第3章多级放大器

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,模拟电子技术,第,2,章 基本放大电路,为什么要多级放大？,在第,2,章，我们主要研究了由一个晶体管组成基本放大电路，它们的电压放大倍数一般只有几十倍。但是在实际应用中，往往需要放大非常微弱的信号，上述的放大倍数是远远不够的。为了获得更高的电压放大倍数，可以把多个基本放大电路连接起来，组成,“,多级放大电路,”,。其中每一个基本放大电路叫做一,“,级,”,，而级与级之间的连接方式则叫做,“,耦合方式,”,。,实际上，单级放大电路中也存在电路与信号源以及负载之间的耦合问题。,引言,第三章,多级放大电路,极间耦合形式：,直接,耦合,A,1,A,2,电路简单，能放大交、直流,信号，“,Q,”,互相影响，零点,漂移严重。,阻容,耦合,A,1,A,2,各级“,Q,”,独立，只放大交流,信号，信号频率低时耦合电,容容抗大。,变压,器,耦合,A,1,A,2,用于选频放大器、,功率放大器等。,一,.,多级放大器的耦合方式,1.,阻容耦合,通过电容将后级电路与前级相连接,优点：,各级放大器静态工作点独立。,由于电容器隔直流而通交流，所以它们的直流通路相互隔离、相互独立的，这样就给设计、调试和分析带来很大方便。,输出温度漂移比较小。,在传输过程中，交流信号损失少。,只要耦合电容选得足够大，则较低频率的信号也能由前级几乎不衰减地加到后级，实现逐级放大。,体积小，成本低,缺点：,不适合放大缓慢变化的信号。,不便于作成集成电路。,（放大频率不太低的交流信号交流放大器）,低频特性差；只能使信号直接通过，而不能改变其参数。,2.,直接耦合,将前级的输出端直接与后级的输入端相连接,优点：,各级放大器静态工作点相互影响。,输出温度漂移严重。,缺点：,可放大缓慢变化的信号。,电路中无电容，便于集成化,（低频特性好，能放大缓慢变化甚至直流信号直流放大器）,为了解决这个问题：可以采用如下的办法。,T1,、,T2,都处于饱和,1,）静态工作点不独立,（,a,）,R,R,B1,C1,u,i,u,o,T,T,1,2,U,CE1,E2,R,R,C2,(a),加入电阻,R,E2,方法一：,R,R,B1,C1,R,C2,u,i,u,o,T,T,1,2,R,U,z,+,V,D,z,CC,（,b,）在,T2,的发射极加入稳压管,方法二：,R,R,B1,C1,R,E2,u,i,u,o,T,T,1,2,R,C2,V,CC,+,方法三：可以在电路中采用不同类型的管子，即,NPN,和,PNP,管配合使用，如下图所示,。,利用,NPN,型管和,PNP,型管进行电平移动,（,1,）电路可以放大缓慢变化的信号和直流信号。由于级间是直接耦合，所以电路可以放大缓慢变化的信号和直流信号。,（,2,）便于集成。由于电路中只有晶体管和电阻，没有电容器和电感器，因此便于集成。,缺点：,优点,：,（,1,）各级的静态工作点不独立，相互影响。会给设计、计算和调试带来不便。,（,2,）引入了零点漂移问题。零点漂移对直接耦合放大电路的影响比较严重。,（,2,）直接耦合放大电路的优缺点,（,3,）直接耦合放大电路中的零点漂移问题,1,）何谓零点漂移？,2,）产生零点漂移的原因,3,）零点漂移的严重性及其抑制方法,电阻，管子参数的变化，电源电压的波动。如果采用高精度电阻并经经过老化处理和采 用高稳定度的电源，则,晶体管参数随温度的变化将成为产生零点漂移的主要原因。,如果零点漂移的大小足以和输出的有用信号相比拟，就无法正确地将两者加以区分。因此，为了使放大电路能正常工作，必须有效地抑制零点漂移。,为什么只对直接耦合多级放大电路提出这一问题呢？,温度的变化和零点漂移都是随时间缓慢变化的，如果放大电路各级之间采用阻容耦合，这种缓慢变化的信号不会逐级传递和放大，问题不会很严重。但是，对直接耦合多级放大电路来说，输入级的零点漂移会逐级放大，在输出端造成严重的影响。特别时当温度变化较大，放大电路级数多时，造成的影响尤为严重。,抑制零点漂移的方法：,1,）采用恒温措施，使晶体管工作温度稳定。需要恒温室或槽，因此设备复杂，成本高。,2,）采用温度补偿法。就是在电路中用热敏元件或二极管（或晶体管的发射结）来与工作管的温度特性互相补偿。最有效的方法是设计特殊形式的放大电路，用特性相同的两个管子来提供输出，使它们的零点漂移相互抵消。这就是“差动放大电路”的设计思想。,3,）采用直流负反馈稳定静态工作点。,4,）各级之间采用阻容耦合。,3.,变压器耦合（隔离性能好）,放大电路前级的输出端通过变压器接到后级的输入端或负载电阻上,优点：,1,、各级电路的静态工作点相互独立，改变匝数比可以实现阻抗变换，获得大的输出功率。,2,、,变压器耦合多级放大电路前后级的静态工作点是相互独立、互不影响的。,因为变压器不能传送直流信号。,3,、变压器耦合多级放大电路基本上没有温漂现象。