28多级放大电路PPT教学课件

1、1. 多级放大电路的组成多级放大电路的组成 RSRo1Ri1Ro2Rin+_uo1+_+_+_ui+_+_uoRL+_+_第第1 级级信信 号号 源源输输入入级级中中间间放放大大级级输输出出级级第第2 级级第第n-1级级第第n 级级+_uSui2Ri2uo2ui n-1Rin-1Ron-1uon-1uinRon2.8多级放大电路多级放大电路多级放大电路的组成多级放大电路的组成输入级输入级中间级中间级输出级输出级第1页/共32页输入级输入级输入电阻高，噪声和漂移小。输入电阻高，噪声和漂移小。对各级电路的要求对各级电路的要求输出级输出级 动态范围大，输出功率大，带载能力强。动态范围大，输出功率大，

2、带载能力强。中间级中间级 具有足够大的放大能力。具有足够大的放大能力。2. 多级放大电路的耦合方式多级放大电路的耦合方式 多级放大电路的耦合多级放大电路的耦合放大电路与信号源、放大电路放大电路与信号源、放大电路与负载以及电路内部各级之间的连接。与负载以及电路内部各级之间的连接。常用的耦合方式常用的耦合方式直接耦合直接耦合阻容耦合阻容耦合变压器耦合变压器耦合第2页/共32页级间耦合形式：级间耦合形式：直接直接耦合耦合A1A2 电路简单，能放大交、直电路简单，能放大交、直流信号，流信号，“Q” 点互相影响，点互相影响，零点漂移严重。零点漂移严重。阻容阻容耦合耦合A1A2 各级各级 “Q” 点独立，

3、只放点独立，只放大交流信号，信号频率低时耦大交流信号，信号频率低时耦合电容容抗大。合电容容抗大。变压器变压器耦合耦合A1A2 用于选频放大器、用于选频放大器、功率放大器等。功率放大器等。 耦合方式是指信号源和放大器之间，放大器中各级之间，放大器与负载之间的连接方式。2.8.1多级放大电路的耦合方式多级放大电路的耦合方式第3页/共32页1 1、阻容耦合、阻容耦合共射电路共射电路共集电路共集电路 利用电容连接信号源与利用电容连接信号源与放大电路、放大电路的前后放大电路、放大电路的前后级、放大电路与负载，为阻级、放大电路与负载，为阻容耦合。容耦合。优点：1）各级的静态工作点相互独立。由于电容器隔直流

4、而通交流，所以它们的直流通路相互隔离，这样就给设计、调试和分析带来很大方便。2）在传输过程中，交流信号损失少。只要耦合电容选得足够大，则一定频率范围内的信号能由前级几乎不衰减地加到后一级，实现逐级放大。3）体积小，成本低。缺点：1）无法集成；2）低频特性差；第4页/共32页2 2、变压器耦合、变压器耦合L22c21RIRIPPLL ，从变压器原边看到的等效电阻 理想变压器情况下，理想变压器情况下，负载上获得的功率等于负载上获得的功率等于原边消耗的功率。原边消耗的功率。实现阻抗变换实现阻抗变换L221L2c2)(RNNRIIRLL 变压器可以通过磁路的耦合把初级的交流信号传送到变压器可以通过磁路

5、的耦合把初级的交流信号传送到次级，因此可以作为耦合元件。次级，因此可以作为耦合元件。耦合变耦合变压器压器be rRALu 可能是实际的负载，也可能是下级放大电路第5页/共32页变压器耦合的优点变压器耦合的优点：1）变压器耦合多级放大电路前后级的静态工作点是相互）变压器耦合多级放大电路前后级的静态工作点是相互独立、互不影响的。因为变压器不能传送直流信号。独立、互不影响的。因为变压器不能传送直流信号。2）变压器耦合多级放大电路基本上没有温漂现象。）变压器耦合多级放大电路基本上没有温漂现象。3）变压器在传送交流信号的同时，可以实现电流、电压放）变压器在传送交流信号的同时，可以实现电流、电压放大以及阻

