组合放大电路的耦合与增益(第14讲)2014

1、1第四章第四章 组合放大电路组合放大电路 4.1 一般组合放大电路一般组合放大电路 4.1.1 4.1.1 组合放大电路的级间耦合组合放大电路的级间耦合 4.1.2 4.1.2 组合放大电路的增益组合放大电路的增益 4.1.3 4.1.3 共源共源- -共射放大电路共射放大电路 4.1.4 4.1.4 共射共射- -共基共基- -共集放大电路共集放大电路 4.2 差动放大电路差动放大电路 4.2.1 4.2.1 基本差动放大电路基本差动放大电路 4.2.2 4.2.2 双电源长尾式差放双电源长尾式差放 4.2.3 4.2.3 恒流源式差放电路恒流源式差放电路 4.2.4 4.2.4 差放电路的

2、几种接法差放电路的几种接法 4.2.5 4.2.5 差动放大电路的传输特性差动放大电路的传输特性2第四章第四章 组合放大电路组合放大电路 4.3 集成运算放大器集成运算放大器 4.3.1 4.3.1 集成运放的典型电路集成运放的典型电路 4.3.2 4.3.2 集成运放的主要参数集成运放的主要参数 4.3.3 4.3.3 集成运放使用时应注意问题集成运放使用时应注意问题34.1 4.1 一般组合放大电路一般组合放大电路 在实际工作中，根据电路的在实际工作中，根据电路的输入输出需要以及为了放大非输入输出需要以及为了放大非常微弱的信号，需要把若干个常微弱的信号，需要把若干个基本放大电路连接起来，组

3、成基本放大电路连接起来，组成多级放大电路，以获得更高的多级放大电路，以获得更高的放大倍数和功率输出。放大倍数和功率输出。 44.1.1 4.1.1 组合放大电路的级间耦合组合放大电路的级间耦合 多级放大电路内部各级之间多级放大电路内部各级之间的连接方式称为耦合方式。常的连接方式称为耦合方式。常用的耦合方式有阻容耦合方式、用的耦合方式有阻容耦合方式、直接耦合方式、变压器耦合方直接耦合方式、变压器耦合方式和光电耦合方式等。式和光电耦合方式等。 5耦合方式：耦合方式：直接耦合；阻容耦合；变压器耦合直接耦合；阻容耦合；变压器耦合; ; 光电耦合。光电耦合。 多级耦合放大电路多级耦合放大电路 耦合：耦合

4、：即信号的传送。即信号的传送。第一级第一级放大电路放大电路输输 入入 输输 出出第二级第二级放大电路放大电路第第 n n 级级放大电路放大电路 第第 n-n-1 1 级级放大电路放大电路功放级功放级6对耦合电路要求：对耦合电路要求：要求要求动态动态: 传送信号传送信号减少压降损失减少压降损失 耦合电路：耦合电路：静态：静态：保证保证各级各级Q点点设置设置波形不失真波形不失真71. 1. 阻容耦合阻容耦合 多级通过电容和电阻将信号由一级传输到另一级的方多级通过电容和电阻将信号由一级传输到另一级的方式称为式称为阻容耦合阻容耦合。图示电路是典型的两级阻容耦合放大。图示电路是典型的两级阻容耦合放大电路

5、。电路。优点优点：耦合电容的隔直通交作用，使两级：耦合电容的隔直通交作用，使两级Q Q相互独立，相互独立，给设计和调试带来了方便；给设计和调试带来了方便；缺点缺点：放大频率较低的信号将产生较大的衰减，加之不：放大频率较低的信号将产生较大的衰减，加之不便于集成化，因而在应用上也就存在一定的局限性。便于集成化，因而在应用上也就存在一定的局限性。 82. 2. 变压器耦合变压器耦合 变压器耦合变压器耦合放大电路如图所示。这种耦合电路的放大电路如图所示。这种耦合电路的优点优点是：级间无直流通路，各级是：级间无直流通路，各级Q Q独立；变压器具有阻独立；变压器具有阻抗变换作用，可获最佳负载；抗变换作用，

