第三章多級(jí)放大電路

1、第三章 多級(jí)放大電路3.1 3.1 多級(jí)放大電路的耦合方式多級(jí)放大電路的耦合方式3.2 3.2 多級(jí)放大電路的動(dòng)態(tài)分析多級(jí)放大電路的動(dòng)態(tài)分析3.3 3.3 差分放大電路差分放大電路3.1 多級(jí)放大電路的耦合方式一、直接耦合一、直接耦合二、阻容耦合二、阻容耦合三、變壓器耦合三、變壓器耦合一、直接耦合既是第一級(jí)的集電極電阻，既是第一級(jí)的集電極電阻，又是第二級(jí)的基極電阻又是第二級(jí)的基極電阻 能夠放大變化緩慢的信能夠放大變化緩慢的信號(hào)，便于集成化，號(hào)，便于集成化， Q點(diǎn)相互點(diǎn)相互影響，影響，存在零點(diǎn)漂移現(xiàn)象。存在零點(diǎn)漂移現(xiàn)象。 當(dāng)輸入信號(hào)為零時(shí)，前級(jí)由溫度變化所引起的電流、電當(dāng)輸入信號(hào)為零時(shí)，前級(jí)由溫

2、度變化所引起的電流、電位的變化會(huì)逐級(jí)放大。位的變化會(huì)逐級(jí)放大。第二級(jí)第二級(jí)第一級(jí)第一級(jí)Q1合適嗎？合適嗎？直接直接連接連接輸入為零，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)漂移求解求解Q Q點(diǎn)時(shí)應(yīng)按各回路列多元一次方程，然后解方程組。點(diǎn)時(shí)應(yīng)按各回路列多元一次方程，然后解方程組。如何設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)？對(duì)哪些動(dòng)態(tài)參對(duì)哪些動(dòng)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(jí)放大倍數(shù)不至于下降太多？二級(jí)放大倍數(shù)不至于下降太多？若要若要UCEQ5V，則應(yīng)怎么辦？用多個(gè)二極管嗎？，則應(yīng)怎么辦？用多個(gè)二極管嗎

3、？二極管導(dǎo)通電壓二極管導(dǎo)通電壓UD？動(dòng)態(tài)電阻？動(dòng)態(tài)電阻rd特點(diǎn)？特點(diǎn)？Re必要性？必要性？穩(wěn)壓管穩(wěn)壓管伏安特性伏安特性 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。NPNNPN型管和PNPPNP型管混合使用 在用在用NPN型管組成型管組成N級(jí)共射放大電路，由于級(jí)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(jí)集電極電位接），以致于后級(jí)集電極電位接近電源電壓，近電源電壓，Q點(diǎn)不合適。點(diǎn)不合適。UCQ1 （ UBQ2 ） UBQ1UCQ2 UCQ1 UCQ1 （ UBQ2 ） UBQ1UCQ2

4、UCQ1 二、阻容耦合 Q點(diǎn)相互獨(dú)立點(diǎn)相互獨(dú)立。不能放大變化緩慢的信號(hào)，低頻。不能放大變化緩慢的信號(hào)，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有零點(diǎn)漂移嗎？有零點(diǎn)漂移嗎？ 利用電容連接信號(hào)利用電容連接信號(hào)源與放大電路、放大源與放大電路、放大電路的前后級(jí)、放大電路的前后級(jí)、放大電路與負(fù)載，為阻容電路與負(fù)載，為阻容耦合。耦合。 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(jí)放大電路可能是下級(jí)放大電路三、變壓器耦合L2L2c21RIRIPPl， 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)了

5、阻抗變換。L221L2c2L)(RNNRIIRl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討論：兩級(jí)直接耦合放大電路選擇合適參數(shù)使選擇合適參數(shù)使電路正常工作電路正常工作電位高電位高低關(guān)系低關(guān)系 從Multisim “Multisim “參數(shù)掃描” 結(jié)果分析兩級(jí)放大電路Q Q點(diǎn)的相互影響。 R1R1取何值時(shí)T2T2工作在飽和區(qū)？uC1u uC2C2T T2 2工作在工作在放大區(qū)放大區(qū) 3.2 3.2 多級(jí)放大電路的動(dòng)態(tài)分析多級(jí)放大電路的動(dòng)態(tài)分析二、分析舉例二、分析舉例一、動(dòng)態(tài)參數(shù)分析一、動(dòng)態(tài)參數(shù)分析一、動(dòng)態(tài)參數(shù)分析一、動(dòng)態(tài)參數(shù)分析1. 1.電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù) njujnuAUUU

