[理学]第3章 多级放大电路ppt课件

1、跳转到第一页跳转到第一页跳转到第一页跳转到第一页3.1 多级放大电路的耦合方式特点：电压放大倍数高，通频带窄。特点：电压放大倍数高，通频带窄。iv 多级放大器：把多个单级放大电路串接起来，使输入多级放大器：把多个单级放大电路串接起来，使输入信号信号 经过多次放大的电路。经过多次放大的电路。放大器的级间耦合方式放大器的级间耦合方式 P146-152 P146-152跳转到第一页 级间耦合：放大器级与级之间的衔接，其常见方式有四种：级间耦合：放大器级与级之间的衔接，其常见方式有四种：阻容耦合、变压器耦合、直接耦合和光电耦合。阻容耦合、变压器耦合、直接耦合和光电耦合。)/(b22b12bRRR2C

2、1. 1.阻容耦合：级间经过电容阻容耦合：级间经过电容 和基极电阻和基极电阻 衔接。衔接。2C2C 由于电容由于电容 的的“隔直通交作用，使各级静态任务点独隔直通交作用，使各级静态任务点独立；交流信号顺利经过立；交流信号顺利经过 保送到下一级。保送到下一级。跳转到第一页 3. 直接耦合：级间经过导线或电阻直接衔接。前级直接耦合：级间经过导线或电阻直接衔接。前级输出信号直接保送到下一级；但各级静态任务点相互影响。输出信号直接保送到下一级；但各级静态任务点相互影响。1T 2. 2. 变压器耦合：级间经过变压器变压器耦合：级间经过变压器 衔接。由于衔接。由于 初次级初次级之间具有之间具有“隔直通交的

3、性能，使各级静态任务点独立，而隔直通交的性能，使各级静态任务点独立，而交流信号经过交流信号经过 互感耦合顺利保送到下一级。互感耦合顺利保送到下一级。1T1T跳转到第一页 光电耦合器：光电耦合器：P150 4. 光电耦合：以光信号为媒介来实现电信号的耦合和传光电耦合：以光信号为媒介来实现电信号的耦合和传送的。其优点是抗干扰才干强。送的。其优点是抗干扰才干强。 光电耦合放大电路：光电耦合放大电路：P151跳转到第一页三、信号失真小，传输效率高。三、信号失真小，传输效率高。对耦合方式的根本要求：对耦合方式的根本要求：一、信号传输无损失；一、信号传输无损失；二、静态任务正常；二、静态任务正常；跳转到第

4、一页3.2 阻容耦合多级放大器阻容耦合多级放大器一、阻容耦合多级放大器的放大倍数一、阻容耦合多级放大器的放大倍数b1b21b11b21b11b21b11/RRRRRRRb2b22b12b22b12b22b12/RRRRRRR电路：电路：交流通路：交流通路：跳转到第一页be1be1b1be1b1be1b1i1/rrRrRrRrbe2be2b2be2b2be2b2i2/rrRrRrRri2c1i2c1L1rRrRRLc2Lc2L2RRRRR 第一级的输入电阻为第一级的输入电阻为 第二级的输入电阻为第二级的输入电阻为 第一级交流负载为第一级交流负载为第二级交流负载为第二级交流负载为 一、阻容耦合多级

5、放大器的放大倍数一、阻容耦合多级放大器的放大倍数跳转到第一页由放大倍数的定义得由放大倍数的定义得21vvvAAA得得be1L111rRAv第一级电压放大倍数第一级电压放大倍数be2L222rRAv第二级电压放大倍数第二级电压放大倍数i1i2i2o2i1o2VVVVVVAv两级电压放大倍数应为两级电压放大倍数应为 o1i2VV 因因12i1o1i2o2vvvAAVVVVA所以所以一、阻容耦合多级放大器的放大倍数一、阻容耦合多级放大器的放大倍数跳转到第一页 留意，分析多级放大器的放大倍数时要思索后级对前级留意，分析多级放大器的放大倍数时要思索后级对前级的影响。即把后级的输入电阻作为前级负载来思索。

