組合放大電路的耦合及增益(第14講)2014

1、1第四章第四章 組合放大電路組合放大電路 4.1 一般組合放大電路一般組合放大電路 4.1.1 4.1.1 組合放大電路的級(jí)間耦合組合放大電路的級(jí)間耦合 4.1.2 4.1.2 組合放大電路的增益組合放大電路的增益 4.1.3 4.1.3 共源共源- -共射放大電路共射放大電路 4.1.4 4.1.4 共射共射- -共基共基- -共集放大電路共集放大電路 4.2 差動(dòng)放大電路差動(dòng)放大電路 4.2.1 4.2.1 基本差動(dòng)放大電路基本差動(dòng)放大電路 4.2.2 4.2.2 雙電源長尾式差放雙電源長尾式差放 4.2.3 4.2.3 恒流源式差放電路恒流源式差放電路 4.2.4 4.2.4 差放電路的

2、幾種接法差放電路的幾種接法 4.2.5 4.2.5 差動(dòng)放大電路的傳輸特性差動(dòng)放大電路的傳輸特性2第四章第四章 組合放大電路組合放大電路 4.3 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器 4.3.1 4.3.1 集成運(yùn)放的典型電路集成運(yùn)放的典型電路 4.3.2 4.3.2 集成運(yùn)放的主要參數(shù)集成運(yùn)放的主要參數(shù) 4.3.3 4.3.3 集成運(yùn)放使用時(shí)應(yīng)注意問題集成運(yùn)放使用時(shí)應(yīng)注意問題34.1 4.1 一般組合放大電路一般組合放大電路 在實(shí)際工作中，根據(jù)電路的在實(shí)際工作中，根據(jù)電路的輸入輸出需要以及為了放大非輸入輸出需要以及為了放大非常微弱的信號(hào)，需要把若干個(gè)常微弱的信號(hào)，需要把若干個(gè)基本放大電路連接起來，組

3、成基本放大電路連接起來，組成多級(jí)放大電路，以獲得更高的多級(jí)放大電路，以獲得更高的放大倍數(shù)和功率輸出。放大倍數(shù)和功率輸出。 44.1.1 4.1.1 組合放大電路的級(jí)間耦合組合放大電路的級(jí)間耦合 多級(jí)放大電路內(nèi)部各級(jí)之間多級(jí)放大電路內(nèi)部各級(jí)之間的連接方式稱為耦合方式。常的連接方式稱為耦合方式。常用的耦合方式有阻容耦合方式、用的耦合方式有阻容耦合方式、直接耦合方式、變壓器耦合方直接耦合方式、變壓器耦合方式和光電耦合方式等。式和光電耦合方式等。 5耦合方式：耦合方式：直接耦合；阻容耦合；變壓器耦合直接耦合；阻容耦合；變壓器耦合; ; 光電耦合。光電耦合。 多級(jí)耦合放大電路多級(jí)耦合放大電路 耦合：耦合

4、：即信號(hào)的傳送。即信號(hào)的傳送。第一級(jí)第一級(jí)放大電路放大電路輸輸 入入 輸輸 出出第二級(jí)第二級(jí)放大電路放大電路第第 n n 級(jí)級(jí)放大電路放大電路 第第 n-n-1 1 級(jí)級(jí)放大電路放大電路功放級(jí)功放級(jí)6對(duì)耦合電路要求：對(duì)耦合電路要求：要求要求動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài): 傳送信號(hào)傳送信號(hào)減少壓降損失減少壓降損失 耦合電路：耦合電路：靜態(tài)：靜態(tài)：保證保證各級(jí)各級(jí)Q點(diǎn)點(diǎn)設(shè)置設(shè)置波形不失真波形不失真71. 1. 阻容耦合阻容耦合 多級(jí)通過電容和電阻將信號(hào)由一級(jí)傳輸?shù)搅硪患?jí)的方多級(jí)通過電容和電阻將信號(hào)由一級(jí)傳輸?shù)搅硪患?jí)的方式稱為式稱為阻容耦合阻容耦合。圖示電路是典型的兩級(jí)阻容耦合放大。圖示電路是典型的兩級(jí)阻容耦合放大電路

