第03章 多级放大电路.ppt

第三章第三章 多级放大电路多级放大电路3.1 多级放大电路的耦合方式多级放大电路的耦合方式3.2 多级放大电路的动态分析多级放大电路的动态分析3.3 直接耦合放大电路直接耦合放大电路3.13.1多级放大器的耦合方式多级放大器的耦合方式3.1.1 直接耦合直接耦合优点：优点：可放大缓慢变化的信号。可放大缓慢变化的信号。电路中无电容，便于集成化。电路中无电容，便于集成化。各级放大器静态工作点相互影响。各级放大器静态工作点相互影响。输出温度漂移严重。输出温度漂移严重。缺点：缺点：优点：优点：各级放大器静态工作点独立。各级放大器静态工作点独立。输出温度漂移比较小。输出温度漂移比较小。缺点：缺点：不适合放大缓慢变化的信号。不适合放大缓慢变化的信号。不便于作成集成电路。不便于作成集成电路。3.1.2 阻容耦合阻容耦合优点：优点：各级放大器静态工作点独立。各级放大器静态工作点独立。输出温度漂移比较小。输出温度漂移比较小。缺点：缺点：不适合放大缓慢变化的信号。不适合放大缓慢变化的信号。不便于作成集成电路。不便于作成集成电路。3.1.3 变压器耦合变压器耦合 实现阻抗匹配。实现阻抗匹配。3.2 多级放大器的动态分析多级放大器的动态分析注意：在算前级放大倍注意：在算前级放大倍数时，要把后级的输入数时，要把后级的输入阻抗作为前级的负载！阻抗作为前级的负载！Ri=Ri1（最前级）最前级）(一般情况下）一般情况下）Ro=Ron（最后级）最后级）(一般情况下）一般情况下）设：设：1=2=50，UBEQ1=UBEQ2=0.7=0.7 V。例例3.2.1：图示两级放大电路，求：图示两级放大电路，求Q、Au、Ri、Ro解：解：（1 1）求静态工作点）求静态工作点（2 2）求电压放大倍数）求电压放大倍数（2 2）求电压放大倍数）求电压放大倍数 (方法二方法二)3.3 直接耦合放大电路直接耦合放大电路3.3.1 3.3.1 直接耦合放大电路零点漂移现象直接耦合放大电路零点漂移现象产生零漂的原因产生零漂的原因：零漂的衡量方法：零漂的衡量方法：由由温温度度变变化化引引起起的的。当当温温度度变变化化使使第第一一级级放放大大器器的的静静态态工工作作点点发发生生微微小小变变化化时时，这这种种变变化化量量会会被被后后面面的的电电路路逐逐级级放放大大，最最终终在在输输出出端端产产生生较较大大的的电电压压漂移。因而零点漂移也叫漂移。因而零点漂移也叫温漂温漂。输输入入ui=0时时，输输出出有有缓缓慢慢变化的电压产生。变化的电压产生。将输出漂移电压将输出漂移电压按按电压增益折算到输入端计算。电压增益折算到输入端计算。例如例如若输出有若输出有1 V的漂移电压的漂移电压。则等效输入有则等效输入有100 uV的漂移电压、的漂移电压、假设假设第一级是关键第一级是关键减小零漂的措施减小零漂的措施1.用非线性元件进行温度补偿；用非线性元件进行温度补偿；2.采用差动放大电路；采用差动放大电路；等效等效 100 uV漂移漂移 1 V3.在电路中引入直流负反馈。在电路中引入直流负反馈。3.3.2 差差分放大电路分放大电路一、电路组成一、电路组成:对称性结构对称性结构即：即：1=2=UBE1=UBE2=UBE rbe1=rbe2=rbe RC1=RC2=RC Rb1=Rb2=Rb 1.1.差动放大电路差动放大电路一般有两个输入端：一般有两个输入端：2.2.差动放大电路可差动放大电路可以有两个输出端。以有两个输出端。双端输出双端输出从从C1 和和C2输出。输出。二二.几个基本概念几个基本概念 双端输入双端输入从两输入端同时加信号。从两输入端同时加信号。单端输入单端输入仅从一个输入端仅从一个输入端对地对地加信号。加信号。单端输出单端输出从从C1或或C2 对地输出对地输出。4/9/20233.