模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課件3多級放大電路

第三章多級放大電路3.1多級放大電路的耦合方式3.2多級放大電路的動態(tài)分析3.3直接耦合放大電路多級放大電路多級放大電路的由來實際應(yīng)用中，放大電路的輸入信號通常很微弱（毫伏或微伏數(shù)量級），為了使放大后的信號能夠驅(qū)動負(fù)載，僅僅通過單級放大電路進行信號放大，很難達到實際要求，常常需要采用多級放大電路。采用多級放大電路可有效地提高放大電路的各種性能，如提高電路的電壓增益、電流增益、輸入電阻、帶負(fù)載能力等。多級放大電路的組成框圖多級放大電路的耦合方式多級放大電路的常見耦合方式有：直接耦合阻容耦合變壓器耦合光電耦合組成多級放大電路的每一個基本放大電路稱為一級，前一級與后一級之間的連接稱為級間耦合。A1A2A1A2A1A2A1A2多級放大電路的耦合方式一.直接耦合優(yōu)點

各級放大器靜態(tài)工作點相互影響輸出溫度漂移嚴(yán)重。缺點低頻特性好，可放大緩慢變化的信號。

電路中無電容，便于集成化。前一級的輸出端直接連接到后一級的輸入端。多級放大電路的耦合方式直接耦合方式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(gòu)成直接耦合多級放大電路時必須要加以解決的問題。VC1=VB2VC2=VB2+VCB2＞VB2（VC1

）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)射極電阻，但是這會使放大倍數(shù)大大下降。這種方式只適用于級數(shù)較少的電路。

前后級的直接耦合多級放大電路的耦合方式級間采用NPN管和PNP管搭配的方式，如圖所示。由于NPN管集電極電位高于基極電位，PNP管集電極電位低于基極電位，它們的組合使用可避免集電極電位的逐級升高。NPN和PNP管組合多級放大電路的耦合方式優(yōu)點：各級放大器靜態(tài)工作點獨立。輸出溫度漂移比較小。缺點：不適合放大緩慢變化的信號。不便于作成集成電路。前一級的輸出端通過電容連接到后一級的輸入端。二.阻容耦合多級放大電路的動態(tài)分析Au1第一級Au2第二級Au1末級uiuo1RLRSuousuo2ui2uinii輸入級中間級輸出級RiRo=Au1·Au2·

·

·AunAu1(dB)=Au1(dB)+Au2(dB)+·

·

·+Aun

(dB)Ri=Ri1Ro=Ron多級放大電路電壓放大倍數(shù)的計算多級放大電路的動態(tài)分析輸入電阻法開路電壓法將后一級的輸入電阻作為前一級的負(fù)載考慮，即將第二級的輸入電阻與第一級集電極負(fù)載電阻并聯(lián)。將后一級與前一級開路，計算前一級的開路電壓放大倍數(shù)和輸出電阻，并將其作為信號源內(nèi)阻加以考慮，共同作用到后一級的輸入端。多級放大電路的動態(tài)分析設(shè)：1=2=150，UBEQ1=UBEQ2=0.7

V。例3.2.1：圖示兩級放大電路，求Q、Au、Ri、Ro多級放大電路的動態(tài)分析解：（1）求靜態(tài)工作點多級放大電路的動態(tài)分析（2）求電壓放大倍數(shù)

多級放大電路的動態(tài)分析多級放大電路的動態(tài)分析多級放大電路的動態(tài)分析直接耦合放大電路3.3.1 直接耦合放大電路零點漂移現(xiàn)象零點漂移現(xiàn)象：輸入電壓為零而輸出電壓不為零且緩慢變化的現(xiàn)象，稱為零點漂移現(xiàn)象。電源電壓的波動、元件的老化、半導(dǎo)體元件參數(shù)隨溫度變化而產(chǎn)生的變化，都將產(chǎn)生輸出電壓的漂移。多級放大電路的耦合方式直接耦合零漂的影響U=0.02VU=0.42VU=8.42VA1=20A2=20A3=20一般將在一定時間內(nèi)，或一定溫度變化范圍內(nèi)的輸出級工作點的變化值除以放大倍數(shù)，即將輸出級的漂移值歸算到輸入級來表示的。如：UO1=1VU02=2VA1=103，A2=104

則：結(jié)論：

A1零漂嚴(yán)重UI1=1mV,UI2=0.2mV直接耦合放大電路抑制溫度漂移的方法1、采用高質(zhì)量的穩(wěn)壓電源和使用經(jīng)過老化實驗的元件，可大大減小由此而產(chǎn)生的漂移。2、在電路中引入直流負(fù)反饋，穩(wěn)定靜態(tài)工作點。3、采用溫度補償?shù)姆椒ǎ脽崦粼淼窒糯蠊艿淖兓?、采用特性相同和管子，使它們的溫漂相互抵消，構(gòu)成“差分放大電路”。直接耦合放大電路3.3.2差分放大電路一、電路組成:對稱性結(jié)構(gòu)即：1=2=

UBE1=UBE2=UBE

rbe1=rbe2=rbe

RC1=RC2=RCRb1=Rb2=Rb直接耦合放大電路RC1RC2＋VCC＋u0－Re－VEE＋ui2－＋ui1－＋u02－＋u01－T1T2

溫度發(fā)生變化時，差動放大電路輸入端相當(dāng)于加了兩個大小相等，方向相同的信號，此時兩管對共模信號產(chǎn)生的電流，其變化規(guī)律相同，兩管集電極電壓漂移量也完全相同，從而使雙端輸出電壓始終為零。也就是說，依靠電路的完全對稱性，使兩管的零漂在輸出端相抵消。因此，零點漂移被抑制。差分放大電路工作原理Re是保證Q點穩(wěn)定的關(guān)鍵元件。類似分壓式偏置的共射放大電路中RE的作用。直接耦合放大電路共模信號：大小相等極性相同的輸入信號稱為共模信號。差模信號：大小相等極性相反的輸入信號稱為差模信號。差模電壓增益共模電壓增益共模抑制比反映抑制零漂能力的指標(biāo)差分放大電路僅對差模信號具有放大能力，不放大共模信號。溫度對三極管電流的影響相當(dāng)于加入了共模信號。直接耦合放大電路其中ui1

