多級(jí)放大電路資料

1、圖2.7.1多級(jí)放大器框圖 由于單級(jí)放大電路的放大倍數(shù)有限，不能滿足實(shí)際的需要，因此實(shí)用的放大電路都是由多級(jí)組成的。通?？煞譃閮纱蟛糠?，即電壓放大(小信號(hào)放大)和功率放大(大信號(hào)放大)，如圖2.7.1框圖所示。前置級(jí)一般跟據(jù)信號(hào)源是電壓源還是電流源來選定，它與中間級(jí)主要的作用是放大信號(hào)電壓。中間級(jí)一般都用共發(fā)射極電路或組合電路組成。末級(jí)要求有一定的輸出功率供給負(fù)載RL，稱為功率放大器，一般由共集電極電路，或互補(bǔ)推挽電路，有時(shí)也用變壓器耦合放大電路。2.7.1.級(jí)間耦合方式 在多級(jí)放大器中前置級(jí)的輸入信號(hào)由信號(hào)源提供。前級(jí)的輸出信號(hào)(電壓或電流)加到后級(jí)的輸入端所采用的方式稱

2、為耦合，通過耦合電路使前后級(jí)聯(lián)系起來。前級(jí)的輸出信號(hào)就是后級(jí)的輸入信號(hào)源，前級(jí)的輸出電阻就是后級(jí)的信號(hào)源內(nèi)阻，后級(jí)的輸入電阻就是前級(jí)的負(fù)載電阻。耦合方式解決的是級(jí)與級(jí)之間如何連接的問題。對(duì)耦合方式的要求是不失真地、有效地傳送信號(hào)。在多級(jí)放大器中，通常采用的耦合方式有三種，即變壓器耦合、阻容耦合和直接耦合。1.變壓器耦合放大電路 圖2.7.2變壓器耦合多級(jí)放大器 變壓器耦合放大電路如圖2.7.2所示。它的特點(diǎn)是，各級(jí)工作點(diǎn)互相獨(dú)立；通過變壓器的阻抗變換作用，使級(jí)與級(jí)之間達(dá)到阻抗匹配，以獲得最大功率輸出。缺點(diǎn)是體積大，笨重、價(jià)格高、頻率響應(yīng)差(高頻段受線圈之間分布電容的影響，低

3、頻段受電感的影響)、不利于小型化，在低頻小信號(hào)多級(jí)電壓放大器中一般不采用。在功率放大器中，有時(shí)選用。2.阻容耦合放大電路 圖2.7.3阻容耦合多級(jí)放大器 阻容耦合(實(shí)際上應(yīng)該稱為電容耦合)放大電路如圖2.7.3所示。它的特點(diǎn)是，各級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)互相獨(dú)立，體積小，價(jià)格低。缺點(diǎn)是當(dāng)頻率很低時(shí)，電容的容抗不能忽略，輸出電壓比中頻時(shí)低，低頻響應(yīng)差，級(jí)與級(jí)之間阻抗嚴(yán)重失配。3.直接耦合放大電路 圖2.7.4直接耦合多級(jí)放大器 直接耦合放大電路如圖2.7.4所示。它的特點(diǎn)是，電路中沒有外加電抗元件，頻率響應(yīng)好，低頻段可以延伸到直流，使用元件少，適用于線性集成電路。缺點(diǎn)

4、是級(jí)與級(jí)之間阻抗嚴(yán)重失配，功率增益低；各極的靜態(tài)工作點(diǎn)不是獨(dú)立的，設(shè)計(jì)和調(diào)整比較麻煩。    例2.9圖2.7.5為兩級(jí)直接耦合放大電路，試求靜態(tài)工作點(diǎn)。已知兩只晶體管的參數(shù)相同，即b=b1=b2=50，VBE=VBEQ=VBEQ=0.6V。 圖2.7.5兩級(jí)直接耦合放大電路  解：畫直流通路如圖2.7.6所示。直接耦合放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算，要由具體電路列出節(jié)點(diǎn)電壓和支路電流的方程組求解。    解法1：由圖可列方程組 (1) 圖2.7.6直流通路 (2)

5、60; (3) (4) 整理后可得(1)： 18=VC1 +375IB1+7.5IB2 (5)(2)： 3.6=6VC1 -VB1-510IB2 (6)(3)： 0.6=VB1 -51IB1 (7)(4)： 4.92=8.2VC1 -18.2VB1 -82IB1 (8)(5)(6)： 104.4=VB1 +2250IB1 +555IB2 (9)(5)(8)： 142.68=18.2VB1 +3157IB1 +61.5IB2 (10)(7)(9)： 104.4=2301IB1 +555IB2 (11)(7)(10)： 131.76=4085.2IB1 +61.5IB

