第三章-多級(jí)放大電路OK

第3章

多級(jí)放大電路3.1

多級(jí)放大電路的耦合方式3.2

多級(jí)放大電路的動(dòng)態(tài)分析3.3

直接耦合放大電路第三章多級(jí)放大電路3.1多級(jí)放大電路的耦合方式將多個(gè)單級(jí)基本放大電路合理聯(lián)接，構(gòu)成多級(jí)放大電路。組成多級(jí)放大電路的每一個(gè)基本放大電路稱(chēng)為一級(jí)。輸入第一級(jí)第二級(jí)第n-1級(jí)第n級(jí)輸出前置級(jí)末級(jí)(輸出級(jí))末前級(jí)級(jí)與級(jí)之間的連接稱(chēng)為級(jí)間耦合。四種常見(jiàn)的耦合方式：交流直接耦合阻容耦合變壓器耦合光電耦合3.1.1直接耦合特點(diǎn)：可以放大直流信號(hào)和緩慢變化的交流信號(hào)；便于集成化。(3)各級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)互相影響，不利于調(diào)試；(4)有零點(diǎn)漂移。Rc1Rb1+VCC+T1+Rc2T2前一級(jí)的輸出端直接連接后一級(jí)的輸入端。靜態(tài)時(shí)，UCE1=UBE2，T1管的靜態(tài)工作點(diǎn)靠近飽和區(qū)，在動(dòng)態(tài)信號(hào)作用下容易引起飽和失真。

Rc1Rb1+VCC+T1+Rc2T2缺陷：抬高T2的基極電位改進(jìn)電路—(b)電路中接入Re2，保證第一級(jí)集電極有較高的靜態(tài)電位，但第二級(jí)放大倍數(shù)嚴(yán)重下降。Rc1Rb1+VCC+T1+Rc2Re2T2(b)改進(jìn)用什么元件取代Re既可設(shè)置合適的Q點(diǎn)，又可使第二級(jí)放大倍數(shù)不至于下降太大？二極管導(dǎo)通電壓UD＝？動(dòng)態(tài)電阻rd＝？對(duì)直流量，它相當(dāng)一個(gè)電壓源對(duì)交流量，它等效一個(gè)小電阻

改進(jìn)電路—(c)穩(wěn)壓管動(dòng)態(tài)電阻很小，可以使第二級(jí)的放大倍數(shù)損失小。DZRc1Rb1+VCC+T1+Rc2RT2(c)要使UCQ1

（UBQ2）

＞UBQ1（即：使第一級(jí)發(fā)射結(jié)正偏）UCQ2>UBQ2（

UCQ1）

（即：使第二級(jí)發(fā)射結(jié)正偏）以致于后級(jí)集電極電位逐級(jí)抬高，接近電源電壓，Q點(diǎn)不合適。改進(jìn)電路—(d)

NPN管和PNP管混合使用，可獲得合適的工作點(diǎn)。為經(jīng)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+第一級(jí)第二級(jí)優(yōu)點(diǎn)：靜態(tài)工作點(diǎn)相互獨(dú)立缺點(diǎn)：不適合傳輸緩慢變化的信號(hào)，更不適合傳輸直流信號(hào)，低頻特性差；不便于集成化。應(yīng)用：信號(hào)頻率很高，輸出功率很大等特殊情況3.1.3變壓器耦合

可能是實(shí)際的負(fù)載，也可能是下級(jí)放大電路。缺點(diǎn)：體積大，價(jià)格高，不便于集成化；低頻特性差。利用變壓器初次級(jí)線圈之間具有“隔離直流，耦合交流”的作用，使各級(jí)放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)相互獨(dú)立，從而使交流信號(hào)順利的傳送到下一級(jí)，故稱(chēng)變壓器耦合方式。優(yōu)點(diǎn)：靜態(tài)工作點(diǎn)相互獨(dú)立，阻抗變換.3.1.4光電耦合光電耦合是以光信號(hào)為媒介來(lái)實(shí)現(xiàn)電信號(hào)的耦合和傳遞的，因其抗干擾能力強(qiáng)而得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。發(fā)光元件電氣隔離光電耦合器光敏元件靜態(tài)IDQ→ICQ→UCEQ動(dòng)態(tài)△iD→△iC→△uCE一、電壓放大倍數(shù)總電壓放大倍數(shù)等于各級(jí)電壓放大倍數(shù)的乘積，即二、輸入電阻和輸出電阻通常，多級(jí)放大電路的輸入電阻就是輸入級(jí)的輸入電阻；輸出電阻就是輸出級(jí)的輸出電阻。3.2多級(jí)放大電路的動(dòng)態(tài)分析n級(jí)放大電路(交流通路)：Rsus+–+–ui1A1+–uo1+–ui2A2+–uo2+–uinAn+–uoRL

