模拟电子线路第4章教案概要

《电子线路》电子授课设计第4章多级放大器和负反应放大器授课重点1．认识多级放大器级间耦合方式、放大倍数及频次特点。2．掌握反应的见解和负反应放大器的分类。3．认识闭环放大倍数的一般表达式及反应深度的见解。4．认识负反应对放大电路性能的影响。5．掌握射极输出器的特点。授课难点1．多级放大器的放大倍数。2．负反应放大器反应种类的判断。3．射极输出器的特点。学时分派序号内容学时14.1多级放大器124.2负反应放大器434.3三种组态电路的比较1本章小结与习题5本章总学时641《电子线路》电子授课设计授课课题：4.1多级放大器授课时间：授课时数：1学时授课目的与要求：1．认识多级放大器级间耦合方式、放大倍数及频次特点。授课重点与难点：1．多级放大器的放大倍数。授课方法：讲解法授课过程：Ⅰ复习旧课1．分压式偏置电路的工作原理；2．讲评作业。Ⅱ新课内容4.1多级放大器多级放大器：把多个单级放大电路串接起来，使输入信号vi经过多次放大的电路。如图4.1.1所示。特点：电压放大倍数高，通频带窄。图多级放大器的框图42《电子线路》电子授课设计放大器的级间耦合方式级间耦合：放大器级与级之间的连结，其方式有三种。如图4.1.2所示。图4.1.2多级放大器的三种耦合方式图阻容耦合两级放大电路1．阻容耦合：级间经过电容C2和基极电阻Rb(Rb12//Rb22)连结。如图4.1.2(a)所示。由于电容C2的“隔直通交”作用，使各级静态工作点独立；沟通信号顺利经过C2输送到下一级。2．变压器耦合：级间经过变压器T1连结。如图4.1.2(b)所示。由于T1初次级之间拥有“隔直通交”的性能，使各级静态工作点独立，而沟通信号经过T1互感耦合顺利输送到下一级。3．直接耦合：级间经过导线（或电阻）直接连结。如图4.1.2(c)所示。前级输出信号直接输送到下一级；但各级静态工作点相互影响。对耦合方式的基本要求：一、信号传输无损失；二、静态工作点正常；三、信号失真小，传输效率高。4.1.2阻容耦合多级放大器一、阻容耦合多级放大器的放大倍数两级阻容耦合放大器如图4.1.3(a)所示，对应的沟通通路如图4.1.3(b)。设Rb11Rb21Rb1Rb11//Rb21Rb21Rb11Rb12Rb22Rb2Rb12//Rb22Rb22Rb12第一级的输入电阻为ri1Rb1//rbe1Rb1rbe1rbe1Rb1rbe143《电子线路》电子授课设计第二级的输入电阻为ri2Rb2//rbe2Rb2rbe2rbe2Rb2rbe2第一级沟通负载RL1为RL1Rc1ri2Rc1ri2第二级沟通负载RL2为RL2Rc2RLRc2RL由放大倍数的定义得第一级电压放大倍数Av11RL1(4.1.1)rbe1第二级电压放大倍数Av22RL2(4.1.2)rbe2两级电压放大倍数应为AvVo2Vo2Vi2Vi1Vi2Vi1由于Vi2Vo1因此AvVo2Vo1Av2Av1Vi2Vi1得AvAv1Av2(4.1.3)结论：两级放大器的电压放大倍数A等于单级电压放大倍数A1与A2的乘积。同理，n级放大器的放大倍数为AvAv1Av2Av3Avn(4.1.4)注意，分析多级放大器的放大倍数时要考虑后级对前级的影响。即把后级的输入电阻作为前级负载来考虑。[例4.1.1]图4.1.3(a)两级阻容耦合放大器中，按给定的参数，并设两管的1240，rbe11.3k，rbe21k，试估计：(1)各级的电压放大倍数；(2)总的电压放大倍数。解(1)先估计相关参数ri2Rb12//Rb22//rbe21kRL1R//ri2101k0.91kc1101RL2Rc2//RL1.25k(2)估计各级电压放大倍数Av1RL1400.91k28rbe11.3kAv22RL2401.25k50rbe21k(3)总的电压放大倍数AvAv1Av2(28)(50)140044《电子线路》电子授课设计[例4.1.2]某多级放大器其各级电压增益为：第一级是20dB、第二级是30dB、第三级为35dB，求该放大器总的电压增益是多少分贝？解该多级放大器总电压增益应为各级电压增益之和。Gv(203035)dΒ85dΒ[例4.1.3]有一收音机，其各级功率增益为：天线输入级3dB、变频级20dB、第一中放级30dB、第二中放级35dB、检波级10dB、末前级40dB、功放级20dB，求收音机的总功率增益。解总功率增益为各级功率增益之和。GP(3203035104020)dΒ132dΒ二、阻容耦合放大器的频次特点1．