最新多级放大电路和集成ppt课件教学课件.ppt
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1、模 拟 电 子 技 术级间耦合问题级间耦合问题多级放大电路的分析多级放大电路的分析3.1多级放大电路多级放大电路模 拟 电 子 技 术模 拟 电 子 技 术模 拟 电 子 技 术模 拟 电 子 技 术模 拟 电 子 技 术模 拟 电 子 技 术模 拟 电 子 技 术为什么要讲变压器耦合?为什么要讲变压器耦合?因为变压器在传送交流信号的因为变压器在传送交流信号的同时,可以实现电流、电压以及阻抗变换。同时,可以实现电流、电压以及阻抗变换。图4-5 变压器的等效电路工作原理:n1II, nUU2121L22222211LRnIUnnInUIUR模 拟 电 子 技 术优点优点:1)变压器耦合多级放大电
2、路前后级的静态变压器耦合多级放大电路前后级的静态工作点是相互独立、互不影响的。工作点是相互独立、互不影响的。因为变压器不能传送直流信号。2)变压器耦合多级放大电路基本上没有温漂现象。变压器耦合多级放大电路基本上没有温漂现象。3)变压器在传送交流信号的同时,可以实现电流、)变压器在传送交流信号的同时,可以实现电流、电压以及阻抗变换。电压以及阻抗变换。缺点:缺点: 1)高频和低频性能都很差;)高频和低频性能都很差;2)体积大,成本高,无法集成。)体积大,成本高,无法集成。模 拟 电 子 技 术3 直接耦合直接耦合直接耦合和两级放大电路存在两个问题:存在两个问题:1)第一级的静态工作点已接近饱和区。
3、2)由于采用同种类型的管子,级数不能太多。(1)直接耦合的具体形式模 拟 电 子 技 术为了解决第一个问题:可以采用如下的办法。为了解决第一个问题:可以采用如下的办法。(a)RRB1C1uiuoTT12UCE1E2RRC2(a) 加入电阻加入电阻RE2模 拟 电 子 技 术RRB1C1R C2uiuoTT12RUz z+VDz zCC(b)在)在T2的发射极加入稳压管的发射极加入稳压管模 拟 电 子 技 术RRB1C1R E2uiuoTT12RC2VCC+为了解决第二个问题:可以在电路中采用不同类型为了解决第二个问题:可以在电路中采用不同类型的管子,即的管子,即NPN和和PNP管配合使用,如下
4、图所示管配合使用,如下图所示。利用利用NPN型管和型管和PNP型管进行电平移动型管进行电平移动模 拟 电 子 技 术(1)电路可以放大缓慢变化的信号和直流信号电路可以放大缓慢变化的信号和直流信号。由于级间是直接耦合,所以电路可以放大缓慢变化的信号和直流信号。(2)便于集成便于集成。由于电路中只有晶体管和电阻,没有电容器和电感器,因此便于集成。缺点:缺点:优点优点:(1)各级的静态工作点不独立,相互影响。会给设计、计算和调试带来不便。(2)引入了零点漂移问题。零点漂移对直接耦合放大电路的影响比较严重。(2)直接耦合放大电路的优缺点)直接耦合放大电路的优缺点模 拟 电 子 技 术(3)直接耦合放大
5、电路中的零点漂移问题)直接耦合放大电路中的零点漂移问题1)何谓零点漂移?)何谓零点漂移?2)产生零点漂移的原因)产生零点漂移的原因3)零点漂移的严重性及其抑制方法)零点漂移的严重性及其抑制方法电阻,管子参数的变化,电源电压的波动。如果采用高精度电阻并经经过老化处理和采 用高稳定度的电源,则晶晶体管参数随温度的变化将成为产生零点漂移的主要原因。体管参数随温度的变化将成为产生零点漂移的主要原因。如果零点漂移的大小足以和输出的有用信号相比拟,就无法正确地将两者加以区分。因此,为了使放大电路能正常工作,必须有效地抑制零点漂移。模 拟 电 子 技 术注意:为什么只对直接耦合多级放大电路注意:为什么只对直
6、接耦合多级放大电路提出这一问题呢?原来温度的变化和零点提出这一问题呢?原来温度的变化和零点漂移都是随时间缓慢变化的,如果放大电漂移都是随时间缓慢变化的,如果放大电路各级之间采用阻容耦合,这种缓慢变化路各级之间采用阻容耦合,这种缓慢变化的信号不会逐级传递和放大,问题不会很的信号不会逐级传递和放大,问题不会很严重。但是,对直接耦合多级放大电路来严重。但是,对直接耦合多级放大电路来说,输入级的零点漂移会逐级放大,在输说,输入级的零点漂移会逐级放大,在输出端造成严重的影响。特别时当温度变化出端造成严重的影响。特别时当温度变化较大,放大电路级数多时,造成的影响尤较大,放大电路级数多时,造成的影响尤为严重