6、的影响。即把后级的输入电阻作为前级负载来思索。2A1AA 两级放大器的电压放大倍数两级放大器的电压放大倍数 等于单级电压放大倍数等于单级电压放大倍数 与与 的乘积。的乘积。同理，同理，n级放大器的放大倍数为级放大器的放大倍数为vnvvvvAAAAA 321 结论：结论：跳转到第一页k1/be2b22b12i2rRRr1k9 . 0k110110/i2c1L1rRRk25. 1/Lc2L2RRR k1be2rk3 . 1be1r4021 例例3.2.1 3.2.1 两级阻容耦合放大器中，按给定的参数，并设两级阻容耦合放大器中，按给定的参数，并设两管的两管的 ， ， ，试估算：，试估算：1 1各各

7、级的电压放大倍数；级的电压放大倍数；2 2总的电压放大倍数。总的电压放大倍数。解解1 1先估算有关参数先估算有关参数跳转到第一页2估算各级电压放大倍数估算各级电压放大倍数281.3k0.91k40be1L11rRAv501k1.25k40be2L222rRAv1400)50()28(21vvvAAA3总的电压放大倍数总的电压放大倍数跳转到第一页d85353020vGd1322040103530203PG 例例3.2.3 有一收音机，其各级功率增益为：天线有一收音机，其各级功率增益为：天线输入级输入级-3dB、变频级、变频级20dB、第一中放级、第一中放级30dB、第二中、第二中放级放级35dB

8、、检波级、检波级-10dB、末前级、末前级40dB、功放级、功放级20dB，求收音机的总功率增益。求收音机的总功率增益。 例例3.2.2 某多级放大器其各级电压增益为：第一级是某多级放大器其各级电压增益为：第一级是20dB、第二级是、第二级是30dB、第三级为、第三级为35dB，求该放大器总的电压，求该放大器总的电压增益是多少分贝？增益是多少分贝？解解 该多级放大器总电压增益应为各级电压增益之和该多级放大器总电压增益应为各级电压增益之和解解 总功率增益为各级功率增益之和。总功率增益为各级功率增益之和。P153 P153 例题例题3.2.13.2.1跳转到第一页二、阻容耦合放大器的频率特性二、阻

9、容耦合放大器的频率特性P231-245P231-2451.1.放大器的频率特性放大器的频率特性 频率特性：放大器的放大倍数与频率之间的关系，又频率特性：放大器的放大倍数与频率之间的关系，又叫频率呼应。叫频率呼应。实践放大器：对不同频率的信号，放大倍数不一样。实践放大器：对不同频率的信号，放大倍数不一样。理想放大器：对于不同频率的信号具有一样的放大倍数。理想放大器：对于不同频率的信号具有一样的放大倍数。阻容耦合放大器的频率特性阻容耦合放大器的频率特性跳转到第一页单级放大器频响曲线单级放大器频响曲线 1 1中频段中频段 信号频率在信号频率在 和和 之间，放大倍数根之间，放大倍数根本不随信号频率而变

10、化。本不随信号频率而变化。 LfHf中频放大倍数中频放大倍数| | |：中频段的放大倍数。：中频段的放大倍数。ovA通频带通频带BW： LHffBW可分为三个频段：可分为三个频段： 上限频率上限频率 和下限频率和下限频率 ：| | |下降到下降到 | | | |时所对应的两个频率。时所对应的两个频率。HfvA707. 0ovALf跳转到第一页 在高频段，放大倍数下降的主要缘由是晶体管结电容的在高频段，放大倍数下降的主要缘由是晶体管结电容的容抗减小、分流作用增大；另外，频率升高容抗减小、分流作用增大；另外，频率升高 值降低。值降低。Lf 2 2低频段低频段 信号频率小于信号频率小于 ，放大倍数随

11、频率下降，放大倍数随频率下降而减小。而减小。 在低频段，放大倍数下降的主要缘由是耦合电容和在低频段，放大倍数下降的主要缘由是耦合电容和射极旁路电容的容抗增大、分压作用增大。射极旁路电容的容抗增大、分压作用增大。Hf 3 3高频段高频段 信号频率大于信号频率大于 ，放大倍数随频率升高，放大倍数随频率升高而减小。而减小。跳转到第一页 结论，多级放大器的放大结论，多级放大器的放大倍数提高了，但通频带比每个倍数提高了，但通频带比每个单级放大器的通频带窄。级数单级放大器的通频带窄。级数越多，通频带越窄。越多，通频带越窄。o2o1o2o1o5 . 05 . 02121vvvvvAAAAA2.多级放大器的频

