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1、级联放大电路本讲稿第一页，共二十八页第6章 级联放大电路本讲稿第二页，共二十八页问题：问题：1.为什么要采用多级级联放大？为什么要采用多级级联放大？2.常用的级联耦合方式有哪几种？特点如何？常用的级联耦合方式有哪几种？特点如何？3.级联电路的动态特性主要取决于那一级？如何分析计级联电路的动态特性主要取决于那一级？如何分析计算？算？本讲稿第三页，共二十八页级联问题的产生原因：级联问题的产生原因：电压增益指标不满足要求等。需要多次电压增益指标不满足要求等。需要多次（级）放大。（级）放大。UiUoEc本讲稿第四页，共二十八页阻容偶合阻容偶合变压器偶合变压器偶合直接耦合直接耦合光电耦合光电耦合耦合概念
2、：耦合概念：多级放大电路的连接过程中，前一级输出与下一多级放大电路的连接过程中，前一级输出与下一级输入的连接方式称为耦合方式。级输入的连接方式称为耦合方式。放大电路的级间耦合应满足条件放大电路的级间耦合应满足条件:（1 1）保证信号的传输；）保证信号的传输；（2 2）保证各级的静态工作点正确。）保证各级的静态工作点正确。耦合方式耦合方式本讲稿第五页，共二十八页1.阻容耦合阻容耦合UiUoEc优点：优点：结构简单，各级放大电路工作点互不影响，放大效果好；。结构简单，各级放大电路工作点互不影响，放大效果好；。缺点：缺点：不能传送变化缓慢的信号或直流信号。不适宜集成化。不能传送变化缓慢的信号或直流信
3、号。不适宜集成化。特点：特点：概念：级间采用电容耦合。概念：级间采用电容耦合。电容的作用：电容的作用：传送交流信号；阻隔直流。传送交流信号；阻隔直流。与下级输入电阻构成阻容耦合。与下级输入电阻构成阻容耦合。本讲稿第六页，共二十八页2.变压器耦合变压器耦合概念：概念：两级间利用变压器来传送信号的耦合方式称变压器耦合。两级间利用变压器来传送信号的耦合方式称变压器耦合。（1）变压器耦合可隔除直流，传递一定频率的交流信号，因此各级的）变压器耦合可隔除直流，传递一定频率的交流信号，因此各级的 Q 互相独立。互相独立。（2 2）可以实现输出级与负载的可以实现输出级与负载的阻抗变换，以获得有效的功率传阻抗变
4、换，以获得有效的功率传输。输。变压器耦合的特点：变压器耦合的特点：变压器耦合放大电路变压器耦合放大电路本讲稿第七页，共二十八页变压器耦合阻抗变换的原理图变压器耦合阻抗变换的原理图N1/N2=U1/U2;N2/N1=I1/I2;理想条件下，变压器原副边的匝数比为：理想条件下，变压器原副边的匝数比为：结论：可通过调整匝比结论：可通过调整匝比 n 使原、副端阻抗匹配使原、副端阻抗匹配。RLU1=U2 N1/N2 I1=I2 N1/N2所以有所以有RL=U1/I1=(N1/N2)2 RL =n2 RL阻抗变换工作原理：阻抗变换工作原理：本讲稿第八页，共二十八页3.直接耦合直接耦合直接耦合的特点直接耦合
5、的特点优点：优点：具有良好的低频特性，可具有良好的低频特性，可放大变化缓慢的信号，无耦合大放大变化缓慢的信号，无耦合大电容，电容，便于集成便于集成。直接耦合放大电路直接耦合放大电路概念：概念：各级电路之间直接连接或采用对直流呈导通特性的电阻、二各级电路之间直接连接或采用对直流呈导通特性的电阻、二极管等元件相接。极管等元件相接。本讲稿第九页，共二十八页4.光电耦合光电耦合概念：概念：两级间利用光电耦合器来传送信号的耦合方式称两级间利用光电耦合器来传送信号的耦合方式称光电耦合光电耦合。IiE1RLIoD2RLUoD1E2+-Ui工作原理：工作原理：采用发光二极管和光敏二极管构成；采用发光二极管和光