7、。为严重。模 拟 电 子 技 术抑制零点漂移的方法:抑制零点漂移的方法:1)采用恒温措施,使晶体管工作温度稳定。需要恒温室或槽,因此设备复杂,成本高。2)采用温度补偿法。就是在电路中用热敏元件或二极管(或晶体管的发射结)来与工作管的温度特性互相补偿。最有效的方法是设计特殊形式的放大电路,用特性相同的两个管子来提供输出,使它们的零点漂移相互抵消。这就是“差动放大电路”的设计思想。3)采用直流负反馈稳定静态工作点。4)各级之间采用阻容耦合。模 拟 电 子 技 术4)零点漂移大小的衡量)零点漂移大小的衡量uIdr= uOdr/Au TuOdr是输出端的漂移电压;uIdr就是温度每变化1折合到放大电路
8、输入端的漂移电压。T是温度的变化;Au是电路的电压放大倍数;模 拟 电 子 技 术思路:根据电路的约束条件和管子的思路:根据电路的约束条件和管子的IB、IC和和IE的相互的相互关系,列出方程组求解。如果电路中有特殊电位点,则关系,列出方程组求解。如果电路中有特殊电位点,则应以此为突破口,简化求解过程。应以此为突破口,简化求解过程。3.1.2多级放大电路的分析多级放大电路的分析1、静态工作点的分析、静态工作点的分析变压器耦合变压器耦合 同第二章单级放大电路同第二章单级放大电路阻容耦合阻容耦合直接耦合直接耦合模 拟 电 子 技 术如图所示的两级电压放大电路,如图所示的两级电压放大电路,已知已知1=
9、 2 =50, T1和和T2均为均为3DG8D。 RB1C1C2RE1+RC2C3CE+24V+B1R B2R T1T2E2R E1R 1M 27k 82k 43k 7.5k 510 10k oU.Ui.模 拟 电 子 技 术解解: : 两级放大电路的静态值可分别计算。两级放大电路的静态值可分别计算。 RB1C1C2RE1+RC2C3CE+24V+B1R B2R T1T2E2R E1R 1M 27k 82k 43k 7.5k 510 10k oU.Ui.模 拟 电 子 技 术A8 . 9mA2750)(110000.624) (1E1B1BECCB1 RRUUImA 49. 0mA 0098.
10、 050)(1)1(B1E1 II V77. 10V2749. 024E1E1CCCE RIUU解解: :模 拟 电 子 技 术V26. 843V438224B2B2B1CCB2 RRRUVmA 96. 0mA5 . 751. 06 . 026. 8E2E2BE2B2C2 RRUUI模 拟 电 子 技 术V71. 6)V5 . 751. 010(96. 024)(E2E2C2C2CCCE2 RRRIUURB1C1C2RE1+RC2C3CE+24V+Ui.B1R B2R T1T2E2R E1R 1M 27k 82k 43k 7.5k 510 10k oU.模 拟 电 子 技 术2、动态性能分析、
11、动态性能分析Au1第一级第一级Au2第二级第二级Aun末末 级级uiuo1RLRSuousuo2ui2uiniiiouuAu nuuuuuuuuioi3o32i2oi1o. = Au1Au2 AunAu1(dB) = Au1 (dB) + Au2 (dB) + + Aun (dB) 考虑级与级之间的相互影响,计算各级电压放大考虑级与级之间的相互影响,计算各级电压放大倍数时,应把后级的输入电阻作为前级的负载处理倍数时,应把后级的输入电阻作为前级的负载处理!(1)放大倍数的计算模 拟 电 子 技 术(2)输入和输出电阻的计算多级放大电路的多级放大电路的输入电阻输入电阻为第一级放大电路的输入电阻。为
12、第一级放大电路的输入电阻。多级放大电路的多级放大电路的输出电阻输出电阻为最后一级放大电路的输出电阻。为最后一级放大电路的输出电阻。模 拟 电 子 技 术如图所示的两级电压放大电路,如图所示的两级电压放大电路,已知已知1= 2 =50, T1和和T2均为均为3DG8D。 RB1C1C2RE1+RC2C3CE+24V+B1R B2R T1T2E2R E1R 1M 27k 82k 43k 7.5k 510 10k oU.Ui.模 拟 电 子 技 术(1 1)求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数)求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数 994 022 950)(1322 9)501 ()1 ()1 (L