6、UUUUUA1ioi2o2io1io2. 2. 輸入電阻輸入電阻i1iRR 3. 3. 輸出電阻輸出電阻nRRoo 對(duì)電壓放大電路的要求：對(duì)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二、分析舉例二、分析舉例討論討論一 失真分析：由NPNNPN型管組成的兩級(jí)共射放大電路共射放共射放大電路大電路共射放共射放大電路大電路iuou飽和失真

7、？截止失真？飽和失真？截止失真？ 首先確定在哪一級(jí)出現(xiàn)了失真，再判斷是什么失真。首先確定在哪一級(jí)出現(xiàn)了失真，再判斷是什么失真。 比較比較Uom1和和Uim2，則可判斷在輸入信號(hào)逐漸增大時(shí)，則可判斷在輸入信號(hào)逐漸增大時(shí)哪一級(jí)首先出現(xiàn)失真。哪一級(jí)首先出現(xiàn)失真。 在前級(jí)均未出現(xiàn)失真的情況下，多級(jí)放大電路的最在前級(jí)均未出現(xiàn)失真的情況下，多級(jí)放大電路的最大不失真電壓等于輸出級(jí)的最大不失真電壓。大不失真電壓等于輸出級(jí)的最大不失真電壓。討論二：放大電路的選用討論二：放大電路的選用1. 1. 按下列要求組成兩級(jí)放大電路：按下列要求組成兩級(jí)放大電路： R Ri i1 12k2k，A Au u 的數(shù)值的數(shù)值300

8、03000； R Ri i 10M 10M，A Au u的數(shù)值的數(shù)值300300； R Ri i100100200k200k，A Au u的數(shù)值的數(shù)值150150； R Ri i 10M 10M ，A Au u的數(shù)值的數(shù)值1010，R Ro o100100。共射、共射；共源、共射；共射、共射；共源、共射；共集、共射；共源、共集。共集、共射；共源、共集。2. 若測(cè)得三個(gè)單管放大電路的輸入電阻、輸出電阻和空載若測(cè)得三個(gè)單管放大電路的輸入電阻、輸出電阻和空載電壓放大倍數(shù)，則如何求解它們連接后的三級(jí)放大電路的電壓放大倍數(shù)，則如何求解它們連接后的三級(jí)放大電路的電壓放大倍數(shù)？電壓放大倍數(shù)？注意級(jí)聯(lián)時(shí)兩級(jí)注

9、意級(jí)聯(lián)時(shí)兩級(jí)的相互影響！的相互影響！3.3 3.3 差分放大電路差分放大電路一、零點(diǎn)漂移現(xiàn)象及其產(chǎn)生的原因一、零點(diǎn)漂移現(xiàn)象及其產(chǎn)生的原因二、長(zhǎng)尾式差分放大電路的組成二、長(zhǎng)尾式差分放大電路的組成三、長(zhǎng)尾式差分放大電路的分析三、長(zhǎng)尾式差分放大電路的分析四、差分放大電路的四種接法四、差分放大電路的四種接法五、具有恒流源的差分放大電路五、具有恒流源的差分放大電路六、差分放大電路的改進(jìn)六、差分放大電路的改進(jìn)一、零點(diǎn)漂移現(xiàn)象及其產(chǎn)生的原因一、零點(diǎn)漂移現(xiàn)象及其產(chǎn)生的原因1. 1. 什么是零點(diǎn)漂移現(xiàn)象什么是零點(diǎn)漂移現(xiàn)象：uI0，uO0的現(xiàn)象。的現(xiàn)象。產(chǎn)生原因：溫度變化，直流電源波動(dòng)，元器件老化。其中晶產(chǎn)生原因

10、：溫度變化，直流電源波動(dòng)，元器件老化。其中晶體管的特性對(duì)溫度敏感是主要原因，故也稱零漂為溫漂。體管的特性對(duì)溫度敏感是主要原因，故也稱零漂為溫漂?？朔仄姆椒ǎ阂胫绷髫?fù)反饋，溫度補(bǔ)償?？朔仄姆椒ǎ阂胫绷髫?fù)反饋，溫度補(bǔ)償。 典型電路：差分放大電路典型電路：差分放大電路零點(diǎn)漂移零點(diǎn)漂移零輸入零輸入零輸出零輸出理想對(duì)稱理想對(duì)稱二、長(zhǎng)尾式差分放大電路的組成二、長(zhǎng)尾式差分放大電路的組成信號(hào)特點(diǎn)？信號(hào)特點(diǎn)？能否放大？能否放大？共模信號(hào)：大小相等，極性相同。共模信號(hào)：大小相等，極性相同。差模信號(hào)：大小相等，極性相反差模信號(hào)：大小相等，極性相反.信號(hào)特點(diǎn)？能否放大？信號(hào)特點(diǎn)？能否放大？典型電路典型電路

