第三章多級放大電路

1、授課時間第 10 次課，第 6 周 星期 六 第 1-2 節(jié)課時2方法及手段授課方式理論課 討論課 習(xí)題課 實驗課上機課 技能課其他授課題目多級放大電路的耦合方式、多級放大電路的動態(tài)分析目的與要求掌握各種多級放大電路耦合方式的特點；掌握多級放大電路的動態(tài)分析方法。重點與難點 各種耦合方式的特點；動態(tài)參數(shù)的分析方法。教學(xué)基本內(nèi)容3.1 多級放大電路的耦合方式為獲得足夠大的放大倍數(shù),需將單級放大器串接,組成多級放大器。組成多級放大電路的每一個基本放大電路稱為一級，級與級之間的連接稱為級間耦合。 多級放大電路的常見耦合方式：直接耦合、阻容耦合、變壓器耦合和光電耦合。對耦合電路要求： 靜態(tài)：保證各級Q

2、點設(shè)置動態(tài)：傳送信號（波形不失真、減少壓降損失） 1、直接耦合直接耦合放大電路的特點：(1) 沒有電容的隔直作用，各級放大器的靜態(tài)工作點相互影響，不能分別估算。(2) 前一級的輸出電壓是后一級的輸入電壓，后一級的輸入電阻是前一級的交流負載電阻。(3) 總電壓放大倍數(shù)=各級放大倍數(shù)的乘積。(4) 總輸入電阻 ri 即為第一級的輸入電阻ri1 ，總輸出電阻即為最后一級的輸出電阻。(5) 受零點漂移溫度漂移的影響大。(6) 很容易集成化2、阻容耦合多級阻容耦合放大器的特點：(1) 由于電容的隔直作用，受零點漂移溫度漂移的影響??；各級放大器的靜態(tài)工作點相互獨立，可以分別估算。(2) 前一級的輸出電壓是

3、后一級的輸入電壓；后一級的輸入電阻是前一級的交流負載電阻。(3) 總電壓放大倍數(shù)=各級放大倍數(shù)的乘積。(4) 總輸入電阻 ri 即為第一級的輸入電阻ri1 ?？傒敵鲭娮杓礊樽詈笠患壍妮敵鲭娮?。(5) 很不容易集成化。由上述特點可知，射極輸出器接在多級放大電路的首級可提高輸入電阻；接在末級可減小輸出電阻；接在中間級可起匹配作用，從而改善放大電路的性能。3、變壓器耦合將放大電路前級的輸出信號通過變壓器接到后級的輸入端或負載電阻上，成為變壓器耦合。由于變壓器耦合電路的前后級靠磁路耦合，所以各級放大電路的靜態(tài)工作點相互獨立，便于分析、設(shè)計和調(diào)試。它的低頻特性差，不能放大變化緩慢的信號，而且笨重，更不能

4、集成化。優(yōu)點是可以實現(xiàn)阻抗變換，在分立元件功率放大電路中應(yīng)用廣泛。4、光電耦合光電耦合是以光信號為媒介來實現(xiàn)電信號的耦合和傳遞的，因其抗干擾能力強而得到越來越廣泛的應(yīng)用。3.2 多級放大電路的動態(tài)分析多級放大電路的電壓放大倍數(shù)等于組成它的各級放大電路電壓放大倍數(shù)之積。對于第一級到（N-1）級，每一級的放大倍數(shù)均應(yīng)該是以后級輸入電阻作為負載時的放大倍數(shù)。多級放大電路的輸入電阻就是第一級的輸入電阻。多級放大電路的輸出電阻就是最后一級的輸出電阻。多級阻容耦合放大器：前一級的輸出電壓是后一級的輸入電壓。后一級的輸入電阻是前一級的交流負載電阻。ri2第二級的輸入電阻。 ri= ri 1 = R11/ R

5、12/ rbe1ri 2 = R21/ R22/ rbe2 ro = RC2總放大倍數(shù)等于各級放大倍數(shù)的乘積，Au為正，輸入輸出同相注意：當共集放大電路作為輸入級（第一級）時，它的輸入電阻與其負載，及第二級的輸入電阻有關(guān)；而當共集放大電路作為輸出級時，他的輸出電阻與信號源的內(nèi)阻，即與倒數(shù)第二級的輸出電阻有關(guān)。用射極輸出器作為輸入級,構(gòu)成兩級放大器，可提高放大器的輸入電阻；用射極輸出器作為輸出級,構(gòu)成兩級放大器，可減小放大器的輸出電阻,提高帶負載的能力。思考題、作業(yè)、參考文獻課 后小 結(jié)授課時間第 11 次課，第 7 周 星期 二 第 1-2 節(jié)課時2方法及手段授課方式理論課 討論課 習(xí)題課 實

6、驗課上機課 技能課其他授課題目 直接耦合放大電路目的與要求理解直接耦合放大電路的零點漂移現(xiàn)象；掌握差分放大電路的組成和工作原理；掌握差分放大電路四種解法的特點；掌握直接耦合互補輸出級電路的特點；掌握直接耦合多級放大電路的分析方法。重點與難點 直接耦合電路的零點漂移現(xiàn)象；差分放大電路的工作原理和分析方法；直接耦合互補輸出級放大電路的特點；直接耦合多級放大電路的分析方法。教學(xué)基本內(nèi)容3.3 直接耦合放大電路 直接耦合放大電路的零點漂移現(xiàn)象問題1：前后級Q點相互影響。問題 2：零點漂移。前一級的溫漂將作為后一級的輸入信號，使得當 ui 等于零時，uo不等于零。直接耦合多級放大電路零點漂移現(xiàn)象：1、零