6、可获最佳负载；缺点缺点是：变压器造价高、体积大、不能集成，其应用是：变压器造价高、体积大、不能集成，其应用受到限制受到限制; ;对低频和高频信号，放大效果不理想。对低频和高频信号，放大效果不理想。 93. 3. 直接耦合直接耦合 多级放大电路中各级之间直接（或通过多级放大电路中各级之间直接（或通过电阻）连接的方式，称为电阻）连接的方式，称为直接耦合直接耦合。直接耦合放大电路具有结构简单、便直接耦合放大电路具有结构简单、便于集成化、能够放大变化十分缓慢的直流于集成化、能够放大变化十分缓慢的直流信号又能放大交流信号，所以在集成电路信号又能放大交流信号，所以在集成电路中获得了广泛的应用。中获得了广泛

7、的应用。10 两级直接耦合放大电路如两级直接耦合放大电路如右图所示。采用直接耦合，右图所示。采用直接耦合，各级的静态工作点将相互影各级的静态工作点将相互影响。为了保证第一级有合适响。为了保证第一级有合适的静态工作点，必须提高的静态工作点，必须提高T T2 2管的发射极电位，为此，可管的发射极电位，为此，可在在T T2 2的发射极接入电阻、二的发射极接入电阻、二极管或稳压管等。极管或稳压管等。 常用由常用由NPNNPN型和型和PNPPNP型晶型晶体管组成的直接耦合放大体管组成的直接耦合放大电路。电路。 直接耦合放大电路存在直接耦合放大电路存在零点漂移问题。零点漂移问题。 114.1.2 4.1.

8、2 组合放大电路的增益组合放大电路的增益 多级放大电路放大倍数的计算多级放大电路放大倍数的计算 n1=iuiun21AAAAAuu多级放大器的放大倍数等于各多级放大器的放大倍数等于各个单级放大器放大倍数的积。个单级放大器放大倍数的积。12设设: 1= 2=50, rbe1 = 2.9k , rbe2 = 1.7 k 阻容耦合典型电路阻容耦合典型电路 oiusRRA、求：前级前级后级后级+UCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2SUoUiU13关键关键: :考虑级间影响考虑级间影响。1. 1. 静态静态: : Q

9、 Q点同单级。点同单级。2. 2. 动态性能动态性能: :方法方法: :Ri2 = RL1Ri221ioUU+UCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2SUoUiU1oU2iU 性能分析性能分析14考虑级间影响考虑级间影响2R Ri i, ,R Ro o : : 概念同单级概念同单级1RiRo2112uuisisoiosousAARRRUUUUUUARi2+UCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2SUoUiU1oU2iU15微变等

10、效电路微变等效电路: :Ri2+UCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2SUoUiU1oU2iURE1R2R3RC2RLRSR1SUiU1ber2ber1bi1bi2bi2biOUiR2iRoR161. Ri = R1 / rbe1 +（ +1)RL1其中其中: : RL1 = RE1/ Ri2 = RE1/ R2 / R3 / rbe2=RE1/RL1 = RE1/Ri2 27 / 1.7 1.7k Ri =1000/(2.9+511.7) 82k 2. Ro = RC2= 10k RE1R2R3RC2RLR

11、SR1SUiU1ber2ber1bi1bi2bi2biOUiR2iRoR173. 3. 中频电压放大倍数中频电压放大倍数: :其中其中： 21uusiiusAARRRA968. 07 . 1519 . 27 . 151) 1() 1(111111LbeLuRrRA778. 0968. 0208282ARRRA1uSii1usRE1R2R3RC2RLRSR1SUiU1ber2ber1bi1bi2bi2biOUiR2iRoR18147711010502222.)/(rRAbeLu4114778014721.AAAuususRE1R2R3RC2RLRSR1SUiU1ber2ber1bi1bi2bi2