12、率特性多级放大器的频率特性 两级放大器的通频带：两级放大器的通频带：LfHf在在 和和 处总电压放大倍数为处总电压放大倍数为2o1oovvvAAA 两级放大器中频段的电压两级放大器中频段的电压放大倍数为放大倍数为Lf Hf LfHf 可见，两级放大器的和可见，两级放大器的和两点间的频率范围减少了。两点间的频率范围减少了。和和两点间的频率范围比两点间的频率范围比跳转到第一页3.3 直接耦合放大器 P154 直接耦合放大器：放大器与信号源、负载以及放大器之直接耦合放大器：放大器与信号源、负载以及放大器之间采用导线或电阻直接衔接。间采用导线或电阻直接衔接。 特点：低频呼应好。可以放大频率等于零的直流

13、信号或特点：低频呼应好。可以放大频率等于零的直流信号或变化缓慢的交流信号。变化缓慢的交流信号。3.3.1 直接耦合放大器的两个特殊问题直接耦合放大器的两个特殊问题简单的直接耦合电路简单的直接耦合电路一、前后级的电位配合问题一、前后级的电位配合问题由于由于 ，而，而 很小，使的很小，使的任务点接近于饱和区，限制了输出的任务点接近于饱和区，限制了输出的动态范围。因此，要想使直接耦合放动态范围。因此，要想使直接耦合放大器能正常任务，必需处理前后级直大器能正常任务，必需处理前后级直流电位的配合问题。流电位的配合问题。 BE21CVVBE2V1V跳转到第一页 零漂的危害：在直接耦合多级放大器中，第一级因

14、某零漂的危害：在直接耦合多级放大器中，第一级因某种缘由产生的零漂会被逐级放大，使末级输出端产生较大种缘由产生的零漂会被逐级放大，使末级输出端产生较大的漂移电压，无法区分信号电压和漂移电压，严重时漂移的漂移电压，无法区分信号电压和漂移电压，严重时漂移电压甚至把信号电压淹没了。因此抑制零漂是直耦放大器电压甚至把信号电压淹没了。因此抑制零漂是直耦放大器的突出问题。的突出问题。二、零点漂移问题二、零点漂移问题零点漂移：在输入端短路时，输出电压偏离起始值，简零点漂移：在输入端短路时，输出电压偏离起始值，简称零漂。称零漂。 产生零漂的缘由：电源电压动摇、管子参数随环境温度产生零漂的缘由：电源电压动摇、管子

15、参数随环境温度变化。其中，温度变化是主要要素。变化。其中，温度变化是主要要素。零点漂移景象零点漂移景象跳转到第一页3.3.2 直接耦合放大器的级间电位调理电路直接耦合放大器的级间电位调理电路 用发射极电阻调理电位用发射极电阻调理电位e2Re2RBE2e2E2BE2CE1VRIVVe2R在在V2的发射极接一个电阻的发射极接一个电阻 ，这样，这样对放大倍数的影响，采用稳压管代之。对放大倍数的影响，采用稳压管代之。流电位设置合理。为减小流电位设置合理。为减小值，可使前后级静态直值，可使前后级静态直适当调理适当调理增大了增大了V1管的任务范围。管的任务范围。跳转到第一页3.3.3 差分放大器差分放大器

16、电路如下图。电路如下图。一、电路特点一、电路特点 特点：由两个完全对称的单管放大器组成，电路构造特点：由两个完全对称的单管放大器组成，电路构造对称、元件参数对应相等；信号为双端输入、双端输出方对称、元件参数对应相等；信号为双端输入、双端输出方式。式。 Iv1R2RI1vI2vO2O1Ovvv双端输出。双端输出。即即管的基极双端输入，输出电压等于两管输出电压之差，管的基极双端输入，输出电压等于两管输出电压之差，分别加到两分别加到两和和分压为相等的分压为相等的、经经输入电压输入电压差分放大器的组成差分放大器的组成跳转到第一页二、抑制零漂原理二、抑制零漂原理三、放大倍数三、放大倍数0IvC2C1ii

