模电第3章--多级放大电路课件

第3 3章 多级放大电路多级放大电路概述3.13.2直接耦合多级放大电路3.3多级放大电路电压放大倍数的计算3.4 变压器耦合的特点1整体概述概述二点击此处输入相关文本内容概述一点击此处输入相关文本内容概述三点击此处输入相关文本内容2多级放大电路的放大倍数：3.1 多级放大电路概述1.问题提出 前面所述的单管放大电路，在实际运用中各项性能指标很难满足要求，所以需要采用多级放大电路，来满足实际要求。多级放大器级间耦合的条件是把前级的输出信号尽可能多地传给后级，同时要保证前后级晶体管均处于放大状态，实现不失真的放大。32.多级放大电路耦合形式 多级放大电路的连接，产生了单元电路间的级联问题，即耦合问题。放大电路的级间耦合必须要保证信号的传输，且保证各级的静态工作点正确。耦合电路采用直接连接或电阻连接，不采用电抗性元件。级间采用电容或变压器耦合。电抗性元件耦合，只能传输交流信号，漂移信号和低频信号不能通过。直接耦合电路可传输低频甚至直流信号，因而缓慢变化的漂移信号也可以通过直接耦合放大电路。直接耦合电抗性元件耦合根据输入信号的性质，就可决定级间耦合电路的形式。4 耦合电路的简化形式如图07.0107.01所示。直接耦合或电阻耦合使各放大级的工作点互相影响，应认真加以解决；阻容耦合使前后级相对独立，静态工作点Q互不影响，可抑制温漂；变压器耦合可实现阻抗变换（不常用）。(a)阻容耦合 (b)直接耦合 (c)变压器耦合 图07.01 耦合电路的形式51.直接耦合放大电路静态工作点的设置3.1.1 3.1.1 直接耦合62.2.直接耦合方式的优缺点 直接耦合放大电路的优点是低频特性好。电路中没有大电容，容易集成。直接耦合或电阻耦合方式使各放大级的直流 通路相连，工作点互相影响，给电路的分析、设计和调试带来一定的困难。直接耦合放大电路存在零点漂移现象。7零点漂移零点漂移 是三极管的工作点随时间而逐渐偏离原有静态值的现象。产生零点漂移的主要原因是温度的影响，所以有时也用温度漂移或时间漂移来表示。工作点参数的变化往往由相应的指标来衡量。一般将在一定时间内，或一定温度变化范围内的输出级工作点的变化值除以放大倍数，即将输出级的漂移值归算到输入级来表示的。例如 V/C 或 V/min。83.3.直接耦合放大电路的构成 直接耦合或电阻耦合使各放大级的工作点互相影响，这是构成直接耦合多级放大电路时必须要加以解决的问题。电位移动直接耦合放大电路NPN+PNP组合电平移动直接耦合放大电路电流源电平移动放大电路(1)(1)(2)(2)(3)(3)9电位移动直接耦合放大电路(1)(1)于是 VC1=VB2 VC2=VB2+VCB2VB2（VC1）这样，集电极电位就要逐级提高，为此后面的放大级要加入较大的发射极电阻，从而无法设置正确的工作点。这种方式只适用于级数较少的电路。如果将基本放大电路去掉耦合电容，前后级直接连接，如图07.0207.02所示。图07.02 前后级的直接耦合 10(2)(2)NPN+PNP组合电平移动直接耦合放大电路 级间采用NPN管和PNP管搭配的方式，如图07.0307.03所示。由于NPNNPN管集电极电位高于基极电位，PNP管集电极电位低于基极电位，它们的组合使用可避免集电极电位的逐级升高。图07.03 NPN和PNP管组合113.1.2 阻容耦合放大电路 阻容耦合放大电路的缺点是低频特性差。电路中有大电容，不便于集成，仅用于分立元件组成的放大电路。阻容耦合方式使各放大级的直流通路不相连，工作点互相独立，便于电路的分析、设计和调试。阻容耦合放大电路不存在零点漂移现象。阻容耦合方式的优缺点123.1.3 变压器耦合共射放大电路13 变压器耦合放大电路的缺点是低频特性差。电路中有变压器，笨重且不能集成。阻容耦合方式使各放大级的直流通路不相连，工作点互相独立，便于电路的分析、设计和调试。变压器耦合方式的优缺点可实现阻抗变换。在集成功放产生之前广泛用于分立元件功放电路。143.1.4 光电耦合1.光电耦合器及其传输特性152.光电耦合放大电路163.2 3.2 多级放大电路动态分析 在求分立元件多级放大电路的电压放大倍数时有两种处理方法。输入电阻法开路电压法 一是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级集电极负载电阻并联。二是将后一级与前一级开路，计算前一级的开路电压放大倍数和输出电阻，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。多级放大电路电压放大倍数的计算17多级放大电路方框图18例 分析图示电路1、静态 分析2、动态 分析 做小信号等效电路 求 和 求19 现以图07.0307.03的两级放大电路为例加以说明，有关参数示于图07.0507.05中。