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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,#,田雨,tianyu,第三章 多级放大电路,第三章 多级放大电路,第三章 多级放大电路,3.1,多级放大电路的耦合方式,3.2,多级放大电路的动态分析,3.3,差分放大电路,3.4,互补输出级,3.5,直接耦合多级放大电路读图,3.1,多级放大电路的耦合方式,一、直接耦合,二、阻容耦合,三、变压器耦合,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,Q,1,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。,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,R,e,既可设置合适的,Q,点，又可使第二级放大倍数不至于下降太多？,若要,U,CEQ,5V,，则应怎么办？用多个二极管吗？,二极管导通电压,U,D,？动态电阻,r,d,特点？,R,e,必要性？,稳压管,伏安特性,U,CEQ1,太小加,R,e,（,A,u,2,数值）改用,D,若要,U,CEQ1,大，则改用,D,Z,。,NPN,型管和,PNP,型管混合使用,在用,NPN,型管组成,N,级共射放大电路，由于,U,CQ,i,U,BQ,i,，所以,U,CQ,i,U,CQ(,i,-1,）,（,i,=1,N,），以致于后级集电极电位接近电源电压，,Q,点不合适。,U,CQ1,（,U,BQ2,）,U,BQ1,U,CQ2,U,CQ1,U,CQ1,（,U,BQ2,）,U,BQ1,U,CQ2,U,CQ1,二、阻容耦合,Q,点相互独立,。不能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。,可能是实际的负载，也可能是下级放大电路,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,讨论：两级直接耦合放大电路,选择合适参数使电路正常工作,电位高低关系,从,Multisim “,参数扫描” 结果分析两级放大电路,Q,点的相互影响。,R1,取何值时,T2,工作在饱和区？,u,C1,u,C2,T,2,工作在放大区,3.2,多级放大电路的动态分析,二、分析举例,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：,R,i,大，,R,o,小，,A,u,的数值大，最大不失真输出电压大。,二、分析举例,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？,首先确定在哪一级出现了失真，再判断是什么失真。,比较,U,om1,和,U,im2,，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。,清华大学 华成英 hchya,讨论二：放大电路的选用,1.,按下列要求组成两级放大电路：,R,i,1,2k,，,A,u,的数值,3000,；,R,i, 10M,，,A,u,的数值,300,；,R,i,100,200k,，,A,u,的数值,150,；,R,i, 10M,，,A,u,的数值,10,，,R,o,100,。,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、共射,共集、共射,共源、共集。,3.3,差分放大电路,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,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,五、具有恒流源的差分放大电路,六、差分放大电路的改进,一、零点漂移现象及其产生的原因,1.,什么是零点漂移现象,：,u,I,0，,u,O,0,的现象。,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,。,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,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？,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；,三、长尾式差分放大电路的分析,R,b,是必要的吗？,1.,Q,点,：,晶体管输入回路方程：,通常，,R,b,较小，且,I,BQ,很小，故,选合适的,V,EE,和,R,e,就可得合适的,Q,2.,抑制共模信号,共模信号：数值相等、极性相同的输入信号，即,2.,抑制共模信号,：,R,e,的共模负反馈作用,R,e,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，,R,e,=?,如,T,(),I,C1,I,C2,U,E,I,B1,I,B2,I,C1,I,C2,抑制了每只差分管集电极电流、电位的变化。,3.,放大差模信号,i,E1,=,i,E2,，,R,e,中电流不变，即,R,e,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,为什么？,差模信号作用时的动态分析,差模放大倍数,4.,动态参数,：,A,d,、,R,i,、,R,o,、,A,c,、,K,CMR,共模抑制比,K,CMR,：,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。,四、差分放大电路的四种接法,由于输入回路没有变化，所以,I,EQ,、,I,BQ,、,I,CQ,与双端输出时一样。但是,U,CEQ1,U,CEQ2,。,1.,双端输入单端输出,：,Q,点分析,1.,双端输入单端输出,：差模信号作用下的分析,1.,双端输入单端输出,：共模信号作用下的分析,1.,双端输入单端输出,：问题讨论,（,1,）,T,2,的,R,c,可以短路吗？