高頻放大電路知識

1、多級放大電路概述多級放大電路概述3.13.2直接耦合多級放大電路直接耦合多級放大電路3.3多級放大電路電壓放大倍數的計算多級放大電路電壓放大倍數的計算3.4 變壓器耦合的特點變壓器耦合的特點多級放大電路的放大倍數：多級放大電路的放大倍數： niinAAAAAA1=3213.1.1 3.1.1 耦合形式耦合形式3.1.2 3.1.2 零點漂移零點漂移 3.1 多級放大電路概述問題提出問題提出 前面所述的單管放大電路，在實際運用中各前面所述的單管放大電路，在實際運用中各項性能指標很難滿足要求，所以需要采用多級放項性能指標很難滿足要求，所以需要采用多級放大電路，來滿足實際要求。大電路，來滿足實際要求

2、。 多級放大器級間耦合的條件是把前級的輸出多級放大器級間耦合的條件是把前級的輸出信號盡可能多地傳給后級，同時要保證前后級晶信號盡可能多地傳給后級，同時要保證前后級晶體管均處于放大狀態(tài)，實現(xiàn)不失真的放大。體管均處于放大狀態(tài)，實現(xiàn)不失真的放大。3.1.1 耦合形式 多級放大電路的連接，產生了單元電路間的級多級放大電路的連接，產生了單元電路間的級聯(lián)問題，即耦合問題。放大電路的級間耦合必須聯(lián)問題，即耦合問題。放大電路的級間耦合必須要保證信號的傳輸，且保證各級的靜態(tài)工作點正要保證信號的傳輸，且保證各級的靜態(tài)工作點正確。確。 耦合電路采用直接連接或電阻連接，耦合電路采用直接連接或電阻連接，不采用電抗性元件

3、。不采用電抗性元件。級間采用電容或變壓器耦合。級間采用電容或變壓器耦合。電抗性元件耦合，只能傳輸交流信號，電抗性元件耦合，只能傳輸交流信號，漂移信號和低頻信號不能通過。漂移信號和低頻信號不能通過。直接耦合電路可傳輸低頻甚至直流信號，因而直接耦合電路可傳輸低頻甚至直流信號，因而緩慢變化的漂移信號也可以通過直接耦合放大電路。緩慢變化的漂移信號也可以通過直接耦合放大電路。直接耦合直接耦合電抗性元件耦合電抗性元件耦合根據輸入信號的根據輸入信號的性質性質，就可決定級間耦合電路的形式。，就可決定級間耦合電路的形式。 耦合電路的簡化形式如耦合電路的簡化形式如圖圖07.0107.01所示。所示。 直接耦合或電

4、阻耦合使各放大級的工作點互相影響，直接耦合或電阻耦合使各放大級的工作點互相影響，應認真加以解決；阻容耦合使前后級相對獨立，靜態(tài)工作應認真加以解決；阻容耦合使前后級相對獨立，靜態(tài)工作點點Q互不影響，可抑制溫漂；變壓器耦合可實現(xiàn)阻抗變換互不影響，可抑制溫漂；變壓器耦合可實現(xiàn)阻抗變換（不常用）。（不常用）。 (a)阻容耦合 (b)直接耦合 (c)變壓器耦合 圖07.01 耦合電路的形式3.1.2 3.1.2 零點漂移零點漂移零點漂移零點漂移 是三極管的工作點隨時間而是三極管的工作點隨時間而逐漸偏離原有靜態(tài)值的現(xiàn)象。逐漸偏離原有靜態(tài)值的現(xiàn)象。產生零點漂移的主要原因是溫度的影響產生零點漂移的主要原因是溫