三极管的参数为 1=2=100，VBE1=VBE2=0.7=0.7 V。计算总电压放大倍数。用输入电阻法计算。图07.05 两级放大电路计算例 20用输入电阻法求电压增益（1 1）求静态工作点2122（2 2）求电压放大倍数先计算三极管的输入电阻电压增益23 如果求从VS算起的电压增益，需计算第一级的输入电阻 Ri1=rbe1/Rb1/Rb2=3.1/51/20 =3.1/14.4=2.55 k 对于多级放大电路可认为：前级是后级的信号源，后级是前级的负载。多级放大器可使放大倍数提高，但是靠牺牲通频带来实现的。通频带将在频率响应中介绍。243.3 3.3 变压器耦合的特点 采用变压器耦合也可以隔除直流，传递一定频率的交流信号，因此各放大级的Q互相独立。变压器耦合的优点是可以实现输出级与负载的阻抗匹配，以获得有效的功率传输。变压器耦合阻抗匹配的原理见图07.06(a)07.06(a)。在理想条件下，变压器原副边的安匝数相等，即 I1 N1=I2 N2 I2=（I1 N1/N2）=I1(V1/V2)=(V2/RL)(V1/R1)(V1/V2)=(V2/RL)(N1/N2)2=R1/RL n2=R1/RL 可以通过调整匝比n来使原、副端阻抗匹配。07.06(a)变压器的阻抗匹配25 当变压器的原端作为谐振回路使用时，为了使较小的三极管输出电阻不影响谐振回路的Q值，在原端采用抽头的方式以实现匹配。此时将V1 1接在a a b b之间就可以减轻三极管对Q值的影响。如图07.06(b)07.06(b)所示。图07.06(b)变压器的阻抗匹配263.3 直接耦合放大电路3.3.1 零点漂移现象3.3.2 差分放大电路的组成3.3.3 长尾式差分放大电路3.3.4 差分放大电路输入共模信号3.3.5 差分放大电路加差模信号3.3.6 差分放大电路的电压传输特性3.3.7 双端输入、单端输出差分放大电路3.3.8 图3.3.7 所示电路的直流通道3.3.9 图3.3.7 所示电路对差模信号的等效电路3.3.10 图3.3.7 所示电路对共模信号的等效电路273.3.1 3.3.1 直接耦合放大电路的零点漂移现象零点漂移 是三极管的工作点随时间而逐渐偏离原有静态值的现象。产生零点漂移的主要原因是温度的影响，所以有时也用温度漂移或时间漂移来表示。工作点参数的变化往往由相应的指标来衡量。一般将在一定时间内，或一定温度变化范围内的输出级工作点的变化值除以放大倍数，即将输出级的漂移值归算到输入级来表示的。例如 V/C 或 V/min。28零点漂移现象293.3.2 差分放大电路一、差分放大电路的组成b、为克服温度漂移增加随温度变化的电源V。c、用和左边电路完全对称的电路代替电源V。d、图(c)电路射极电阻影响电路电压放大倍数。将两电阻合二为一。e、增加负电源解决电源和信号源不共地的问题。30二、差分放大电路的四种接法双端输入双端输出电路双端输入单端输出电路单端输入双端输出电路单端输入单端输出电路311、长尾式差分放大电路1.静态分析-双端输入双端输出电路32（1）差分放大电路输入共模信号2.动态分析共模增益：在电路参数理想对称情况下：电路参数对称起互相补偿作用，抑制温度漂移。Re对共模信号的负反馈作用，抑制温度漂移。33（2）差分放大电路加差模信号34（3）差分放大电路的电压传输特性352、双端输入、单端输出差分放大电路36做双端输入、单端输出电路的直流通路1.静态分析372.做双端输入、单端输出电路对差模信号的等效电路383.双端输入、单端输出电路对共模信号的等效电路393、单端输入、双端输出电路1.静态分析（略）2.动态分析404、单端输入、单端输出电路41具有恒流源的差分放大电路5、改进型差分放大电路电路调零措施：为保证输入为0时输出也为0，增加电位器RW。42场效应管差分放大电路43一、互补输出级的基本电路3.3.3 直接耦合互补输出级存在问题：交越失真对输出级提出的性能要求：输出电阻尽量小；输出电压尽量大。44二、消除交越失真的互补输出级1.采用二极管消除交越失真的互补输出级452.采用UBE倍增电路和复合管的准互补级输出46问题提问与解答问答HERE COMES THE QUESTION AND ANSWER SESSION47感谢参与本课程，也感激大家对我们工作的支持与积极的参与。课程后会发放课程满意度评估表，如果对我们课程或者工作有什么建议和意见，也请写在上边结束语48感谢观看Theusercandemonstrateonaprojectororcomputer,orprintthepresentationandmakeitintoafilm49