第6章級(jí)聯(lián)放大電路ppt課件

1、1/281.輸入級(jí)輸入級(jí):高性能的差動(dòng)放大電高性能的差動(dòng)放大電路。運(yùn)放有兩個(gè)輸入端，一個(gè)路。運(yùn)放有兩個(gè)輸入端，一個(gè)稱為同相輸入端，即輸出與該稱為同相輸入端，即輸出與該端輸入信號(hào)相位相同，用符號(hào)端輸入信號(hào)相位相同，用符號(hào)U 表示；另一個(gè)稱為反相輸表示；另一個(gè)稱為反相輸入端，即輸出與該端輸入信號(hào)入端，即輸出與該端輸入信號(hào)相位相反，用符號(hào)相位相反，用符號(hào)U表示。表示。 4.恒流源偏置：可提供穩(wěn)定的幾乎不隨溫度而變化的偏置電恒流源偏置：可提供穩(wěn)定的幾乎不隨溫度而變化的偏置電流，以穩(wěn)定工作點(diǎn)。流，以穩(wěn)定工作點(diǎn)。 3.低阻輸出級(jí)：由低阻輸出級(jí)：由PNP和和NPN兩種極性的三極管或復(fù)合管組兩種極性的三極管或

2、復(fù)合管組成，以獲得正負(fù)兩個(gè)極性的輸出電壓或電流。具體電路參閱成，以獲得正負(fù)兩個(gè)極性的輸出電壓或電流。具體電路參閱功率放大器。功率放大器。2.中間放大級(jí)：提供高的電壓增益，以保證運(yùn)放的運(yùn)算精度中間放大級(jí)：提供高的電壓增益，以保證運(yùn)放的運(yùn)算精度。多為差動(dòng)電路和帶有源負(fù)載的高增益放大器。多為差動(dòng)電路和帶有源負(fù)載的高增益放大器。差放差放輸入級(jí)輸入級(jí)中間中間放大級(jí)放大級(jí)低阻低阻輸出級(jí)輸出級(jí)恒流源恒流源偏置偏置U-U+運(yùn)放組成運(yùn)放組成2/283/28問(wèn)題：?jiǎn)栴}：1.為什么要采用多級(jí)級(jí)聯(lián)放大？為什么要采用多級(jí)級(jí)聯(lián)放大？2.常用的級(jí)聯(lián)耦合方式有哪幾種？特點(diǎn)如何？常用的級(jí)聯(lián)耦合方式有哪幾種？特點(diǎn)如何？3.級(jí)聯(lián)電

3、路的動(dòng)態(tài)特性主要取決于那一級(jí)？如何分析級(jí)聯(lián)電路的動(dòng)態(tài)特性主要取決于那一級(jí)？如何分析計(jì)算？計(jì)算？4/28級(jí)聯(lián)問(wèn)題的產(chǎn)生原因：電壓增益指標(biāo)不滿足要求等。需要級(jí)聯(lián)問(wèn)題的產(chǎn)生原因：電壓增益指標(biāo)不滿足要求等。需要多次級(jí)放大。多次級(jí)放大。UiUoEc5/28阻容偶合阻容偶合變壓器偶合變壓器偶合直接耦合直接耦合光電耦合光電耦合耦合概念：多級(jí)放大電路的連接過(guò)程中，前一級(jí)輸出與耦合概念：多級(jí)放大電路的連接過(guò)程中，前一級(jí)輸出與下一級(jí)輸入的連接方式稱為耦合方式。下一級(jí)輸入的連接方式稱為耦合方式。放大電路的級(jí)間耦合應(yīng)滿足條件放大電路的級(jí)間耦合應(yīng)滿足條件: :（1 1保證信號(hào)的傳輸；保證信號(hào)的傳輸；（2 2保證各級(jí)的靜