6、2 (12)由(9)(12)解得：IB1=314mA IB2=580mAIC1=1.57mA IC2=2.90mAIE1=1.60mA IE2=2.96mAVB1=2.2V VC1=5.8V VE1=1.6VVB2=5.8V VC2=12.2V VE2=5.2V兩只晶體管都工作在放大區(qū)。  解法2：由于兩管的較大，可以忽略兩管基極電流IB的影響，設(shè)IC1IE1，IC2IE2。由圖2.7.6可列方程組 (1) (2) (3) (4) 整理后可得(2)： 3.6=6VC1 -10IE2 -VB1 (5)(3)： VB1 =1×I

7、E1 +0.6 (6)(4)： 8.2VC1=4.92 +18.2VB1 (7)(6)(1)： VC1 =18-7.5×(VB1-0.6)=22.5-7.5VB1 (8)由(5)(8)解得：VB1=2.25 V VC1=5.6 VIC1IE1=1.65 mA IC2IE2=2.78 mA4.多級(jí)放大器的電壓放大倍數(shù) 多級(jí)放大器的方框圖如圖2.7.7所示。電壓放大倍數(shù) (2.7-1) 式中，Vo(n-1)=Vin。上式表明，多級(jí)放大器的電壓放大倍數(shù)為各級(jí)電壓放大倍數(shù)的乘積. 圖2.7.7多級(jí)放大器的方框圖 計(jì)算方法有兩種：一種方法是計(jì)算

8、前級(jí)電壓放大倍數(shù)Av(n-1)時(shí)，將后級(jí)的輸入電阻Rin作為前級(jí)的負(fù)載電阻，即Rin=RL(n-1)，計(jì)算后級(jí)時(shí)不考慮前級(jí)的影響，即只計(jì)算后級(jí)的電壓放大倍數(shù)；另一種方法是計(jì)算前級(jí)電壓放大倍數(shù)時(shí)，不考慮后級(jí)的影響，即認(rèn)為前級(jí)的負(fù)載電阻R(n-1)L=，但后級(jí)必須計(jì)算源電壓放大倍數(shù)，即將前級(jí)的輸出電阻Ro(n-1)作為后級(jí)的信號(hào)源內(nèi)阻，即Ro(n-1)=Rsn。兩種計(jì)算方法是等價(jià)的，也是相互獨(dú)立的。    多級(jí)放大電路的輸入電阻為第一級(jí)的輸入電阻，即Ri=Ri1；輸出電阻為最后一級(jí)的輸出電阻，即Ro=Ron  5.多級(jí)放大電路電壓放大倍數(shù)

9、的證明 兩級(jí)共發(fā)射極電路的等效電路如圖2.7.8所示。由圖可得 圖2.7.8兩級(jí)共發(fā)射極電路的等效電路    (2.7-2) 式中，R'L=Rc2/RL。上式表明，計(jì)算第一級(jí)電壓放大倍數(shù)Av1時(shí)，將第二級(jí)的輸入電阻Ri2作第一級(jí)的負(fù)載電阻，即Ri2=Rb2/R'i2=RL1；計(jì)算第二級(jí)電壓放大倍數(shù)Av2時(shí)，不考慮前級(jí)的影響。    上式還可以寫成下面的形式    (2.7-3) 上式表明，計(jì)算第一級(jí)電壓放大倍數(shù)Av1時(shí)，不考慮后級(jí)

10、的影響；第二級(jí)應(yīng)計(jì)算源電壓放大倍數(shù)Avs2，將第一級(jí)的輸出電阻作為第二級(jí)的信號(hào)源內(nèi)阻，即Ro1=Rc1=Rs2。    例2.8求圖2.7.5兩管直接耦合放大電路的電壓放大倍數(shù)，輸入電阻和輸出電阻。已知兩只晶體管的參數(shù)：rbe1=1K，rbe2=700，b=b1=b2=50，所有電容在工作頻段內(nèi)均可視為短路。    解：畫交流通路如圖2.7.9所示  圖2.7.9交流通路 (1)用第一種方法計(jì)算。T1的輸入電阻  第一級(jí)的電壓放大倍數(shù)  第二級(jí)的電壓放大倍

11、數(shù)  兩級(jí)的電壓放大倍數(shù)  輸入電阻Ri Rb1 / RF / R'i =8.2/10/3.4=1.94 K= R 輸出電阻 Ro Rc2 =2 K (2)用第二種方法計(jì)算。第一級(jí)的電壓放大倍數(shù)  第一級(jí)的輸出電阻 Ro1 Rc1 =7.5 K 第二級(jí)的源電壓放大倍數(shù)  兩級(jí)的電壓放大倍數(shù)  在多級(jí)放大電路中，常用兩個(gè)不同組態(tài)的基本放大電路，互相配合以發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)，稱為組合放大電路，下面進(jìn)行討論。2.7.2.共集共射電路 在圖2.7.10電路中，

