模拟电路课件第三章多级放大电路.ppt

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1、第三章第三章 多级多级 放大电路放大电路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当单级放大电路不能满足多方面的性能要求（如当单级放大电路不能满足多方面的性能要求（如Au104、Ri=2M、Ro=100）时，应考虑采用多级放大电路。组成）时，应考虑采用多级放大电路。组成多级放大电路时首先应考虑如何多级放大电路时首先应考虑如何“连接连接”几个单级放大电几个单级放大电路，耦合方式即连接方式。路，耦合方式即连接方式。常见耦合方式有：直接耦合、阻容耦合、变压器耦合、常见耦合方式有：直接耦合、阻容耦合、

2、变压器耦合、光电耦合等。光电耦合等。3.1多级放大电路的耦合方式多级放大电路的耦合方式既是第一级的集电极电阻，既是第一级的集电极电阻，又是第二级的基极电阻又是第二级的基极电阻能够放大变化缓慢的信号，能够放大变化缓慢的信号，便于集成化，便于集成化，Q点相互影响，点相互影响，存在零点漂移现象。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、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。电位的变化会逐级放大。输入为零，输出产生变输入为零，输出产生变化的现象称为零点漂移化的现象称为零点漂移第二级第二级第一级第一级3.1.1 直接耦合直接耦合Q1合适吗？合适吗？对哪

3、些动态参对哪些动态参数产生影响？数产生影响？用什么元件取代用什么元件取代Re既可设置合适的既可设置合适的Q点，又可使第二级点，又可使第二级放大倍数不至于下降太大？放大倍数不至于下降太大？Re一、直接耦合放大电路静态工作点的设置一、直接耦合放大电路静态工作点的设置UCEQ1太小太小加加Re（Au2数值数值）改用改用D若要若要UCEQ1大，则改用大，则改用DZ稳压管稳压管伏安特性伏安特性小功率管多为小功率管多为5mA由最大功耗得出由最大功耗得出必要性？必要性？rzu/i，小功率管多为几欧至二十几欧。，小功率管多为几欧至二十几欧。用用NPN型管组成型管组成N级共射放大级共射放大电路，由于电路，由于U

4、CQi UBQi，所以，所以 UCQi UCQ(i-1）（i=1N），），以致于后级集电极电位接近电以致于后级集电极电位接近电源电压，源电压，Q点不合适。点不合适。UCQ1（UBQ2）UBQ1UCQ2 UCQ1 NPN型管和型管和PNP型管混合使用型管混合使用NPN型和型和PNP型管混合使用。型管混合使用。Re二、直接耦合方式的优缺点二、直接耦合方式的优缺点l 直接耦合方式使各级直流通路相连，静态工作点相互影响；直接耦合方式使各级直流通路相连，静态工作点相互影响；l 具有良好的低频特性，可以放大变化缓慢的信号；具有良好的低频特性，可以放大变化缓慢的信号；l 易于集成；易于集成；l 存在零点漂移

5、现象；存在零点漂移现象；Q点相互独立。不能放大变化缓慢的信号，低频特性差，不点相互独立。不能放大变化缓慢的信号，低频特性差，不便于集成化。便于集成化。共射电路共射电路共集电路共集电路利用电容连接信号源与放利用电容连接信号源与放大电路、放大电路的前后大电路、放大电路的前后级、放大电路与负载，为级、放大电路与负载，为阻容耦合。阻容耦合。3.1.2 阻容耦合阻容耦合L2L2c21RIRIPPl，负载折合到原边负载折合到原边的等效电阻的等效电阻可能是实际的负载，也可可能是实际的负载，也可能是下级放大电路能是下级放大电路理想变压器情况下，理想变压器情况下，负载上获得的功率等负载上获得的功率等于原边消耗的