6、抗变换。大以及阻抗变换。缺点：缺点：1）不适合放大缓变信号；）不适合放大缓变信号；2）体积大，成本高，无法集成。）体积大，成本高，无法集成。第6页/共32页3 3、直接耦合、直接耦合既是第一级的集电极电阻，又是第二级的基极电阻第二级第二级第一级第一级存在两个问题：存在两个问题：问题问题1、静态工作点不合适、静态工作点不合适1）第一级的静态工作点已）第一级的静态工作点已接近饱和区。接近饱和区。2）由于采用同种类型的管）由于采用同种类型的管子，级数不能太多。子，级数不能太多。问题问题2：零点漂移：零点漂移第7页/共32页如何设置合适的静态工作点？如何设置合适的静态工作点？Q1合适吗？ 用什么元件取

7、代用什么元件取代Re既可设置合适的既可设置合适的Q点，又可使第二级点，又可使第二级放大倍数不至于下降太大？放大倍数不至于下降太大？若要若要UCEQ5V，则应怎么办？用多个二极管吗？，则应怎么办？用多个二极管吗？二极管导通电压二极管导通电压UD？动态电阻？动态电阻rd？Re对哪些动态参数产生影响？第8页/共32页如何设置合适的静态工作点？如何设置合适的静态工作点？ UCEQ1太小太小加加Re（Au2数值数值）改用改用D若要若要UCEQ1大，则改用大，则改用DZ稳压管稳压管伏安特性伏安特性小功率管多为5mA由最大功耗得出必要性？rzu /i，小功率管多为几欧至二十几欧。，小功率管多为几欧至二十几欧

8、。VDZRc1Rb1+VCC+VT1+ iUOURc2RVT2Rc1Rb1+VT1+ iUOURc2Rb2VT2VDz可降低第二级的基极电位，可降低第二级的基极电位，又不损失放大倍数。但稳压管又不损失放大倍数。但稳压管噪声较大。噪声较大。第9页/共32页NPN型管和PNP型管混合使用问题的提出：问题的提出： 在用在用NPN型管组成型管组成N级级共射放大电路，由于共射放大电路，由于UCQi UBQi，所以，所以 UCQi UCQ(i-1）（i=1N），以致于后级集），以致于后级集电极电位接近电源电压，电极电位接近电源电压，Q点不合适。点不合适。UCQ1 （ UBQ2 ） UBQ1UCQ2 UCQ

9、1 可获得合适的工作点。为经常采用的方式。可获得合适的工作点。为经常采用的方式。第10页/共32页3、零点漂移的严重性 如果零点漂移的大小足以和输出的有用信号相比拟，就无法正确地将两者加以区分。因此，为了使放大电路能正常工作，必须有效地抑制零点漂移。直接耦合放大电路存在的问题直接耦合放大电路存在的问题2：零点漂移：零点漂移1. 什么是零点漂移现象：什么是零点漂移现象：uI0，uO0的现象。的现象。2、产生原因：温度变化，直流电源波动，元器件老化。其中、产生原因：温度变化，直流电源波动，元器件老化。其中晶体管的特性对温度敏感是主要原因，故也称零漂为温漂。晶体管的特性对温度敏感是主要原因，故也称零

10、漂为温漂。uOtOuItO第11页/共32页4、抑制直接耦合多级放大电路的零点漂移的有效方法1）采用直流负反馈稳定静态工作点。2）采用温度补偿法。就是在电路中用热敏元件或二极管（或晶体管的发射结）来与工作管的温度特性互相补偿。 3）最有效的方法是设计特殊形式的放大电路，用特性相同的两个管子来提供输出，使它们的零点漂移相互抵消。这就是“差动放大电路”的设计思想。R2R1+VCC+VT2+ RcVT1uIuOiC1ReRuB1第12页/共32页（1）电路可以放大缓慢变化的信号和直流信号。电路可以放大缓慢变化的信号和直流信号。（2）便于集成便于集成。由于电路中只有晶体管和电阻，没有电容。由于电路中只

