《级联放大电路》ppt课件

1、1/281.输入级输入级:高性能的差动放大电高性能的差动放大电路。运放有两个输入端，一个路。运放有两个输入端，一个称为同相输入端，即输出与该称为同相输入端，即输出与该端输入信号相位一样，用符号端输入信号相位一样，用符号U 表示；另一个称为反相输表示；另一个称为反相输入端，即输出与该端输入信号入端，即输出与该端输入信号相位相反，用符号相位相反，用符号U表示。表示。 4.恒流源偏置：可提供稳定的几乎不随温度而变化的偏置电恒流源偏置：可提供稳定的几乎不随温度而变化的偏置电流，以稳定任务点。流，以稳定任务点。 3.低阻输出级：由低阻输出级：由PNP和和NPN两种极性的三极管或复合管组两种极性的三极管或

2、复合管组成，以获得正负两个极性的输出电压或电流。详细电路参阅成，以获得正负两个极性的输出电压或电流。详细电路参阅功率放大器。功率放大器。2.中间放大级：提供高的电压增益，以保证运放的运算精度中间放大级：提供高的电压增益，以保证运放的运算精度。多为差动电路和带有源负载的高增益放大器。多为差动电路和带有源负载的高增益放大器。差放差放输入级输入级中间中间放大级放大级低阻低阻输出级输出级恒流源恒流源偏置偏置U-U+运放组成运放组成2/283/28问题：问题：1.为什么要采用多级级联放大？为什么要采用多级级联放大？2.常用的级联耦合方式有哪几种？特点如何？常用的级联耦合方式有哪几种？特点如何？3.级联电

3、路的动态特性主要取决于那一级？如何分析级联电路的动态特性主要取决于那一级？如何分析计算？计算？4/28级联问题的产生缘由：电压增益目的不满足要求等。需求级联问题的产生缘由：电压增益目的不满足要求等。需求多次级放大。多次级放大。UiUoEc5/28阻容巧合阻容巧合变压器巧合变压器巧合直接耦合直接耦合光电耦合光电耦合耦合概念：多级放大电路的衔接过程中，前一级输出与耦合概念：多级放大电路的衔接过程中，前一级输出与下一级输入的衔接方式称为耦合方式。下一级输入的衔接方式称为耦合方式。放大电路的级间耦合应满足条件放大电路的级间耦合应满足条件: :1 1保证信号的传输；保证信号的传输；2 2保证各级的静态任

4、务点正确。保证各级的静态任务点正确。耦合方式耦合方式6/281. 阻容耦合阻容耦合UiUoEc优点：构造简单，各级放大电路任务点互不影响，放大效果好；。优点：构造简单，各级放大电路任务点互不影响，放大效果好；。缺陷：不能传送变化缓慢的信号或直流信号。不适宜集成化。缺陷：不能传送变化缓慢的信号或直流信号。不适宜集成化。特点：特点：概念：级间采用电容耦合。概念：级间采用电容耦合。电容的作用：电容的作用：传送交流信号；阻隔直流。传送交流信号；阻隔直流。与下级输入电阻构成阻容耦与下级输入电阻构成阻容耦合。合。7/282. 变压器耦合变压器耦合概念：两级间利用变压器来传送信号的耦合方式称变压器耦合。概念

5、：两级间利用变压器来传送信号的耦合方式称变压器耦合。1变压器耦合可隔除直流，传送一定频率的交流信号，因变压器耦合可隔除直流，传送一定频率的交流信号，因此各级的此各级的 Q 相互独立。相互独立。2 2可以实现输出级可以实现输出级与负载的阻抗变换，以与负载的阻抗变换，以获得有效的功率传输。获得有效的功率传输。变压器耦合的特点：变压器耦合的特点：变压器耦合放大电路变压器耦合放大电路8/28变压器耦合阻抗变换的原理图变压器耦合阻抗变换的原理图N1 / N2 =U1 / U2; N2 / N1 =I1 / I2; 理想条件下，变压器原副边的匝数比为：理想条件下，变压器原副边的匝数比为：结论：可经过调整匝

6、比结论：可经过调整匝比 n 使原、副端阻抗匹配。使原、副端阻抗匹配。RLU1 =U2 N1 / N2 I1 = I2 N1 / N2所以有所以有RL = U1 / I1 = (N1 / N2 ) 2 RL = n2 RL阻抗变换任务原理：阻抗变换任务原理：9/283. 直接耦合直接耦合直接耦合的特点直接耦合的特点优点：具有良好的低频特性，优点：具有良好的低频特性，可放大变化缓慢的信号，无可放大变化缓慢的信号，无耦合大电容，便于集成。耦合大电容，便于集成。直接耦合放大电路直接耦合放大电路概念：各级电路之间直接衔接或采用对直流呈导通特性的电概念：各级电路之间直接衔接或采用对直流呈导通特性的电阻、二

