多级放大器和反馈放大器04

第 4 章 多级放大器和反馈放大器本章学习目标4.1 晶体二极管4.2 负反馈放大器4.3 三种组态电路性能比较本章小结本章学习目标1. 清楚多级放大器间耦合方式。2. 理解阻容放大器的频率特性，理解通频带的概念。3. 理解反馈的概念，清楚反馈的分类，掌握判别反馈的方法。4. 理解负反馈对放大器性能的影响。5. 清楚射极输出器的电路组成，掌握该电路输入电阻、输出电阻的工作特点。6. 了解三种组态的电路性能。4.1 多级放大器4.1.1 放大器的级间耦合方式4.1.2 阻容耦合多级放大器4.1 多级放大器多级放大器： 把多个单级放大电路串接起来，使输入信号 vi 经过多次放大的电路。特点： 电压放大倍数高，通频带窄。4.1.1 放大器的级间耦合方式级间耦合： 放大器级与级之间的连接，其方式有三种：阻容耦合、变压器耦合、直接耦合。1 阻容耦合 ： 级间通过电容 C2 和基极电阻 Rb(Rb12 / Rb22)连接。由于电容 C2 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 C2 输送到下一级。2 变压器耦合 ： 级间通过变压器 T1 连接。由于 T1 一、二次线圈之间具有 “ 隔直通交 ” 的性能，使各级静态工作点独立，而交流信号通过 T1 互感耦合顺利输送到下一级。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。对耦合方式的基本要求：(1)信号传输无损失。(2)静态工作正常。(3)信号失真小，传输效率高。4.1.2 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：一、阻容耦合多级放大器的放大倍数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 Vi2 = Vo1 所以得 Av = Av1 Av2 结论：两级放大器的电压放大倍数 Av 等于单级电压放大倍数 Av1 与 Av2 的乘积。同理， n 级放大器的放大倍数为注意，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。例 4.1.1 两级阻容耦合放大器中，按给定的参数，并设两管的 1 = 2 = 40， rbe1 = 1.3 k ， rbe2 = 1 k， 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 4.1.2 某多级放大器其各级电压增益为：第一级是 20 dB、 第二级是 30 dB、 第三级为 35 dB， 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例 4.1.3 有一收音机，其各级功率增益为：天线输入级 - 3 dB、 变频级 20 dB、 第一中放级 30 dB、 第二中放级 35 dB、 检波级 -10 dB、 末前级 40 dB、 功放级 20 dB， 求收音机的总功率增益。解 总功率增益为各级功率增益之和。二、阻容耦合放大器的频率特性1放大器的频率特性理想放大器： 对于不同频率的信号具有相同的放大倍数。实际放大器： 对不同频率的信号，放大倍数不一样。频率特性： 放大器的放大倍数与频率之间的关系，又称为频率响应。单级放大器频响曲线(1)中频段 信号频率 在 fL 和 fH 之间 ，放大倍数基本不随信号频率而变化。中频放大倍数 |Avo|： 中频段的放大倍数。上限频率 fH 和下限频率 fL： |Av|下降 到 0.707|Av| 时所对应的两个频率。通频带 BW： 可分为三个频段：(2)低频段 信号频率小于 fL， 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 fH ， 放大倍数随频率升高而减小。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多级放大器的频率特性两级放大器的通频带：在 fL 和 fH 处总电压放大倍数为可见，两级放大器的 fL 和 fH 两点间的频率范围比 fL 和 fH 的范围减小了。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。两级放大器中频段的电压放大倍数为 。两级放大器的通频带4.2 负反馈放大器4.2.1 反馈及其分类4.2.2 负反馈对放大器性能的改善4.2.3 射极输出器4.2.1 反馈及其分类反馈放大器框图反馈： 把放大器输出端或输出回路的输出信号通过反馈电路送到输入端或输入回路，与输入信号一起控制放大器的过程。反馈电路： 由电阻或电容等元件组成。图中 vi 为输入信号， vo 为输出信号， vf 为反馈信号。反馈的分类及判别方法： 一、正反馈和负反馈正反馈： 反馈信号起到增强输入信号的作用。判断方法： 若反馈信号与输入信号同相，则为 正反馈 。负反馈： 反馈信号起到削弱输入信号的作用。判断方法： 若反馈信号与输入信号反相，则为负反馈。二、电压反馈和电流反馈电压反馈 ： 反馈信号与输出电压成正比。判断方法： 把输出端短路，如果反馈信号为零，则为电压反馈。电流反馈 ： 反馈信号与输出电流成正比。判断方法： 把输出端短路，如果反馈信号不为零，则为电流反馈。三、串联反馈和并联反馈串联反馈 ： 净输入电压由输入信号和反馈信号串联而成。判断方法： 把输入端短路，如果反馈信号为零，则为并联反馈。判断方法： 把输入端短路，如果反馈信号不为零，则为串联反馈。并联反馈 ： 净输入电流由反馈电流与输入电流并联而成。例 4.2.1 判别电路中反馈元件引进的是何种反馈类型。解 (1)电压反馈和电流反馈的判别当输出端分别短路后，图 (a)中 vf 消失，而图 (b)中，管子 V2 的 iE2 不消失，即 vf 不等于零，所以图 (a)是电压反馈，图(b)是电流反馈。(2)串联反馈和并联反馈的判别当输入端分别短路后，图 (a)中 vf 不消失，图 (b)中的 vf 消失，所以图 (a)是串联反馈，图 (b)是并联反馈。(3)正反馈和负反馈的判别采用信号瞬时极性法判别，设某一瞬时，输入信号 vi 极性为正 “ +” ，并标注在输入端晶体管基极上，然后根据放大器的信号正向传输方向和反馈电路的信号反向传输方向，在晶体管的发射极、基极和集电极各点标注同一瞬时的信号的极性。可见，图 (a)中反馈到输入回路的 vf 的极性是 “ +” ，与输入电压 vi 反相，削弱了 vf 的作用，所以是负反馈；而图 (b)中，反馈到输入端的 vf 极性是 “ -” ，它削弱了 vi 的作用，所以也是负反馈。4.2.2 负反馈对放大器性能的改善一、提高了放大倍数的稳定性由图可知，反馈电压反馈系数 电压串联负反馈的电路框图设 Av 放大器无反馈时的放大倍数；vi 净输入电压；Avf 加入负反馈后的放大倍数，则因故 所以 即 Avf 1 时，则可见，在深度负反馈条件下，反馈放大器的放大倍数 Avf 仅取决于反馈系数 F， 而与 Av 无关。当晶体管参数、电源电压、环境温度及元件参数发生变化时，负反馈放大器的放大倍数受其影响很小，基本不变，从而使放大倍数稳定性获得了提高。 结论 ：负反馈使放大器放大倍数减小 (1 + FAv) 倍；在深度负反馈条件下负反馈放大器的放大倍数很稳定。二、改善了放大器的频率特性无反馈时，