第一級(jí)為Q點(diǎn)穩(wěn)定電路已知圖所示放大電路中,R1=15k,R2=R3=5k,R4=2.3k,R5=100k,R6=RL=5k,VCC=12V,晶體管的均為50,rbe1=1.2k,rbe2=1k,UBE1=UBE2=0.7V。試計(jì)算放大電路的Q點(diǎn)和動(dòng)態(tài)參數(shù)。[例題]+VCCC1+ui–+T1C2+R3R4C3+R2R1T2C3+R6R5+uo–RL解：

（1）求解Q點(diǎn)+VCCC1+ui–+T1C2+R3R4C3+R2R1T2C3+R6R5+uo–RL第二級(jí)為共集放大電路T1R1R2+ui–R3T2R6RL+uo–R5（2）求解動(dòng)態(tài)參數(shù)+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、零點(diǎn)漂移現(xiàn)象及其產(chǎn)生的原因直接耦合放大電路中，即使輸入電壓為零，但輸出電壓也會(huì)離開(kāi)零點(diǎn)，并緩慢地發(fā)生不規(guī)則變化。原因：溫度變化引起，也稱(chēng)溫漂。電源電壓波動(dòng)、元件老化等也會(huì)產(chǎn)生輸出電壓的漂移。圖3.3.1零點(diǎn)漂移現(xiàn)象uOtOuItO放大電路級(jí)數(shù)愈多，放大倍數(shù)愈高，零點(diǎn)漂移問(wèn)題愈嚴(yán)重。3.3.1直接耦合放大電路的零點(diǎn)漂移現(xiàn)象3.3直接耦合放大電路二、抑制溫度漂移的方法：(1)引入直流負(fù)反饋以穩(wěn)定Q

點(diǎn)；(2)利用熱敏元件補(bǔ)償放大器的零漂；(3)采用差分放大電路。+ui-T+uo-B當(dāng)ui1與ui2大小相等方向相反時(shí)(稱(chēng)為差模信號(hào))輸出電壓3.3.2.差分放大電路電路特點(diǎn)：T1、T2

所在的兩邊電路參數(shù)完全對(duì)稱(chēng)一、電路的組成和抑制溫漂的原理圖3.3.2(c)差分放大電路的組成差分放大電路是由工作點(diǎn)穩(wěn)定電路演變來(lái)的

當(dāng)ui1與ui2大小相等方向相同時(shí)(稱(chēng)為共模信號(hào))

輸出電壓△uO=△uC1–△uC2=0,電路對(duì)共模信號(hào)有很強(qiáng)的抑制作用。合并Re+__+從而實(shí)現(xiàn)電壓放大。Re使電壓放大能力變差。22在差模信號(hào)作用下，流過(guò)Re的電流變化量為0，即Re對(duì)差模信號(hào)無(wú)反饋?zhàn)饔?，相?dāng)于短路，因此，提高了對(duì)差模信號(hào)放大能力。

為了簡(jiǎn)化電路，便于Q點(diǎn)的調(diào)節(jié)，也為了使電源和信號(hào)源能夠“共地”，產(chǎn)生了典型的差分電路（也叫差動(dòng)電路：輸入有差別，輸出才變動(dòng)）圖3.3.2(d)圖3.3.2(e)大小相等；極性相同。③兩種輸入信號(hào):差模、共模

①

兩個(gè)輸入端：ui1、ui2

雙端輸入—從兩輸入端同時(shí)加

單端輸入—僅從一個(gè)輸入端對(duì)地加

②兩個(gè)輸出端:

雙端輸出——從C1

和C2輸出

單端輸出——從C1或C2

對(duì)地輸出大小相等；極性相反。共模差模+uo

–T1

Rc1

Rb1

ui1

+–+VCC

T2

Rc2

Rb2

Re-VEE

ui2

+–幾個(gè)基本概念二、長(zhǎng)尾式差分放大電路C1

C2

1、靜態(tài)分析通常，Rb較小，且IBQ很小，故+uo

–T1

RcRbui1

+–+VCC

T2

RcRbRe-VEE

ui2

+–二、長(zhǎng)尾式差分放大電路共模信號(hào)：1)電路對(duì)稱(chēng)

+uoc–T1

Rc1

Rb1

+VCC

T2

Rc2

Rb2

Re-VEE

ui1

+–uic

ui2

2、對(duì)共模信號(hào)的抑制作用uoc=uC1-uC2=(UCQ1+?uC1)-(UCQ2+?uC2)=0共模放大倍數(shù)

參數(shù)理想對(duì)稱(chēng)時(shí)

溫度漂移2)Re的共模負(fù)反饋?zhàn)饔脤?duì)于每一邊電路，發(fā)射極等效電阻為2Re如

T(℃)↑→電阻Re抑制了每只差分管集電極電流、電位的變化。+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差模輸入時(shí)差分放大電路能夠放大差模信號(hào)差模放大倍數(shù)共模抑制比綜合考察電路對(duì)差模信號(hào)的放大能力和對(duì)共模信號(hào)的抑制能力。第三章多級(jí)放大電路3、對(duì)差模信號(hào)的放大作用+uod–T1