6、功率。于原边消耗的功率。实现阻抗变换L221L2c2L)(RNNRIIRl3.1.3 变压器耦合变压器耦合1.电压放大倍数电压放大倍数 njujunuunuAAAAUUUUUUUUA121ioi2o2io1io2.输入电阻输入电阻i1iRR 3.输出电阻输出电阻nRRoo对电压放大电路的要求：对电压放大电路的要求：Ri大，大，Ro小，小，Au的数值大，最大不失的数值大，最大不失真输出电压大。真输出电压大。3.2 多级放大电路的动态分析多级放大电路的动态分析)(1(L622be5i2RRrRR21L62be2L6221bei2311)()1()()1()(uuuuuAAARRrRRArRRAbe

7、121irRRR2be2536o1rRRRR分析举例分析举例写出写出Au、Ri和和Ro的表达式的表达式习题习题1写出写出Au、Ri和和Ro的表达式的表达式习题习题2例题：例题：设设 gm=3mA/V，=50，rbe=1.7k，求：总电压放大倍求：总电压放大倍数、输入电阻、输出电阻。数、输入电阻、输出电阻。前级前级:场效应管共源极放大器场效应管共源极放大器后级后级:晶体管共射极放大器晶体管共射极放大器（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第二级的输入电阻：第二级的输入电阻：Ri2=R3/R4/rbe=82/43/1.7=1.7

8、 k RiRi2Ro各级电压放大倍数各级电压放大倍数4.4)7.1/10(3)/(211iDmLmuRRgRgA147711010502.)/(rR/Rr RAbeLCbeLu计算输入电阻、输出电阻计算输入电阻、输出电阻Ri=R1/R2=3/1=0.75M Ro=RC=10k 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)=64763075020750647iSiuusRRRAA习题习题(select)：P166 3.1，3.2，3.3，3.4，3.5零点漂移现象：零点漂移现象：uI0，uO0的现象。的现象。产生原因：温度变化，直流电源波动，元

9、器件老化。其中晶产生原因：温度变化，直流电源波动，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。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；克服温漂的方法：引入直流负反馈、温度补偿；典型电路：差分放大电路典型电路：差分放大电路3.3 直接耦合放大电路直接耦合放大电路3.3.1 直接耦合放大电路的零点漂移现象直接耦合放大电路的零点漂移现象零点零点漂移漂移参数理想对称：参数理想对称：Rb1=Rb2，Rc1=Rc2，Re1=Re2;T1、T2在任何温度下特性均相同。在任何温度下特性均相同。3.3.2 差分放大电路差分放大电路一、电

10、路的组成一、电路的组成uI1与与uI2所加信号大小相等、极性相同所加信号大小相等、极性相同共模信号共模信号典型电路典型电路信号特点？信号特点？二、长尾式差分放大电路二、长尾式差分放大电路uI1与与uI2所加信号大小相等、极性相反所加信号大小相等、极性相反差模信号差模信号02CQ1CQOCQ2CQ1CQEQ2EQ1EQCQ2CQ1CQBQ2BQ1BQUUuUUUIIIIIIIII长尾式差分放大电路的分析长尾式差分放大电路的分析1.Q点：令点：令uI1=uI2=0be2bebe121c2cc1b2bb1rrrRRRRRReEQBEQBQEE2RIURIVbBEQcCQCCCEQEQBQ1URIVU

11、II，晶体管输入回路方程：晶体管输入回路方程：eBEQEEEQ2RUVI通常，通常，Rb较小，且较小，且IBQ很小，故很小，故0)()(C2CQ2C1CQ1C2C1OuUuUuuu0 cIcOccAuuA，参数理想对称时共模放大倍数C21CC21CB21Buuiiii共模信号：数值相等、极性相同的输入信号，即共模信号：数值相等、极性相同的输入信号，即IcI2I1uuu2.抑制共模信号抑制共模信号0 cIcOccAuuA参数理想对称时共模放大倍数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如如 T()IC1 IC2 UE IB1 I

