多級放大電路耦合方式及分析方法

1、6.16.1、多級放大電路的耦合方式、多級放大電路的耦合方式及分析方法及分析方法一、多級放大電路的耦合方式二、多級放大電路的動態(tài)分析第第6章章 集成運(yùn)算放大電路集成運(yùn)算放大電路一、耦合方式 當(dāng)單級放大電路不能滿足多方面的性能要求當(dāng)單級放大電路不能滿足多方面的性能要求（如（如Au104、Ri=2M、 Ro=100）時(shí)，應(yīng)考）時(shí)，應(yīng)考慮采用多級放大電路。組成多級放大電路時(shí)首慮采用多級放大電路。組成多級放大電路時(shí)首先應(yīng)考慮如何先應(yīng)考慮如何“連接連接”幾個(gè)單級放大電路，耦幾個(gè)單級放大電路，耦合方式即連接方式。合方式即連接方式。 常見耦合方式有：直接耦合、阻容耦合、變常見耦合方式有：直接耦合、阻容耦合、

2、變壓器耦合、光電耦合等。壓器耦合、光電耦合等。1.1.阻容耦合阻容耦合 Q點(diǎn)相互獨(dú)立。不能放大變化緩慢的信號，低頻點(diǎn)相互獨(dú)立。不能放大變化緩慢的信號，低頻特性差，不能集成化。特性差，不能集成化。共射電路共射電路共集電路共集電路 利用電容連接信號利用電容連接信號源與放大電路、放大源與放大電路、放大電路的前后級、放大電路的前后級、放大電路與負(fù)載，為阻容電路與負(fù)載，為阻容耦合。耦合。2. 直接耦合直接耦合既是第一級的集電極電阻，既是第一級的集電極電阻，又是第二級的基極電阻又是第二級的基極電阻 能夠放大變化緩慢的能夠放大變化緩慢的信號，便于集成化，信號，便于集成化， Q點(diǎn)相互影響，存在零點(diǎn)點(diǎn)相互影響，

3、存在零點(diǎn)漂移現(xiàn)象。漂移現(xiàn)象。 當(dāng)輸入信號為零時(shí)，前級由溫度變化所引起的電流、當(dāng)輸入信號為零時(shí)，前級由溫度變化所引起的電流、電位的變化會逐級放大。電位的變化會逐級放大。輸入為零，輸出輸入為零，輸出產(chǎn)生變化的現(xiàn)象產(chǎn)生變化的現(xiàn)象稱為零點(diǎn)漂移稱為零點(diǎn)漂移第二級第二級第一級第一級如何設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)？如何設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)？Q1合適嗎？合適嗎？對哪些動態(tài)參對哪些動態(tài)參數(shù)產(chǎn)生影響？數(shù)產(chǎn)生影響？ 用什么元件取代用什么元件取代Re既可設(shè)置合適的既可設(shè)置合適的Q點(diǎn)，又可使第點(diǎn)，又可使第二級放大倍數(shù)不至于下降太大？二級放大倍數(shù)不至于下降太大？二極管導(dǎo)通電壓二極管導(dǎo)通電壓UD？動態(tài)電阻？動態(tài)電阻rd？Re如何

4、設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)？如何設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)？ UCEQ1太小太小加加Re（Au2數(shù)值數(shù)值）改用改用D若要若要UCEQ1大大，則改用，則改用DZ。穩(wěn)壓管穩(wěn)壓管伏安特性伏安特性小功率管多為小功率管多為5mA由最大功耗得出由最大功耗得出必要性？必要性？rzu /i，小功率管多為幾歐至二十幾歐。，小功率管多為幾歐至二十幾歐。NPN型管和型管和PNP型管混合使用型管混合使用問題的提出：問題的提出： 在用在用NPN型管組成型管組成N級級共射放大電路，由于共射放大電路，由于UCQi UBQi，所以，所以 UCQi UCQ(i-1）（i=1N），），以致于后級集電極電位以致于后級集電極電位接近電源電壓，接