=uic+uid

；ui2=uic-uid

uo=Avd△uid+Avc△uic例:ui1=20mV,ui2=10mV則：ud=5mV,uc=15mV差模分量:共模分量:任意輸入的信號:ui1,

ui2，都可分解成差模分量和共模分量。uod=Aud△uid(2)

若Aud=–50、Auc=–0.05求輸出電壓uo，及KCMR1.01V0.99V[解]可將任意輸入信號分解為共模分量和差模分量之和(1)ui1=1.01=1.00+0.01(V)ui2=0.99=1.00–0.01(V)(1)求差模輸入電壓uid

、共模輸入電壓uic例ui1V1+VCCV2VEERCRCREEuoui2uC1uC2△uid=ui1-ui2△uic=(ui1+ui2)/2=1.01–0.99=0.02(V)=1(V)(2)=–500.02=–1(V)uoc=Auc△

uic=–0.051=–0.05(V)uo=Auduid+Aucuic=–1.05(V)=60(dB)差模分量共模分量直接耦合放大電路直接耦合放大電路（一）、靜態(tài)分析電路完全對稱，算一個管子即可差分式放大電路的分析

RC1=RC2=RC直接耦合放大電路加入差模信號

ui1=-ui2=uId/2，

所以，Re對差模信號相當(dāng)于短路。

IRe=0。（二）、動態(tài)分析直接耦合放大電路①求差模電壓放大倍數(shù)：直接耦合放大電路②差模輸入電阻③輸出電阻直接耦合放大電路(2)加入共模信號

ui1=ui2=uic，

uid=0。設(shè)ui1，ui2

共模抑制比

uo1

，uo2

。因ui1=ui2，

uo1=uo2

uo=0(理想化)。例已知：

=80，rbb=200，UBEQ=0.6V，試求：(1)靜態(tài)工作點ICQ

、UCQ；(2)差模電壓放大倍數(shù)Aud，差模輸入電阻Rid，輸出電阻Rod。[解](1)

ICQ1=ICQ2(VEE

–

UBEQ)/2REE=(12–0.6)/220=0.285(mA)UCQ1=UCQ2=VCC–ICQ1RC=12–0.28510=9.15(V)(2)=10//10=5(k)Rid=2rbe=27.59=15.2(k)Rod=2RC=20(k)ui1V1+12VV212VRCRCREEuodui210k10k20k20k直接耦合放大電路直接耦合放大電路

1.差動放大電路一般有兩個輸入端：

2.差動放大電路可以有兩個輸出端。雙端輸出——從C1

和C2輸出。

雙端輸入——從兩輸入端同時加信號。單端輸入——僅從一個輸入端對地加信號。

單端輸出——從C1或C2

對地輸出。直接耦合放大電路1.雙端輸入雙端輸出(1)差模電壓放大倍數(shù)

（2）共模電壓放大倍數(shù)（3）差模輸入電阻（4）輸出電阻直接耦合放大電路2.雙端輸入單端輸出直接耦合放大電路這種方式適用于將差差分信號轉(zhuǎn)換為單端輸出的信號。(1)差模電壓放大倍數(shù)

（2）差模輸入電阻（3）輸出電阻直接耦合放大電路（2）共模電壓放大倍數(shù)

ui1=ui2=uic，對于共模信號，Re不再相當(dāng)于短路，可分開看成兩個電阻的并聯(lián)。共模等效電路直接耦合放大電路求共模電壓放大倍數(shù)：直接耦合放大電路

3.單端輸入雙端輸出直接耦合放大電路4.單端輸入單端輸出

計算同雙入單出：

直接耦合放大電路

(1)差模電壓放大倍數(shù)與單端輸入還是雙端輸入無關(guān)，只與輸出方式有關(guān)：

差動放大器動態(tài)參數(shù)計算總結(jié)

雙端輸出時：

單端輸出時：

(2)共模電壓放大倍數(shù)與單端輸入還是雙端輸入無關(guān)，只與輸出方式有關(guān)：

雙端輸出時：

單端輸出時：同向輸入端反向輸入端直接耦合放大電路

(3)差模輸入電阻

不論是單端輸入還是雙端輸入，差模輸入電阻Rid是基本放大電路的兩倍。

單端輸出時，

雙端輸出時，

(4)輸出電阻直接耦合放大電路(5)共模抑制比

共模抑制比KCMR是差分放大器的一個重要指標(biāo)。，或

雙端輸出時KCMR可認(rèn)為等于無窮大，單端輸出時共模抑制比：直接耦合放大電路改進型差分放大電路改進型差分放大電路如下圖所示電路。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(fù)反饋作用，使電路具有更強的抑制共模信號的能力。直接耦合放大電路恒流源電路可用一恒流源取代。調(diào)零電位器Rw：調(diào)節(jié)電位器的滑動端位置便可使電路在uI1＝uI2＝0時，uO＝0，Rw稱為調(diào)零電位器。3.3.3直接耦合互補輸出級工作原理：ui為正半周時，T1管工作，T2管截止，輸出uo為正；1.