5、。電路。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：耦合電容的隔直通交作用，使兩級(jí)：耦合電容的隔直通交作用，使兩級(jí)Q Q相互獨(dú)立，相互獨(dú)立，給設(shè)計(jì)和調(diào)試帶來了方便；給設(shè)計(jì)和調(diào)試帶來了方便；缺點(diǎn)缺點(diǎn)：放大頻率較低的信號(hào)將產(chǎn)生較大的衰減，加之不：放大頻率較低的信號(hào)將產(chǎn)生較大的衰減，加之不便于集成化，因而在應(yīng)用上也就存在一定的局限性。便于集成化，因而在應(yīng)用上也就存在一定的局限性。 82. 2. 變壓器耦合變壓器耦合 變壓器耦合變壓器耦合放大電路如圖所示。這種耦合電路的放大電路如圖所示。這種耦合電路的優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)是：級(jí)間無直流通路，各級(jí)是：級(jí)間無直流通路，各級(jí)Q Q獨(dú)立；變壓器具有阻獨(dú)立；變壓器具有阻抗變換作用，可獲最佳負(fù)載；抗變換作用，

6、可獲最佳負(fù)載；缺點(diǎn)缺點(diǎn)是：變壓器造價(jià)高、體積大、不能集成，其應(yīng)用是：變壓器造價(jià)高、體積大、不能集成，其應(yīng)用受到限制受到限制; ;對(duì)低頻和高頻信號(hào)，放大效果不理想。對(duì)低頻和高頻信號(hào)，放大效果不理想。 93. 3. 直接耦合直接耦合 多級(jí)放大電路中各級(jí)之間直接（或通過多級(jí)放大電路中各級(jí)之間直接（或通過電阻）連接的方式，稱為電阻）連接的方式，稱為直接耦合直接耦合。直接耦合放大電路具有結(jié)構(gòu)簡單、便直接耦合放大電路具有結(jié)構(gòu)簡單、便于集成化、能夠放大變化十分緩慢的直流于集成化、能夠放大變化十分緩慢的直流信號(hào)又能放大交流信號(hào)，所以在集成電路信號(hào)又能放大交流信號(hào)，所以在集成電路中獲得了廣泛的應(yīng)用。中獲得了廣泛

7、的應(yīng)用。10 兩級(jí)直接耦合放大電路如兩級(jí)直接耦合放大電路如右圖所示。采用直接耦合，右圖所示。采用直接耦合，各級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)將相互影各級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)將相互影響。為了保證第一級(jí)有合適響。為了保證第一級(jí)有合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，必須提高的靜態(tài)工作點(diǎn)，必須提高T T2 2管的發(fā)射極電位，為此，可管的發(fā)射極電位，為此，可在在T T2 2的發(fā)射極接入電阻、二的發(fā)射極接入電阻、二極管或穩(wěn)壓管等。極管或穩(wěn)壓管等。 常用由常用由NPNNPN型和型和PNPPNP型晶型晶體管組成的直接耦合放大體管組成的直接耦合放大電路。電路。 直接耦合放大電路存在直接耦合放大電路存在零點(diǎn)漂移問題。零點(diǎn)漂移問題。 114.1.2 4.1.