5、近電源電壓，Q點(diǎn)不合點(diǎn)不合適。適。UCQ1 （ UBQ2 ） UBQ1UCQ2 UCQ1 3.3.變壓器耦合變壓器耦合L2L2c21RIRIPPl，從變壓器原從變壓器原邊看到的等邊看到的等效電阻效電阻 可能是實(shí)際的負(fù)載，也可能是實(shí)際的負(fù)載，也可能是下級放大電路可能是下級放大電路 理想變壓器情理想變壓器情況下，負(fù)載上獲況下，負(fù)載上獲得的功率等于原得的功率等于原邊消耗的功率。邊消耗的功率。實(shí)現(xiàn)阻抗變換L221L2c2L)(RNNRIIRl4、光電耦合、光電耦合（1）光電器件復(fù)合管輸入回路將電能轉(zhuǎn)換為光能輸出回路將光能轉(zhuǎn)換為電能傳輸比:CUDcCEiiCTR輸入與輸出采用不同電源和地避免受到各種電干

6、擾二、多級放大電路的動態(tài)分析二、多級放大電路的動態(tài)分析1.1.電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù) njujnuAUUUUUUUUA1ioi2o2io1io2. 輸入電阻輸入電阻i1iRR 3. 輸出電阻輸出電阻nRRoo 對電壓放大電路的要求：對電壓放大電路的要求：Ri大，大， Ro小，小，Au的數(shù)值的數(shù)值大，最大不失真輸出電壓大。大，最大不失真輸出電壓大。)(1 (L622be5i2RRrRR21L62be2L6221bei231)( ) 1 ()( ) 1 ()( uuuuuAAARRrRRArRRAbe121irRRR1be2536orRRRR分析舉例分析舉例1分析舉例分析舉例2放大電路的選用放大

7、電路的選用按下列要求組成兩級放大電路：按下列要求組成兩級放大電路： Ri12k，Au 的數(shù)值的數(shù)值3000； Ri 10M，Au的數(shù)值的數(shù)值300； Ri100200k，Au的數(shù)值的數(shù)值150； Ri 10M ，Au的數(shù)值的數(shù)值10，Ro100。共射、共射；共射、共射；共源、共射；共源、共射；共集、共射；共集、共射；共源、共集。共源、共集。三、多級放大電路的頻率響應(yīng)：分析舉例三、多級放大電路的頻率響應(yīng)：分析舉例 一個(gè)兩級放大電路每一級（已考慮了它們的相一個(gè)兩級放大電路每一級（已考慮了它們的相互影響）的幅頻特性均如圖所示?；ビ绊懀┑姆l特性均如圖所示。6dB3dBfLfH0.643fH1121l

8、g40lg20lg20lg20uuuuAAAAfL fL1， fH fH1，頻帶變窄！，頻帶變窄！ ), 2 , 1( bbwHHLLnkffffffwkkknkknkkf.ff.f12HH12LL1111 11 對于對于N級放大電路，若各級的下、上限頻率分別為級放大電路，若各級的下、上限頻率分別為fL1 fLn、 fH1 fHn，整個(gè)電路的下、上限頻率分別為，整個(gè)電路的下、上限頻率分別為fL、 fH，則則nkknkukuAA11 lg20lg20由于由于求解使增益下降求解使增益下降3dB的頻的頻率，經(jīng)修正，可得率，經(jīng)修正，可得1.1為修正系數(shù)為修正系數(shù)例例11. 該放大電路為幾級放大電路該放

