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1、 第三章 多级放大电路模拟电路模拟电路第三章第三章 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耦合方式：耦合方式：直接耦合；阻容耦合；变压器耦合；光电耦合。直接耦合；阻容耦合；变压器耦合；光电耦合。3.1 多级阻容耦合放大电路多级阻容耦合放大电路耦合：耦合：即信号的传送。即信号的传送。多级放大电路对耦合电路要求：多级放大电路对耦合电路要求：1.静态：保证各级静态：保证各级Q点设置点设置2.动态动态:传送信号。传送信号。第一级第一级放大电路放大电路输输 入入 输输
2、出出第二级第二级放大电路放大电路第第 n 级级放大电路放大电路 第第 n-1 级级放大电路放大电路功放级功放级要求：要求：波形不波形不失真，减少压失真，减少压降损失。降损失。设设:1=2=50,rbe1=2.9k ,rbe2=1.7 k 3.2 多级放大电路的动态分析多级放大电路的动态分析 前级前级后级后级+UCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2关键关键:考虑级间影响。考虑级间影响。1.静态静态:Q点同单级。点同单级。2.动态性能动态性能:方法方法:ri2 =RL1ri2+UCCRS1M(+24V)R120k
3、27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2 1 性能分析性能分析考虑级间影响考虑级间影响2ri ,ro:概念同单级概念同单级1rirori2+UCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2微变等效电路微变等效电路:ri2+UCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2RE1R2R3RC2RLRSR11.ri=R1/rbe1+（+1)RL1其中其中:RL1=RE1/ri2=RE1/R2/R3/rb
4、e1=RE1/RL1 =RE1/ri2=27/1.7 1.7k ri=1000/(2.9+511.7)82k 2.ro=RC2=10k RE1R2R3RC2RLRSR13.中频电压放大倍数中频电压放大倍数:其中：其中：RE1R2R3RC2RLRSR1RE1R2R3RC2RLRSR1多级阻容耦合放大器的特点：多级阻容耦合放大器的特点：(1)由于电容的隔直作用，各级放大器的静态工作由于电容的隔直作用，各级放大器的静态工作点相互独立，分别估算。点相互独立，分别估算。(2)前一级的输出电压是后一级的输入电压。前一级的输出电压是后一级的输入电压。(3)后一级的输入电阻是前一级的交流负载电阻。后一级的输入
5、电阻是前一级的交流负载电阻。(4)总电压放大倍数总电压放大倍数=各级放大倍数的乘积。各级放大倍数的乘积。(5)总输入电阻总输入电阻 ri 即为第一级的输入电阻即为第一级的输入电阻ri1。(6)总输出电阻即为最后一级的输出电阻。总输出电阻即为最后一级的输出电阻。由上述特点可知，射极输出器接在多级放大电由上述特点可知，射极输出器接在多级放大电路的首级可提高输入电阻；接在末级可减小输出电路的首级可提高输入电阻；接在末级可减小输出电阻；接在中间级可起匹配作用，从而改善放大电路阻；接在中间级可起匹配作用，从而改善放大电路的性能。的性能。例例1：放大电路由下面两个放大电路组成。已知放大电路由下面两个放大电