放大器的频次特点理想放大器：关于不同样频次的信号拥有同样的放大倍数。实质放大器：对不同样频次的信号，放大倍数不同样样。频次特点：放大器的放大倍数与频次之间的关系，又叫频次响应。单级放大器频响曲线如图4.1.4所示。可分为三个频段：(1)中频段信号频次在fL和fH之间，放大倍数基本不随信号频次而变化。中频放大倍数|Avo|：中频段的放大倍数。上限频次fH和下限频次fL：|Av|下降到0.707|Avo时所对应的两个频次。通频带BW：BWfHfL(2)低频段信号频次小于图4.1.4放大器的频次响应曲线fL，放大倍数随频次下降而减小。在低频段，放大倍数下降的主要原因是耦合电容和射极旁路电容的容抗增大、分压作用增大。(3)高频段信号频次大于fH，放大倍数随频次高升而减小。在高频段，放大倍数下降的主要原因是晶体管结电容的容抗减小、分流作用增大；其他，随频次高增值降低。2．多级放大器的频次特点两级放大器的通频带如图4.1.5所示。两级放大器中频段的电压放大倍数为

图两级放大器的通频带AvoAvo1Avo2在fL和fH处总电压放大倍数为45《电子线路》电子授课设计1Avo11Avo20.5Avo1Avo20.5Avo22可见，两级放大器的fL和fH两点间的频次范围比fL和fH两点间的频次范围减小了，如图4.1.5(c)所示。结论，多级放大器的放大倍数提高了，但通频带比每个单级放大器的通频带窄。级数越多，通频带越窄。Ⅲ小结1．多级放大器有三种级间耦合方式，阻容耦合是利用耦合电容隔直通交作用，较好地解决了前后级直流工作点的相互影响问题，但低频特点差。变压器耦合诚然低频性能差，但能够实现阻抗变换。直接耦合方式低频特点好，但前后级直流工作点相互影响。2．多级放大器的电压放大倍数是各级电压放大倍数之积；输入电阻是第一级的输入电阻，输出电阻是未级的输出电阻。计算时要考虑后级对前级的影响。Ⅳ部署作业4-1、4-2、4-3、4-4、4-5、4-646《电子线路》电子授课设计授课课题：4.2负反应放大器授课时间：授课时数：4学时授课目的与要求：1．掌握反应的见解和负反应放大器的分类。2．认识闭环放大倍数的一般表达式及反应深度的见解。3．认识负反应对放大电路性能的影响。4．掌握射极输出器的特点。授课重点与难点：1．负反应放大器反应种类的判断。2．射极输出器的特点。授课方法：讲解法授课过程：Ⅰ复习旧课1．多级放大器级间耦合方式、放大倍数及频次特点。2．讲评作业。Ⅱ新课内容4.2负反应放大器反应及其分类反应：把放大器输出端或输出回路的输出信号经过反应电路送到输入端或输入回路，与输入信号一同控制放大器的过程。反应电路：由电阻或电容等元件组成。如图4.2.1所示。图中vi为输入信号，vo为输出信号，vf为反应信号。反应的分类及鉴别方法：一、正反应和负反应正反应：反应信号起到增强输入信号的作用。

图反应放大器框图47《电子线路》电子授课设计判断方法：若反应信号与输入信号同相，则为正反应。负反应：反应信号起到削弱输入信号的作用。判断方法：若反应信号与输入信号反相，则为负反应。二、电压反应和电流反应电压反应：如图4.2.2(a)所示，反应信号与输出电压成正比。判断方法：把输出端短路，若是反应信号为零，则为电压反应。电流反应：如图4.2.2(b)所示，反应信号与输出电流成正比。判断方法：把输出端短路，若是反应信号不为零，则为电流反应。图电压反应和电流反应框图图串联反应和并联反应框图三、串联反应和并联反应串联反应：如图4.2.3(a)所示，净输入电压由输入信号和反应信号串联而成。判断方法：把输入端短路，若是反应信号不为零，则为串联反应。并联反应：如图4.2.3(b)所示，净输入电流由反应电流与输入电流并联而成。判断方法：把输入端短路，若是反应信号为零，则为并联反应。[例4.2.1]鉴别图4.2.4(a)和(b)电路中反应元件引进的是何种反应种类。解(1)电压反应和电流反应的鉴别当输出端分别短路后，图(a)中vf消失，而图(b)中，管子V2的iE2不用逝，即vf不等于零，因此图(a)是电压反应，图(b)是电流反应。(2)串联反应和并联反应的鉴别当输入端分别短路后，图(a)中vf不用逝，图(b)中的vf消失，因此图(a)是串联反馈，图(b)是并联反应。(3)正反应和负反应的鉴别48《电子线路》电子授课设计采用信号刹时极性法鉴别，设某一刹时，输入信号vi极性为正“”，并注明在输入端晶体管基极上，尔后依照放大器的信号正向传输方向和反应电路的信号反向传输方向，在晶体管的发射极、基极和集电极各点注明同一刹时的信号的极性。