4、態(tài)工作點(diǎn)正確。保證各級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)正確。耦合方式耦合方式6/281. 阻容耦合阻容耦合UiUoEc優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，各級(jí)放大電路工作點(diǎn)互不影響，放大效果好；。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，各級(jí)放大電路工作點(diǎn)互不影響，放大效果好；。缺陷：不能傳送變化緩慢的信號(hào)或直流信號(hào)。不適宜集成化。缺陷：不能傳送變化緩慢的信號(hào)或直流信號(hào)。不適宜集成化。特點(diǎn)：特點(diǎn)：概念：級(jí)間采用電容耦合。概念：級(jí)間采用電容耦合。電容的作用：電容的作用：傳送交流信號(hào)；阻隔直流。傳送交流信號(hào)；阻隔直流。與下級(jí)輸入電阻構(gòu)成阻容耦與下級(jí)輸入電阻構(gòu)成阻容耦合。合。7/282. 變壓器耦合變壓器耦合概念：兩級(jí)間利用變壓器來(lái)傳送信號(hào)的耦合方式稱變壓器耦合。

5、概念：兩級(jí)間利用變壓器來(lái)傳送信號(hào)的耦合方式稱變壓器耦合。（1變壓器耦合可隔除直流，傳遞一定頻率的交流信號(hào)，因變壓器耦合可隔除直流，傳遞一定頻率的交流信號(hào)，因此各級(jí)的此各級(jí)的 Q 互相獨(dú)立?；ハ嗒?dú)立。（2 2可以實(shí)現(xiàn)輸出級(jí)可以實(shí)現(xiàn)輸出級(jí)與負(fù)載的阻抗變換，以與負(fù)載的阻抗變換，以獲得有效的功率傳輸。獲得有效的功率傳輸。變壓器耦合的特點(diǎn)：變壓器耦合的特點(diǎn)：變壓器耦合放大電路變壓器耦合放大電路8/28變壓器耦合阻抗變換的原理圖變壓器耦合阻抗變換的原理圖N1 / N2 =U1 / U2; N2 / N1 =I1 / I2; 理想條件下，變壓器原副邊的匝數(shù)比為：理想條件下，變壓器原副邊的匝數(shù)比為：結(jié)論：可通

6、過(guò)調(diào)整匝比結(jié)論：可通過(guò)調(diào)整匝比 n 使原、副端阻抗匹配。使原、副端阻抗匹配。RLU1 =U2 N1 / N2 I1 = I2 N1 / N2所以有所以有RL = U1 / I1 = (N1 / N2 ) 2 RL = n2 RL阻抗變換工作原理：阻抗變換工作原理：9/283. 直接耦合直接耦合直接耦合的特點(diǎn)直接耦合的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：具有良好的低頻特性，優(yōu)點(diǎn)：具有良好的低頻特性，可放大變化緩慢的信號(hào)，無(wú)可放大變化緩慢的信號(hào)，無(wú)耦合大電容，便于集成。耦合大電容，便于集成。直接耦合放大電路直接耦合放大電路概念：各級(jí)電路之間直接連接或采用對(duì)直流呈導(dǎo)通特性的電概念：各級(jí)電路之間直接連接或采用對(duì)直流呈導(dǎo)通特性的

7、電阻、二極管等元件相接。阻、二極管等元件相接。10/284. 光電耦合光電耦合概念：兩級(jí)間利用光電耦合器來(lái)傳送信號(hào)的耦合方式稱光電耦合。概念：兩級(jí)間利用光電耦合器來(lái)傳送信號(hào)的耦合方式稱光電耦合。IiE1RLIoD2RLUoD1E2+-Ui工作原理：工作原理：采用發(fā)光二極管和光敏二極管構(gòu)成；采用發(fā)光二極管和光敏二極管構(gòu)成；輸入電壓輸入電壓Ui使使D1發(fā)光；光發(fā)光；光使使D2產(chǎn)生電流，輸出產(chǎn)生電流，輸出Uo。工作過(guò)程：電工作過(guò)程：電光光電電特點(diǎn)：特點(diǎn)：抗干擾性強(qiáng)。（干擾信號(hào)不能產(chǎn)生持續(xù)的電流、單向傳輸、輸入抗干擾性強(qiáng)。（干擾信號(hào)不能產(chǎn)生持續(xù)的電流、單向傳輸、輸入輸出不共地解決地線干擾）輸出不共地解