17、O2O1vv0O2O1Ovvv2OO1vv0O2O1Ovvv输出端相互抵消，从而有效地抑制了零点漂移。输出端相互抵消，从而有效地抑制了零点漂移。可见，两管的漂移在。可见，两管的漂移在，输出电压，输出电压使使当温度变化时，两管输出电压的变化量相等，当温度变化时，两管输出电压的变化量相等， ，因电路完全对称，那么，因电路完全对称，那么设输入电压设输入电压差模信号与共模信号差模信号与共模信号跳转到第一页1.差模放大倍数差模放大倍数AVD差模信号：大小相等而极性相反的两个信号。差模信号：大小相等而极性相反的两个信号。差模输入方式：两管输入信号为差模信号。差模输入方式：两管输入信号为差模信号。II2I1

18、21vvv0IvO2O1vvO1O1O1O2O1O2)(vvvvvv，放大器双端输出电压，放大器双端输出电压，放大器为差模输入。，放大器为差模输入。时，时，当当差分放大器的差模输入方式差分放大器的差模输入方式跳转到第一页 可见，双端输入、双端输出差放电路的差模放大倍数等可见，双端输入、双端输出差放电路的差模放大倍数等于单管放大器的放大倍数。于单管放大器的放大倍数。1I1O1I1O1IOVD22VAvvvvvvA即即1VA2VA21VVAA21VVVDAAA 设单管放大器的放大倍数为设单管放大器的放大倍数为 、 ，且，且 ，于是差，于是差模放大倍数为模放大倍数为差分放大器的差模输入方式差分放大器

19、的差模输入方式跳转到第一页 可见，双端输入、双端可见，双端输入、双端输出差放电路的共模放大倍输出差放电路的共模放大倍数等于零。即对共模信号进数等于零。即对共模信号进展了抑制。展了抑制。2. 共模放大倍数共模放大倍数AVC共模信号：大小相等、极性一样的两信号。共模信号：大小相等、极性一样的两信号。共模输入方式：两管输入信号为共模信号。共模输入方式：两管输入信号为共模信号。O2O1vvII2I1vvv 两管的输入信号两管的输入信号 ，放大器为共模输入，因电，放大器为共模输入，因电路对称，路对称， 。0O2O1Ovvv00IIOVCvvvA其双端输出电压其双端输出电压 。即共模放大倍数。即共模放大倍

20、数 差分放大器的差模输入方式差分放大器的差模输入方式跳转到第一页共模抑制比共模抑制比KCMR越大，差分放大器的性能越好。越大，差分放大器的性能越好。四、共模抑制比四、共模抑制比KCMRCMRKVCVDCMRAAK 共模抑制比共模抑制比 ：衡量差分放大器放大差模信号及抑制：衡量差分放大器放大差模信号及抑制共模信号的才干。共模信号的才干。跳转到第一页2021VDVVAAA100002. 020VCVDCMRAAK解：解：1 12 22021VVAA 例例3.3.1 3.3.1 设单管放大器的放大倍数设单管放大器的放大倍数 ，1 1求差分放大器的差模放大倍数求差分放大器的差模放大倍数2 2假设知差假

21、设知差分放大器共模放大倍数，求共模抑制比分放大器共模放大倍数，求共模抑制比?CMRK02. 0VCA?VDA差分放大器的差模输入方式差分放大器的差模输入方式跳转到第一页 五、五、Rp 、Re、GE在电路中的作用在电路中的作用 公共射极电阻。作用是引入共模负反响。对共公共射极电阻。作用是引入共模负反响。对共模信号有负反响作用，对差模信号相当于短路。模信号有负反响作用，对差模信号相当于短路。eR 辅助电源。作用是抑制辅助电源。作用是抑制 对对VCEQ的影响，的影响，防止输出动态范围减小。防止输出动态范围减小。EGeRPR0IvPR 调零电位器。作用是抑制电路非对称性。当调零电位器。作用是抑制电路非