12、biOUiR2iRoR19多级阻容耦合放大器的特点：多级阻容耦合放大器的特点：(1) (1) 由于电容的隔直作用，各级放大器的静态工作由于电容的隔直作用，各级放大器的静态工作点相互独立，分别估算。点相互独立，分别估算。(2) (2) 前一级的输出电压是后一级的输入电压。前一级的输出电压是后一级的输入电压。(3) (3) 后一级的输入电阻是前一级的交流负载电阻。后一级的输入电阻是前一级的交流负载电阻。(4) (4) 总电压放大倍数总电压放大倍数= =各级放大倍数的乘积。各级放大倍数的乘积。(5) (5) 总输入电阻总输入电阻 R Ri i 即为第一级的即为第一级的输入电阻输入电阻R Ri i1

13、1 。(6) (6) 总输出电阻即为最后一级的输出电阻。总输出电阻即为最后一级的输出电阻。由上述特点可知，射极输出器接在多级放大电由上述特点可知，射极输出器接在多级放大电路的首级可提高输入电阻；接在末级可减小输出路的首级可提高输入电阻；接在末级可减小输出电阻；接在中间级可起匹配作用，从而改善放大电阻；接在中间级可起匹配作用，从而改善放大电路的性能。电路的性能。20例例1 1：放大电路由下面两个放大电路组成。已知放大电路由下面两个放大电路组成。已知E EC C=15V=15V ，R R1 1=100k=100k ， R R2 2=33k=33k ，R RE E1 1=2.5k=2.5k ，R R

14、C C=5k=5k ， 1 1=60=60，；，； R RB B=570k=570k ，R RE E2 2=5.6k=5.6k ， 2 2 =100=100，R RS S=20k=20k ，R RL L=5k=5k +ECR1RCC11C12R2CERE1uiRiuoT1放大电路一放大电路一RB+ECC21C22RE2uiuoT2放大电路二放大电路二211.1. 求直接采用放大电路一的放大倍数求直接采用放大电路一的放大倍数A Au u和和A Ausus。2.2. 若信号经放大电路一放大后，再经射极输出若信号经放大电路一放大后，再经射极输出器输出，求放大倍数器输出，求放大倍数A Au u、R R

15、i i和和R Ro o 。3.3. 若信号经射极输出器后，再经放大电路一输若信号经射极输出器后，再经放大电路一输出，求放大倍数出，求放大倍数A Aus us 。+ECR1RCC11C12R2CERE1uiRiuoT1RB+ECC21C22RE2uiuoT222Ri = R1/ R2/ rbe1 =1.52 k=1.52 k (1) 由于由于R RS S大，而大，而R Ri i小，致使放大倍数降低；小，致使放大倍数降低；(2) (2) 放大倍数与负载的大小有关。例：放大倍数与负载的大小有关。例： R RL L=5k =5k 时时, , A Au u= - 93= - 93；R RL L=1k =

16、1k 时时, , A Au u= - 31= - 31 。6 . 62052. 152. 193SiiuusRRRAA1.1. 求直接采用放大电路一的放大倍数求直接采用放大电路一的放大倍数A Au u和和A Ausus。+ECR1RCC1C2R2CERERLuiuousRSRiT19311beLur RArbe1=1.62 k ， rbe2=2.36 k 232. 2. 若信号经放大电路一放大后，再经射极输出若信号经放大电路一放大后，再经射极输出器输出，求放大倍数器输出，求放大倍数A Au u、R Ri i和和R Ro o 。 usRSRB+ECC22RE2uoT2RLR1RCC11R2CER

