第八讲多级放大电路.ppt

这时可以利用各种基本放大电路的特点取长补短 根据实际的需求将它们进行适当的组合 不仅能达到高的放大倍数还能提供适当的输人 输出电阻 现在 已采用上述方法和特殊工艺制成了具有各种功能的模拟集成电路 在实际应用中 常常对放大电路的性能提出多方面的要求 如输入电阻大于2M 电压放大倍数大于2000 输出电阻小于100 等 仅靠前面所讲的单管放大电路都不可能满足这些要求 问题的提出 2 4多级放大电路 问题 1 多级放大电路有哪些耦合方式 各有什么特点 集成运放采用何种耦合方式 2 什么叫零点漂移 零漂产生的原因是什么 怎样抑制零漂 3 如何计算多级放大电路的静态工作点和动态性能指标 一 多级放大电路的级间耦合方式 耦合方式 选择耦合方式时应注意的问题 组成多级放大电路的每一个基本放大电路称为一级 1 保证信号能够有效地传输 2 保证各级放大电路都有合适的静态偏置 避免产生信号失真 多级放大器的级与级之间 信号源与放大器之间以及放大器与负载之间的连接方式 称为多级放大电路的耦合方式 常见的耦合方式 阻容耦合 变压器耦合 直接耦合 光电耦合 一 电容耦合 阻容耦合 优点 由于电容的隔直作用 各级静态工作点相互独立 缺点 不适合放大缓变信号 不适于集成化 适用场合 分立元件交流放大电路 给分析 设计和调试带来很大的方便 二 变压器耦合 ui uO 优点 各级工作点相互独立 缺点 不适合放大缓变信号 笨重 成本高 不能集成化 适用场合 高频小信号调谐放大器 某些低频功放 具有阻抗变换作用 可实现阻抗匹配 三 直接耦合 1 优点 既能放大交流信号 也能放大缓变信号和直流信号 利于集成化 实际的集成运放均采用 2 直接耦合存在的两个特殊问题 1 前后级的静态工作点相互影响 解决直流电位相互牵制的方法 垫高后级的发射极直流电位 接发射极电阻或加稳压管 电平移位 NPN与PNP管交替使用 在两级间串入电阻或稳压管 2 零点漂移问题 2 零点漂移问题 输入电压为零时 输出电压偏离其初始值上下漂动的现象 引入直流负反馈来稳定工作点 利用热敏元件补偿 采用差分放大电路作输入级 什么叫零点漂移 产生零点漂移的主要原因 放大器件的参数 ICEO等 因受温度影响而发生波动 使其静态工作点不稳定 而直耦方式使工作点的变化得以逐级传递和放大 抑制零点漂移的措施 零点漂移对放大电路的影响 漂移信号混在有用信号中 对输出信号形成干扰 严重时会使放大电路的工作点进入非线性区而产生失真 甚至将有用信号湮没 级数越多 增益越高 零漂愈严重 第一级的零漂影响最严重 温度变化 最主要 电源电压波动和元器件参数的变化 二 多级放大电路的分析 一 多级放大电路静态工作点的分析 1 电容耦合和变压器耦合的多级放大电路 2 直接耦合多级放大电路 各级工作点的计算可以独立进行 与单级的方法相同 各级的静态工作点不能独立计算 必须统一考虑 一般是根据电路的约束关系列方程组求解 若有已知电位点 则应以此为突破点 可以简化计算 二 多级放大电路动态指标的估算 1 电压增益 计算单级增益时注意 Au Au1 Au2 Au3 Aun Ri2 把后级的输入电阻作为前级的负载电阻 2 输入 输出电阻 输入电阻等于输入级的输入电阻 输出电阻等于输出级的输出电阻 多级放大器的总电压增益等于各级电压增益的乘积 三 组合放大电路 CE CB组合放大电路 CE CC组合放大电路 BJT组合放大器是一些常用的两级放大器 其目的不是为了提高增益 而是为了改善放大器的其他性能指标 如展宽频带 防止自激振荡等 1 CE CB组合放大电路 1 画直流通路 2 估算静态工作点 UB2 UB1 1 画直流通路 2 估算静态工作点 3 画交流通路 4 动态指标计算 输入电阻 输出电阻 1 CE CB组合放大电路 电压增益 若 则 电压增益与单级共射放大器相同 由共基放大电路提供 CE Ai Ri较大 CB Au RO较大 比单级CE具有较高的效益 通频带宽 稳定性好 不易自激 兼有两种放大器的优点 2 CE CC组合放大电路 既保持了共射放大电路电压增压高的特点 