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1、第三章第三章 多级放大电路多级放大电路3.1 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 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 3.3 差分放大电路差分放大电路3.4 3.4 互补输出级互补输出级3.5 3.5 直接耦合多级放大电路读图直接耦合多级放大电路读图第1页/共54页将多个单级基本放大电路合理联接，构成多级放大电路组成多级放大电路的每一个基本电路称为一级，级与级之间的连接称为级间耦合。要求设计：一个放大电路输入电阻大于2M，电压放大倍数大于2000，输出电阻小于100任何一个基本放大电路都不可能满足设计要求！第2页/共54页3.1 3.1 多级放大
2、电路的耦合方式多级放大电路的耦合方式一、直接耦合一、直接耦合二、阻容耦合二、阻容耦合三、变压器耦合三、变压器耦合四、光电耦合四、光电耦合第3页/共54页一、直接耦合一、直接耦合既是第一级的集电极电阻，又是第二级的基极电阻 能够放大变化缓慢的信号，便于集成化，Q点相互影响，存在零点漂移现象。当输入信号为零时，前级由温度变化所引起的电流、电位的变化会逐级放大。第二级第一级Q1合适吗？直接连接输入为零，输出产生变化的现象称为零点漂移求解Q点时应按各回路列多元一次方程，然后解方程组。第4页/共54页如何设置合适的静态工作点如何设置合适的静态工作点？对哪些动态参数产生影响？用什么元件取代Re既可设置合适
3、的Q点，又可使第二级放大倍数不至于下降太多？若要UCEQ5V，则应怎么办？用多个二极管吗？二极管导通电压UD？动态电阻rd特点？Re必要性？稳压管伏安特性 UCEQ1太小加Re（Au2数值）改用D若要UCEQ1大，则改用DZ。第5页/共54页NPN型管和型管和PNP型管混合使用型管混合使用 在用NPN型管组成N级共射放大电路，由于UCQi UBQi，所以 UCQi UCQ(i-1）（i=1N），以致于后级集电极电位接近电源电压，Q点不合适。UCQ1（UBQ2）UBQ1UCQ2 UCQ1 UCQ1（UBQ2）UBQ1UCQ2 UCQ1 第6页/共54页二、阻容耦合二、阻容耦合 Q点相互独立。不能
4、放大变化缓慢的信号，低频特性差，不易集成化。共射电路共集电路有零点漂移吗？利用电容连接信号源与放大电路、放大电路的前后级、放大电路与负载，为阻容耦合。第7页/共54页 可能是实际的负载，也可能是下级放大电路三、变压器耦合三、变压器耦合 理想变压器情况下，负载上获得的功率等于原边消耗的功率。从变压器原边看到的等效电阻第8页/共54页发光元件光敏元件四、光电耦合第9页/共54页光电耦合放大电路目前市场上已有集成光电耦合放大电路，具有较强的放大能力。第10页/共54页3.2 3.2 多级放大电路的动态分析多级放大电路的动态分析二、分析举例二、分析举例一、动态参数分析一、动态参数分析第11页/共54页
5、1.放大倍数：输出量与输入量之比电压放大倍数是最常被研究和测试的参数信号源信号源内阻输入电压输入电流输出电压输出电流对信号而言，任何放大电路均可等效成二端口网络。第12页/共54页2.2.输入电阻和输出电阻输入电阻和输出电阻 将输出等效成有内阻的电压源，内阻就是输出电阻。空载时输出电压有效值带RL时的输出电压有效值输入电压与输入电流有效值之比。从输入端看进去的等效电阻第13页/共54页一、动态参数分析一、动态参数分析1.电压放大倍数2.输入电阻3.输出电阻 对电压放大电路的要求：Ri大，Ro小，Au的数值大，最大不失真输出电压大。多级放大电路的输入电阻就是输入级的输入电阻;输出电阻就是输出级的
6、输出电阻。第14页/共54页二、分析举例二、分析举例如图所示的两级电压放大电路，已知1=2=50,T1和T2均为3DG8D。计算前、后级放大电路的静态值计算前、后级放大电路的静态值(U UBEBE=0.6V)=0.6V)及电路的动态参数。及电路的动态参数。RB1C1C2RE1+RC2C3CE+24V+T1T21M 27k 82k 43k 7.5k 510 10k oU.Ui.例例1 1第15页/共54页 两级放大电路的静态值可分别计算。RB1C1C2RE1+RC2C3CE+24V+T1T21M 27k 82k 43k 7.5k 510 10k oU.Ui.解:第16页/共54页第一级是射极输出