5、度的影響，所以有時也用所以有時也用溫度漂移溫度漂移或或時間漂移時間漂移來表示。來表示。工作點參數的變化往往由相應的指標來衡量。工作點參數的變化往往由相應的指標來衡量。 一般將在一定時間內，或一定溫度變化一般將在一定時間內，或一定溫度變化范圍內的輸出級工作點的變化值除以放大倍數，范圍內的輸出級工作點的變化值除以放大倍數，即將輸出級的漂移值歸算到輸入級來表示的。即將輸出級的漂移值歸算到輸入級來表示的。例如例如 V/ C 或或 V/min 。3.1.3 3.1.3 直接耦合放大電路的構成直接耦合放大電路的構成 直接耦合或電阻耦合使各放大級的直接耦合或電阻耦合使各放大級的工作點互相影響，這是構成直接耦

6、合多工作點互相影響，這是構成直接耦合多級放大電路時必須要加以解決的問題。級放大電路時必須要加以解決的問題。電位移動直接耦合放大電路電位移動直接耦合放大電路NPN+PNP組合電平移組合電平移動直接耦合放大電路動直接耦合放大電路電流源電平移動放大電路電流源電平移動放大電路(1)(1)(2)(2)(3)(3)電位移動直接耦合放大電路電位移動直接耦合放大電路(1)(1) 于是于是 VC1=VB2 VC2= VB2+ VCB2VB2（ VC1 ）這樣，集電極電位就要逐級提高，為此后面的放大這樣，集電極電位就要逐級提高，為此后面的放大級要加入較大的發(fā)射極級要加入較大的發(fā)射極電阻，從而無法設置電阻，從而無法

7、設置正確的工作點。這種正確的工作點。這種方式只適用于級數較方式只適用于級數較少的電路。少的電路。 如果將基本放大電路去掉耦合電容，前后級直如果將基本放大電路去掉耦合電容，前后級直接連接，如接連接，如圖圖07.0207.02所示。所示。 圖07.02 前后級的直接耦合 (2)(2)NPN+PNP組合電平移動組合電平移動直接耦合放大電路直接耦合放大電路 級間采用級間采用NPN管和管和PNP管搭配的方式，如管搭配的方式，如圖圖07.0307.03所示。由于所示。由于NPNNPN管集電極電位高于基極電位，管集電極電位高于基極電位，PNP管集電極電位管集電極電位低于基極電位，低于基極電位，它們的組合使用

8、它們的組合使用可避免集電極電可避免集電極電位的逐級升高。位的逐級升高。 圖07.03 NPN和PNP管組合電流源電平移動放大電路電流源電平移動放大電路(3)(3) 電流源在電路中的作用實際上是個有源負載，其上電流源在電路中的作用實際上是個有源負載，其上的直流壓降小，通過的直流壓降小，通過R1上的壓降可實現(xiàn)直流電平移動。上的壓降可實現(xiàn)直流電平移動。但電流源交流電阻大，但電流源交流電阻大，在在R1上的信號損失相上的信號損失相對較小對較小，從而保證信，從而保證信號的有效傳遞。同時號的有效傳遞。同時, ,輸出端的直流電平并輸出端的直流電平并不高，實現(xiàn)了直流電不高，實現(xiàn)了直流電平的合理移動。平的合理移動

9、。 在模擬集成電路中常采用一種在模擬集成電路中常采用一種電流源電平移動電路電流源電平移動電路，如圖如圖07.0407.04所示。所示。 圖07.04 電流源電平移動電路 3.2 3.2 多級放大電路電壓放大倍數的計算多級放大電路電壓放大倍數的計算 在求分立元件多級放大電路的電壓放大倍數在求分立元件多級放大電路的電壓放大倍數時有兩種處理方法。時有兩種處理方法。輸入電阻法輸入電阻法開路電壓法開路電壓法 一是將后一級的輸入電阻作為前一級的一是將后一級的輸入電阻作為前一級的負載考慮，即將第二級的輸入電阻與第一級負載考慮，即將第二級的輸入電阻與第一級集電極負載電阻并聯(lián)。集電極負載電阻并聯(lián)。 二是將后一級