12、T1為共集電極電路，T2為共發(fā)射極電路，采用直接耦合方式，所以稱為共集共射組合電路。    第二級(jí)的輸入電阻    Ri2=rre2    第一級(jí)的輸入電阻    R'i1=Rbe1+(1+b1)(Re1/Ri2) 圖2.7.10共集共射組合電路 放大器的輸入電阻 Ri=Rb1/R'i1第一級(jí)的電壓放大倍數(shù) (2.5.8) 第二級(jí)的電壓放大倍數(shù)  組合電路的電壓

13、放大倍數(shù)   上式表明，共集共射電路的電壓放大倍數(shù)近似等于共射電路的電壓放大倍數(shù)。由于共集電路的輸入電阻很大，當(dāng)信號(hào)源的內(nèi)阻較大時(shí)，將共集電路插在信號(hào)源與共發(fā)電路之間，可有較地提高共發(fā)電路的電壓放大倍數(shù)。共集電路在這里起隔離作用，或起阻抗變換作用。2.7.3.共射共集電路 在圖2.7.11電路中，T1為共發(fā)射極電路，T2為共集電極電路，采用直接耦合方式，所以稱為共射共集組合電路。    第二級(jí)的電壓放大倍數(shù)Av21，第一級(jí)的電壓放大倍數(shù)  圖2.7.11共射共集組合電路 組合電路的電壓放大倍數(shù)&

14、#160; 上式表明，共射共集電路的電壓放大倍數(shù)近似等于共射電路的電壓放大倍數(shù)。由于共集電路的輸入電阻很大，當(dāng)負(fù)載電阻RL較小時(shí)，將共集電路插在負(fù)載阻RL與共發(fā)電路之間，可有較地提高共發(fā)電路的電壓放大倍數(shù)。共集電路在這里起隔離作用，或起阻抗變換作用。    輸出電阻 2.7.4.共集共集電路 在圖2.7.12(a)電路中，T1和T2均為共集電極電路，采用直接耦合方式，所以稱為共集共集組合電路。實(shí)際上T1和T2可等效為一只三極管，稱為復(fù)合管，如圖2.7.12(b)所示。    由圖2.7

15、.12(b)可得  IC=IC1+IC2=b1IB+b2IE1=b1IB+b2(1+b1)IB=(b1+b2+b1b2)IB  (a)共集共集組合電路(b)復(fù)合管圖2.7.12 復(fù)合管的電流放大系數(shù) (2.7.4) 復(fù)合管的電流放大系數(shù)近似為兩管電流放大系數(shù)的乘積。    復(fù)合管的輸入電阻 rbe=rbe1+(1+b1)rbe2 (2.7.5) 值得注意的是，由于T1管的靜態(tài)基極電流(IB1IC2/b1b2)很小，工作點(diǎn)Q1接近截止區(qū)。為了克服這一缺點(diǎn)，有時(shí)在T1管

16、的射極接一只電阻到地，用來提高Q1點(diǎn)。    運(yùn)用復(fù)合管的概念，共集共集組合電路可以看成是用一只管子構(gòu)成的共集電極電路。    復(fù)合管除了用兩只同類型的管子外，還可以用兩只不同類型的管子復(fù)合，稱為互補(bǔ)型復(fù)合管，如圖2.7.13所示。  (a)NPN型           (b)PNP型圖2.7.13互補(bǔ)型復(fù)合管 用上面同樣的分析方法，可得互補(bǔ)型復(fù)合管的電流放大系數(shù)和輸入電阻分別為

17、60;b2b1b2rbe=rbe1   從原則上講，不同類型的多只三極管都可以復(fù)合成一只復(fù)合管，原則是串聯(lián)點(diǎn)的電流必須連續(xù)，并聯(lián)點(diǎn)的電流必須相加，復(fù)合管的類型與第一只三極管的類型相同。2.7.5.共射共基電路  (a)            (b)圖2.7.14共射共基組合電路 在圖2.7.14(a)電路中，T1為共發(fā)射極電路，T2為共基極電路，采用直接耦合方式，所以稱為共射共基組合電路，2.7.14(b)為交流通路。  1.   靜態(tài)工作點(diǎn)   VCE1=VB2-VBE2-IE1Re VCE2=VCC-IC2Rc-VCE1  2.   電壓放大倍數(shù) 設(shè)兩只三極管的b1=b2=b，則有rbe1=rbe2=rbe    雖然組合電路的電壓放大倍數(shù)只相當(dāng)于共發(fā)的電壓放大倍數(shù)，但它有較寬的通頻帶，在高頻電路中得到廣泛地運(yùn)用。2.7.6.共集共基電路 圖