6、敏二极管构成；输入电压输入电压Ui使使D1发光；光使发光；光使D2产生电流，输出产生电流，输出Uo。工作过程：工作过程：电电光光电电特点：特点：抗干扰性强。（干扰信号不能产生持续的电流、单向传输、输入输抗干扰性强。（干扰信号不能产生持续的电流、单向传输、输入输出不共地解决地线干扰）出不共地解决地线干扰）光电耦合电路光电耦合电路本讲稿第十页，共二十八页 多级放大电路放大倍数的计算多级放大电路放大倍数的计算其中：其中：Ai是第是第i级放大电路的放大倍数。级放大电路的放大倍数。(1)输入电阻法输入电阻法求分立元件多级放大电路电压增益有两种方法求分立元件多级放大电路电压增益有两种方法(2)(2)开路电
7、压法开路电压法本讲稿第十一页，共二十八页(1)输入电阻法：输入电阻法：在求单级放大电路的放大倍数时必须将后一级的在求单级放大电路的放大倍数时必须将后一级的输入电阻作为前一级的负载考虑，即将第二级的输入电阻与第一输入电阻作为前一级的负载考虑，即将第二级的输入电阻与第一级集电极负载电阻并联。级集电极负载电阻并联。本讲稿第十二页，共二十八页其中：考虑信号源内阻时考虑信号源内阻时级联放大器电压增益级联放大器电压增益AU本讲稿第十三页，共二十八页(2)(2)开路电压法开路电压法:将后一级与前一级开路，计算前一级的开路电将后一级与前一级开路，计算前一级的开路电压增益和输出电阻，并将其作为信号源内阻加以考虑
8、，共同作用压增益和输出电阻，并将其作为信号源内阻加以考虑，共同作用到后一级的输入端。到后一级的输入端。(即将前一级输出电阻看成后一级的信号源即将前一级输出电阻看成后一级的信号源内阻内阻)本讲稿第十四页，共二十八页总的电压放大倍数为总的电压放大倍数为考考虑虑信号源内阻信号源内阻时时其中：其中：本讲稿第十五页，共二十八页例题：两级放大电路参数如图例题：两级放大电路参数如图所示。所示。hfe1=hfe2=hfe=100;UBE1=UBE2=0.7=0.7V。要求：分别用输入电阻法和要求：分别用输入电阻法和开路电压法计算总电压增益。开路电压法计算总电压增益。已知三极管的参数为已知三极管的参数为:多级放
9、大电路的中频特性指标多级放大电路的中频特性指标：与单级相同，有电压增益、输入电阻、输与单级相同，有电压增益、输入电阻、输出电阻。出电阻。本讲稿第十六页，共二十八页UCEQ1=EcICQ1Rc1IE1Re1 Ec ICQ1(Rc1+Re1)=4.7VIEQ1=(UB1 UBE1)/Re1UB1=Ec Rb2/(Rb1+Rb2)IBQ=ICQ1/=9.3 AICQ1 IEQ1=0.93mA解：方法一：用输入电阻法解：方法一：用输入电阻法求电压增益求电压增益（1 1）求静态工作点）求静态工作点本讲稿第十七页，共二十八页本讲稿第十八页，共二十八页三极管的输入电阻三极管的输入电阻:（2）求电压增益）求电
10、压增益本讲稿第十九页，共二十八页第一级电压增益：第一级电压增益：总电压增益：总电压增益：第二级电压增益：第二级电压增益：本讲稿第二十页，共二十八页如求如求A AUs，需计算第一级的输入电阻，需计算第一级的输入电阻Ri1。Ri1=hie1/Rb1/Rb2=3.1/51/20 =3.1/14.4=2.55k 本讲稿第二十一页，共二十八页 第一级的开路电压增益第一级的开路电压增益方法二：方法二：用开路电压法求电压增益用开路电压法求电压增益 第一级输出电阻第一级输出电阻 第二级电压增益第二级电压增益 总电压增益总电压增益本讲稿第二十二页，共二十八页零点漂移现象零点漂移现象:在直接耦合的放大电路中，输入
11、为零，而输出电压在直接耦合的放大电路中，输入为零，而输出电压却缓慢变化的现象，称为却缓慢变化的现象，称为零点漂移现象零点漂移现象。零点漂移产生的原因：零点漂移产生的原因：温度变温度变换所引起的半导体器件参数的变换所引起的半导体器件参数的变化是产生零点漂移现象的主要原化是产生零点漂移现象的主要原因，因此零点漂移也称为因，因此零点漂移也称为温度漂温度漂移移，简称简称温漂温漂。直接耦合放大电路直接耦合放大电路抑制零点漂移的方法：抑制零点漂移的方法：（1 1）引入直流负反馈）引入直流负反馈（2 2）温度补偿）温度补偿（3 3）采用差分放大电路）采用差分放大电路本讲稿第二十三页，共二十八页本章主要内容如