6、路组成。已知EC=15V，R1=100k，R2=33k ，RE1=2.5k，RC=5k，1=60，；，；RB=570k，RE2=5.6k，2=100，RS=20k ，RL=5k+ECR1RCC11C12R2CERE1uiriuoT1放大电路一放大电路一RB+ECC21C22RE2uiuoT2放大电路二放大电路二1.求直接采用放大电路一的放大倍数求直接采用放大电路一的放大倍数Au和和Aus。2.若信号经放大电路一放大后，再经射极输出若信号经放大电路一放大后，再经射极输出器输出，求放大倍数器输出，求放大倍数Au、ri和和ro。3.若信号经射极输出器后，再经放大后放大电若信号经射极输出器后，再经放大
7、后放大电路一输出，求放大倍数路一输出，求放大倍数Au和和Aus。+ECR1RCC11C12R2CERE1uiriuoT1RB+ECC21C22RE2uiuoT2ri =R1/R2/rbe =1.52 k(1)由于由于RS大，而大，而ri小，致使放大倍数降低；小，致使放大倍数降低；(2)放大倍数与负载的大小有关。例：放大倍数与负载的大小有关。例：RL=5k 时时,Au=-93；RL=1k 时时,Au=-31。1.求直接采用放大电路一的放大倍数求直接采用放大电路一的放大倍数Au和和Aus。+ECR1RCC1C2R2CERERLuiuousRSriT12.若信号经放大电路一放大后，再经射极输出器若信
8、号经放大电路一放大后，再经射极输出器输出，求放大倍数输出，求放大倍数Au、ri和和ro。usRSRB+ECC22RE2uoT2RLR1RCC11R2CERE1uiriT1rbe2=2.36 k rbe1=1.62 k ro1=RC=5 k 讨论：讨论：带负载能力。带负载能力。2.输出不接射极输出器时的带负载能力：输出不接射极输出器时的带负载能力：RL=5k 时：时：Au=-93RL=1k 时：时：Au=-31即：当负载电阻由即：当负载电阻由5k 变为变为1k 时，放大倍数降低到原时，放大倍数降低到原来的来的92.3%放大倍数降低到原来的放大倍数降低到原来的30%RL=5 k 时：时：Au1=-
9、185，Au2=0.99，ri2=173 k Au=Au1 Au2=-183RL=1 k 时：时：Au1=-174，Au2=0.97，ri2=76 k Au=Au1 Au2=-1691.输出接射极输出器时的带负载能力：输出接射极输出器时的带负载能力：3.若信号经射极输出器后，再经放大后放大电路一若信号经射极输出器后，再经放大后放大电路一输出，求放大倍数输出，求放大倍数Aus。Au2=-93 ri2=1.52 k Au1=0.98 ri=101 k+ECR1RCC12R2CERE1riuoT1uiRBC21RE2T2usRS输入不接射极输出器时：输入不接射极输出器时：可见，输入接射极输出器可提高
10、整个放大电路可见，输入接射极输出器可提高整个放大电路的放大倍数的放大倍数Aus。例题：例题：设设 gm=3mA/V，=50，rbe=1.7k前级前级:场效应管场效应管共源极放大器共源极放大器后级后级:晶体管晶体管共射极放大器共射极放大器求：总电压放大倍数、输入电阻、输出电阻。求：总电压放大倍数、输入电阻、输出电阻。+UCCRS3M(+24V)R120k10kC2C3R4R3RLRE282k43k10k8k10kC1RCT1RE1CE2T2CE1RD10kR21M（1）估算各级静态工作点）估算各级静态工作点:（略）（略）（2）动态分析）动态分析:微变等效电路微变等效电路首先计算第二级的输入电阻：
11、首先计算第二级的输入电阻：ri2=R3/R4/rbe=82/43/1.7=1.7 k R3R4RCRLRSR2R1RDrbegds第二步：计算各级电压放大倍数第二步：计算各级电压放大倍数R3R4RCRLRSR2R1RDrbegds第三步：计算输入电阻、输出电阻第三步：计算输入电阻、输出电阻ri=R1/R2=3/1=0.75M ro=RC=10k R3R4RCRLRSR2R1RDrbegds第四步：计算总电压放大倍数第四步：计算总电压放大倍数Au=Au1Au2=(-4.4)(-147)=647R3R4RCRLRSR2R1RDrbegds阻容耦合电路的频率特性：阻容耦合电路的频率特性：fA耦合电耦
