[理学]第3章多级放大电路.ppt

模拟电子技术,2012年2月,学习要点,多级放大器级间耦合方式、放大倍数 多级放大器频率特性 直接耦合放大电路的零点漂移现象 差分放大电路 直接耦合放大电路输出级的特点,第3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 直接耦合放大电路,第3章 基本放大单元电路,3.1 多级放大电路的耦合方式,特点：电压放大倍数高，通频带窄。,多级放大器：把多个单级放大电路串接起来，使输入信号 经过多次放大的电路。,放大器的级间耦合方式 P146-152,级间耦合：放大器级与级之间的连接，其常见方式有四种：阻容耦合、变压器耦合、直接耦合和光电耦合。,1.阻容耦合：级间通过电容 和基极电阻 连接。,由于电容 的“隔直通交”作用，使各级静态工作点独立；交流信号顺利通过 输送到下一级。,3. 直接耦合：级间通过导线（或电阻）直接连接。前级输出信号直接输送到下一级；但各级静态工作点相互影响。,2. 变压器耦合：级间通过变压器 连接。由于 初次级之间具有“隔直通交”的性能，使各级静态工作点独立，而交流信号通过 互感耦合顺利输送到下一级。,光电耦合器：P150,4. 光电耦合：以光信号为媒介来实现电信号的耦合和传递的。其优点是抗干扰能力强。,光电耦合放大电路：P151,三、信号失真小，传输效率高。,对耦合方式的基本要求：,一、信号传输无损失；,二、静态工作正常；,3.2 阻容耦合多级放大器,一、阻容耦合多级放大器的放大倍数,电路：,交流通路：,第一级的输入电阻为,第二级的输入电阻为,第一级交流负载为,第二级交流负载为,一、阻容耦合多级放大器的放大倍数,由放大倍数的定义得,得,第一级电压放大倍数,第二级电压放大倍数,两级电压放大倍数应为,因,所以,一、阻容耦合多级放大器的放大倍数,注意，分析多级放大器的放大倍数时要考虑后级对前级的影响。即把后级的输入电阻作为前级负载来考虑。,两级放大器的电压放大倍数 等于单级电压放大倍数 与 的乘积。,同理，n级放大器的放大倍数为,结论：,例3.2.1 两级阻容耦合放大器中，按给定的参数，并设两管的 ， ， ，试估算：（1）各级的电压放大倍数；（2）总的电压放大倍数。,解（1）先估算有关参数,（2）估算各级电压放大倍数,（3）总的电压放大倍数,例3.2.3 有一收音机，其各级功率增益为：天线输入级-3dB、变频级20dB、第一中放级30dB、第二中放级35dB、检波级-10dB、末前级40dB、功放级20dB，求收音机的总功率增益。,例3.2.2 某多级放大器其各级电压增益为：第一级是20dB、第二级是30dB、第三级为35dB，求该放大器总的电压增益是多少分贝？,解 该多级放大器总电压增益应为各级电压增益之和,解 总功率增益为各级功率增益之和。,P153 例题3.2.1,二、阻容耦合放大器的频率特性P231-245,1.放大器的频率特性,单级放大器频响曲线,（1）中频段 信号频率在 和 之间，放大倍数基本不随信号频率而变化。,中频放大倍数| |：中频段的放大倍数。,通频带BW：,可分为三个频段：,上限频率 和下限频率 ：| |下降到 | |时所对应的两个频率。,在高频段，放大倍数下降的主要原因是晶体管结电容的容抗减小、分流作用增大；另外，频率升高 值降低。,（2）低频段 信号频率小于 ，放大倍数随频率下降而减小。,在低频段，放大倍数下降的主要原因是耦合电容和射极旁路电容的容抗增大、分压作用增大。,（3）高频段 信号频率大于 ，放大倍数随频率升高而减小。,结论，多级放大器的放大倍数提高了，但通频带比每个单级放大器的通频带窄。级数越多，通频带越窄。,2.多级放大器的频率特性,两级放大器的通频带：,在 和 处总电压放大倍数为,两级放大器中频段的电压放大倍数为,3.3 直接耦合放大器 P154,直接耦合放大器：放大器与信号源、负载以及放大器之间采用导线或电阻直接连接。,特点：低频响应好。可以放大频率等于零的直流信号或变化缓慢的交流信号。,3.3.1 直接耦合放大器的两个特殊问题,简单的直接耦合电路,一、前后级的电位配合问题,由于 ，而 很小，使 的工作点接近于饱和区，限制了输出的动态范围。因此，要想使直接耦合放大器能正常工作，必须解决前后级直流电位的配合问题。,零漂的危害：在直接耦合多级放大器中，第一级因某种原因产生的零漂会被逐级放大，使末级输出端产生较大的漂移电压，无法区分信号电压和漂移电压，严重时漂移电压甚至把信号电压淹没了。因此抑制零漂是直耦放大器的突出问题。