又具有共集放大电路输出电阻小的特点 使电路的带负载能力大大提高 3 CC CB组合放大电路 既有共集电路较高的输入电阻 又有共基电路较高的电压增益 电路的通频带较宽 频率特性好 4 CS CE组合放大电路 既有高输入阻抗 又有较大的电压增益 请画出电路的微变等效电路 并写出Au Ri和Ro的表达式 过好近似关 阶段性小结 一 掌握了这些基本概念和定义了吗 放大 静态工作点 Q点 直流通路 交流通路 微变等效电路 直流负载线 交流负载线 饱和失真 截止失真 耦合及耦合方式 零点漂移及抑制方法 二 基本放大电路的组成原则是什么 你能根据需求构造出相应的放大电路吗 1 组成放大电路的核心器件是有源器件BJT或FET 放大的本质是用小能量的输入信号去控制直流电源 使之转换成与输入信号具有相同变化规律的放大了的输出信号 放大的特征是功率放大 2 要有合适的静态偏置 使得放大管在输入信号的整个周期内都工作在放大区 BJT 或恒流区 FET 放大的前提是不失真 因此设置合适的Q点非常重要 3 要有合适的交流通路 使输入信号能有效地作用于放大管的输入回路 即BJT的b e回路或FET的g s回路 输出信号能顺利传输到负载上 4 对实用放大电路还有共地 直流电源种类尽可能少 负载上无直流分量等要求 三 放大电路有哪些主要性能指标 你会测试这些指标吗 1 放大倍数 增益 2 输入电阻 3 输出电阻 4 动态范围 5 通频带 描述放大电路放大能力的指标 是复数 反映两者的幅值比和相位差 描述放大电路对信号源索取电流的大小 也表示放大器对信号源的影响程度 描述放大电路带负载能力的指标 放大电路的最大不失真输出电压的幅度 描述放大电路对不同频率信号的放大能力 四 如何辨别放大电路的组态 各种组态放大电路各有什么特点 适用于什么场合 你能根据需求选择电路的类型吗 五 掌握放大电路的基本分析方法了吗 理解 近似 的内涵吗 1 动静分开 先静后动 Q IBQ ICQ UCEQ Q UGSQ IDQ UDSQ Au Ri RO 2 放大电路的三种基本分析方法 静态工作点的近似估算法 图解法 微变等效电路法 3 多级放大电路动态指标的估算 Au Au1 Au2 Au3 Aun 2 输入电阻等于输入级的输入电阻 3 输出电阻等于输出级的输出电阻 1 多级放大器的总电压增益等于各级电压增益的乘积 4 重要的计算公式 六 你对Q点的重要性有足够的重视吗 稳定Q点常用的方法是什么 Q点不但影响电路输出是否会产生失真 而且与放大电路的几乎所有动态参数密切相关 稳定Q点非常重要 影响Q点稳定的主要因素是温度的变化 稳定Q点常用的方法是引入直流负反馈或进行温度补偿 七 你能利用仿真软件对放大电路进行仿真分析吗 1 当输入电压为正弦信号时 如果NPN管共射放大电路发生饱和失真 则基极电流iB将 集电极电流iC的波形将 输出电压uO的波形将 A 顶部削波 B 底部削波 C 双向削波 D 不削波 2 在图2 2 1放大电路中 原来没有发生非线性失真 然而在换上一个 比原来大的三极管后 出现了失真 这个失真必定是 若该电路原来发生了非线性失真 但在减小Rb后 失真消失了 这失真必是 A 截止失真 B 饱和失真 C 双向失真 D 交越失真 D A B B A 练习 3 在图2 2 2所示的放大电路中 当除去旁路电容Ce后 放大倍数 Au 将 Ri将 4 为了使低阻输出的放大电路转变为高阻输出的放大电路 可以在低阻输出的放大电路后面接入 A 共射电路 B 共集电路 C 共基电路 D 任何一种 A 增大 B 减小 C 基本不变 A B C 5 既能放大电压 也能放大电流的是组态放大电路 能放大电压 但不能放大电流的是组态放大电路 能放大电流 但不能放大电压的是组态放大电路 CE CB CC 6 某三级放大器 Au1 Au2 Au3 100 则该放大器总的电压增益为dB 120 A 共射 B 共集 C 共基 D 任何一种 7 若希望电压放大倍数大 可选用组态 若希望带负载能力强 应选用组态 若希望从信号源索取的电流小 应选用组态 若希望高频性能好 应选用组态 CE CC CC