12、合电容造成容造成三极管结三极管结电容造成电容造成采用直接耦合的方式可降低放大电路的下限采用直接耦合的方式可降低放大电路的下限截止频率，扩大通频带。下面将要介绍的差截止频率，扩大通频带。下面将要介绍的差动放大器即采用直接耦合方式。动放大器即采用直接耦合方式。uiRC1R1T13.3.1 直接耦合电路的特殊问题直接耦合电路的特殊问题R2、RE2:用于设置合适的用于设置合适的Q点。点。问题问题 1:前后级前后级Q点相互影响。点相互影响。3.3 差动放大电路差动放大电路+UCCuoRC2T2R2RE2问题问题 2:零点漂移零点漂移。uot0有时会将有时会将信号淹没信号淹没 当当 ui 等于零时，等于零
13、时，uo不等于零。不等于零。一、基本型结构一、基本型结构特点：特点：结构对称。结构对称。3.3.2 差动放大器差动放大器ui1ui2uoRCR1T1RBRCR1T2RB二、二、抑制零漂的原理抑制零漂的原理uo=uC1-uC2 =0uo=(uC1+uC1 )-(uC2+uC2)=0当当 ui1=ui2=0 时：时：当温度变化时：当温度变化时：+UCCuoui1RCR1T1RBRCR1T2RBui2三、三、共模电压放大倍数共模电压放大倍数AC+UCCuoui1RCR1T1RBRCR1T2RBui2共模输入信号：共模输入信号：ui1=ui2=uC（大小相等，极性相同）大小相等，极性相同）理想情况：理
14、想情况：ui1=ui2 uC1=uC2 uo=0 共模电压放大倍数：共模电压放大倍数：（很小，（很小，1)设设uC1=UC1+uC1，uC2=UC2+uC2。因因ui1=-ui2，uC1=-uC2 uo=uC1-uC2=uC1-uC2=2 uC1 差模电压放大倍数：差模电压放大倍数：+UCC五、共模抑制比五、共模抑制比(CMRR)的定义的定义例例:Ad=-200 Ac=0.1 KCMRR=20 lg (-200)/0.1 =66 dBCMRR Common Mode Rejection Ratio KCMRR=KCMRR(dB)=(分贝分贝)一、结构一、结构为了使左右平衡，可为了使左右平衡，可
15、设置调零电位器设置调零电位器:1）双电源长尾式差放双电源长尾式差放uoui1+UCCRCT1RBRCT2RBui2REUCC二、二、静态分析静态分析 温度温度TICIE =2ICUEUBEIBIC1.RE的作用的作用 设设ui1=ui2=0自动稳定自动稳定RE 具有强负反馈作用具有强负反馈作用uoui1+UCCRCT1RBRCT2RBui2REUCC 抑制温度抑制温度漂移，稳定静漂移，稳定静态工作点。态工作点。uoui1+UCCRCT1RBRCT2RBui2REUCC2.Q点的计算点的计算直流通路直流通路IC1=IC2=IC=IB UC1=UC2=UCCICRC UE1=UE2=IBRBUBE
16、 UCE1=UCE2=UC1UE1IBIC1IC2IBIE三、三、动态分析动态分析1.输入信号分类输入信号分类(1)差模差模(differential mode)输入输入ui1=-ui2=ud(2)共模共模(common mode)输入输入ui1=ui2=uC共模抑制比共模抑制比（Common-Mode Rejection Ratio)的定义的定义:KCMRR=KCMRR(dB)=(分贝分贝)差模电压差模电压放大倍数放大倍数:共模电压共模电压放大倍数放大倍数:结论：结论：任意输入的信号任意输入的信号:ui1,ui2，都可分解成都可分解成差模分量和共模分量。差模分量和共模分量。注意：注意：ui1
