電工技術(shù)電子技術(shù)-阻容耦合多級放大電路-清華

1、海南風(fēng)光第第21講講第第11章章 基本放大電路基本放大電路11.7 阻容耦合多級放大電路阻容耦合多級放大電路第一級第一級第二級第二級第第n-1級級第第n級級輸入輸入輸出輸出耦合耦合耦合方式：耦合方式：(1)直接耦合直接耦合 (2)阻容耦合阻容耦合(3)變壓器耦合變壓器耦合 (4)光電耦合光電耦合11.7 多級阻容耦合放大電路多級阻容耦合放大電路為獲得足夠大的放大倍數(shù)為獲得足夠大的放大倍數(shù),需將單級放大器串需將單級放大器串接接,組成多級放大器組成多級放大器對耦合電路要求：對耦合電路要求：要求要求動態(tài)動態(tài): 傳送信號傳送信號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)：保證保證各級各級

2、Q點點設(shè)置設(shè)置波形不失真波形不失真R11+ECRC1C11C12R12CE1RE1RLuiuoRB1=100k RB2=33k RE=2.5k RC=5k RL=5k =60EC=15V單級放大器單級放大器(靜態(tài)工作點穩(wěn)定的共靜態(tài)工作點穩(wěn)定的共射極放大器射極放大器)IC=1.2mAIB=20 AUCE =6Vri= R11/ R12/ rbe =1.52 k ro= RC1 =5k rbe=1.62 k AV載載=-93多級多級阻容耦合阻容耦合放大器的級聯(lián)放大器的級聯(lián)R11RC1C11C12R12CE1RE1uiR21+ECRC2C21C22R22CE2RE2RLuo設(shè)二級放大器的參數(shù)完全一樣

3、設(shè)二級放大器的參數(shù)完全一樣多級多級阻容耦合阻容耦合放大器的分析放大器的分析(1) 由于電容的隔直作用，各級放大器的靜態(tài)由于電容的隔直作用，各級放大器的靜態(tài)工作點相互獨立，分別估算。工作點相互獨立，分別估算。(2) 前一級的輸出電壓是后一級的輸入電壓。前一級的輸出電壓是后一級的輸入電壓。(3) 后一級的輸入電阻是前一級的交流負載電后一級的輸入電阻是前一級的交流負載電阻。阻。(4) 總電壓放大倍數(shù)總電壓放大倍數(shù)=各級放大倍數(shù)的乘積。各級放大倍數(shù)的乘積。(5)總輸入電阻總輸入電阻ri即為第一級的輸入電阻即為第一級的輸入電阻ri1 。(6)總輸出電阻即為最后一級的輸出電阻總輸出電阻即為最后一級的輸出電

4、阻.R11RC1C11C12R12CE1RE1uiR21+ECRC2C21C22R22CE2RE2RLuoIC1=1.2mAIB1=20 AUCE1 =6Vrbe1=1.62 k IC2=1.2mAIB2=20 AUCE2 =6Vrbe2=1.62 k 多級多級阻容耦合阻容耦合放大器的靜態(tài)工作點放大器的靜態(tài)工作點第一級靜態(tài)工作點第一級靜態(tài)工作點第二級靜態(tài)工作點第二級靜態(tài)工作點多級多級阻容耦合阻容耦合放大器的微變等效電路放大器的微變等效電路R11RC1C11C12R12CE1RE1uiR21+ECRC2C21C22R22CE2RE2RLuori=ri1rori2uo1ui2前一級的輸出電壓前一級

5、的輸出電壓是后一級的輸入電壓是后一級的輸入電壓后一級的輸入后一級的輸入電阻是前一級的電阻是前一級的交流負載電阻交流負載電阻。多級多級阻容耦合阻容耦合放大器的微變等效電路放大器的微變等效電路rbe2RC2RLoU R22BECIc2Ib2R21rbe1RC2iU R11R12BECIc1Ib1Uo1多級多級阻容耦合阻容耦合放大器的電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、放大器的電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻的計算輸出電阻的計算ri2rbe1RC1iU R11R12BECIc1Ib1Uo1第一級的微變等效電路第一級的微變等效電路第二級的第二級的輸入電阻輸入電阻beLVrRAri= ri 1 = R11/ R12