8、2 組合放大電路的增益組合放大電路的增益 多級(jí)放大電路放大倍數(shù)的計(jì)算多級(jí)放大電路放大倍數(shù)的計(jì)算 n1=iuiun21AAAAAuu多級(jí)放大器的放大倍數(shù)等于各多級(jí)放大器的放大倍數(shù)等于各個(gè)單級(jí)放大器放大倍數(shù)的積。個(gè)單級(jí)放大器放大倍數(shù)的積。12設(shè)設(shè): 1= 2=50, rbe1 = 2.9k , rbe2 = 1.7 k 阻容耦合典型電路阻容耦合典型電路 oiusRRA、求：前級(jí)前級(jí)后級(jí)后級(jí)+UCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2SUoUiU13關(guān)鍵關(guān)鍵: :考慮級(jí)間影響考慮級(jí)間影響。1. 1. 靜態(tài)靜態(tài): : Q

9、 Q點(diǎn)同單級(jí)。點(diǎn)同單級(jí)。2. 2. 動(dòng)態(tài)性能動(dòng)態(tài)性能: :方法方法: :Ri2 = RL1Ri221ioUU+UCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2SUoUiU1oU2iU 性能分析性能分析14考慮級(jí)間影響考慮級(jí)間影響2R Ri i, ,R Ro o : : 概念同單級(jí)概念同單級(jí)1RiRo2112uuisisoiosousAARRRUUUUUUARi2+UCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2SUoUiU1oU2iU15微變等

10、效電路微變等效電路: :Ri2+UCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2SUoUiU1oU2iURE1R2R3RC2RLRSR1SUiU1ber2ber1bi1bi2bi2biOUiR2iRoR161. Ri = R1 / rbe1 +（ +1)RL1其中其中: : RL1 = RE1/ Ri2 = RE1/ R2 / R3 / rbe2=RE1/RL1 = RE1/Ri2 27 / 1.7 1.7k Ri =1000/(2.9+511.7) 82k 2. Ro = RC2= 10k RE1R2R3RC2RLR

11、SR1SUiU1ber2ber1bi1bi2bi2biOUiR2iRoR173. 3. 中頻電壓放大倍數(shù)中頻電壓放大倍數(shù): :其中其中： 21uusiiusAARRRA968. 07 . 1519 . 27 . 151) 1() 1(111111LbeLuRrRA778. 0968. 0208282ARRRA1uSii1usRE1R2R3RC2RLRSR1SUiU1ber2ber1bi1bi2bi2biOUiR2iRoR18147711010502222.)/(rRAbeLu4114778014721.AAAuususRE1R2R3RC2RLRSR1SUiU1ber2ber1bi1bi2bi2

12、biOUiR2iRoR19多級(jí)阻容耦合放大器的特點(diǎn)：多級(jí)阻容耦合放大器的特點(diǎn)：(1) (1) 由于電容的隔直作用，各級(jí)放大器的靜態(tài)工作由于電容的隔直作用，各級(jí)放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)相互獨(dú)立，分別估算。點(diǎn)相互獨(dú)立，分別估算。(2) (2) 前一級(jí)的輸出電壓是后一級(jí)的輸入電壓。前一級(jí)的輸出電壓是后一級(jí)的輸入電壓。(3) (3) 后一級(jí)的輸入電阻是前一級(jí)的交流負(fù)載電阻。后一級(jí)的輸入電阻是前一級(jí)的交流負(fù)載電阻。(4) (4) 總電壓放大倍數(shù)總電壓放大倍數(shù)= =各級(jí)放大倍數(shù)的乘積。各級(jí)放大倍數(shù)的乘積。(5) (5) 總輸入電阻總輸入電阻 R Ri i 即為第一級(jí)的即為第一級(jí)的輸入電阻輸入電阻R Ri i1

13、1 。(6) (6) 總輸出電阻即為最后一級(jí)的輸出電阻?？傒敵鲭娮杓礊樽詈笠患?jí)的輸出電阻。由上述特點(diǎn)可知，射極輸出器接在多級(jí)放大電由上述特點(diǎn)可知，射極輸出器接在多級(jí)放大電路的首級(jí)可提高輸入電阻；接在末級(jí)可減小輸出路的首級(jí)可提高輸入電阻；接在末級(jí)可減小輸出電阻；接在中間級(jí)可起匹配作用，從而改善放大電阻；接在中間級(jí)可起匹配作用，從而改善放大電路的性能。電路的性能。20例例1 1：放大電路由下面兩個(gè)放大電路組成。已知放大電路由下面兩個(gè)放大電路組成。已知E EC C=15V=15V ，R R1 1=100k=100k ， R R2 2=33k=33k ，R RE E1 1=2.5k=2.5k ，R R