11、有晶体管和电阻，没有电容器和电感器，因此便于集成。器和电感器，因此便于集成。缺点：缺点：优点优点：（1）各级的静态工作点不独立，相互影响。各级的静态工作点不独立，相互影响。会给设计、计会给设计、计算和调试带来不便。算和调试带来不便。（2）引入了零点漂移问题引入了零点漂移问题。零点漂移对直接耦合放大电路。零点漂移对直接耦合放大电路的影响比较严重。抑制零点漂移的办法有：的影响比较严重。抑制零点漂移的办法有：采用直流负反馈采用直流负反馈稳定静态工作点稳定静态工作点；采用温度补偿法采用温度补偿法；采用差动放大电路。采用差动放大电路。直接耦合放大电路的优缺点直接耦合放大电路的优缺点第13页/共32页三种

12、耦合方式的比较三种耦合方式的比较阻容耦合阻容耦合直接耦合直接耦合变压器耦合变压器耦合特点特点各级工作点互各级工作点互不影响；不影响；结构简单结构简单能放大缓慢变能放大缓慢变化的信号或直流化的信号或直流成分的变化；成分的变化； 适合集成化适合集成化有阻抗变换作用；有阻抗变换作用；各级直流通路互各级直流通路互相隔离。相隔离。存在存在问题问题 不能反应直流不能反应直流成分的变化，成分的变化，不适合集成化不适合集成化有零点漂移现有零点漂移现象；象；各级工作点互各级工作点互相影响相影响不能反应直流成不能反应直流成分的变化；不适合分的变化；不适合放大缓慢变化的信放大缓慢变化的信号；号；不适合集成化不适合集

13、成化适合适合场合场合分立元件交流分立元件交流放大电路放大电路集成放大电路，集成放大电路，直流放大电路直流放大电路低频功率放大，低频功率放大，调谐放大调谐放大第14页/共32页1、静态工作点的分析、静态工作点的分析变压器耦合变压器耦合阻容耦合阻容耦合直接耦合直接耦合类似前面的单级放大电路类似前面的单级放大电路 思路：根据电路的约束条件和管子的思路：根据电路的约束条件和管子的IB、IC和和IE的相的相互关系，列出方程组求解。如果电路中有特殊电位点，则互关系，列出方程组求解。如果电路中有特殊电位点，则应以此为突破口，简化求解过程。应以此为突破口，简化求解过程。2.8.2多级放大电路的电压放大倍数多级

14、放大电路的电压放大倍数和输入、输出电阻和输入、输出电阻第15页/共32页（1 1）电压放大倍数）电压放大倍数 njujnuAUUUUUUUUA1ioi2o2io1io2. 输入电阻输入电阻i1iRR 3. 输出电阻输出电阻nRRoo 对电压放大电路的要求：对电压放大电路的要求：Ri大，大， Ro小，小，Au的数值大，最的数值大，最大不失真输出电压大。大不失真输出电压大。考虑级与级之间的相考虑级与级之间的相互影响，计算各级电压放互影响，计算各级电压放大倍数时，应把后级的输大倍数时，应把后级的输入电阻作为前级的负载处入电阻作为前级的负载处理理!2、动态性能分析、动态性能分析第16页/共32页)(1

15、(L622be5i2RRrRR 21L62be2L6221bei2311)( ) 1()( ) 1()(uuuuuAAARRrRRArRRA be121irRRR 3、分析举例、分析举例2be2536o1 rRRRR第17页/共32页【例例1】图示两级直接耦合放大电路中，已知：图示两级直接耦合放大电路中，已知：Rb1 = 240 k ，Rc1 = 3.9 k ，Rc2 = 500 ，稳压管，稳压管VDz的工作电压的工作电压UZ = 4 V，三极管三极管 VT1 的的 1 = 45，VT2 的的 2 = 40，VCC = 24 V。(1) 试计算各级静态工作点。试计算各级静态工作点。如如 ICQ

16、1 由于温度的升高而增由于温度的升高而增加加 1%，计算静态输出电压的变化。，计算静态输出电压的变化。Rc1Rb1+VCC+VT1+ Rc2VT2VDzuIuOiB1iC1iRc1iB2iC2(3) 设稳压管的设稳压管的 rz = 50 。试估算总的电压放大倍数试估算总的电压放大倍数 ，以及输入、输出电以及输入、输出电阻阻 Ri 和和 Ro。IOuuAu 第18页/共32页Rc1Rb1+VCC+VT1+ Rc2VT2VDzuIuOiB1iC1iRc1iB2iC2解：解：(1)则则 UCQ1 = UBEQ2 + Uz = 4.7 VmA 4.95mA )9 . 37 . 424(c1CQ1CCC