8、決地線干擾）光電耦合電路光電耦合電路11/28 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=iin321AAAAAA其中：其中：Ai是第是第i級(jí)放大電路的放大倍數(shù)。級(jí)放大電路的放大倍數(shù)。(1)輸入電阻法輸入電阻法求分立元件多級(jí)放大電路電壓增益有兩種方法求分立元件多級(jí)放大電路電壓增益有兩種方法(2)(2)開(kāi)路電壓法開(kāi)路電壓法12/28(1)輸入電阻法：在求單級(jí)放大電路的放大倍數(shù)時(shí)必須將后輸入電阻法：在求單級(jí)放大電路的放大倍數(shù)時(shí)必須將后一級(jí)的輸入電阻作為前一級(jí)的負(fù)載考慮，即將第二級(jí)的輸入一級(jí)的輸入電阻作為前一級(jí)的負(fù)載考慮，即將第二級(jí)的輸入電阻與第一級(jí)集電極負(fù)載電阻并聯(lián)。電阻與第一級(jí)

9、集電極負(fù)載電阻并聯(lián)。13/2821ioUUUAAuuAo1oio1uuAuuAUU 21，oo1oiUsssio1i1Si1UuuuuAuuuurARr其中：考慮信號(hào)源內(nèi)阻時(shí)考慮信號(hào)源內(nèi)阻時(shí)級(jí)聯(lián)放大器電壓增益級(jí)聯(lián)放大器電壓增益AU14/28(2)(2)開(kāi)路電壓法開(kāi)路電壓法: : 將后一級(jí)與前一級(jí)開(kāi)路，計(jì)算前一級(jí)的開(kāi)路將后一級(jí)與前一級(jí)開(kāi)路，計(jì)算前一級(jí)的開(kāi)路電壓增益和輸出電阻，并將其作為信號(hào)源內(nèi)阻加以考慮，共電壓增益和輸出電阻，并將其作為信號(hào)源內(nèi)阻加以考慮，共同作用到后一級(jí)的輸入端。同作用到后一級(jí)的輸入端。( (即將前一級(jí)輸出電阻看成后一級(jí)即將前一級(jí)輸出電阻看成后一級(jí)的信號(hào)源內(nèi)阻的信號(hào)源內(nèi)阻) )

10、15/28Us2U1o1oio1ioUAAuuuuuuA o1oUs2io1U1uuA;uuA Ui1Si1soUsArRruuA 總的電壓放大倍數(shù)為總的電壓放大倍數(shù)為考慮信號(hào)源內(nèi)阻時(shí)考慮信號(hào)源內(nèi)阻時(shí)其中：其中：16/28例題：兩級(jí)放大電路參數(shù)如例題：兩級(jí)放大電路參數(shù)如圖所示。圖所示。hfe1= hfe2 =hfe=100; UBE1=UBE2=0.7V。要求：分別用輸入電阻法要求：分別用輸入電阻法和開(kāi)路電壓法計(jì)算總電壓和開(kāi)路電壓法計(jì)算總電壓增益。增益。已知三極管的參數(shù)為已知三極管的參數(shù)為: :多級(jí)放大電路的中頻特性指標(biāo)：與單級(jí)相同，有電壓增益、輸多級(jí)放大電路的中頻特性指標(biāo)：與單級(jí)相同，有電壓

11、增益、輸入電阻、輸出電阻。入電阻、輸出電阻。17/28UCEQ1=EcICQ1Rc1IE1Re1 Ec ICQ1(Rc1+Re1)=4.7VIEQ1=(UB1 UBE1)/ Re1UB1= Ec Rb2 / (Rb1+Rb2)IBQ= ICQ1 /=9.3AICQ1 IEQ1 = 0.93mA解：方法一：用輸入電阻法求電壓增益解：方法一：用輸入電阻法求電壓增益（1 1求靜態(tài)工作點(diǎn)求靜態(tài)工作點(diǎn)V26. 71 . 593. 012c1CQ1cB2C1 RIEUU18/28mA04. 19 . 3/04. 49 . 3/ )96. 712(/ )(e2E2CQ2EQ2 RUEIICVc2CQ247.