12、B2 IC1 IC2 Re负反馈作用抑制了每只差分管集电极电流、电位的变化。负反馈作用抑制了每只差分管集电极电流、电位的变化。抑制共模信号抑制共模信号：Re的共模负反馈作用的共模负反馈作用C1OC21CC21CB21B2 uuuuiiiiiE1=iE2，Re中电流不变，即中电流不变，即Re 对差模信号无反馈作用。对差模信号无反馈作用。2/IdI2I1uuu差模信号：数值相等，极性相反的输入信号，即差模信号：数值相等，极性相反的输入信号，即3.放大差模信号放大差模信号 )(2bebBIdrRiubebLcd)2(rRRRA差模放大倍数差模放大倍数IdOdduuA)2(2LcCOdRRiu 2)(

13、2cobebiRRrRR，差模信号作用时的动态分析差模信号作用时的动态分析。下，在参数理想对称的情况CMRcdCMRKAAK在实际应用时，信号源需要有在实际应用时，信号源需要有“接地接地”点，以避免干扰；点，以避免干扰；或负载需要有或负载需要有“接地接地”点，以安全工作。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：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、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。单端输入单端输出。4.动态参数：动态参数：Ad、Ri、Ro、Ac、KCMR共模抑制

14、比共模抑制比KCMR：综合考察差分放大电路放大差模信号的：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。能力和抑制共模信号的能力。cCQCCCQ2LcCQCCLcLCQ1)(RIVURRIVRRRU由于输入回路没有变化，所以由于输入回路没有变化，所以IEQ、IBQ、ICQ与双端输出时一与双端输出时一样。但是样。但是UCEQ1 UCEQ2。三、差分放大电路的四种接法三、差分放大电路的四种接法1.双端输入单端输出：双端输入单端输出：Q点分析点分析bebLcd)(21rRRRAcobebi)(2RRrRR，1.双端输入单端输出：差模信号作用下的分析双端输入单端输出：差模信号作用下的分析

15、差模信号作用时，负载电阻仅取差模信号作用时，负载电阻仅取T1管集电极电位的变化量，管集电极电位的变化量，与双端输出电路相比，其差模放大倍数减小。与双端输出电路相比，其差模放大倍数减小。bebLcd)(21rRRRAebebLcc)1(2)(RrRRRA)(2)1(2bebebebCMRrRRrRAAKcd1.双端输入单端输出：共模信号作用下的分析双端输入单端输出：共模信号作用下的分析共模输入电压共模输入电压差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：输入差模信号的同时总是伴随着共模信号输入：2/IIcIIduuuu，2.单端输入双端输出单端输入双端输出2IcIdIccId

16、dOuAuAuAuAu差模输出差模输出共模输出共模输出2.单端输入双端输出单端输入双端输出输入方式：输入方式：Ri均为均为2(Rb+rbe)；输出方式：输出方式：Q点、点、Ad、Ac、KCMR、Ro均与之有关。均与之有关。coCMRcbebLcd2 0 )2(RRKArRRRA双端输出：cobebebebCMRebebLccbebLcd )(2)1(2 )1(2)()(2)(RRrRRrRKRrRRRArRRRA单端输出：3.四种接法的比较：电路参数理想对称条件下四种接法的比较：电路参数理想对称条件下Re 越大，共模负反馈越强，单端输出时的越大，共模负反馈越强，单端输出时的Ac越小，越小，KCMR越越大，差分放大电路的性能越好。大，差分放大电路的性能越好。但为使静态电流不变，但为使静态电流不变，Re 越大，越大，VEE越大，以至于越大，以至于Re太大太大就不合理了。需在低电源条件下，得到趋于无穷大的就不合理了。需在低电源条件下，得到趋于无穷大的Re。解决方法：采用电流源！解决方法：采用电流源！四、改进型差分放大电路四、改进型差分放大电路3BEQEE2123EB32RUVRRRIII，等