9、大電路為幾級放大電路?2. 耦合方式耦合方式?3. 在在 f 104Hz 時(shí)，附加相移時(shí)，附加相移？4. 在在 f 105Hz 時(shí)，相移時(shí)，相移？5. fH？?uA 已知各級為共射的某放已知各級為共射的某放大電路的幅頻特性如圖所示，大電路的幅頻特性如圖所示，討論下列問題：討論下列問題：解:(1)f從104Hz變到105Hz增益下降了60dB，則說明電路為三級放大電路。（2）無下限頻率則采用的是直接耦合。（3）f=104Hz每級附加相移為-45， 則總附加相移為-135。zHHuHfffjA41313.10,)1 (10（4）f=105Hz，每級相移為-270，則總的相移為-710。kHzfff

10、fHHnkHkH2 . 552. 031 . 111 . 112112(5)一、一、概述概述（1 1）直接耦合方式，充分利用管子性能良好的一致性采）直接耦合方式，充分利用管子性能良好的一致性采用差分放大電路和電流源電路。用差分放大電路和電流源電路。（2 2）用復(fù)雜電路實(shí)現(xiàn)高性能的放大電路，因?yàn)殡娐窂?fù)雜）用復(fù)雜電路實(shí)現(xiàn)高性能的放大電路，因?yàn)殡娐窂?fù)雜并不增加制作工序。并不增加制作工序。（3 3）用有源元件替代無源元件，如用晶體管取代難于制）用有源元件替代無源元件，如用晶體管取代難于制作的大電阻。作的大電阻。（4 4）采用復(fù)合管。）采用復(fù)合管。 1. 集成運(yùn)放的特點(diǎn)集成運(yùn)放的特點(diǎn) 集成運(yùn)算放大電路，

11、簡稱集成運(yùn)放，是一個(gè)高性能的直接集成運(yùn)算放大電路，簡稱集成運(yùn)放，是一個(gè)高性能的直接耦合多級放大電路。因首先用于信號的運(yùn)算，故而得名。耦合多級放大電路。因首先用于信號的運(yùn)算，故而得名。6.2集成運(yùn)算放大電路簡介集成運(yùn)算放大電路簡介2. 集成運(yùn)放電路的組成集成運(yùn)放電路的組成兩個(gè)兩個(gè)輸入端輸入端一個(gè)一個(gè)輸出端輸出端 若將集成運(yùn)放看成為一個(gè)若將集成運(yùn)放看成為一個(gè)“黑盒子黑盒子”，則可等效為，則可等效為一個(gè)雙端輸入、單端輸出的差分放大電路。一個(gè)雙端輸入、單端輸出的差分放大電路。集成運(yùn)放電路四個(gè)組成部分的作用集成運(yùn)放電路四個(gè)組成部分的作用前置級，多采用差分放大電路。要求前置級，多采用差分放大電路。要求Ri

12、大，大，Ad大，大， Ac小，輸入端耐壓高。小，輸入端耐壓高。主放大級，多采用共射放大電路。要求有足夠主放大級，多采用共射放大電路。要求有足夠的放大能力。的放大能力。功率級，多采用準(zhǔn)互補(bǔ)輸出級。要求功率級，多采用準(zhǔn)互補(bǔ)輸出級。要求Ro小，最小，最大不失真輸出電壓盡可能大。大不失真輸出電壓盡可能大。為各為各級放大電路設(shè)置級放大電路設(shè)置合適的靜態(tài)工作合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。采用電流源點(diǎn)。采用電流源電路。電路。3. 集成運(yùn)放的符號和電壓傳輸特性集成運(yùn)放的符號和電壓傳輸特性 uO=f(uP-uN) 由于由于Aod高達(dá)幾十萬倍，所以集成運(yùn)放工作在線性區(qū)時(shí)的高達(dá)幾十萬倍，所以集成運(yùn)放工作在線性區(qū)時(shí)的最大輸入電壓最大輸入電壓(uPuN)的數(shù)值僅為幾十一百多微伏。的數(shù)值僅為幾十一百多微伏。在線性區(qū)：在線性區(qū)：uOAod(uPuN) Aod是開環(huán)差模放大倍數(shù)。是開環(huán)差模放大倍數(shù)。非線非線性區(qū)性區(qū) (uPu