6、/ rbe1=- 1RC1/ri2rbe1AV1=Uo1Ui多級多級阻容耦合阻容耦合放大器的電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、放大器的電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻的計算輸出電阻的計算 ri 2 = R21/ R22/ rbe2 ro = RC2rbe2RC2RLoU R22BECIc2Ib2R21Ui2第二級的微變等效電路第二級的微變等效電路=- 2RC2/RLrbe2AV2=UoUi2=Uo1UiUoUi2總電壓放大倍數(shù)總電壓放大倍數(shù)= 1RC1/ri2rbe1 2RC2/RLrbe2rbe2RC2RLoU R22BECIc2Ib2R21rbe1RC2iU R11R12BECIc1Ib1Uo1Ui

7、2Au為正，輸入輸出同相為正，輸入輸出同相總放大倍數(shù)等于各級總放大倍數(shù)等于各級放大倍數(shù)的乘積放大倍數(shù)的乘積= AV1AV2AV=UoUi代入數(shù)值計算代入數(shù)值計算ri= ri 1 = R11/ R12/ rbe1 =100/33/1.62=1.52k RB1=100k RB2=33k RE=2.5k RC=5k RL=5k =60EC=15V ri 2 = R21/ R22/ rbe2 =100/33/1.62=1.52k ro = RC2 = 5k 兩級單管放大器級聯(lián)兩級單管放大器級聯(lián),可可提高電壓放大倍數(shù)提高電壓放大倍數(shù);但輸?shù)斎腚娮枞院苄∪腚娮枞院苄?輸出電阻輸出電阻仍很大仍很大=- 1

8、RC1/ri2rbe1AV1=-43=- 2RC2/RLrbe2AV2=-93AV= AV1AV2 =(-43)(-93) =3999阻容耦合多級放大電路阻容耦合多級放大電路 當(dāng)兩級放大器（靜態(tài)工作點穩(wěn)定的基本放當(dāng)兩級放大器（靜態(tài)工作點穩(wěn)定的基本放大器）級聯(lián)時，放大倍數(shù)大大提高。但輸入大器）級聯(lián)時，放大倍數(shù)大大提高。但輸入電阻較小，輸出電阻較大。電阻較小，輸出電阻較大。R11RC1C11C12R12CE1RE1uiR21+ECRC2C21C22R22CE2RE2RLuoAV= AV1 AV2 =3999R11+ECRC1C11C12R12CE1RE1RLuiuoRB1=100k RB2=33k

9、 RE=2.5k RC=5k RL=5k =60EC=15VusRSRS=20k =(-93)1.52+201.52=-6.6輸入電阻很小的放大器當(dāng)信號源有較輸入電阻很小的放大器當(dāng)信號源有較大內(nèi)阻時大內(nèi)阻時,放大倍數(shù)變得很小放大倍數(shù)變得很小ri= R11/ R12/ rbe =1.52 k AV=-93ri由于信號源內(nèi)阻由于信號源內(nèi)阻大大,而放大器輸入而放大器輸入電阻小電阻小,致使放大致使放大倍數(shù)降低倍數(shù)降低AVs=AVriri+RSRB=570k RE=5.6k RL=1.52k =100EC=15VRB+ECC1C2RERLuiuo用射極輸出器作為輸入級用射極輸出器作為輸入級,構(gòu)成兩級放大

10、器，可提高構(gòu)成兩級放大器，可提高放大器的輸入電阻放大器的輸入電阻 1Rr/RsbeEro=5.6/2.361+100=23 RS=0ri=101 k AV=0.98rbe=2.36 k uiRBC1RER11+ECRC1C11C12R12CE1RE1RLui2uousRS用射極輸出器作為輸入級時電壓放大倍數(shù)的估算用射極輸出器作為輸入級時電壓放大倍數(shù)的估算ri2=1.52 k AV2=-93ri=101 k AV1=0.98AVs=AV1 AV2riri+RS=(-93)(0.98)101+20101=-76用射極輸出器作為輸出級用射極輸出器作為輸出級,構(gòu)成兩級放大器，可減小構(gòu)成兩級放大器，可減