差模信号与共模信号差模信号与共模信号差模信号：差模信号：共模信号：共模信号：差模电压增益：差模电压增益：共模电压增益：共模电压增益：总输出电压：总输出电压：4.共模抑制比共模抑制比三三.长尾式差分放大电路长尾式差分放大电路 1.静态分析静态分析 忽略IBQ，有：UB1Q=UB2Q=0VUEQ=-0.7V2.对共模信号的抑制作用对共模信号的抑制作用:共模电压放大倍数：共模电压放大倍数：(1)(1)加入差模信号加入差模信号 ui1i1=-=-ui2i2=uIdId/2/2，3.3.对差模信号的放大作用（电路的动态分析）对差模信号的放大作用（电路的动态分析）所以，所以，Re对差模对差模信号相当于短路。信号相当于短路。uicic=0=0。求差模电压放大倍数求差模电压放大倍数：差模输入电阻差模输入电阻输出电阻输出电阻(2)(2)加入共模信号加入共模信号 ui1i1=ui2i2=uicic，uidid=0=0。设设ui1 ，ui2 共模电压放大倍数共模电压放大倍数 uo1 ，uo2 。因因ui1=ui2，uo1=uo2 uo=0(理想化理想化)。四四.差分放大电路的四种接法差分放大电路的四种接法 差动放大器共有四种输入输出方式差动放大器共有四种输入输出方式:1.双端输入、双端输出（双端输入、双端输出（双入双出双入双出）2.双端输入、单端输出（双端输入、单端输出（双入单出双入单出）3.单端输入、双端输出（单端输入、双端输出（单入双出单入双出）4.单端输入、单端输出（单端输入、单端输出（单入单出单入单出）主要讨论的问题有：主要讨论的问题有：差模电压放大倍数、共模电压放大倍数差模电压放大倍数、共模电压放大倍数 差模输入电阻差模输入电阻 输出电阻输出电阻1.双端输入双端输出双端输入双端输出(1)差模电压放大倍数差模电压放大倍数（2）共模电压放大倍数）共模电压放大倍数（3）差模输入电阻）差模输入电阻（4）输出电阻）输出电阻2.双端输入单端输出双端输入单端输出 这种方式适用这种方式适用于将差分信号转换于将差分信号转换为单端输出的信号。为单端输出的信号。(1)差模电压放大倍数差模电压放大倍数（2）差模输入电阻）差模输入电阻（3）输出电阻）输出电阻（4）共模电压放大倍数）共模电压放大倍数 ui1i1=ui2i2=uicic，设设ui1 ，ui2 ie1 ，ie1 。iRe（=2 ie1）画出共模等效画出共模等效电路电路求共模电压放大倍数求共模电压放大倍数：3.单端输入双端输出单端输入双端输出4.单端输入单端输出单端输入单端输出 注意放大倍数的正负号：注意放大倍数的正负号：设从设从T1的基极输入信号，如果从的基极输入信号，如果从uo1 输出为负号；从输出为负号；从uo2 输出为正号。输出为正号。计算同双入单出：计算同双入单出：(1)(1)差模电压放大倍数差模电压放大倍数 与单端输入还是双端输入无关，只与输出方式有关：与单端输入还是双端输入无关，只与输出方式有关：差动放大器动态参数计算总结差动放大器动态参数计算总结 双端输出时：双端输出时：单端输出时：单端输出时：(2)(2)共模电压放大倍数共模电压放大倍数 与单端输入还是双端输入无关，只与输出方式有关：与单端输入还是双端输入无关，只与输出方式有关：双端输出时：双端输出时：单端输出时：单端输出时：(3)(3)差模输入电阻差模输入电阻 不论是单端输入还是双端输入，差模输入电阻不论是单端输入还是双端输入，差模输入电阻Rid是基本放大电路的两倍。是基本放大电路的两倍。单端输出时，单端输出时，双端输出时，双端输出时，(4)(4)输出电阻输出电阻(5)(5)共模抑制比共模抑制比 共模抑制比共模抑制比KCMR是差分放大器的一个重要指标。是差分放大器的一个重要指标。，或 双端输出时双端输出时KCMR可认为等于无穷大，可认为等于无穷大，单端输出时共模抑制比：单端输出时共模抑制比：五五.