,（,2,）什么情况下,A,d,为“”？,（,3,）双端输出时的,A,d,是单端输出时的,2,倍吗？,2.,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？,2.,单端输入双端输出,问题讨论：,（,1,）,U,OQ,产生的原因？,（,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！,3.,四种接法的比较,：电路,参数,理想对称条件下,输入方式：,R,i,均为,2(,R,b,+,r,be,),；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、,A,d,、,A,c,、,K,CMR,、,R,o,均与之有关。,五,、差分放大电路的,改进,由前分析可知：,R,e,越大，每一边的漂移越小，共模负反馈越强，,A,c,越小，,K,CMR,越大，差分放大电路的性能越好。,但为使静态电流不变，,R,e,越大，,V,EE,越,大，以至于,R,e,太大就,不合理了。,需在低电源条件下，,设置合适的,I,EQ,，并得到,得到,（等效）,趋于无穷大的,R,e,。,解决方法：采用电流源取代,R,e,！,1,、,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,1),R,W,取值应大些？还是小些？,2),R,W,对动态参数的影响？,3),若,R,W,滑动端在中点，写出,A,d,、,R,i,的表达式。,2,、 加调零电位器,R,W,（改善对称性）,六、,场效应管差分放大电路,若,u,I1,=10mV,，,u,I2,=5mV,，则,u,Id,=,？,u,Ic,=,？,u,Id,=5mV,，,u,Ic,=7.5mV,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？,1,、,u,I,=10mV,，则,u,Id,=?,u,Ic,=?,2,、若,A,d,=,10,2,、,K,CMR,10,3,用直流表测,u,O,，,u,O,=?,u,Id,=10mV,，,u,Ic,=5mV,u,O,=,A,d,u,Id,+,A,c,u,Ic,+,U,CQ1,=?,=?,=?,讨论二,单端输入单端输出,例,3.3.1,电路如侧。已知,（,1,）,Re,的取值应为多少？,T,1,和,T,2,管的,U,CEQ,为多少？,（,2,）试求,A,u,、,R,i,和,R,o,;,（,3,）若将电路改成单端输出（如图,3.3.7,），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,）,例,3.3.1,电路如侧。已知,（,1,）,Re,的取值应为多少？,T,1,和,T,2,管的,U,CEQ,为多少？,（,2,）试求,A,u,、,R,i,和,R,o,;,（,3,）若将电路改成单端输出（如图,3.3.7,），用直流表测得输出电压,u,o,=3V,，试问输入电压约为多少？设共模电压可忽略。,解,： （,2,）据,(3.3.7),、,(3.3.8),、,(3.3.9),可得,交流等效,例,3.3.1,电路如侧。已知,（,3,）若将电路改成单端输出（如 图,3.3.7,），用直流表测得输出电压,u,o,=3V,，试问输入电压约为多少？设共模电压可忽略。,据,(3.3.12),、,(3.3.13),、,(3.3.14),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,(3.3.16),可得,忽略共模影响有：,3.4,互补输出级,二、基本电路,三、消除交越失真的互补输出级,四、准互补输出级,一、对输出级的要求,互补输出级是直接耦合的功率放大电路。,对输出级的要求：带负载能力强；直流功耗小；负载电阻上无直流功耗；,最大不失真输出电压最大。,一、对输出级的要求,射极输出形式,静态工作电流小,输入为零时输出为零,双电源供电时,U,om,的峰值接近电源电压。,单电源供电,U,om,的峰值接近二分之一电源电压。,不符合要求！,二、基本电路,静态时,T,1,、,T,2,均截止，,U,B,=,U,E,=0,1.,特征,：,T,1,、,T,2,特性理想对称。,2.,静态分析,T,1,的输入特性,理想化特性,动,态时,T,1,、,T,2,交替工作，对称情况计算增益可,仅考虑一个放大管,！,3.,动态分析,u,i,正半周，电流通路为,+,V,CC,T,1,R,L,地，,u,o,=,u,i,两只管子交替工作，两路电源交替供电，双向跟随。,u,i,负半周，电流通路为 地,R,L, T,2, -,V,CC,，,u,o,=,u,i,4.,交越失真,消除失真的方法：,设置合适的静态工作点。,信号在零附近两只管子均截止,开启电压,静态时,T,1,、,T,2,处于临界导通状态，有信号时至少有一只导通；, 偏置电路对动态性能影响要小。,三、消除交越失真的互补输出级,四、准互补输出级,为保持输出管的良好对称性，输出管应为同类型晶体管。,大！,3.5,直接耦合多级放大电路读图,一、放大电路的读图方法,二、例题,一、,放大电路的读图方法,1.,化整为零,：按信号流通顺序将,N,级放大电路分为,N,个基本放大电路。,2,.,识别电路,：,分析每级电路属于哪种基本电路，有何特点。,3,.,统观总体,：分析,整个电路的性能特点。,4,.,定量,估算,：必要时需估算主要动态参数。,信号从放大管的哪个极输入？又从哪个极输出？,二、例题,第一级：双端输入单端输出的差放,第二级：以复合管为放大管的共射放大电路,第三级：准互补输出级,动态电阻无穷大,1.,化整为零，识别电路,2.,基本性能分析,输入电阻为,2,r,be,、电压放大倍数较大、输出电阻很小、最大不失真输出电压的峰值接近电源电压。,整个电路可等效为一个双端输入单端输出的差分放大电路。,清华大学 华成英 hchya,3.,交流等效电路,可估算低频小信号下的电压放大倍数、输入电阻、输出电阻等。,作业,3.1 3.2 3.5 3.7 3.8 3.10 3.11,
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