11、小放大器的輸出電阻放大器的輸出電阻,提高帶負載的能力提高帶負載的能力R11+ECRC1C11C12R12CE1RE1RLuiuoro1= RC1 =5k RL=5k 時時, Au=-93RL=1k 時時, Au=-31beLVrRARB+ECC1C2RERLui2uo5k 5.6 k 570 k =100ri2=173 k AV2=0.99rbe=2.36 k R11+ECRC1C11C12R12CE1RE1RL1uiuo1第一級放大倍數(shù)的計算第一級放大倍數(shù)的計算=ri2=173 k beLVrRArbe1=1.62 k RC1=5 k =60后一級的輸入后一級的輸入電阻作為前一電阻作為前一級

12、的交流負載級的交流負載電阻電阻RL=RC1/ri2AV1=-185總放大倍數(shù)的計算總放大倍數(shù)的計算比較不接射極輸出器時的帶負載能力：比較不接射極輸出器時的帶負載能力：當(dāng)負載電阻由當(dāng)負載電阻由5k 變?yōu)樽優(yōu)?k 時，放大倍數(shù)降低到原來的時，放大倍數(shù)降低到原來的92.3%降低到原來的降低到原來的30%AV1=-185AV2=0.99ri2=173 k RL=5 k AV= AV1 AV2 =（-185） 0.99=-183AV1=-174AV2=0.97ri2=76 k RL=1 k AV= AV1 AV2 =（-174） 0.97=-169RL=5k 時時, AV=-93RL=1k 時時, AV

13、=-31 1Rr/RsbeEro結(jié)論結(jié)論:用射極輸出器作為輸出級用射極輸出器作為輸出級,可減小放大器的輸出可減小放大器的輸出電阻電阻,提高帶負載的能力提高帶負載的能力輸入電阻輸入電阻ri 、輸出電阻、輸出電阻ro的計算的計算R11+ECRC1C11C12R12CE1RE1RLuiuoRB+ECC1C2RERLui2uo5k 5.6 k 570 k =100uo1ro=5.6/2.36+570/51+100=73 ri= ri1 = R11/ R12/ rbe1=1.52 k RS為信號源內(nèi)為信號源內(nèi)阻阻,即前一級的即前一級的輸出電阻輸出電阻RC1= RB/ RC1usRS= ro1= RC1R

14、S= RB/ RS 設(shè)設(shè): gm=3mA/V =50rbe = 1.7K例題例題: 前級前級:場效應(yīng)管場效應(yīng)管共源極放大器共源極放大器后級后級:晶體管晶體管共射極放大器共射極放大器求求:總電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻總電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻+UCCRS3M(+24V)R120KUi10KC2C3R4R3RLRE282K43K10K8KUo10KC1RCT1RE1CE2T2USCE1RD10KR21M（1）估算各級靜態(tài)工作點）估算各級靜態(tài)工作點: （略）（略）（2）動態(tài)分析）動態(tài)分析: 微變等效電路微變等效電路ir2irorR3R4RCRLRSR2sU iU oU R1RDIbIdrbeIcUGS首先計算第二級的輸入電阻首先計算第二級的輸入電阻 ri2= R3/ R4/ rbe=82/43/1.7=1.7 k ir2irorR3R4RCRLRSR2sU iU oU R1RDIbIdrbeIcUGS第二步第二步:計算各級電壓放大倍數(shù)計算各級電壓放大倍數(shù)2beLVrRA=- RC2/RLrbe=-50(10/10)/1.7=-147AV1=- gmRL1=-gm (RD /ri2)=-3(10/1.7)=-4.4ir2i