12、 43 . 404. 1RIU2c E2B2EB27.260.77.96VUUU VE2C2CEQ245. 396. 747. 4UUU 19/28三極管的輸入電阻三極管的輸入電阻: :k8 . 204. 126101300mA)(mV)(26)1 (=k1 . 393. 026101300mA)(mV)(26)1 (=e2bbie2e1bbie1IhrhIhrhfefe（2求電壓增益求電壓增益20/28第一級(jí)電壓增益：第一級(jí)電壓增益：ie2i2ie1i2c1U1=hR;.)./.(h)R/R(hAfe 式中3581382151006 .1538 . 23 . 4100h)R/R(hAfe i

13、e2Lc2U2=8955)6 .153(3 .58AAA U2U1U2iR總電壓增益：總電壓增益：第二級(jí)電壓增益：第二級(jí)電壓增益：21/28如求如求AUsAUs，需計(jì)算第一級(jí)的輸入電阻，需計(jì)算第一級(jí)的輸入電阻Ri1 Ri1 。Ri1 =hie1 / Rb1 / Rb2 =3.1/51/20 =3.1/14.4=2.55k643689555521552 .ARRRUUUUUUAUi1si1o1oio1siUS+=1iR22/28 第一級(jí)的開(kāi)路電壓增益第一級(jí)的開(kāi)路電壓增益51641315100.hRhAfe ie1c1U1=c1o1RR 3548234100821582.hRhRRRAfe ie2

14、c2i2o1i2Us2=方法二：方法二： 用開(kāi)路電壓法求電壓增益用開(kāi)路電壓法求電壓增益8932)5 .164(3 .54U2U1U AAA 第一級(jí)輸出電阻第一級(jí)輸出電阻 第二級(jí)電壓增益第二級(jí)電壓增益 總電壓增益總電壓增益o1Ri2R23/28零點(diǎn)漂移現(xiàn)象零點(diǎn)漂移現(xiàn)象: : 在直接耦合的放大電路中，輸入為零在直接耦合的放大電路中，輸入為零，而輸出電壓卻緩慢變化的現(xiàn)象，稱為零點(diǎn)漂移現(xiàn)象，而輸出電壓卻緩慢變化的現(xiàn)象，稱為零點(diǎn)漂移現(xiàn)象。零點(diǎn)漂移產(chǎn)生的原因：溫度零點(diǎn)漂移產(chǎn)生的原因：溫度變換所引起的半導(dǎo)體器件參變換所引起的半導(dǎo)體器件參數(shù)的變化是產(chǎn)生零點(diǎn)漂移現(xiàn)數(shù)的變化是產(chǎn)生零點(diǎn)漂移現(xiàn)象的主要原因，因此零點(diǎn)漂

15、象的主要原因，因此零點(diǎn)漂移也稱為溫度漂移，簡(jiǎn)稱溫移也稱為溫度漂移，簡(jiǎn)稱溫漂。漂。直接耦合放大電路直接耦合放大電路抑制零點(diǎn)漂移的方法：抑制零點(diǎn)漂移的方法：（1引入直流負(fù)反饋引入直流負(fù)反饋（2溫度補(bǔ)償溫度補(bǔ)償（3采用差分放大電路采用差分放大電路24/28本章主要內(nèi)容如下本章主要內(nèi)容如下: :一、級(jí)聯(lián)目標(biāo)一、級(jí)聯(lián)目標(biāo)提高放大電路增益。提高放大電路增益。二、耦合方式二、耦合方式阻容耦合：電容與后級(jí)輸入電阻一起形成阻容耦合，各級(jí)之間阻容耦合：電容與后級(jí)輸入電阻一起形成阻容耦合，各級(jí)之間直流工作點(diǎn)獨(dú)立。不易集成。直流工作點(diǎn)獨(dú)立。不易集成。變壓器耦合：功率傳輸效率高，能傳遞直流和變化緩慢的信號(hào)。變壓器耦合：