7、器第一级是射极输出器:第17页/共54页第二级是分压式偏置电路第二级是分压式偏置电路第18页/共54页计算计算 r r i i和和 r r 0 0小信号等效电路小信号等效电路2bI2cIrbe2RC2rbe1RB11bI1cIRE1+_+_+_Ui.oU.o1U.由等效电路可知，放大电路的输入电阻 ri 等于第一级的输入电阻ri1。第一级是射极输出器，它的输入电阻ri1与负载有关，而射极输出器的负载即是第二级输入电阻 ri2。第19页/共54页2bI2cIrbe2RC2rbe1RB11bI1cIRE1+_+_+_Ui。oU.o1U.第20页/共54页2bI2cIrbe2RC2rbe1RB11b
8、I1cIRE1+_+_+_Ui。oU.o1U.第21页/共54页求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数第一级放大电路为射极输出器第一级放大电路为射极输出器2bI2cIrbe2RC2rbe1RB11bI1cIRE1+_+_+_Ui.oU.o1U.第22页/共54页第二级放大电路为共发射极放大电路第二级放大电路为共发射极放大电路总电压放大倍数2bI2cIrbe2RC2rbe1RB11bI1cIRE1+_+_+_Ui.oU.o1U.第23页/共54页二、分析举例（二、分析举例（例例2）第24页/共54页讨论一讨论一 失真分析：由NPN型管组成的两级共射放大电路共射放大电路共射放大电路饱和失真？截止失真
9、？首先确定在哪一级出现了失真，再判断是什么失真。比较Uom1和Uim2，则可判断在输入信号逐渐增大时哪一级首先出现失真。在前级均未出现失真的情况下，多级放大电路的最大不失真电压等于输出级的最大不失真电压。第25页/共54页讨论二：放大电路的选用讨论二：放大电路的选用1.按下列要求组成两级放大电路：Ri12k，Au 的数值3000；Ri 10M，Au的数值300；Ri100200k，Au的数值150；Ri 10M，Au的数值10，Ro100。共射、共射2.若测得三个单管放大电路的输入电阻、输出电阻和空载电压放大倍数，则如何求解它们连接后的三级放大电路的电压放大倍数？注意级联时两级的相互影响！共源
10、、共射共集、共射共源、共集。第26页/共54页作业3.1 3.2 3.5第27页/共54页3.3 3.3 差分放大电路差分放大电路一、零点漂移现象及其产生的原因一、零点漂移现象及其产生的原因二、长尾式差分放大电路的组成二、长尾式差分放大电路的组成三、长尾式差分放大电路的分析三、长尾式差分放大电路的分析四、差分放大电路的四种接法四、差分放大电路的四种接法五、具有恒流源的差分放大电路五、具有恒流源的差分放大电路六、差分放大电路的改进六、差分放大电路的改进第28页/共54页一、零点漂移现象及其产生的原因一、零点漂移现象及其产生的原因1.什么是零点漂移现象：uI0，uO0的现象。产生原因：温度变化，直
11、流电源波动，元器件老化。其中晶体管的特性对温度敏感是主要原因，故也称零漂为温漂。克服温漂的方法：引入直流负反馈，温度补偿。典型电路：差分放大电路第29页/共54页零点漂移零输入零输出理想对称二、长尾式差分放大电路的组二、长尾式差分放大电路的组成成信号特点？能否放大？共模信号：大小相等，极性相同。差模信号：大小相等，极性相反.信号特点？能否放大？第30页/共54页典型电路典型电路在理想对称的情况下：2.零输入零输出；1.可克服零点漂移；4.放大差模信号。3.抑制共模信号；第31页/共54页三、长尾式差分放大电路的分析三、长尾式差分放大电路的分析 Rb是必要的吗？1.Q点：晶体管输入回路方程：通常
12、，Rb较小，且IBQ很小，故选合适的VEE和Re就可得合适的Q第32页/共54页2.2.抑制共模信号抑制共模信号 共模信号：数值相等、极性相同的输入信号，即第33页/共54页2.2.抑制共模信号抑制共模信号：Re的共模负反馈作用Re的共模负反馈作用：温度变化所引起的变化等效为共模信号对于每一边电路，Re=?如 T()IC1 IC2 UE IB1 IB2 IC1 IC2 抑制了每只差分管集电极电流、电位的变化。第34页/共54页3.3.放大差模信号放大差模信号iE1=iE2，Re中电流不变，即Re 对差模信号无反馈作用。差模信号：数值相等，极性相反的输入信号，即第35页/共54页为什么？差模信号