22、对称性。当0Ov时调理时调理 ，使，使 。跳转到第一页六、差分放大电路的四种接法六、差分放大电路的四种接法1) 双端输入单端输出双端输入单端输出 - )( cCQCCCQ2LcCQCCLcLCQ1CEQ2CEQ1CQBQEQRIVURRIVRRRUUUIIIQ与双端输出时相同。、：)2)1 (2 )1 (2)( )( 21 bebebebCMRebebLccbebLcdrRRrRKRrRRRArRRRA（动态：cobebi)(2RRrRR可为零！跳转到第一页2) 单端输入双端输单端输入双端输出出2 IIcIIduuuu共模输入信号差模输入信号OQIcIdO2 UuAuAu，所以时伴随有共模输入

23、信号由于输入差模信号的同跳转到第一页七、七、 四种接法的比较四种接法的比较n在参数理想对称条件下：在参数理想对称条件下：输入方式：双端输入时无共模信号输入，单端输入时输入方式：双端输入时无共模信号输入，单端输入时 有共模输入。有共模输入。Ri与输入方式无关。与输入方式无关。输出方式：输出方式：Q点、点、Ad、 Ac、 KCMR、Ro均与之有均与之有关。关。跳转到第一页八、电路的改良八、电路的改良 Re 越大，共模负反响越强，单端输出时的Ac越小，KCMR越大，差分放大电路的性能越好。但Re 太大，那么不合理。1) 具有恒流源的差放具有恒流源的差放3BEQEE2123EB32RUVRRRIII，

24、跳转到第一页 RW为调零电位器，取值应很小。3) 场效应管差分放大电路场效应管差分放大电路2)加调零电位器加调零电位器跳转到第一页1) 根本电路 动态ui正半周，电流通路为 +VCCT1RL地， uo = uiui负半周，电流通路为 地 RL T2 -VCC，uo = ui两虽然子交替任务，两路电源交替供电，双向跟随。两虽然子交替任务，两路电源交替供电，双向跟随。3.3.4 直接耦合互补输出级直接耦合互补输出级一、根本电路一、根本电路P168跳转到第一页2) 交越失真消除失真的方法：设置适宜的静态任务点。消除失真的方法：设置适宜的静态任务点。跳转到第一页n假设信号为零时两虽然子处于临界导通或微

25、导通，那么当有信号输入时两虽然子中至少有一个导通，因此消除了交越失真。n要求：有适宜的Q点，且动态损失尽能够小。ib2b1D2D1B1B2uuuUUU动态：静态：倍增电路故称之为，则若BEBE44321B2UURRRUIIBB二、消除交越失真的互补输出级二、消除交越失真的互补输出级P169跳转到第一页3、准互补输出级 输出管为同类型晶体管。跳转到第一页读图方法：按信号流照射序将电路读图方法：按信号流照射序将电路“ 化整为零，将化整为零，将N级放级放大电路分为大电路分为N个根本放大电路。个根本放大电路。第一级：双端输入单端输出的差放第一级：双端输入单端输出的差放第二级：以复合管为放大管的共射放大

26、电路第二级：以复合管为放大管的共射放大电路第三级：准互补输出级第三级：准互补输出级3.3.5 直接耦合多级放大电路直接耦合多级放大电路P170跳转到第一页例题：例题：P167 例题例题3.3.1 P170 例题例题3.3.2作业：作业：P178 自测题一、二、三自测题一、二、三例题：例题：P235 例题例题5.4.1 P243 例题例题5.5.1 P244 例题例题5.5.2作业：作业：P252 自测题自测题 一、三一、三 P254 习题：习题：5.1、5.2 P255 习题：习题：5.3、5.4、5.5、5.6、5.7跳转到第一页 1.多级放大器级间有四种耦合方式，阻容耦合是利用耦多级放大器级间有四种耦合方式，阻容耦合是利用耦合电容隔直通交作用，较好地处理了前后级直流任务点的相合电容隔直通交作用，较好地处理了前后级直流任务点的相互影响问题，但低频特性差。变压器耦合虽然低频性能差，互影响问题，但低频特性差。变压器耦合虽然低频性能差，但可以实现阻抗变换，常用作调谐放大电路或输出功率很大但可以实现阻抗变换，常用作调谐放大电路或输出功率很大的功率放大电路。直接耦合方式低频特性好，但前后级直流的功率放大电路。直接耦合方式低频特性好，但前后级直流任务点相互影响，且存在温度漂移问题。光电耦合方