14、C C=5k=5k ， 1 1=60=60，；，； R RB B=570k=570k ，R RE E2 2=5.6k=5.6k ， 2 2 =100=100，R RS S=20k=20k ，R RL L=5k=5k +ECR1RCC11C12R2CERE1uiRiuoT1放大電路一放大電路一RB+ECC21C22RE2uiuoT2放大電路二放大電路二211.1. 求直接采用放大電路一的放大倍數(shù)求直接采用放大電路一的放大倍數(shù)A Au u和和A Ausus。2.2. 若信號(hào)經(jīng)放大電路一放大后，再經(jīng)射極輸出若信號(hào)經(jīng)放大電路一放大后，再經(jīng)射極輸出器輸出，求放大倍數(shù)器輸出，求放大倍數(shù)A Au u、R R

15、i i和和R Ro o 。3.3. 若信號(hào)經(jīng)射極輸出器后，再經(jīng)放大電路一輸若信號(hào)經(jīng)射極輸出器后，再經(jīng)放大電路一輸出，求放大倍數(shù)出，求放大倍數(shù)A Aus us 。+ECR1RCC11C12R2CERE1uiRiuoT1RB+ECC21C22RE2uiuoT222Ri = R1/ R2/ rbe1 =1.52 k=1.52 k (1) 由于由于R RS S大，而大，而R Ri i小，致使放大倍數(shù)降低；小，致使放大倍數(shù)降低；(2) (2) 放大倍數(shù)與負(fù)載的大小有關(guān)。例：放大倍數(shù)與負(fù)載的大小有關(guān)。例： R RL L=5k =5k 時(shí)時(shí), , A Au u= - 93= - 93；R RL L=1k =

16、1k 時(shí)時(shí), , A Au u= - 31= - 31 。6 . 62052. 152. 193SiiuusRRRAA1.1. 求直接采用放大電路一的放大倍數(shù)求直接采用放大電路一的放大倍數(shù)A Au u和和A Ausus。+ECR1RCC1C2R2CERERLuiuousRSRiT19311beLur RArbe1=1.62 k ， rbe2=2.36 k 232. 2. 若信號(hào)經(jīng)放大電路一放大后，再經(jīng)射極輸出若信號(hào)經(jīng)放大電路一放大后，再經(jīng)射極輸出器輸出，求放大倍數(shù)器輸出，求放大倍數(shù)A Au u、R Ri i和和R Ro o 。 usRSRB+ECC22RE2uoT2RLR1RCC11R2CER

17、E1uiRiT1rbe2=2.36 k rbe1=1.62 k Ro1=RC=5 k k173)1 (/22221EbeBiLRrRRR24usRSRB+ECC22RE2uoT2RLR1RCC11R2CERE1uiRiT11856211735601111./r RAbeLu990112222. R)(r R)(ALbeLAAAuuu25usRSRB+ECC22RE2uoT2RLR1RCC11R2CERE1uiRiT17310015/57036. 2/6 . 51/1/122222oBbeESBbeEoRRrRRRrRRk52. 1/1211beiirRRRR26討論：