10、與前一級開路，計算前二是將后一級與前一級開路，計算前一級的開路電壓放大倍數和輸出電阻，并一級的開路電壓放大倍數和輸出電阻，并將其作為信號源內阻加以考慮，共同作用將其作為信號源內阻加以考慮，共同作用到后一級的輸入端。到后一級的輸入端。 現(xiàn)以圖現(xiàn)以圖07.0307.03的兩級放大電路為例加以說明，的兩級放大電路為例加以說明，有關參數示于有關參數示于圖圖07.0507.05中。三極管的參數為中。三極管的參數為 1= 2= =100，VBE1=VBE2=0.7=0.7 V。計算總電壓。計算總電壓放大倍數。放大倍數。用輸入電阻法用輸入電阻法計算。計算。 圖07.05 兩級放大電路計算例 用輸入電阻法求電

11、壓增益用輸入電阻法求電壓增益（1 1）求靜態(tài)工作點）求靜態(tài)工作點A9.3=0.0093mA=mA7 . 2101)20/51(7 . 038. 3)+(1+)/(=e1b2b1BECCBQ1RRRVVImA93.0BQ1CQ1IIV7 . 48 . 793. 012)()(=e1c1CQ1cce1BQ1CQ1c1CQ1CCCEQ1RRIVRIIRIVVV26. 71 . 593. 012c1CQ1ccB2C1RIVVVmA04. 19 . 3/04. 49 . 3/ )96. 712(/ )(e2E2CCCQ2EQ2RVVIIV47. 43 . 404. 1c2CQ2C2RIVV96. 77

12、. 026. 7BE2B2E2VVVV45. 396. 747. 4E2C2CEQ2VVV（2 2）求電壓放大倍數）求電壓放大倍數先計算三極管的輸入電阻先計算三極管的輸入電阻k8 .204.126101300mA)(mV)(26)1 (=k1 .393.026101300mA)(mV)(26)1 (=E2bbbe2E1bbbe1IrrIrr電壓增益電壓增益be2i2be1i2c11, 3 .581 . 3) 8 . 2/1 . 5(100)/(=rRrRRAv式中6 .1538 . 23 . 4100)/(=be2Lc22rRRAv8955)6 .153(3 .5821vvvAAA 如果求從V

13、S算起的電壓增益，需計算第一級的輸入電阻 Ri1 =rbe1 / Rb1 / Rb2 =3.1/51/20 =3.1/14.4=2.55 k6436)6 .153(9 .419 .41)3 .58(55. 2155. 2+=2s1s1i1si1s1vvvvvAAAARRRA 對于多級放大電路可認為：前級是后級的信對于多級放大電路可認為：前級是后級的信號源，后級是前級的負載。號源，后級是前級的負載。 多級放大器可使放大倍數提高，但是靠犧牲多級放大器可使放大倍數提高，但是靠犧牲通頻帶來實現(xiàn)的。通頻帶將在頻率響應中介紹。通頻帶來實現(xiàn)的。通頻帶將在頻率響應中介紹。3.3 3.3 變壓器耦合的特點變壓器

14、耦合的特點 采用變壓器耦合也可以隔除直流，傳遞一定頻率的采用變壓器耦合也可以隔除直流，傳遞一定頻率的交流信號，交流信號，因此各放大級的因此各放大級的Q互相獨立。變壓器耦合的互相獨立。變壓器耦合的優(yōu)點是可以實現(xiàn)輸出級與負載的優(yōu)點是可以實現(xiàn)輸出級與負載的阻抗匹配阻抗匹配，以獲得有效，以獲得有效的功率傳輸。變壓器耦合阻抗匹配的原理見的功率傳輸。變壓器耦合阻抗匹配的原理見圖圖07.06(a)07.06(a)。在理想條件下，變壓器原副邊的安匝數相等，即在理想條件下，變壓器原副邊的安匝數相等，即 I1 N1=I2 N2 I2 =（I1 N1 / N2 ） =I1 (V1 / V2 ) =(V2 /RL) ( V1 / R1 ) (V1 / V2 ) =(V2 /RL) (N1 / N2 )2 =R1 /RL n2 =R1 /RL 可以通過調整匝比可以通過調整匝比n來使來使原、副端阻抗匹配。原、副端阻抗匹配。 07.