17、=uC+ud ；ui2=uC-ud例例:ui1=20 mV,ui2=10 mV则：则：ud=5mV,uc=15mV 差模分量差模分量:共模分量共模分量:(一一)差模输入差模输入均压器均压器RRuoui+UCCRCT1RBRCT2RBREUCCRE 对差模信号作用对差模信号作用 ui1 ui2ib1,ic1ib2 ,ic2ic1 =-ic2iRE=ie1+ie2=0uRE =0RRuoui+UCCRCT1RBRCT2RBREUCCib2ib1ic2ic1iRERE对差模信号不起作用对差模信号不起作用差模信号通路差模信号通路T1单边微变单边微变等效电路等效电路uod1RBB1EC1RC ib1ui
18、1rbe1ib1RRuoui1RCT1RBRCT2RBib2ib1ic2ic1ui2uod1uod2E1.放大倍数放大倍数单边差模放大倍数单边差模放大倍数:uod1RBB1EC1RC ib1ui1rbe1ib1若差动电路带负载若差动电路带负载RL(接在接在 C1 与与 C2 之间之间),对于差对于差动信号而言，动信号而言，RL中点电位为中点电位为 0,所以放大倍数：所以放大倍数：即：总的差动电即：总的差动电压放大倍数为：压放大倍数为：差模电压放大倍数差模电压放大倍数:RRuodui1RCT1RBRCT2RBib2ib1ic2ic1ui2uod1uod2Ero=2RC ri ri ro输入电阻：
19、输入电阻：输出电阻：输出电阻：2.输入输出电阻输入输出电阻RRuoui1+UCCRCT1RBRCT2RBib2ib1ic2ic1ui2uod1uod2E(二二)共模输入共模输入RE对共模信号起作用，并且对共模信号起作用，并且iRE=2ie1。uC ic1、ic2 iRE、uRE +UCCuocRCT1RBRCT2RBREUCCuC uoc2 uoc1ic1 ic2iREuRE共模信号通路共模信号通路:uocRCT1RBRCT2RB2REuC1 uoc2 uoc1ic1 ic2uC22RET1单边微变等效电路单边微变等效电路RCRB2REic1uc1uoc1ib1 ib1ie1rbe1KCMRR
20、 AC 0问题：问题：负载影响共模放大倍数吗？负载影响共模放大倍数吗？不影响！不影响！RRuoui1RCT1RBRCT2RBib2ib1ic2ic1ui2E+UCC2）恒流源式差放电路恒流源式差放电路电路结构电路结构:IC3R2T3R1R3-UEE rce3 1M 恒流源恒流源T3:放大区放大区RRuoui1RCT1RBRCT2RBib2ib1ic2ic1ui2E+UCCIC3R2T3R1R3-UEEuCEIB3iCUCE3IC3Q UCE3静态分析：静态分析：主要分析主要分析T3管。管。VB3VE3 IE3 IC31.恒流源相当于阻值很大的电阻。恒流源相当于阻值很大的电阻。2.恒流源不影响差
21、模放大倍数。恒流源不影响差模放大倍数。3.恒流源影响共模放大倍数，使共模放恒流源影响共模放大倍数，使共模放大倍数减小，从而增加共模抑制比，大倍数减小，从而增加共模抑制比，理想的恒流源相当于阻值为无穷的电理想的恒流源相当于阻值为无穷的电阻，所以共模抑制比是无穷。阻，所以共模抑制比是无穷。恒流源的作用恒流源的作用3）差放电路的几种接法差放电路的几种接法输入端输入端 接法接法双端双端单端单端输出端输出端 接法接法双端双端单端单端双端输入双端输出：双端输入双端输出：Ad =Ad1双端输入单端输出：双端输入单端输出：ui1+UCCui2uoC1B1C2EB2RCT1RBRCT2RBIC3-UEE双端输出：双端输出：Ad =Ad1单端输出：单端输出：双端输入与单端输双端输入与单端输入效果是一样的。入效果是一样的。ui1+UCCui2uoC1B1C2EB2RCT1RBRCT2RBIC3-UEE ib2 ib1ud=0.5ui ,uc=0双端输入：双端输入：ui1=-ui2=0.5uiud=0.5ui ,uc=0.5ui 单端输入：单端输入：ui1=-ui，ui2=0第三章第三章 结束结束模拟电路模拟电路