7、點漂移2、溫度漂移3、抑制溫度漂移的方法： 在電路中引入直流負反饋 采用溫度補償，利用熱敏元件來抵消放大管的變化 采用特性相同的管子，使其溫漂相互抵消，如：差分放大電路 差分放大電路一、電路組成當溫度變化時，集電極電位變化，使輸出電壓變化，若采用直接耦合方式，這種變化會逐級放大，使電路無法正常工作。采用（b）所示電路，采用電路參數(shù)完全相同，管子特性也完全相同的電路，那么兩只管子的集電極靜態(tài)電位在溫度變化時也將時時相等，電路以兩只管子集電極電位差作為輸出，就克服了溫度漂移。共模信號：對于圖（b）所示電路，當uI1與uI2所加信號為大小相等極性相同的輸入信號時，稱為共模信號。差分放大電路對共模信號

8、具有很強的抑制作用，在電路參數(shù)完全對稱的情況下， 共模輸出為零。差模信號：當uI1與uI2所加信號為大小相等極性相反的輸入信號時，稱為差模信號。集電極電位的變化相等變化方向相反，從而可以實現(xiàn)電壓放大。二、長尾式差分放大電路 長尾式電路：如圖所示為典型的差分放大電路，由于Re接負載電源-VEE，拖一個尾巴，故稱為長尾式電路。電路參數(shù)理想對稱：Rb1=Rb2=Rb，Rc1=Rc2=Rc；T1管與T2管的特性相同，1=2=，rbe1=rbe2=rbe；Re為公共的發(fā)射極電阻。 1.靜態(tài)分析 2.對共模信號的抑制作用 利用發(fā)射極電阻Re對共模信號的抑制：利用Re對共模信號的負反饋作用，Re 阻值愈大，

9、負反饋作用愈強，集電極電位的變化愈小，差分放大電路對共模信號的抑制能力愈強。但Re取值不能過大，它受電源電壓VEE的限制。共模放大倍數(shù)Ac：定義為 式中 為共模輸入電壓， 是 作用下的輸出電壓。3.對差模信號的放大作用 任意輸入的信號: ui1 , ui2 ，都可分解成差模分量和共模分量。差模分量: 共模分量: 注意：ui1 = uC + ud ；ui2 = uC - ud三、差分放大電路的四種接法1.雙端輸入單端輸出電路 在差模信號作用時：輸出電壓 輸入電壓 差模放大倍數(shù)電路的輸入電阻電路的輸出電阻 2.單端輸入、雙端輸出電路 3.單端輸入、單端輸出電路 該電路對靜態(tài)工作點、差模增益、共模增

10、益、輸入與輸出電阻的分析與單端輸出電路相同。對輸入信號的作用分析與單端輸入電路相同。四、改進型差分放大電路 為了既能采用較低的電源電壓，又能采用很大的等效電阻Re，可采用恒流源電路來取代Re。晶體管工作在放大區(qū)時，其集電極電流幾乎僅決定于基極電流而與管壓降無關(guān)，當基極電流是一個不變的直流電流時，集電極電流就是一個恒定電流。因此，利用工作點穩(wěn)定電路來取代Re，就得如圖所示電路。恒流源電路在不高的電源電壓下既為差分放大電路設(shè)置了合適的靜態(tài)工作電流， 又大大增強了共模負反饋作用，使電路具有更強的抑制共模信號的能力。為了獲得高輸入電阻的差分放大電路，可用場效應(yīng)管取代晶體管，如下圖所示。這種電路特別適于

11、做直接耦合多級放大電路的輸入級。通常情況下可以認為其輸入電阻為無窮大。其應(yīng)用和晶體管差分放大電路相同。 直接耦合互補輸出級對于電壓放大電路的輸出級一般有兩個基本要求：一是輸出電阻低，二是最大不失真輸出電壓盡可能大。共集放大電路滿足前一要求，但它帶上負載后靜態(tài)工作點會產(chǎn)生變化，且輸出不失真電壓也將減少。為了滿足后一要求，并且做到輸入電壓為零時輸出電壓為零，便產(chǎn)生了雙向跟隨的互補輸出級。設(shè)輸入正弦波，當ui>0時，T1管導(dǎo)通，T2管截止，T1管以射極輸出形式將正半周信號傳遞到負載。此時正電源VCC供電，電流方向如圖所示。設(shè)輸入正弦波，當ui<0時，T1管截止，T2管導(dǎo)通，T2管以射極輸

12、出形式將負半周信號傳遞到負載。此時正電源VCC供電，電流方向如圖所示。 電路存在問題：只有當輸入電壓ui大于晶體管的開啟電壓時Uon，輸出電壓才能跟隨輸入電壓ui的變化。因此，當輸入電壓為正弦波時，輸出電壓在ui過零附近產(chǎn)生失真，波形如圖所示，這種失真為交越失真。消除交越失真的方法：在靜態(tài)時T1管與T2管均處于臨界導(dǎo)通或微導(dǎo)通狀態(tài)，則當輸入信號作用時，就能保證至少有一只管子導(dǎo)通，實現(xiàn)了雙向跟隨。二、消除交越失真的互補輸出級 如圖所示，如果晶體管與二極管采用同一種材料，就可使T1管和T2管均處于微導(dǎo)通狀態(tài)。由于二極管的動態(tài)電阻很小，可認為T1管基極動態(tài)電位和T2管動態(tài)電位近似相等。為消除交越失真，在集成電路中采用如下圖所示電路。合理選擇R3和R4，可以得到UBE任意倍數(shù)的直流電壓，故稱該