第二章-多级放大电路

耦合方式：直接耦合；阻容耦合；变压器耦合；光电耦合。,多级放大电路对耦合电路的要求：,1.静态：保证各级Q点的设置合理,2.动态:高质量传送信号。,要求：波形不失真，减少压降损失。,2.7多级放大电路,集成电路中元、器件的特点,单个元件的参数精度不高，且受温度影响较大，但参数对称性及温度对称性较好。批量间差异较大,集成电路工艺制造出的电阻阻值受限，应尽量避免使用高阻值电阻。常使用有源器件代替电阻，特别是大电阻,不适于制造几十皮法以上的电容，电路中应尽量避免采用或少用电容,无电感元件,寄生参量影响严重,一.阻容耦合,优点：,各级放大器静态工作点独立。,输出温度漂移比较小。,缺点：,不适合放大缓慢变化的信号。,不便于作成集成电路。,2.7.1多级放大电路的耦合方式,优点：,各级放大器静态工作点相互影响。,输出随温度漂移严重。,缺点：,可放大缓慢变化的信号。,电路中无电容，便于集成化。,二.直接耦合,静态工作点的设置,三.变压器耦合,多用于功率放大。实际应用系统中，负载一般都较小，为得到大的放大倍数，利用变压器的阻抗变换作用，使等效负载增大。,四.光电耦合,优点：输入输出隔离，可减小电干扰。,缺点：放大倍数较小。,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,一.两级之间的相互影响,二.电压放大倍数,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。,2.7.2多级放大电路的分析,三.输入电阻,四.输出电阻,Ri=Ri1（最前级）(一般情况下）,Ro=Ron（最后级）(一般情况下）,设:1=2=50,rbe1=2.9k,rbe2=1.7k,例1,电路如下图示，求Q、AV、Ri、Ro,1.静态Q点同单级。,2.动态性能,方法:,Ri2=RL1,微变等效电路:,Ri2,交流通路,1.Ri=R1/rbe1+（+1)RL1,2.RoRC2=10k,3.电压放大倍数:,其中：,设：1=2=100，VBE1=VBE2=0.7V。,1：两级放大电路如下图示，求Q、AV、Ri、Ro,例题2,（1）静态工作点,解：,（2）电压放大倍数,先计算三极管的输入电阻,电压增益,交流通路,原电路,如果求从US算起的电压增益，需计算第一级的输入电阻,Ri1=rbe1/Rb1/Rb2=3.1/51/20=2.55k,（3）输入电阻,Ri=Ri1=rbe1/Rb1/Rb2=2.55k,（4）输出电阻,RO=RC2=4.3k,共射共基放大电路,特点：频率响应好。,Ri1,例题3,共集共基放大电路,特点：输入阻抗高，通频带较宽。,Ri1,例题3,直接耦合放大电路的零点漂移现象,1、零漂现象输入Vi=0时，输出有缓慢变化的电压产生。,2、产生零漂的原因主要由温度变化引起。此种零点漂移也叫温漂。电源电压波动、元件老化都会使输出电压漂移。,例如,假设,第一级是关键,3.减小零漂的措施,用非线性元件进行温度补偿,采用差分式放大电路,漂移100uV,漂移10mV+100uV,漂移1V+10mV,漂移1V+10mV,调制解调方式。如“斩波稳零放大器”,差分放大电路的组成,差分放大电路的组成,2.8差动放大电路,一.结构,对称性结构,即：1=2=VBE1=VBE2=VBErbe1=rbe2=rbeRC1=RC2=RCRb1=Rb2=Rb,2.8.1差分放大电路的组成及特性,2020/5/3,1.差动放大电路一般有两个输入端双端输入从两输入端同时加信号。单端输入仅从一个输入端对地加信号。,2.差分放大电路可以有两个输出端。双端输出从C1和C2输出。单端输出从C1或C2对地输出。