Rc1

Rb1

uI1

+–+VCC

T2

Rc2

Rb2

Re-VEE

uI2

+–則?iB1=-?iB2?iC1=-?iC2集電極電位?uC1=-?uC2=(UCQ1+?uC1)-(UCQ2+?uC2)=2?uC1uod三、差分放大電路的四種接法差分放大電路有兩個(gè)輸入端和兩個(gè)輸出端，對(duì)外有四種接法：雙端輸入——雙端輸出雙端輸入——單端輸出單端輸入——雙端輸出單端輸入——單端輸出所謂“單端”指一端接地。+uo

–T1

Rc1

Rb1

uI1

+–+VCC

T2

Rc2

Rb2

Re-VEE

uI2

+–為了防止干擾和滿(mǎn)足負(fù)載的需要。1、雙端輸入-雙端輸出電路+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

+–分析時(shí)注意二個(gè)“虛地”①E點(diǎn)電位在差模信號(hào)作用下不變，相當(dāng)于接“地”。②負(fù)載電阻的中點(diǎn)電位在差模信號(hào)作用下不變，相當(dāng)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是單管共射放大電路的兩倍2、雙端輸入-單端輸出電路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靜態(tài)工作點(diǎn)不對(duì)稱(chēng)+uo1–T1

Rc

Rb

ui1

+–+VCC

T2

Rc

Rb

Re-VEE

ui2

+–+uod–T1

Rc

Rb

T2

RcRb

+–uid/2–uid/2+–rbeibβibRbRcrbeibβibRbRcuidRLRL對(duì)差模信號(hào)的放大作用uodrbeibβibRbRcrbeibβibRbRcuidRLuod從T2的集電極輸出時(shí)：雙端輸出：+uo1–T1

Rc

Rb

ui1

+–+VCC

T2

Rc

Rb

Re-VEE

ui2

+–rbeibβib2ReRbuicRcuo1rbeibβib2ReRbRcRLRLT1

Rc

Rb

T2

RcRb

+uo1–+–uic2Re

2Re對(duì)共模信號(hào)的抑制作用交流通路rbeibβib2ReRbuicRcuo1rbeibβib2ReRbRcRL從T2的集電極輸出時(shí)：Re愈大，

共模放大倍數(shù)愈小，共模抑制比越高，電路的性能愈好。+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在差模信號(hào)輸入的同時(shí)，伴隨著共模信號(hào)的輸入。3、單端輸入-雙端輸出電路區(qū)別：

單端輸入等同于雙端輸入。+uo–T1

Rc

Rb

ui

+–+VCC

T2

Rc

Rb

Re-VEE

RL靜態(tài)分析和動(dòng)態(tài)分析過(guò)程及結(jié)果等同于雙入—單出電路4、單端輸入-單端輸出電路

雙端輸出時(shí)：

單端輸出時(shí)：

(2)共模電壓放大倍數(shù)

與單端輸入還是雙端輸入無(wú)關(guān)，只與輸出方式有關(guān)：

雙端輸出時(shí)：

單端輸出時(shí)：(1)差模電壓放大倍數(shù)與單端輸入還是雙端輸入無(wú)關(guān)，只與輸出方式有關(guān)：差動(dòng)放大電路動(dòng)態(tài)參數(shù)計(jì)算總結(jié)

不論是單端輸入還是雙端輸入，差模輸入電阻Rid是基本放大電路的兩倍。

(4)輸出電阻單端輸出時(shí)

(3)差模輸入電阻(5)共模抑制比

雙端輸出時(shí)KCMR可認(rèn)為等于無(wú)窮大雙端輸出時(shí)

單端輸出時(shí)共模抑制比：四、改進(jìn)型差分放大電路(1)用電流源代替電阻Re在差分放大電路中，雙端輸出單端輸出Re愈大共模放大倍數(shù)愈??；共模抑制比越高。若Re過(guò)大①影響靜態(tài)工作點(diǎn)；②不便于集成。用電流源替代電阻Re。+uo

–T1

Rc

Rb

ui1

+VCC

T2

Rc

Rb

R3-VEE

ui2

T3

R2R1四、改進(jìn)型差分放大電路+uo

–T1

Rc

Rb

ui1

+–+VCC

T2

Rc

Rb

Re-VEE

ui2

+–近似為恒流+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等效電阻為無(wú)窮大iu?u問(wèn)題：使當(dāng)ui=0時(shí),uo=0元件參數(shù)不可能絕對(duì)對(duì)稱(chēng)，使得ui=0時(shí)，uo0

增加調(diào)零電位器。+uo

–T1

Rc

Rb

ui1

+VCC

T2

Rc

Rb

RW-VEE

ui2

I

RW不能太大，一般為幾百歐姆。(2)電路調(diào)零措施解決：注意：+uo

–T1

Rc

Rb

ui1

+–+VCC

T2

Rc

Rb

Re-VEE

ui2

+–+uo

–T1

Rc

R