,二、零点漂移问题,零点漂移：在输入端短路时，输出电压偏离起始值，简称零漂。,产生零漂的原因：电源电压波动、管子参数随环境温度变化。其中，温度变化是主要因素。,3.3.2 直接耦合放大器的级间电位调节电路,用发射极电阻调节电位,3.3.3 差分放大器,电路如图所示。,一、电路特点,特点：由两个完全对称的单管放大器组成，电路结构对称、元件参数对应相等；信号为双端输入、双端输出方式。,二、抑制零漂原理,三、放大倍数,1.差模放大倍数AVD,差模信号：大小相等而极性相反的两个信号。,差模输入方式：两管输入信号为差模信号。,可见，双端输入、双端输出差放电路的差模放大倍数等于单管放大器的放大倍数。,即,设单管放大器的放大倍数为 、 ，且 ，于是差模放大倍数为,可见，双端输入、双端输出差放电路的共模放大倍数等于零。即对共模信号进行了抑制。,2. 共模放大倍数AVC,共模信号：大小相等、极性相同的两信号。,共模输入方式：两管输入信号为共模信号。,两管的输入信号 ，放大器为共模输入，因电路对称， 。,其双端输出电压 。即共模放大倍数,差分放大器的差模输入方式,共模抑制比KCMR越大，差分放大器的性能越好。,四、共模抑制比KCMR,共模抑制比 ：衡量差分放大器放大差模信号及抑制共模信号的能力。,解：（1）,（2）,例3.3.1 设单管放大器的放大倍数 ， （1）求差分放大器的差模放大倍数 （2）若已知差分放大器共模放大倍数 ，求共模抑制比,五、Rp 、Re、GE在电路中的作用,公共射极电阻。作用是引入共模负反馈。对共模信号有负反馈作用，对差模信号相当于短路。,辅助电源。作用是克服 对VCEQ的影响，防止输出动态范围减小。,六、差分放大电路的四种接法,1) 双端输入单端输出,可为零！,2) 单端输入双端输出,七、 四种接法的比较,在参数理想对称条件下：,输入方式：双端输入时无共模信号输入，单端输入时 有共模输入。Ri与输入方式无关。,输出方式：Q点、Ad、 Ac、 KCMR、Ro均与之有关。,八、电路的改进,Re 越大，共模负反馈越强，单端输出时的Ac越小，KCMR越大，差分放大电路的性能越好。但Re 太大，则不合理。,1) 具有恒流源的差放,RW为调零电位器，取值应很小。,3) 场效应管差分放大电路,2)加调零电位器,1) 基本电路 动态,ui正半周，电流通路为 +VCCT1RL地， uo = ui ui负半周，电流通路为 地 RL T2 -VCC，uo = ui,两只管子交替工作，两路电源交替供电，双向跟随。,3.3.4 直接耦合互补输出级,一、基本电路P168,2) 交越失真,消除失真的方法：设置合适的静态工作点。,如果信号为零时两只管子处于临界导通或微导通，那么当有信号输入时两只管子中至少有一个导通，因而消除了交越失真。 要求：有合适的Q点，且动态损失尽可能小。,二、消除交越失真的互补输出级P169,3、准互补输出级 输出管为同类型晶体管。,读图方法：按信号流通顺序将电路“ 化整为零”，将N级放大电路分为N个基本放大电路。,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,3.3.5 直接耦合多级放大电路P170,例题：P167 例题3.3.1 P170 例题3.3.2 作业：P178 自测题一、二、三,例题：P235 例题5.4.1 P243 例题5.5.1 P244 例题5.5.2 作业：P252 自测题 一、三 P254 习题：5.1、5.2 P255 习题：5.3、5.4、5.5、5.6、5.7,1.多级放大器级间有四种耦合方式，阻容耦合是利用耦合电容隔直通交作用，较好地解决了前后级直流工作点的相互影响问题，但低频特性差。变压器耦合虽然低频性能差，但能够实现阻抗变换，常用作调谐放大电路或输出功率很大的功率放大电路。直接耦合方式低频特性好，但前后级直流工作点相互影响，且存在温度漂移问题。光电耦合方式具有电气隔离作用，使电路具有很强的抗干扰能力，适用于信号的隔离及远距离传送。,2.多级放大器的电压放大倍数是各级电压放大倍数之积；输入电阻是第一级的输入电阻，输出电阻是未级的输出电阻。计算时要考虑后级对前级的影响。,本章小结,3.差分放大器对差模信号有放大作用；对共模信号有抑制作用。用共模抑制比衡量差分放大器性能的优劣。,4.放大器的频率特性反映了放大倍数和频率的关系。低端频率特性由耦合电容和射极旁路电容决定，高端频率特性受晶体管的电流放大系数和结电容的影响。,5.直接耦合放大电路的