模电第三章多级放大电路PPT课件

.,1,第三章多级放大电路,31多级放大电路的耦合方式32多级放大电路的动态分析33直接耦合放大电路,.,2,本章要求,（2）各种耦合方式的优缺点，能够正确估算多级放大电路的Au、Ri和R0。,（3）双端输入差动放大电路的静态工作点和动态参数Au、Ri、R0的计算。,了解：共模抑制比的意义及计算方法,掌握（1）零点漂移与温度漂移，共模信号与共模放大倍数，差模信号与差模放大倍数，共模抑制比的概念。,（4）掌握互补输出级的正确接法和输入输出关系,.,3,31多级放大电路的耦合方式,例：实际电子电路Ri2M，Au2000，R0100等。,耦合方式：多级放大电路级与级之间的连接方式（阻容耦合、直接耦合、变压器耦合、光电耦合）。,多级放大电路的连接，产生了单元电路间的级联问题，即耦合问题。放大电路的级间耦合必须要保证信号的传输，且保证各级的静态工作点正确。,根据输入信号的性质，决定级间耦合电路的形式。,电抗性元件耦合，只能传输交流信号，漂移信号和低频信号不能通过。直接耦合电路可传输低频甚至直流信号，因而缓慢变化的漂移信号也可以通过直接耦合放大电路。,.,4,使T1退出饱和,3.1.1直接耦合,将前一级的输出端直接连接到后一级的输入端的连接方式,1.直接耦合放大电路静态工作点的设置,使T1饱和,在T2的射极加Re,或,UCEQ1,Rc2作用?,2.特点：,（1）各级静态工作点彼此影响,（2）能放大缓慢变化信号，宜集,（3）存在零点漂移及电平转移,成化,输入短路时，输出仍有缓慢变化的电压产生（温度变化）,.,5,3.1.2阻容耦合,将放大电路的前级输出端通过电容接到后级输入端的连接方式,直流通路,+,特点（1）各级静态工作点彼此独立,（2）不能放大缓慢变化信号，低频特性差,（3）不宜集成化,.,6,3.1.3变压器耦合,将放大电路的前级输出端通过变压器接入后级输入端或,特点（1）各级静态工作点彼此独立,（2）不能放大缓慢变化信号，低频特性差,（3）不易集成化,（4）可实现阻抗变换,负载上的连接方式。,.,7,3.1.4光电耦合,以光信号为媒介来实现电信号的耦合和传递，从而,一、光电耦合器,二、光电耦合放大电路,注意：信号源部分和输出,提高抗干扰能力。,回路部分应采用独立电源,，并且应分别接不同的“,地”，即使是远距离信号,传输，也可避免受到各种,电干扰。,.,8,32多级放大电路的动态分析,即,对于第一级到第(n-1)级，每一级的放大倍数均应该是以后级输入电阻作为负载时的放大倍数。,输入电阻Ri=Ri1,输出电阻Ro=Ron,(第一级输入电阻),(最后一级输出电阻),.,9,ui,解：（1）求解Q点,直流通路,+,例3.2.1已知图3.1.2所示电路中，R1=15k，R2=R3=5k，R4=2.3k，R5=100k，R6=RL=5k；VCC=12V；晶体管的均为150，rbe1=4krbe2=2.2k，UBEQ1=UBEQ2=0.7V。试估算电路的Q点、Ri和Ro。,.,10,（2）求解、Ri和Ro。,第一级的电压放大倍数,第二级的电压放大倍数,整个电路的电压放大倍数,交流等效电路,.,11,输入电阻,输出电阻,.,12,3.3.1直接耦合放大电路的零点漂移现象3.3.2差分放大电路3.3.3直接耦合互补输出级3.3.4直接耦合多级放大电路,33直接耦合放大电路,.,13,3.3.1直接耦合放大电路的零点漂移现象,1.零点漂移现象及其产生原因,图3.3.1零点漂移现象,零点漂移（零漂）,（1）零点漂移,输入电压等于零时，输出电压偏离某一值且缓慢变化的现象零点漂移,（2）产生零点漂移的原因,主要原因：,环境温度,温度漂移（温漂）,.,14,2.抑制温度漂移的方法,（1）在电路中引入直流负反馈,（2）采用温度补偿的方法（利用热敏元件来抵消放大管的变化）,（3）采用“差分放大电路”,ICUE,UDUB,T(),UBEIC,IC,IDIBIC,T(),.,15,例如,若第一级漂了100uV，,则输出漂移1V。,若第二级也漂了100uV，,则输出漂移10mV。,假设,漂了100uV,漂移10mV+100uV,漂移1V+10mV,漂移1V+10mV,3.衡量零漂的方法,多级放大电路中，第一级漂移最严重，减小零点漂移，应减小第一级零漂,.,16,3.3.2差分放大电路,放大两个输入信号之差,1.信号的输入方式,T1、T2为对管，1=2=,(1)共模信号,(2)差模信号,(3)比较输入,.,17,(1)共模信号,两管集电极电位呈等量同向变化，所以输出电压为零，即对共模信号没有放大能力。,uI1=uI2大小相等、极性相同,两管集电极电位一减一增，呈等量异向变化，,(2)差模信号,uo=(VC1VC1)(VC2+VC)=2VC1,即对差模信号有放大能力。,ui1=ui2大小相等、极性相反,.,18,(3)比较输入,uI1、uI2大小和极性是任意的。,例1:uI1=10mV,uI2=6mV,uI2=8mV2mV,例2:uI1=20mV,uI2=16mV,可分解成:uI1=18mV+2mV,uI2=18mV2mV,可分解成:uI1=8mV+2mV,共模信号,差模信号,放大器只放大两个输入信号的差值信号差动放大电路。