17、E1uiRiT1rbe2=2.36 k rbe1=1.62 k Ro1=RC=5 k k173)1 (/22221EbeBiLRrRRR24usRSRB+ECC22RE2uoT2RLR1RCC11R2CERE1uiRiT11856211735601111./r RAbeLu990112222. R)(r R)(ALbeLAAAuuu25usRSRB+ECC22RE2uoT2RLR1RCC11R2CERE1uiRiT17310015/57036. 2/6 . 51/1/122222oBbeESBbeEoRRrRRRrRRk52. 1/1211beiirRRRR26讨论：

18、讨论：带负载能力。带负载能力。2. 2. 输出不接射极输出器时的带负载能力：输出不接射极输出器时的带负载能力：RL=5k 时：时： Au=-93RL=1k 时：时： Au=-31即：当即：当R RL L由由5k5k 变为变为1k1k 时，放大倍数降低到原来的时，放大倍数降低到原来的92.3%92.3%。放大倍数降低到原来的放大倍数降低到原来的30%30%RL=5 k 时：时： Au1=-185，Au2=0.99，ri2=173 k Au= Au1 Au2 =-183RL=1 k 时：时： Au1=-174 ，Au2=0.97，ri2=76 k Au= Au1 Au2 =-1691. 1. 输出

19、接射极输出器时的带负载能力：输出接射极输出器时的带负载能力：可见输出级接射极输出器后，可稳定放大倍数可见输出级接射极输出器后，可稳定放大倍数A Au u。273. 3. 若信号经射极输出器后，再经放大电路一输出若信号经射极输出器后，再经放大电路一输出，求放大倍数，求放大倍数A Aus us 。Au2=-93 Ri2=1.52 k Au1=0.98 Ri1=101 k +ECR1RCC12R2CERE1Ri2uoT1uiRBC21RE2T2usRS28762010110198. 09321SiiuuusRRRAAA6 . 62052. 152. 193SiiuusRRRAA输入不接射极输出器时：

20、输入不接射极输出器时：可见输入级接射极输出器后，由于从信号源取可见输入级接射极输出器后，由于从信号源取的信号增加，从而可提高整个放大电路的放大的信号增加，从而可提高整个放大电路的放大倍数倍数A Ausus。29思考题：思考题：若首级接射极输出器、中间级接共射放大若首级接射极输出器、中间级接共射放大电路、末级接射极输出器，射极输出器和共射电路、末级接射极输出器，射极输出器和共射放大电路的参数同前。求该三级放大电路的放放大电路的参数同前。求该三级放大电路的放大倍数大倍数A Au u 、 A Aus us 、 R Ri i和和R Ro o 。RB+ECC4RE2uoT3RLR1RCC2R2CERE1

21、T2uiRBC1RE2T1usRSC3 1=100， 2=60， 3=10030RB+ECC4RE2uoT3RLR1RCC2R2CERE1T2uiRBC1RE2T1usRSC3 1=100， 2=60， 3=100rbe1=2.36 k ， rbe2=1.62 k ， rbe3=2.36 k k52. 1/22121beiLrRRRRk523CoSRRR)1 (/33332LbeBiLRrRRRLEL/RR R2331RB+ECC4RE2uoT3RLR1RCC2R2CERE1T2uiRBC1RE2T1usRSC3)(1/12111LEbeBii/RRrRRR333231)/(/beSBEoor

22、RRRRR731001557036265/./.101k)521.65)(100(12.36570./32RB+ECC4RE2uoT3RLR1RCC2R2CERE1T2uiRBC1RE2T1usRSC39805216510136252165101)1 ()1 (12111211././.R/RrR/RALEbeLEuk52. 1/22121beiLrRRRR33RB+ECC4RE2uoT3RLR1RCC2R2CERE1T2uiRBC1RE2T1usRSC362. 1/560/3232ibeiCuRrRRARL=5 k 时：时： Ri3=173 k ， Au2=-185，Au3=0.99RL=1 k 时：时： Ri3=76 k ， Au2=-174 ，Au3=0.97LbeLu R)(r R)(A33331134R RL L=5 k=5 k 时：时： Ri2=