11、02CQ1CQOCQ2CQ1CQEQ2EQ1EQCQ2CQ1CQBQ2BQ1BQUUuUUUIIIIIIIIIRRRRt+VCCuI在理想對(duì)稱的情況下：在理想對(duì)稱的情況下：1. 克服零點(diǎn)漂移；克服零點(diǎn)漂移；2. 零輸入零輸出；零輸入零輸出；3. 抑制共模信號(hào)；抑制共模信號(hào)；4. 放大差模信號(hào)。放大差模信號(hào)。三、長(zhǎng)尾式差分放大電路的分析三、長(zhǎng)尾式差分放大電路的分析 eBEQEEEQ2RUVI1EQBQIIBEQcCQCCCEQURIVU02CQ1CQOCQ2CQ1CQEQ2EQ1EQCQ2CQ1CQBQ2BQ1BQUUuUUUIIIIIIIIIRb是必要的嗎？是必要的嗎？1. Q Q點(diǎn)：eEQB

12、EQBQEE2RIURIVb晶體管輸入回路方程：晶體管輸入回路方程：通常，通常，Rb較小，且較小，且IBQ很小，故很小，故選合適的選合適的VEE和和Re就就可得合適的可得合適的Q2. 2. 抑制共模信號(hào)抑制共模信號(hào) 0 )()(C2CQ2C1CQ1C2C1Ouuuuuuu0 cIcOccAuuA，參數(shù)理想對(duì)稱時(shí)，參數(shù)理想對(duì)稱時(shí)共模放大倍數(shù)共模放大倍數(shù)C21CC21CB21Buuiiii共模信號(hào)：數(shù)值相等、極性相同的共模信號(hào)：數(shù)值相等、極性相同的輸入信號(hào)，即輸入信號(hào)，即IcI2I1uuu2. 2. 抑制共模信號(hào)抑制共模信號(hào) ：R Re e的共模負(fù)反饋?zhàn)饔? cIcOccAuuA參數(shù)理想對(duì)稱時(shí)參數(shù)

13、理想對(duì)稱時(shí)共模放大倍數(shù)共模放大倍數(shù)Re的共模負(fù)反饋?zhàn)饔茫簻囟茸兓鸬淖兓刃楣材Ｐ盘?hào)的共模負(fù)反饋?zhàn)饔茫簻囟茸兓鸬淖兓刃楣材Ｐ盘?hào)對(duì)于每一邊電對(duì)于每一邊電路，路，Re=?如如 T()IC1 IC2 UE IB1 IB2 IC1 IC2 抑制了每只差分管集電極電流、電位的變化。抑制了每只差分管集電極電流、電位的變化。3. 3. 放大差模信號(hào)放大差模信號(hào)C1OC21CC21CB21B2 uuuuiiiiiE1= iE2，Re中電流不變，即中電流不變，即Re 對(duì)差模信號(hào)無反饋?zhàn)饔?。?duì)差模信號(hào)無反饋?zhàn)饔谩?/IdI2I1uuu差模信號(hào)：數(shù)值相等，極性相反差模信號(hào)：數(shù)值相等，極性相反的輸入信

14、號(hào)，即的輸入信號(hào)，即2Idu2Idu )(2bebBIdrRiu為什么？為什么？差模信號(hào)作用時(shí)的動(dòng)態(tài)分析差模信號(hào)作用時(shí)的動(dòng)態(tài)分析bebLcd)2( rRRRA差模放大倍數(shù)差模放大倍數(shù)IdOdduuA)2(2LcCOdRRiu 2 )(2cobebiRRrRR，4. 4. 動(dòng)態(tài)參數(shù)動(dòng)態(tài)參數(shù)：A Ad d、R Ri i、 R Ro o、 A Ac c、K KCMRCMR 共模抑制比共模抑制比K KCMRCMR：綜合考察差分放大電路放大差模綜合考察差分放大電路放大差模信號(hào)的能力和抑制共模信號(hào)的能力。信號(hào)的能力和抑制共模信號(hào)的能力。下，下，在參數(shù)理想對(duì)稱的情況在參數(shù)理想對(duì)稱的情況CMRcdCMRKAA