16、功率傳輸效率高，能傳遞直流和變化緩慢的信號(hào)。不易集成。不易集成。直接耦合：能傳輸交流、直流信號(hào)，易集成。直接耦合：能傳輸交流、直流信號(hào)，易集成。二極管光電耦合：電二極管光電耦合：電- -光光- -電，不易集成。電，不易集成。級(jí)聯(lián)放大電路小結(jié)級(jí)聯(lián)放大電路小結(jié)25/28三、級(jí)聯(lián)放大電路的分析方法三、級(jí)聯(lián)放大電路的分析方法1.1.交流分析目標(biāo)：整個(gè)電路電壓增益、輸入電阻和輸出電阻。交流分析目標(biāo)：整個(gè)電路電壓增益、輸入電阻和輸出電阻。2.2.總電壓增益：各級(jí)放大電路增益之積?？傠妷涸鲆妫焊骷?jí)放大電路增益之積。3.3.輸入電阻：第一級(jí)放大電路輸入電阻。輸入電阻：第一級(jí)放大電路輸入電阻。4.4.輸出電阻：

17、最后一級(jí)輸出電阻。輸出電阻：最后一級(jí)輸出電阻。5.5.增益分析方法：輸入電阻法、開(kāi)路電壓法。增益分析方法：輸入電阻法、開(kāi)路電壓法。級(jí)聯(lián)放大電路小結(jié)續(xù)）級(jí)聯(lián)放大電路小結(jié)續(xù)）26/28四、放大電路的分析方法四、放大電路的分析方法1.1.靜態(tài)分析：就是求解靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)分析：就是求解靜態(tài)工作點(diǎn)Q Q，在輸入信號(hào)為零時(shí)，晶，在輸入信號(hào)為零時(shí)，晶體管和場(chǎng)效應(yīng)管各電極間的電流與電壓就是體管和場(chǎng)效應(yīng)管各電極間的電流與電壓就是Q Q點(diǎn)。可用解點(diǎn)?？捎媒馕龇ɑ驁D解法求解。析法或圖解法求解。2.2.動(dòng)態(tài)分析：就是求解各動(dòng)態(tài)參數(shù)和分析輸出波形。通常動(dòng)態(tài)分析：就是求解各動(dòng)態(tài)參數(shù)和分析輸出波形。通常, ,利利用用h h

18、參數(shù)等效電路計(jì)算小信號(hào)作用時(shí)的參數(shù)等效電路計(jì)算小信號(hào)作用時(shí)的AuAu、RiRi和和RoRo，利用圖解，利用圖解法分析法分析UOmUOm和失真情況。和失真情況。放大電路的分析應(yīng)遵循放大電路的分析應(yīng)遵循“先靜態(tài)、后動(dòng)態(tài)先靜態(tài)、后動(dòng)態(tài)” ” 的原則：的原則：只有靜態(tài)工作點(diǎn)合適只有靜態(tài)工作點(diǎn)合適, ,動(dòng)態(tài)分析才有意義；動(dòng)態(tài)分析才有意義；Q Q點(diǎn)不但影響電路點(diǎn)不但影響電路輸出是否失真，而且與動(dòng)態(tài)參數(shù)密切相關(guān)。輸出是否失真，而且與動(dòng)態(tài)參數(shù)密切相關(guān)。 晶體管放大電路小結(jié)續(xù)）晶體管放大電路小結(jié)續(xù)）27/28五、晶體管放大電路五、晶體管放大電路晶體管基本放大電路有共射、共集、共基三種接法。晶體管基本放大電路有共射、共集、共基三種接法。1.1.共射放大電路：即有電流放大作用又有電壓放大作用，輸共射放大電路：即有電流放大作用又有電壓放大作用，輸入電阻居三種電路之中，輸出電阻較大，適用于一般放大。入電阻居三種電路之中，輸出電阻較大