,任意输入的信号:ui1,ui2，都可分解成差模分量和共模分量。,.,19,在差模和共模输入并存的条件下，,2.长尾式差分放大电路,（1）静态分析,由于,所以,通常Rb很小，很多情况为信号源内阻,.,20,+,uo,-,T2,-VEE,IBQ1,=0,（2）对共模信号的作用,对共模信号（无放大作用）起抑制作用,特性，较好的抑制了零点漂移,利用T1管T2和管具有相同的温度,.,21,射极电阻Re对共模信号的负反馈作用,共模放大倍数Ac,uIc共模输入电压,uIciB1iC1(iE1),uIciB2iC2(iE2)uEuBE2iB2,在图所示差分放大电路中,iC2,iC1,uOcuIc作用下的输出电压,理想对称的情况下Ac=0。,实际上Ac0,温度漂移可等效为输入端的一对共模信号，,Ac越小，抑制零漂作用愈强。,uE,uBE1iB1,.,22,(3)对差模信号的放大作用,流过Re的电流增量,Re对交流信号视为短路,RL中间位置相当于交流地,差模放大倍数Ad,.,23,输入电阻,输出电阻,（4）共模抑制比,在电路参数理想对称的情况下，KCMR=。,（5）电压传输特性,放大电路输出电压与输入电压之间的关系曲线称为电压,越大，抑制温漂能力越强,传输特性，即uO=f(uI),.,24,3.差分放大电路的四种接法,（1）双端输入双端输出电路,输入电阻,输出电阻,电压放大倍数,（2）双端输入单端输出电路,a.静态工作点分析,由戴维南定理得,输入回路参数对称,输出回路不对称,所以,.,25,输入电阻,输出电阻,电压放大倍数,b.动态性能分析,负载电阻接至T2的C极输出信号极性将怎样？,.,26,差模电压放大倍数,注意：如果输入差模信号极性不变，,输出信号若取自T1管的集电极，则输,出与输入反相，,的集电极，则输出与输入同相。,输出信号若取自T2管,.,27,共模电压放大倍数,.,28,（3）单端输入、双端输出电路,静态分析同双端输入、双端输出电路,动态分析,单端输入电路与双端输入电路的区别在于：,输入电阻,输出电阻,伴随着共模信号输入。,在差模信号输入的同时，,.,29,静态分析：同双端输入、单端输出电路,动态分析：可视为存在一对共模输入及差模输入的双输入、单输出电路,.,30,四种接法的动态参数特点归纳如下：,单端输出时，,双端输出时，,（3）单端输入时，若输入信号为uI，其差模输入电压uId=uI；而与此同时，,（1）输入电阻均为2(Rb+rbe)。,（2）Ad、Ac、Ro与输出方式有关，,共模输入电压，输出电压表达式为,.,31,4.改进型差分放大电路,单端输出时,同时在集成电路中制做大电阻受限,长尾式差分放大电路存在的问题,.,32,恒流源电路的简化画法及电路调零措施,静态时,较好的抑制了零漂,调零电阻(阻值很小的电位器),.,33,例3.3.1电路如图所示，已知Rb=1k，Rc=10k，RL=5.1k，VCC=12V，VEE=6V；晶体管的=100，rbe=2k，UBEQ=0.7V;T1管和T2管的发射极静态电流均为0.5mA。（1）Re的取值应为多少？T1管和T2管的管压降UCEQ等于多少？（2）计算、Ri和Ro的数值。（3）若将电路改成单端输出，用直流表测得输出电压uO=3V，试问输入电压uI约为多少？设IEQ=0.5mA，且共模输出电压可忽略不计。,解：（1）,.,34,（2）,电压放大倍数,输入电阻,输出电阻,因为用直流表测得的输出电压中既含有直流（静态）量又含有变化（信,（3）,RL=5.1k,10k,1k,=100，rbe=2k,号作用的结果）量，所以首先应计算出静态时管子的集电极电位，然后用所,测电压减去静态电位就可得到动态电压。,.,35,利用戴维南定理可知,RL=5.1k,10k,1k,=100，rbe=2k,.,36,3.3.3直接耦合互补输出级,对电压放大电路的输出级一般有两个基本要求：,1.基本电路,T1、T2特性参数相同(设开启电压Uon=0),（1）静态时：uI=0,（2）动态时：uI0,uI0,而实际上，,T1、T2开启电压uon0,T1、T2均截止,T1、T2截止，u0=0,T1导通、T2截止，u0=uI,一是输出电阻低，,二是最大不失真输出尽可能大。,T1截止、T2导通，u0=uI,.,37,2.消除交越失真的互补输出级,(a)利用二极管消除交越失真,静态时，VCC(-VCC)使,从而T1、T2微导通,动态时，D1、D2的动态电阻很小，b1、b2点交流电位近似相等,当uI0,T1从微导通导通,T2从微导通截止;,u0=uI,当uI0,T2从微导通导通,T1从微导通截止;,u0=uI,(b)UBE倍增电路,.,38,(c)采用复合管的准互补输出级,(b)UBE倍增电路,合理选择R3及R4可得到UBE任意倍数的直流电路，故称为UBE倍增电路。,为了增大T1管和T2管的电流放大系数，以减小前级驱动电流，常采用复合管结构。,.,39,3.3.4直接耦合多级放大电路,电路如图所示，两个恒流源为各级电路提供静态工作电流，两个输入端的差值(uI1-uI2)为输入电压。（1）说明电路是几级放大