,缺点：,体积大，成本高，,不便于集成；,不能传送直流或者频率低的信号，,高频和低频性能都很差,4.,光电耦合,光电耦合方式是通过光电耦合器件实现的,.,思路：根据电路的约束条件和管子的,I,B,、,I,C,和,I,E,的相互关系，列出方程组求解。如果电路中有特殊电位点，则应以此为突破口，简化求解过程。,多级放大电路的分析,1,、静态工作点的分析,变压器耦合,同第二章单级放大电路,阻容耦合,直接耦合,二,.,多级放大器的分析,前级的输出阻抗是后级的信号源阻抗,后级的输入阻抗是前级的负载,1.,两级之间的相互影响,2.,电压放大倍数（以两级为例）,注意：在算前级放大倍数时，要把后级的输入阻抗作为前级的负载！,扩展到,n,级：,A,u,1,(dB)=,A,u,1,(dB)+,A,u,2,(dB)+,+,A,un,(dB),3.,输入电阻,4.,输出电阻,（最前级）,(,一般情况下）,（最后级）,(,一般情况下）,设：,1,=,2,=,=100,，,U,BE1,=,U,BE2,=0.7,V,。,举例,1,：两级放大电路如图示，求,Q,、,A,u,、,r,i,、,r,o,解：,（,1,）求静态工作点,（,2,）求电压放大倍数,先计算三极管的输入电阻,画微变等效电路：,电压增益：,（,3,）求输入电阻,r,i,=r,i1,=r,be1,/R,b1,/R,b2,=2.55 k,（,4,）求输出电阻,r,O,=R,C2,=4.3 k,例,2:,如图所示的两级电压放大电路，,已知,1,=,2,=50,T,1,和,T,2,均为,3DG8D,。,计算前、后级放大电路的静态值,(,U,BE,=0.6V);,R,B1,C,1,C,2,R,E1,+,+,+,R,C2,C,3,C,E,+,+,+24V,+,T,1,T2,1M,27k,82k,43k,7.5k,510,10k,o,U,.,U,i,.,解,:,两级放大电路的静态值可分别计算。,R,B1,C,1,C,2,R,E1,+,+,+,R,C2,C,3,C,E,+,+,+24V,+,T,1,T2,1M,27k,82k,43k,7.5k,510,10k,o,U,.,U,i,.,第一级是射极输出器,:,第二级是分压式偏置电路,解,:,R,B1,C,1,C,2,R,E1,+,+,+,R,C2,C,3,C,E,+,+,+24V,+,U,i,.,T,1,T2,1M,27k,82k,43k,7.5k,510,10k,o,U,.,例,4:,如图所示的两级电压放大电路，,已知,1,=,2,=50,T,1,和,T,2,均为,3DG8D,。,R,B1,C,1,C,2,R,E1,+,+,+,R,C2,C,3,C,E,+,+,+24V,+,T,1,T2,1M,27k,82k,43k,7.5k,510,10k,o,U,.,U,i,.,（,1,）求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数。,（,2,）求放大电路的输入电阻和输出电阻,（,1,）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,2,b,I,2,c,I,r,be2,R,C2,r,be1,R,B1,1,b,I,1,c,I,R,E1,+,_,+,_,+,_,U,i,.,o,U,.,o1,U,.,第二级放大电路为共发射极放大电路,总电压放大倍数,2,b,I,2,c,I,r,be2,R,C2,r,be1,R,B1,1,b,I,1,c,I,R,E1,+,_,+,_,+,_,U,i,.,o,U,.,o1,U,.,(2),计算,r,i,和,r,0,微变等效电路,2,b,I,2,c,I,r,be2,R,C2,r,be1,R,B1,1,b,I,1,c,I,R,E1,+,_,+,_,+,_,U,i,.,o,U,.,o1,U,.,由微变等效电路可知，放大电路的输入电阻,r,i,等于第一级的输入电阻,r,i1,。第一级是射极输出器，它的输入电阻,r,i1,与负载有关，而射极输出器的负载即是第二级输入电阻,r,i2,。,2,b,I,2,c,I,r,be2,R,C2,r,be1,R,B1,1,b,I,1,c,I,R,E1,+,_,+,_,+,_,U,i,.,o,U,.,o1,U,.,2,b,I,2,c,I,r,be2,R,C2,r,be1,R,B1,1,b,I,1,c,I,R,E1,+,_,+,_,+,_,U,i,.,o,U,.,o1,U,.,1,=60,2,=100;,r,be1,=2 k,r,be2,=2.2 k,。,求,A,u,R,i,R,o,。,例,5:,解,R,i2,=R,6,/,R,7,/,r,be2,R,L1,=R,3,/,R,i2,A,U,=A,U1,A,U2,R,i,=R,i1,=R,1,/,R,2,/,r,be1,+,(1+,1,),R,4,R,o,=R,8,=,4.7,k,3,、三种耦合方式放大电路的应用场合,阻容耦合放大电路：用于交流信号的放大。,变压器耦合放大电路：用于功率放大及调谐放大。,直接耦合放大电路：一般用于放大直流信号或缓慢变化的信号。,集成电路中的放大电路都采用直接耦合方式。为了抑制零漂，它的输入级采用特殊形式的差动放大电路。,