13、作用时的动态分析差模信号作用时的动态分析差模放大倍数第36页/共54页4.4.动态参数动态参数：Ad、Ri、Ro、Ac、KCMR 共模抑制比KCMR：综合考察差分放大电路放大差模信号的能力和抑制共模信号的能力。在实际应用时，信号源需要有“接地”点，以避免干扰；或负载需要有“接地”点，以安全工作。根据信号源和负载的接地情况，差分放大电路有四种接法：双端输入双端输出、双端输入单端输出、单端输入双端输出、单端输入单端输出。第37页/共54页四、差分放大电路的四种接法四、差分放大电路的四种接法 由于输入回路没有变化，所以IEQ、IBQ、ICQ与双端输出时一样。但是UCEQ1 UCEQ2。1.双端输入单
14、端输出：Q点分析第38页/共54页1.1.双端输入单端输出双端输入单端输出：差模信号作用下的分析第39页/共54页1.1.双端输入单端输出双端输入单端输出：共模信号作用下的分析第40页/共54页1.1.双端输入单端输出双端输入单端输出：问题讨论（1）T2的Rc可以短路吗？（2）什么情况下Ad为“”？（3）双端输出时的Ad是单端输出时的2倍吗？第41页/共54页2.2.单端输入双端输出单端输入双端输出共模输入电压差模输入电压 输入差模信号的同时总是伴随着共模信号输入：在输入信号作用下发射极的电位变化吗？说明什么？第42页/共54页2.2.单端输入双端输出单端输入双端输出问题讨论：（1）UOQ产生
15、的原因？（2）如何减小共模输出电压？测试:差模输出共模输出静态时的值单端输入单端输出的情况请同学们自行分析！第43页/共54页3.3.四种接法的比较四种接法的比较：电路参数理想对称条件下输入方式：Ri均为2(Rb+rbe)；双端输入时无共模信号输入，单端输入时有共模信号输入。输出方式：Q点、Ad、Ac、KCMR、Ro均与之有关。第44页/共54页五五、差分放大电路的、差分放大电路的改进改进 由前分析可知：Re 越大，每一边的漂移越小，共模负反馈越强，Ac越小，KCMR越大，差分放大电路的性能越好。但为使静态电流不变，Re 越大，VEE越大，以至于Re太大就不合理了。需在低电源条件下，设置合适的
16、IEQ，并得到得到（等效）趋于无穷大的Re。解决方法：采用电流源取代Re！第45页/共54页1、具有恒流源差分放大电路的组成具有恒流源差分放大电路的组成等效电阻为无穷大近似为恒流第46页/共54页1)RW取值应大些？还是小些？2)RW对动态参数的影响？3)若RW滑动端在中点，写出Ad、Ri的表达式。2、加调零电位器 RW（改善对称性）第47页/共54页六、六、场效应管差分放大电路场效应管差分放大电路第48页/共54页若uI1=10mV，uI2=5mV，则uId=？uIc=？uId=5mV，uIc=7.5mV讨论一讨论一 若将电桥的输出作为差放的输入，则其共模信号约为多少？设置Q点时如何考虑？第
17、49页/共54页1、uI=10mV，则uId=?uIc=?2、若Ad=102、KCMR103用直流表测uO，uO=?uId=10mV，uIc=5mVuO=Ad uId+Ac uIc+UCQ1=?=?=?讨论二讨论二 单端输入单端输出单端输入单端输出第50页/共54页例电路如侧。已知（1）Re的取值应为多少？T1和T2管的UCEQ为多少？（2）试求Au、Ri和Ro;（3）若将电路改成单端输出（如图），用直流表测得输出电压uo=3V，试问输入电压约为多少？设共模电压可忽略。解：（1）第51页/共54页例电路如侧。已知（1）Re的取值应为多少？T1和T2管的UCEQ为多少？（2）试求Au、Ri和Ro;（3）若将电路改成单端输出（如图），用直流表测得输出电压uo=3V，试问输入电压约为多少？设共模电压可忽略。解：（2）据、可得交流等效第52页/共54页例电路如侧。已知（3）若将电路改成单端输出（如 图），用直流表测得输出电压 uo=3V，试问输入电压约为多少？设共模电压可忽略。据、可得解：（3）因直流表测得的输出电压包涵静态和动态两部分！再据可得忽略共模影响有：第53页/共54页感谢您的观看。第54页/共54页