共模电压增益共模抑制比反映抑制零漂能力的指标差分放大电路仅对差模信号具有放大能力，不放大共模信号。温度对三极管电流的影响相当于加入了共模信号。直接耦合放大电路其中ui1

=uic+uid

；ui2=uic-uid

uo=Avd△uid+Avc△uic例:ui1=20mV,ui2=10mV则：ud=5mV,uc=15mV差模分量:共模分量:任意输入的信号:ui1,

ui2，都可分解成差模分量和共模分量。uod=Aud△uid(2)

若Aud=–50、Auc=–0.05求输出电压uo，及KCMR1.01V0.99V[解]可将任意输入信号分解为共模分量和差模分量之和(1)ui1=1.01=1.00+0.01(V)ui2=0.99=1.00–0.01(V)(1)求差模输入电压uid

、共模输入电压uic例ui1V1+VCCV2VEERCRCREEuoui2uC1uC2△uid=ui1-ui2△uic=(ui1+ui2)/2=1.01–0.99=0.02(V)=1(V)(2)=–500.02=–1(V)uoc=Auc△

uic=–0.051=–0.05(V)uo=Auduid+Aucuic=–1.05(V)=60(dB)差模分量共模分量直接耦合放大电路直接耦合放大电路（一）、静态分析电路完全对称，算一个管子即可差分式放大电路的分析

RC1=RC2=RC直接耦合放大电路加入差模信号

ui1=-ui2=uId/2，

所以，Re对差模信号相当于短路。

IRe=0。（二）、动态分析直接耦合放大电路①求差模电压放大倍数：直接耦合放大电路②差模输入电阻③输出电阻直接耦合放大电路(2)加入共模信号

ui1=ui2=uic，

uid=0。设ui1，ui2

共模抑制比

uo1

，uo2

。因ui1=ui2，

uo1=uo2

uo=0(理想化)。例已知：

=80，rbb=200，UBEQ=0.6V，试求：(1)静态工作点ICQ

、UCQ；(2)差模电压放大倍数Aud，差模输入电阻Rid，输出电阻Rod。[解](1)

ICQ1=ICQ2(VEE

–

UBEQ)/2REE=(12–0.6)/220=0.285(mA)UCQ1=UCQ2=VCC–ICQ1RC=12–0.28510=9.15(V)(2)=10//10=5(k)Rid=2rbe=27.59=15.2(k)Rod=2RC=20(k)ui1V1+12VV212VRCRCREEuodui210k10k20k20k直接耦合放大电路直接耦合放大电路

1.差动放大电路一般有两个输入端：

2.差动放大电路可以有两个输出端。双端输出——从C1

和C2输出。

双端输入——从两输入端同时加信号。单端输入——仅从一个输入端对地加信号。

单端输出——从C1或C2

对地输出。直接耦合放大电路1.双端输入双端输出(1)差模电压放大倍数

（2）共模电压放大倍数（3）差模输入电阻（4）输出电阻直接耦合放大电路2.双端输入单端输出直接耦合放大电路这种方式适用于将差差分信号转换为单端输出的信号。(1)差模电压放大倍数

（2）差模输入电阻（3）输出电阻直接耦合放大电路（2）共模电压放大倍数

ui1=ui2=uic，对于共模信号，Re不再相当于短路，可分开看成两个电阻的并联。共模等效电路直接耦合放大电路求共模电压放大倍数：直接耦合放大电路

3.单端输入双端输出直接耦合放大电路4.单端输入单端输出

计算同双入单出：

直接耦合放大电路

(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：

差动放大器动态参数计算总结

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：同向输入端反向输入端直接耦合放大电路

(3)差模输入电阻

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。

单端输出时，

双端输出时，

(4)输出电阻直接耦合放大电路(5)共模抑制比

共模抑制比KCMR是差分放大器的一个重要指标。，或

双端输出时KCMR可认为等于无穷大，单端输出时共模抑制比：直接耦合放大电路改进型差分放大电路改进型差分放大电路如下图所示电路。恒流源电路在不高的电源电压下既为差分放大电路设置了合适的静态工作电流，又大大增强了共模负反馈作用，使电路具有更强的抑制共模信号的能力。直接耦合放大电路恒流源电路可用一恒流源取代。调零电位器Rw：调节电位器的滑动端位置便可使电路在uI1＝uI2＝0时，uO＝0，Rw称为调零电位器。3.3.3直接耦合互补输出级工作原理：ui为正半周时，T1管工作，T2管截止，输出uo为正；1.