17、1 RUVIRmA1 . 0mA)2407 . 024(b1BEQ1CCBQ1 RUVIICQ1 = 1 IBQ1 = 4.5 mAIBQ2 = IRC1 ICQ1 = (4.95 4.5 ) mA = 0.45 mA设设 UBEQ1 = UBEQ2 = 0.7 V，第19页/共32页ICQ2 = 2 IBQ2 = (40 0.45 ) mA = 18 mAUO= UCQ2 = VCC ICQ2RC2 = (24 18 0.5 ) V = 15 V UCEQ2 = UCQ2 UEQ2 = ( 15 4 ) V = 11 V当当 ICQ1 增加增加 1% 时，即时，即ICQ1 = (4.5 1.

18、01) mA = 4.545 mAIBQ2 = (4.95 4.545) mA = 0.405 mAICQ2 = (40 0.405) mA = 16.2 mAUO = UCQ2 = (24 16.2 0.5)V = 15.9 V比原来升高了比原来升高了 0.9 V ， 约升高约升高 6%。Rc1Rb1+VCC+VT1+ Rc2VT2VDzuIuOiB1iC1iRc1iB2iC2第20页/共32页Rc1Rb1+VCC+VT1+ Rc2VT2VDzuIuOiB1iC1iRc1iB2iC2解：解：(2)估算估算 Au1 时，应将时，应将第二级第二级Ri2作为第一级的负作为第一级的负载电阻载电阻 k

19、 2.4409 2)5041(182641300)1(26)1()1(Z22EQ2bbZ22be2irIrrrR 5665 . 42646300be1r第21页/共32页118566. 04 . 29 . 34 . 29 . 345)/(1be2i1C1I1C1 rRRuuAu 3 . 8504135950040 )1(Z2be22c2C1O2 rrRuuAu 所以所以979)3 . 8()118(21 uuuAAA k 4 . 2/1be1b1be1iirRrRR 5002coRRRc1Rb1+VCC+VT1+ Rc2VT2VDzuIuOiB1iC1iRc1iB2iC2第22页/共32页例2

20、 :如图所示的两级电压放大电路，已知1= 2 =50, T1和T2均为3DG8D。 RB1C1C2RE1+RC2C3CE+24V+B1R B2R T1T2E2R E1R 1M 27k 82k 43k 7.5k 510 10k oU.Ui.第23页/共32页解: :A8 . 9mA2750)(110000.724) (1E11B1BEQ1CCBQ1 RRUUImA 5 . 0mA 0098. 050)(1)1(BQ11EQ1 II 两级放大电路的静态值可分别计算。 RB1C1C2RE1+RC2C3CE+24V+B1R B2R T1T2E2R E1R 1M 27k 82k 43k 7.5k 510

21、 10k oU.Ui.V5 . 10V275 . 024E1EQ1CCCEQ1 RIUU第24页/共32页 RB1C1C2RE1+RC2C3CE+24V+B1R B2R T1T2E2R E1R 1M 27k 82k 43k 7.5k 510 10k oU.Ui.V26. 8V24438243B2B1B2BQ2 CCURRRUUB2mA 96. 0mA5 . 751. 06 . 026. 8E2E1BEQ2BQ2EQ2CQ2 RRUUII第25页/共32页V71. 6)V5 . 751. 010(96. 024)(E2E1C2CQ2CCCEQ2 RRRIUURB1C1C2RE1+RC2C3CE+24V+Ui.B1R B2R T1E2R E1R 1M 27k 82k 43k 7.5k 510 10k oU.VB2IB2UCEQ2+AIICQBQ 2 .195096.0222 第26页/共32页例3 :如图所示的两级电压放大电路，已知1= 2 =50, RB1C1C2RE1+RC2C3CE+24V+B1R B2R T1T2E2R E1R 1M 27k 82k 43k 7.5k 510 10k oU.