,二.几个基本概念,3.差模信号与共模信号,差模输入信号,共模输入信号,对差放两管基极作用相同的信号都是共模输入信号，常见的有：,干扰信号,零点(工作点)的漂移,时,差模电压增益,共模电压增益,对于小信号输入，总输出电压,4.共模抑制比,三.静态工作点的计算,忽略IBQ，VBQ1=VBQ20V,长尾式差分放大电路,四.电压传输特性,差放的线性区,差放的限幅区,设：vi1=-vi2=vid/2，vic=0。,Re对差模信号相当于短路,设vi1,vi2ib1,ib2ie1,ie2ie1=-ie2IRe不变VE不变,2.8.2差分放大电路的小信号放大,一.输入差模信号,因为vi1=-vi2,设vi1,vi2vo1,vo2。由于电路对称vo1=vo2vo=vo1vo2=2vo1,其交流通电路为：,差模电压放大倍数,差模输入电阻,输出电阻,设：vi1=vi2=vic，vid=0。,共模电压放大倍数,共模抑制比,设vi1，vi2，使vo1，vo2。因vi1=vi2，vo1=vo2vo=0(理想化)。,二.输入共模信号,三.差动放大电路的输入输出方式,差动放大电路共有四种输入输出方式:1.双端输入、双端输出（双入双出）2.双端输入、单端输出（双入单出）3.单端输入、双端输出（单入双出）4.单端输入、单端输出（单入单出）主要讨论的问题有：差模电压放大倍数、共模电压放大倍数差模输入电阻输出电阻,1.双端输入双端输出,(1)差模电压放大倍数,（2）共模电压放大倍数,（3）差模输入电阻,（4）输出电阻,改进电路,(1)差模电压放大倍数,（2）差模输入电阻,（3）输出电阻,从这里输出，Avd=？,2.双端输入单端输出,这种方式适用于将差分信号转换为单端输出的信号。,共模等效电路：,（4）共模电压放大倍数,VIC,共模抑制比：,共模输入电阻？,若Re很大，不能忽略rce,共模输入电阻为,3.单端输入双端输出,若电路参数完全对称，则Avc0，KCMR将为无穷大。,单端输入也可认为是vi1或vi2为零时的特例。,4.单端输入单端输出,计算同双入单出：,计算与双端输入双端输出相同,注意放大倍数的正负号：设从T1的基极输入信号，如果从C1输出，取负号；从C2输出取正号。,小结,双端输出：,单端输出：,(1)电压放大倍数,取决于输出方式，与输入方式无关。,(2)输入电阻,单端输出,(3)输出电阻,与输入方式无关,双端输出,，或,双端输出时KCMR可认为等于无穷大，单端输出时共模抑制比：,(4)共模抑制比,四.改进型差动放大电路,恒流源的直流电流数值为：IE3=(VZ-VBE3)/Re,加大Re，可提高KCMR。用恒流源来代替Re。,动态时恒流源相当于阻值很大的电阻。,原电路,1.恒流源偏置,共模范围,用恒流源来代替Re做直流偏置，可提高共模抑制比KCMR。,例：某双端输入、单端输出差动电路的差模电压放大倍数为150。当两个输入端并接且时，。求该电路的共模抑制比,2、有源负载差分放大电路,T3、T4组成镜像电流源，作T1、T2的负载。,静态时：,输入差模信号vi时：,共模范围,用T3、T4组成的镜像电流源，作T1、T2的负载，可使单端输出具有与双端输出时同等大小的电压增益及同等大小的共模抑制比。,最大共模输入电压也将受到不能使三极管进入至饱和区的限制。,2.8.3差分放大电路的大信号工作状态,最大差模输入电压受截止管发射结反向击穿电压的限制,用T3、T4组成的镜像电流源，作T1、T2的负载，还可提高输入共模电压的范围。,电路调零措施,？,思考题,1.若在基本差动放大电路中增加两个电阻Re（如图所示）。则动态指标将有何变化？,答：,双端输出差模增益,差模输入电阻,单端输出共模增益,？,思考题