18、討論：帶負(fù)載能力。帶負(fù)載能力。2. 2. 輸出不接射極輸出器時(shí)的帶負(fù)載能力：輸出不接射極輸出器時(shí)的帶負(fù)載能力：RL=5k 時(shí)：時(shí)： Au=-93RL=1k 時(shí)：時(shí)： Au=-31即：當(dāng)即：當(dāng)R RL L由由5k5k 變?yōu)樽優(yōu)?k1k 時(shí)，放大倍數(shù)降低到原來的時(shí)，放大倍數(shù)降低到原來的92.3%92.3%。放大倍數(shù)降低到原來的放大倍數(shù)降低到原來的30%30%RL=5 k 時(shí)：時(shí)： Au1=-185，Au2=0.99，ri2=173 k Au= Au1 Au2 =-183RL=1 k 時(shí)：時(shí)： Au1=-174 ，Au2=0.97，ri2=76 k Au= Au1 Au2 =-1691. 1. 輸出

19、接射極輸出器時(shí)的帶負(fù)載能力：輸出接射極輸出器時(shí)的帶負(fù)載能力：可見輸出級(jí)接射極輸出器后，可穩(wěn)定放大倍數(shù)可見輸出級(jí)接射極輸出器后，可穩(wěn)定放大倍數(shù)A Au u。273. 3. 若信號(hào)經(jīng)射極輸出器后，再經(jīng)放大電路一輸出若信號(hào)經(jīng)射極輸出器后，再經(jīng)放大電路一輸出，求放大倍數(shù)，求放大倍數(shù)A Aus us 。Au2=-93 Ri2=1.52 k Au1=0.98 Ri1=101 k +ECR1RCC12R2CERE1Ri2uoT1uiRBC21RE2T2usRS28762010110198. 09321SiiuuusRRRAAA6 . 62052. 152. 193SiiuusRRRAA輸入不接射極輸出器時(shí)：

20、輸入不接射極輸出器時(shí)：可見輸入級(jí)接射極輸出器后，由于從信號(hào)源取可見輸入級(jí)接射極輸出器后，由于從信號(hào)源取的信號(hào)增加，從而可提高整個(gè)放大電路的放大的信號(hào)增加，從而可提高整個(gè)放大電路的放大倍數(shù)倍數(shù)A Ausus。29思考題：思考題：若首級(jí)接射極輸出器、中間級(jí)接共射放大若首級(jí)接射極輸出器、中間級(jí)接共射放大電路、末級(jí)接射極輸出器，射極輸出器和共射電路、末級(jí)接射極輸出器，射極輸出器和共射放大電路的參數(shù)同前。求該三級(jí)放大電路的放放大電路的參數(shù)同前。求該三級(jí)放大電路的放大倍數(shù)大倍數(shù)A Au u 、 A Aus us 、 R Ri i和和R Ro o 。RB+ECC4RE2uoT3RLR1RCC2R2CERE1

21、T2uiRBC1RE2T1usRSC3 1=100， 2=60， 3=10030RB+ECC4RE2uoT3RLR1RCC2R2CERE1T2uiRBC1RE2T1usRSC3 1=100， 2=60， 3=100rbe1=2.36 k ， rbe2=1.62 k ， rbe3=2.36 k k52. 1/22121beiLrRRRRk523CoSRRR)1 (/33332LbeBiLRrRRRLEL/RR R2331RB+ECC4RE2uoT3RLR1RCC2R2CERE1T2uiRBC1RE2T1usRSC3)(1/12111LEbeBii/RRrRRR333231)/(/beSBEoor

22、RRRRR731001557036265/./.101k)521.65)(100(12.36570./32RB+ECC4RE2uoT3RLR1RCC2R2CERE1T2uiRBC1RE2T1usRSC39805216510136252165101)1 ()1 (12111211././.R/RrR/RALEbeLEuk52. 1/22121beiLrRRRR33RB+ECC4RE2uoT3RLR1RCC2R2CERE1T2uiRBC1RE2T1usRSC362. 1/560/3232ibeiCuRrRRARL=5 k 時(shí)：時(shí)： Ri3=173 k ， Au2=-185，Au3=0.99RL=1 k 時(shí)：時(shí)： Ri3=76 k ， Au2=-174 ，Au3=0.97LbeLu R)(r R)(A33331134R RL L=5 k=5 k 時(shí)：時(shí)： Ri2=