12、下本章主要内容如下:一、级联目标一、级联目标提高放大电路增益。提高放大电路增益。二、耦合方式二、耦合方式阻容耦合：电容与后级输入电阻一起形成阻容耦合，各级之间直阻容耦合：电容与后级输入电阻一起形成阻容耦合，各级之间直流工作点独立。不易集成。流工作点独立。不易集成。变压器耦合：功率传输效率高，能传递直流和变化缓慢的信号。不易变压器耦合：功率传输效率高，能传递直流和变化缓慢的信号。不易集成。集成。直接耦合：能传输交流、直流信号，易集成。直接耦合：能传输交流、直流信号，易集成。二极管光电耦合：电二极管光电耦合：电-光光-电，不易集成。电，不易集成。级联放大电路小结级联放大电路小结本讲稿第二十四页，共
13、二十八页三、级联放大电路的分析方法三、级联放大电路的分析方法1.1.交流分析目标：交流分析目标：整个电路电压增益、输入电阻和输出电阻。整个电路电压增益、输入电阻和输出电阻。2.2.总电压增益：总电压增益：各级放大电路增益之积。各级放大电路增益之积。3.3.输入电阻：输入电阻：第一级放大电路输入电阻。第一级放大电路输入电阻。4.4.输出电阻：输出电阻：最后一级输出电阻。最后一级输出电阻。5.5.增益分析方法：增益分析方法：输入电阻法、开路电压法。输入电阻法、开路电压法。级联放大电路小结（续）级联放大电路小结（续）本讲稿第二十五页，共二十八页四、放大四、放大电电路的分析方法路的分析方法1.1.静静
14、态态分析分析：就是求解静就是求解静态态工作点工作点Q，在在输输入信号入信号为为零零时时，晶体管晶体管（和和场场效效应应管管）各各电电极极间间的的电电流与流与电压电压就是就是Q点。可用点。可用解析解析法或法或图图解法求解。解法求解。2.2.动态动态分析分析：就是求解各就是求解各动态动态参数和分析参数和分析输输出波形。通常出波形。通常,利用利用h参数参数等效等效电电路路计计算算小小信号作用信号作用时时的的Au、Ri和和Ro，利用利用图图解法分析解法分析UOm和和失真情况。失真情况。放大放大电电路的分析路的分析应应遵循遵循“先静先静态态、后、后动态动态”的原的原则则：只有静只有静态态工作点合适工作点
15、合适,动态动态分析才有意分析才有意义义；Q点点不但影响不但影响电电路路输输出是否失出是否失真真，而且与而且与动态动态参数密切相关。参数密切相关。晶体管放大电路小结（续）晶体管放大电路小结（续）本讲稿第二十六页，共二十八页五五、晶体管晶体管放大放大电电路路晶体管基本放大晶体管基本放大电电路有共射、共集、共基三种接法。路有共射、共集、共基三种接法。1.1.共射放大共射放大电电路路：即有即有电电流放大作用又有流放大作用又有电压电压放大作用放大作用，输输入入电电阻居三种阻居三种电电路之中路之中，输输出出电电阻阻较较大大，适用于一般放大。适用于一般放大。2.2.共集放大共集放大电电路路：只放大只放大电电流不放大流不放大电压电压，因因输输入入电电阻高而常做阻高而常做为为多多级级放大放大电电路的路的输输入入级级，因因输输出出电电阻低而常做阻低而常做为为多多级级放大放大电电路的路的输输出出级级，因因电压电压增益增益接近接近1 1而用于信号的跟随。而用于信号的跟随。3.3.共基共基电电路路：只放大只放大电压电压不放大不放大电电流流，输输入入电电阻阻小小,高高频频特性好特性好,适用适用于于宽频带宽频带放大放大电电路。路。晶体管放大电路小结（续）晶体管放大电路小结（续）本讲稿第二十七页，共二十八页第六章结束第六章结束本讲稿第二十八页，共二十八页