7、极管等元件相接。阻、二极管等元件相接。10/284. 光电耦合光电耦合概念：两级间利用光电耦合器来传送信号的耦合方式称光电耦合。概念：两级间利用光电耦合器来传送信号的耦合方式称光电耦合。IiE1RLIoD2RLUoD1E2+-Ui任务原理：任务原理：采用发光二极管和光敏二极管构成；采用发光二极管和光敏二极管构成；输入电压输入电压Ui使使D1发光；光发光；光使使D2产生电流，输出产生电流，输出Uo。任务过程：电任务过程：电光光电电特点：特点：抗干扰性强。干扰信号不能产生继续的电流、单向传输、输入抗干扰性强。干扰信号不能产生继续的电流、单向传输、输入输出不共地处理地线干扰输出不共地处理地线干扰光电

8、耦合电路光电耦合电路11/28 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=iin321AAAAAA其中：其中：Ai是第是第i级放大电路的放大倍数。级放大电路的放大倍数。(1)输入电阻法输入电阻法求分立元件多级放大电路电压增益有两种方法求分立元件多级放大电路电压增益有两种方法(2)(2)开路电压法开路电压法12/28(1)输入电阻法：在求单级放大电路的放大倍数时必需将后输入电阻法：在求单级放大电路的放大倍数时必需将后一级的输入电阻作为前一级的负载思索，即将第二级的输入一级的输入电阻作为前一级的负载思索，即将第二级的输入电阻与第一级集电极负载电阻并联。电阻与第一级集电极负载电阻并

9、联。13/2821ioUUUAAuuAo1oio1uuAuuAUU 21，oo1oiUsssio1i1Si1UuuuuAuuuurARr其中：思索信号源内阻时思索信号源内阻时级联放大器电压增益级联放大器电压增益AU14/28(2)(2)开路电压法开路电压法: : 将后一级与前一级开路，计算前一级的开路将后一级与前一级开路，计算前一级的开路电压增益和输出电阻，并将其作为信号源内阻加以思索，共电压增益和输出电阻，并将其作为信号源内阻加以思索，共同作用到后一级的输入端。同作用到后一级的输入端。( (即将前一级输出电阻看成后一级即将前一级输出电阻看成后一级的信号源内阻的信号源内阻) )15/28Us2

10、U1o1oio1ioUAAuuuuuuA o1oUs2io1U1uuA;uuA Ui1Si1soUsArRruuA 总的电压放大倍数为总的电压放大倍数为思索信号源内阻时思索信号源内阻时其中：其中：16/28例题：两级放大电路参数如例题：两级放大电路参数如下图。下图。hfe1= hfe2 =hfe=100; UBE1=UBE2=0.7V。要求：分别用输入电阻法要求：分别用输入电阻法和开路电压法计算总电压和开路电压法计算总电压增益。增益。知三极管的参数为知三极管的参数为: :多级放大电路的中频特性目的：与单级一样，有电压增益、输多级放大电路的中频特性目的：与单级一样，有电压增益、输入电阻、输出电阻

11、。入电阻、输出电阻。17/28UCEQ1=EcICQ1Rc1IE1Re1 Ec ICQ1(Rc1+Re1)=4.7VIEQ1=(UB1 UBE1)/ Re1UB1= Ec Rb2 / (Rb1+Rb2)IBQ= ICQ1 /=9.3AICQ1 IEQ1 = 0.93mA解：方法一：用输入电阻法求电压增益解：方法一：用输入电阻法求电压增益1 1求静态任务点求静态任务点V26. 71 . 593. 012c1CQ1cB2C1 RIEUU18/28mA04. 19 . 3/04. 49 . 3/ )96. 712(/ )(e2E2CQ2EQ2 RUEIICVc2CQ247. 43 . 404. 1R

12、IU2c E2B2EB27.260.77.96VUUU VE2C2CEQ245. 396. 747. 4UUU 19/28三极管的输入电阻三极管的输入电阻: :k8 . 204. 126101300mA)(mV)(26)1 (=k1 . 393. 026101300mA)(mV)(26)1 (=e2bbie2e1bbie1IhrhIhrhfefe2求电压增益求电压增益20/28第一级电压增益：第一级电压增益：ie2i2ie1i2c1U1=hR;.)./.(h)R/R(hAfe 式中3581382151006 .1538 . 23 . 4100h)R/R(hAfe ie2Lc2U2=8955)6