15、K 在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，信號(hào)源需要有在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，信號(hào)源需要有“ 接地接地”點(diǎn)，以避免點(diǎn)，以避免干擾；或負(fù)載需要有干擾；或負(fù)載需要有“ 接地接地”點(diǎn)，以安全工作。點(diǎn)，以安全工作。 根據(jù)信號(hào)源和負(fù)載的接地情況，差分放大電路有四種根據(jù)信號(hào)源和負(fù)載的接地情況，差分放大電路有四種接法：雙端輸入雙端輸出、雙端輸入單端輸出、單端輸接法：雙端輸入雙端輸出、雙端輸入單端輸出、單端輸入雙端輸出、單端輸入單端輸出。入雙端輸出、單端輸入單端輸出。四、差分放大電路的四種接法四、差分放大電路的四種接法cCQCCCQ2LcCQCCLcLCQ1 )(RIVURRIVRRRU 由于輸入回路沒有變由于輸入回路沒有變化，所以化，所以I

16、EQ、IBQ、ICQ與雙端輸出時(shí)一樣。但與雙端輸出時(shí)一樣。但是是UCEQ1 UCEQ2。1. 1. 雙端輸入單端輸出雙端輸入單端輸出：Q點(diǎn)分析點(diǎn)分析1. 1. 雙端輸入單端輸出雙端輸入單端輸出：差模信號(hào)作用下的分析bebLcd)( 21rRRRAcobebi)(2RRrRR，1. 1. 雙端輸入單端輸出雙端輸入單端輸出：共模信號(hào)作用下的分析bebLcd)( 21rRRRAebebLcc)1 (2)( RrRRRAbebebebCMR)1 (2rRRrRK1. 1. 雙端輸入單端輸出雙端輸入單端輸出：?jiǎn)栴}討論bebLcd)( 21rRRRA（1）T2的的Rc可以短路嗎？可以短路嗎？（2）什么情況

17、下）什么情況下Ad為為“”？（3）雙端輸出時(shí)的）雙端輸出時(shí)的Ad是單端輸出時(shí)的是單端輸出時(shí)的2倍嗎？倍嗎？bebebebCMR)1 (2rRRrRKcobebi)(2RRrRR，2. 2. 單端輸入雙端輸出單端輸入雙端輸出共模輸入電壓共模輸入電壓差模輸入電壓差模輸入電壓 輸入差模信號(hào)的同時(shí)總是伴隨著共模信號(hào)輸入：輸入差模信號(hào)的同時(shí)總是伴隨著共模信號(hào)輸入： 在輸入信號(hào)作用下發(fā)射極在輸入信號(hào)作用下發(fā)射極的電位變化嗎？說明什么？的電位變化嗎？說明什么？2/IIcIIduuuu，2. 2. 單端輸入雙端輸出單端輸入雙端輸出問題討論：?jiǎn)栴}討論：（1）UOQ產(chǎn)生的原因？產(chǎn)生的原因？（2）如何減小共模輸出）

18、如何減小共模輸出電壓？電壓？OQIcIdO2UuAuAu測(cè)試測(cè)試:差模輸出差模輸出共模輸出共模輸出靜態(tài)時(shí)的值靜態(tài)時(shí)的值3. 3. 四種接法的比較四種接法的比較：電路參數(shù)理想對(duì)稱條件下輸入方式：輸入方式： Ri均為均為2(Rb+rbe)；雙端輸入時(shí)無共模信號(hào)輸入，；雙端輸入時(shí)無共模信號(hào)輸入，單端輸入時(shí)有共模信號(hào)輸入。單端輸入時(shí)有共模信號(hào)輸入。輸出方式：輸出方式：Q點(diǎn)、點(diǎn)、Ad、 Ac、 KCMR、Ro均與之有關(guān)。均與之有關(guān)。coCMRcbebLcd2 0 )2(RRKArRRRA雙端輸出：cobebebebCMRebebLccbebLcd )(2)1 (2 )1 (2)( )(2)(RRrRRrRKRrRRRArRRRA單端輸出：五五、具有恒流源的差分放大電路、具有恒流源的差分放大電路 Re 越大，每一邊的漂移越小，共模負(fù)反饋越越大，每一邊的漂移越小，共模負(fù)反饋越強(qiáng)，單端輸出時(shí)的強(qiáng)，單端輸出時(shí)的Ac越小，越小，KCMR越大，差分放越大，差分放大電路的性能越好。大電路的性能越好。 但為使靜態(tài)電流不變，但為使靜態(tài)電流不變，Re 越大，越大，VEE越越大，以大，以至于至于Re太大就太大就不合理了。不合理了。 需在低電源條