（改进型）带恒流源的差分放大电路（改进型）带恒流源的差分放大电路 根据共模抑制比公式：根据共模抑制比公式：加大加大Re，可以提高共模抑可以提高共模抑制比制比。为此可用恒流源为此可用恒流源T3来来代替代替Re。等效很大的交流电阻，直等效很大的交流电阻，直流电阻并不大。流电阻并不大。恒流源使共模放大倍数减小，而恒流源使共模放大倍数减小，而不影响差模放大倍数，从而增加不影响差模放大倍数，从而增加共模抑制比。共模抑制比。恒流源的作用恒流源的作用带恒流源的差动放大电路的计算：带恒流源的差动放大电路的计算：静态工作点静态工作点：恒流源等效电阻恒流源等效电阻：3.3.3 直接耦合互补输出级直接耦合互补输出级工作原理：工作原理：ui为正半周时，为正半周时，T1管工作，管工作，T2管截止，输出管截止，输出uo为正；为正；1.互补对称射极输出电路互补对称射极输出电路ui为负半周时，为负半周时，T2管工作，管工作，T1管截止；输出管截止；输出uo为负。为负。两管交替工作，在负载两管交替工作，在负载电阻电阻RL上得到完整的正上得到完整的正弦波。弦波。输入输出波形图输入输出波形图uiuououo 交越失真交越失真死区电压死区电压2.克服交越失真的互补对对称电路克服交越失真的互补对对称电路 静态时，静态时，T1、T2两管发射两管发射结电压分别为二极管结电压分别为二极管D1、D2的正向导通压降，致的正向导通压降，致使两管均处于微弱导通使两管均处于微弱导通状态，以消除交越失真。状态，以消除交越失真。电路中增加电路中增加 D1、D2工作原理工作原理 ：扩大电路扩大电路或或 倍增电路倍增电路第3章 作业3.1 3.2 3.6 3.7 3.8 3.11本章小结本章小结1基基本本放放大大电电路路的的组组成成。BJT加加上上合合适适的的偏偏置置电电路路（偏偏置置电电路保证路保证BJT 工作在放大区）。工作在放大区）。2交交流流与与直直流流。正正常常工工作作时时，放放大大电电路路处处于于交交直直流流共共存存的的状状态。为了分析方便，常将两者分开讨论。态。为了分析方便，常将两者分开讨论。直流通路：交流电压源短路，电容开路。直流通路：交流电压源短路，电容开路。交流通路：直流电压源短路，电容短路。交流通路：直流电压源短路，电容短路。3三种分析方法。三种分析方法。（1）估算法（直流模型等效电路法）估算法（直流模型等效电路法）估算估算Q。（2）图图解解法法分分析析Q（Q的的位位置置是是否否合合适适）；分分析析动动态态（最大不失真输出电压）。（最大不失真输出电压）。（3）h参参数数交交流流模模型型法法分分析析动动态态（电电压压放放大大倍倍数数、输输入入电阻、输出电阻等）。电阻、输出电阻等）。4三种组态。三种组态。（1）共射）共射AU较大，较大，Ri、Ro适中，常用作电压放大。适中，常用作电压放大。（2）共集）共集AU1，Ri大、大、Ro小，适用于信号跟随、信号隔小，适用于信号跟随、信号隔离等。离等。（3）共基）共基AU较大，较大，Ri小，频带宽，适用于放大高频信号。小，频带宽，适用于放大高频信号。5多级放大器。多级放大器。两种耦合方式：阻容耦合与直接耦合。两种耦合方式：阻容耦合与直接耦合。电压放大倍数：电压放大倍数：AU=AU1AU2AUn 6频率响应频率响应两个截止频率两个截止频率下限截止频率下限截止频率fL频率下降，使频率下降，使AU下降为下降为0.707Aum所对应的所对应的频率频率.由电路中的耦合电容和旁路电容所决定。由电路中的耦合电容和旁路电容所决定。上限截止频率上限截止频率fH频率上升，使频率上升，使AU下降为下降为0.707Aum所对应所对应的频率，由电路中三极管的极间电容所决定。的频率，由电路中三极管的极间电容所决定。