13、 .153(3 .58AAA U2U1U2iR总电压增益：总电压增益：第二级电压增益：第二级电压增益：21/28如求如求AUsAUs，需计算第一级的输入电阻，需计算第一级的输入电阻Ri1 Ri1 。Ri1 =hie1 / Rb1 / Rb2 =3.1/51/20 =3.1/14.4=2.55k 643689555521552 .ARRRUUUUUUAUi1si1o1oio1siUS+=1iR22/28 第一级的开路电压增益第一级的开路电压增益51641315100.hRhAfe ie1c1U1=c1o1RR 3548234100821582.hRhRRRAfe ie2c2i2o1i2Us2=方

14、法二：方法二： 用开路电压法求电压增益用开路电压法求电压增益8932)5 .164(3 .54U2U1U AAA 第一级输出电阻第一级输出电阻 第二级电压增益第二级电压增益 总电压增益总电压增益o1Ri2R23/28零点漂移景象零点漂移景象: : 在直接耦合的放大电路中，输入为零在直接耦合的放大电路中，输入为零，而输出电压却缓慢变化的景象，称为零点漂移景象，而输出电压却缓慢变化的景象，称为零点漂移景象。零点漂移产生的缘由：温度零点漂移产生的缘由：温度变换所引起的半导体器件参变换所引起的半导体器件参数的变化是产生零点漂移景数的变化是产生零点漂移景象的主要缘由，因此零点漂象的主要缘由，因此零点漂移

15、也称为温度漂移，简称温移也称为温度漂移，简称温漂。漂。直接耦合放大电路直接耦合放大电路抑制零点漂移的方法：抑制零点漂移的方法：1引入直流负反响引入直流负反响2温度补偿温度补偿3采用差分放大电路采用差分放大电路24/28本章主要内容如下本章主要内容如下: :一、级联目的一、级联目的提高放大电路增益。提高放大电路增益。二、耦合方式二、耦合方式阻容耦合：电容与后级输入电阻一同构成阻容耦合，各级之间阻容耦合：电容与后级输入电阻一同构成阻容耦合，各级之间直流任务点独立。不易集成。直流任务点独立。不易集成。变压器耦合：功率传输效率高，能传送直流和变化缓慢的信号。变压器耦合：功率传输效率高，能传送直流和变化

16、缓慢的信号。不易集成。不易集成。直接耦合：能传输交流、直流信号，易集成。直接耦合：能传输交流、直流信号，易集成。二极管光电耦合：电二极管光电耦合：电- -光光- -电，不易集成。电，不易集成。级联放大电路小结级联放大电路小结25/28三、级联放大电路的分析方法三、级联放大电路的分析方法1.1.交流分析目的：整个电路电压增益、输入电阻和输出电阻。交流分析目的：整个电路电压增益、输入电阻和输出电阻。2.2.总电压增益：各级放大电路增益之积。总电压增益：各级放大电路增益之积。3.3.输入电阻：第一级放大电路输入电阻。输入电阻：第一级放大电路输入电阻。4.4.输出电阻：最后一级输出电阻。输出电阻：最后

17、一级输出电阻。5.5.增益分析方法：输入电阻法、开路电压法。增益分析方法：输入电阻法、开路电压法。级联放大电路小结续级联放大电路小结续26/28四、放大电路的分析方法四、放大电路的分析方法1.1.静态分析：就是求解静态任务点静态分析：就是求解静态任务点Q Q，在输入信号为零时，晶，在输入信号为零时，晶体管和场效应管各电极间的电流与电压就是体管和场效应管各电极间的电流与电压就是Q Q点。可用解点。可用解析法或图解法求解。析法或图解法求解。2.2.动态分析：就是求解各动态参数和分析输出波形。通常动态分析：就是求解各动态参数和分析输出波形。通常, ,利利用用h h参数等效电路计算小信号作用时的参数等

18、效电路计算小信号作用时的AuAu、RiRi和和RoRo，利用图解，利用图解法分析法分析UOmUOm和失真情况。和失真情况。放大电路的分析应遵照放大电路的分析应遵照“先静态、后动态先静态、后动态 的原那么：的原那么：只需静态任务点适宜只需静态任务点适宜, ,动态分析才有意义；动态分析才有意义；Q Q点不但影响电路点不但影响电路输出能否失真，而且与动态参数亲密相关。输出能否失真，而且与动态参数亲密相关。 晶体管放大电路小结续晶体管放大电路小结续27/28五、晶体管放大电路五、晶体管放大电路晶体管根本放大电路有共射、共集、共基三种接法。晶体管根本放大电路有共射、共集、共基三种接法。1.1.共射放大电路：即有电流放大作用又有电压放大作用，输共射放大电路：即有电流放大作用又有电压放大作用，输入电阻居三种电路之中，输出电阻较大，适用于普通放大。入电阻居三种电路之中，输出电阻较