13、111beL111u.RrRA 2bI2cIrbe2RC2rbe1RB1B1R 2BR 1bI1cIRE1+_+_+_2ER Ui.oU.o1U.模 拟 电 子 技 术 1851. 050)(179. 11050)1 (2E2be22C2 RrRAu 总电压放大倍数总电压放大倍数9 . 1718)(994. 021 uuuAAA2bI2cIrbe2RC2rbe1RB1B1R 2BR 1bI1cIRE1+_+_+_2ER Ui.oU.o1U.模 拟 电 子 技 术2ir1iirr 2bI2cIrbe2RC2rbe1RB1B1R 2BR 1bI1cIRE1+_+_+_2ER Ui.oU.o1U.模
14、 拟 电 子 技 术 由微变等效电路可知,放大电路的输入电阻由微变等效电路可知,放大电路的输入电阻 ri 等等于第一级的输入电阻于第一级的输入电阻ri1。第一级是射极输出器,它。第一级是射极输出器,它的输入电阻的输入电阻ri1与负载有关,而射极输出器的负载即与负载有关,而射极输出器的负载即是第二级输入电阻是第二级输入电阻 ri2。模 拟 电 子 技 术 k58. 196. 0265120026)1(200Ebe2 Ir k 14)1 (/E2be2B2B12 RrRRri k 22. 9k14271427/i2E1L1 rRR2ir2bI2cIrbe2RC2rbe1RB1B1R 2BR 1bI
15、1cIRE1+_+_+_2ER Ui.oU.o1U.模 拟 电 子 技 术 k 349 02650)(120026) (1200rE11be1 .I k 320)1 (/L1be1B1i1i RrRrr 2oorr k10C2o2o Rrr2bI2cIrbe2RC2rbe1RB1B1R 2BR 1bI1cIRE1+_+_+_2ER Ui.oU.o1U.模 拟 电 子 技 术 1 = 60, 2 = 100; rbe1= 2 k , rbe2 = 2.2 k 。求求 Au, Ri, Ro。例例 3:模 拟 电 子 技 术 解解 Ri2 = R6 / R7 / rbe2R L1 = R3 / Ri
16、2 9.61 . 0 6123 . 1 60)1 (41be1L11 1 RrRAu 1112 . 2) 1 . 5/7 . 4( 100be2L2 2 rRAu AU=AU1AU2Ri = Ri1= R1 / R2 / rbe1 + (1+ 1)R4Ro = R8 = 4.7 k 模 拟 电 子 技 术3、三种耦合方式放大电路的应用场合、三种耦合方式放大电路的应用场合阻容耦合放大电路:用于交流信号的放大。阻容耦合放大电路:用于交流信号的放大。变压器耦合放大电路:用于功率放大及调谐放大。变压器耦合放大电路:用于功率放大及调谐放大。直接耦合放大电路:一般用于放大直流信号或缓慢直接耦合放大电路:一
17、般用于放大直流信号或缓慢变化的信号。变化的信号。集成电路中的放大电路都采用直接耦合方式。为了抑制集成电路中的放大电路都采用直接耦合方式。为了抑制零漂,它的输入级采用特殊形式的差动放大电路。零漂,它的输入级采用特殊形式的差动放大电路。模 拟 电 子 技 术3.2.1 差分放大电路的工作原理差分放大电路的工作原理3.2.3 具有恒流源差分放大电路具有恒流源差分放大电路3.2.2 差分放大电路的输入输出形式差分放大电路的输入输出形式模 拟 电 子 技 术3.2.1 差动放大电路的工作原理差动放大电路的工作原理( (Differential Amplifier) )一一 电路组成及抑制零漂的工作原理电
18、路组成及抑制零漂的工作原理1、电路组成、电路组成 特点:特点: a.两只完全相同的管两只完全相同的管子;子; b.两个输入端,两个输入端, 两个输出端;两个输出端; c.元件参数对称;元件参数对称;模 拟 电 子 技 术2、抑制零漂的工作原理、抑制零漂的工作原理 原理:原理:静态时,输入信号为零,即将输入端静态时,输入信号为零,即将输入端和和短接。由于两管特性相同,所以当温度或其他外界条短接。由于两管特性相同,所以当温度或其他外界条件发生变化时,两管的集电极电流件发生变化时,两管的集电极电流ICQ1和和ICQ2的变化规的变化规律始终相同,结果使两管的集电极电位律始终相同,结果使两管的集电极电位
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