多级放大电路

1、授课时间第10次课，第6周星期六第1-2节课时2授课方式理论课匕|讨论课口习题课口实验课口上机课口技能课其他口授课题目多级放大电路的耦合方式、多级放大电路的动态分析目的掌握各种多级放大电路耦合方式的特点；掌握多级放大电路的动态分析与要方法。求重点各种耦合方式的特点；动态参数的分析方法。与难方法及手段点教学基本内容3.1多级放大电路的耦合方式为获得足够大的放大倍数，需将单级放大器串接，组成多级放大器。组成多级放大电路的每一个基本放大电路称为一级，级与级之间的连接称为级间耦合。多级放大电路的常见耦合方式：直接耦合、阻容耦合、变压器耦合和光电耦合。对耦合电路要求：静态：保证各级Q点设置动态：传送信号

2、(波形不失真、减少压降损失)1、直接耦合直接耦合放大电路的特点：(1)没有电容的隔直作用，各级放大器的静态工作点相互影响，不能分别估算。(2)前一级的输出电压是后一级的输入电压，后一级的输入电阻是前一级的交流负载电阻。(3)总电压放大倍数=各级放大倍数的乘积。(4)总输入电阻ri即为第一级的输入电阻rii,总输出电阻即为最后一级的输出电阻。(5)受零点漂移温度漂移的影响大。(6)很容易集成化2、阻容耦合多级阻容耦合放大器的特点：(1)由于电容的隔直作用，受零点漂移温度漂移的影响小；各级放大器的静态工作点相互独立，可以分别估算。(2)前一级的输出电压是后一级的输入电压；后一级的输入电阻是前一级的

3、交流负载电阻。(3)总电压放大倍数=各级放大倍数的乘积。(4)总输入电阻ri即为第一级的输入电阻hi。总输出电阻即为最后一级的输出电阻。(5)很不容易集成化。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电阻；接在中间级可起匹配作用，从而改善放大电路的性能。3、变压器耦合将放大电路前级的输出信号通过变压器接到后级的输入端或负载电阻上，成为变压器耦合。由于变压器耦合电路的前后级靠磁路耦合，所以各级放大电路的静态工作点相互独立，便于分析、设计和调试。它的低频特性差，不能放大变化缓慢的信号，而且笨重，更不能集成化。优点是可以实现阻抗变换，在分立元件功率放大电路中应

4、用广泛。4、光电耦合光电耦合是以光信号为媒介来实现电信号的耦合和传递的，因其抗干扰能力强而得到越来越广泛的应用。3.2 多级放大电路的动态分析多级放大电路的电压放大倍数等于组成它的各级放大电路电压放大倍数之积。对于第一级到（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。多级放大电路的输入电阻就是第一级的输入电阻。多级放大电路的输出电阻就是最后一级的输出电阻。多级阻容耦合放大器：前一级的输出电压是后一级的输入电压。后一级的输入电阻是前一级的交流负载第级的微变笫效也略加第二级的输入电阻。ri=门i=Rii/R12/rbei笫二级的微变舒效电路ri2=R21/R22/rbe

5、2ro=Rc2总放大倍数等于各级放大倍数的乘积，Au为正，输入输出同相注意：当共集放大电路作为输入级（第一级）时，它的输入电阻与其负载，及第二级的输入电阻有关；而当共集放大电路作为输出级时，他的输出电阻与信号源的内阻，即与倒数第二级的输出电阻有关。用射极输出器作为输入级，构成两级放大器，可提高放大器的输入电阻；用射极输出器作为输出级，构成两级放大器，可减小放大器的输出电阻，提高带负载的能力。思考题、作业、参考文献课后小结授课时间第11次课，第7周星期二第1-2节课时2授课方式理论课匕|讨论课口习题课口实验课口上机课口技能课其他口授课题目直接耦合放大电路目的理解直接耦合放大电路的零点漂移现象；掌

6、握差分放大电路的组成和工与要作原理；掌握差分放大电路四种解法的特点；掌握直接耦合互补输出级求电路的特点；掌握直接耦合多级放大电路的分析方法。重点直接耦合电路的零点漂移现象；差分放大电路的工作原理和分析方法；与难直接耦合互补输出级放大电路的特点；直接耦合多级放大电路的分析方点法。教学基本内容方法及手段3.3 直接耦合放大电路3.3.1 直接耦合放大电路的零点漂移现象问题1:前后级Q点相互影响。问题2：零点漂移。前一级的温漂将作为后一级的输入信号，使得当Ui等于零时，Uo不等于零。直接耦合多级放大电路零点漂移现象：1、零点漂移2、温度漂移3、抑制温度漂移的方法：在电路中引入直流负反馈 采用温度补偿

7、，利用热敏元件来抵消放大管的变化 采用特性相同的管子，使其温漂相互抵消，如：差分放大电路3.3.2差分放大电路一、电路组成当温度变化时，集电极电位变化，使输出电压变化，若采用直接耦合方式，这种变化会逐级放大，使电路无法正常工作。采用（b）所示电路，采用电路参数完全相同，管子特性也完全相同的电路，那么两只管子的集电极静态电位在温度变化时也将时时相等，电路以两只管子集电极电位差作为输出，就克服了温度漂移。（b）利用射极电阻箱定Q点豌分放大电路的如成共模信号：对于图（b）所示电路，当Uii与U|2所加信号为大小相等极性相同的输入信号时，称为共模信号差分放大电路对共模信号具有很强的抑制作用，在电路参数

8、完全对称的情况下,共模输出为零。差模信号：当U|1与UI2所加信号为大小相等极性相反的输入信号时，称为差模信号。集电极电位的变化相等变化方向相反，从而可以实现电压放大。二、长尾式差分放大电路长尾式电路：如图所示为典型的差分放大电路，由于Re接负载电源-Vee,拖一个尾巴，故称为长尾式电路。电路参数理想对称：Rbi=Rb2=Rb,Rci=Rc2=Rc；T1管与T2管的特性相同，31=32=3,rbe1=rbe2=rbe；Re为公共的发射极电阻。1 .静态分析当输入信号,吃=0时，电阻Rr中的电流等于T1管和T?管的发射极电流之和即履二/昭1+/加=2/晒根据基极回路方程】脸&+U通0+2

9、、型士=%*rss-,/题一/二.。现=“尔一。殂R仅8）一（一掰由于UCQrUCQ2f所以认尸qrUcq2=°。2 .对共模信号的抑制作用利用发射极电阻Re对共模信号的制：利用Re对共模信号的负反馈作用，Re阻值愈大，负反馈作用愈强，集电极电位的变化愈小，差分放大电路对共模信号的抑制能力愈强。但Re取值不能过大，它受电源电压Vee的限制。0c共模放大倍数Ac:定义为Ac=U|c式中Auic为共模输入电压，&u0c是UI。作用下的输出电压。ic3 .对差模信号的放大作用当给差分放大电路输入一个差模信号111d时J由于电路参数的对称性，I匕经分压后，加在T1管一边的为+等，加在

10、心管一边luJI匕4的为一寸。如下图（a）所示口由于E点电位在差模信号作用下不变，相当于接“地"；又由于负戟电阻的中点电位在差模信号作用下也不变，也相当于接“地”，因而将被分成相等的两部分，等效电路如图（b）所示。r展如加用模信号Cb）等效电路差模放大舐A/定义为q二急式中皿为差模输入电压，"是作用下的输出电压.吟）Aa=LM国十A由此可见，差分放大电路电压放大能力只相当于单管共附极放大电路，差分放大电路是以牺牲一只管子的放大倍数为代价，换取了低温漂的效果.输入电阻|舄=2（&+%）输出电阻I*=?瓦共模抑制比人作：考察差分放大电路对差模信号的放大能力和对共模信号的

11、抑制能力。足-橙|其值愈大，电路性能愈好，在电路参数理想对称的情况下1%近=80任意输入的信号：Un,Ui2,都可分解成差模分量和共模分量。差模分量：ud=Ui1一“22共模分量：UcUilUi2在更_Uii=UC+Ud；Ui2=UC-Ud三、差分放大电路的四种接法1 .双端输入单端输出电路在差模信号作用时:外小壬厅AxzM（R,tiRt）输出电压,输入电压以初二2&医（几十小）差模放大倍数电路的输入电阻4=2（凡+&）电路的输出电阻共模放大倍薮为一心&+&+2H+为七K=囹=氏+2+2（1+4戊模抑制比8A一-2因+&）结论也愈大，A的值愈小，愈大,电

12、路的性能愈好。2 .单端输入、双端输出电路亘端w.包踣与.双靠愉包花回区£在于：差模信一号输人的同时，伴随着英模信号输入.输出电压|也一小了+4竽若电路参数对称,则A=o,Kc加为无穷大.静态工作点以及动态参数的分析完全与双端输入”双端输出相同.单端输入、单瑞璇出人也评3 .单端输入、单端输出电路该电路对静态工作点、差模增益、共模增益、输入与输出电阻的分析与单端输出电路相同。对输入信号的作用分析与单端输入电路相同。四、改进型差分放大电路为了既能采用较低的电源电压，又能采用很大的等效电阻Re,可采用恒流源电路来取代Re。晶体管工作在放大区时，其集电极电流几乎仅决定于基极电流而与管压降无

13、关，当基极电流是一个不变的直流电流时，集电极电流就是一个恒定电流。因此，利用工作点稳定电路来取代Re,就得如图所示电路。恒流源电路在不高的电源电压下既为差分放大电路设置了合适的静态工作电流，又大大增强了共模负反馈作用，使电路具有更强的抑制共模信号的能力。恒流源电路的筒化5K法及巾路调零搭施为了获得高输入电阻的差分放大电路，可用场效应管取代晶体管，如下图所示。这种电路特别适于做直接耦合多级放大电路的输入级。通常情况下可以认为其输入电阻为无穷大。其应用和晶体管差分放大电路相同。场效应管1年分放大的路作正源电聆的简化的法及电路潴零描施3.3.3直接耦合互补输出级对于电压放大电路的输出级一般有两个基本

14、要求：一是输出电阻低，二是最大不失真输出电压尽可能大。共集放大电路满足前一要求，但它带上负载后静态工作点会产生变化，且输出不失真电压也将减少。为了满足后一要求，并且做到输入电压为零时输出电压为零，便产生了双向跟随的互补输出级。设输入正弦波，当ui>0时，T1管导通，T2管截止，T1管以射极输出形式将正半周信号传递到负载。此时正电源+VCC供电，电流方向如图所示。设输入正弦波，当ui<0时，T1管截止，T2管导通，T2管以射极输出形式将负半周信号传递到负载。此时正电源一VCC供电，电流方向如图所示。电路存在问题：只有当输入电压ui大于晶体管的开启电压时Uon,输出电压才能跟随输入电压ui的变化。因此，当输入电压为正弦波时，输出电压在ui过零附近产生失真，波形如图所示，这种失真为交越失真。消除交越失真的方法：在静态时T1管与T2管均处于临界导通或微导通状态，则当输入信号作用时，就能保证至少有一只管子导通，实现了双向跟随。二、消除交越失真的互补输出级如图所示，如果晶体管与二极管采用同一种材料，就可使T1管和T2管均处于微导通状态。由于二极管的动态电阻很小，可认为T1管基极动态电位和T2管动态电位近似相等。l>R为消除交越失真，