可见，图(a)中反应到输入回路的vf的极性是“+”，与输入电压vi反相，削弱了vi的作用，因此是负反应；而图(b)中，反应到输入端的if极性是“”，它削弱了vi的作用，因此也是负反应。负反应对放大器性能的改良一、提高了放大倍数的牢固性以图4.2.5电压串联负反应电路为例作简要说明。由图可知，反应电压vfR2voR1R2反应系数Fvf(4.2.1)vo设Av——放大器无反应时的放大倍数；Vi——净输入电压；Avf——加入负反应后的放大倍数，则Avfvo；Avvo'vivi由于vivi'vf；vfFvoFAvvi'因此vivi'FAvvi'于是有AvfAvvi'1Av(4.2.2)(1FAv)vi'1FAv即AvfAv可见，Av是Avf的(1FAv)倍，(1FAv)愈大，Avf比Av就愈小。(1FAv)：放大器的反应深度。若是负反应很深，即(1FAv)1时，则AvfAvAv1(4.2.3)1FAvFAvF可见，在深度负反应条件下，反应放大器的放大倍数Avf仅取决于反应系数F，而与Av没关。当晶体管参数、电源电压、环境温度及元件参数发生变化时，负反应放大器的放大倍数受其影响很小，基本不变，进而使放大倍数牢固性获得了提高。结论：负反应使放大器放大倍数减小(1FAv)倍；在深度负反应条件下负反应放大器的放大倍数很牢固。二、改良了放大器的频次特点由图4.2.6可见，无反应时，中频段的电压放大倍数为Avo，其上、下限频次分别为fH和fL。图负反应对频响的改良加入负反应后，中频段的电压放大倍数下降到49《电子线路》电子授课设计Avo。而高频段和低频段由于原放大倍数较小其反应量相关于中频段要小，因此放大倍数的下降量相对中频段要少，使放大器的频次特点变得平展。即通频带展宽了，使放大器的频次特点获得改良。三、减小了放大器的波形失真在图4.2.7中。设无反应时，输入信号vi为正弦波（A半周与B半周同样大），由于晶体管特点曲线的非线性，放大器输出信号vo发生了失真，出现了A半周大、B半周小的波形。加入负反应后，反应信号vf与输入信号vi进行叠加图负反应改良波形失真产生一个A半周小、B半周大的预失真信号vi，再经放大器放大，由于放大器对A半周放大能力较大，进而使输出信号vo中A半周与B半周的差别减小了，因此放大器的输出波形获得了改良。四、改变了放大器的输入电阻、输出电阻放大器引入负反应后，输入电阻的改变取决于反应电路与输入端的联接方式；输出电阻的改变取决于反应量的性质。1．输入电阻的改变关于串联负反应，在输入电压vi不变时，反应电压vf减少了输入电压vi对输入回路的作用，使净输入电压vi减小，致使输入电流ii减小，相当于输入电阻增大。即串联负反应增大输入电阻。关于并联负反应，在输入电压vi不变时，反应电流if的分流作用致使输入电流ii增加，相当于输入电阻减小。即并联负反应减小输入电阻。2．输出电阻的改变电压负反应保持输出电压不受负载电阻改动的影响而趋于恒定，说明输出电阻比无反应时输出电阻要小；而电流负反应保持输出电流不受负载电阻改动的影响而趋于恒定，说明输出电阻比无反应时输出电阻要大。即电压负反应使输出电阻减小；电流负反应使输出电阻增大。结论，放大器引入负反应后，使放大倍数下降；但提高了放大倍数的牢固性；扩展了通频带；减小了非线性失真；改变了输入、输出电阻。射极输出器一、反应种类电路如图4.2.8所示。其反应信号vf取自觉射极，若输出端短路，则vf0，因此是电压反应。用刹时极性法鉴别，可得vb和ve（即vf）极性同样，反应信号削弱了输入信号的作用，因此是负反应。在输入回路中vivbevf，因此是串联反应。综合看来，电路的反应种类为电压串联负反应放大器。由于信号是从晶体管基极输入、发射极输出，集电极作为输入、输出公共端，故为共集电极电路，又称为射极输出器。50《电子线路》电子授课设计图射极输出器图沟通通路二、性能分析沟通通路如图4.2.9所示。1．电压放大倍数由图4.2.9可知，vbevivoVbe一般很小，则vovi于是电压放大倍数为Avvo1vi(4.2.4)可见，射极输出器的输出电压近似等于输入电压，电压放大倍数约等于1，而且输出电压的相位与输入电压同样，故又称射极跟从器。2．输入电阻和输出电阻(1)输入电阻设RLRe//RL，忽略Rb的分流作用，则输入电阻为riviibrbeieRLibibibrbe(1)ibRLibrbe(1)RL由于rbe(1)RL，于是riRL，若是考虑Rb的分流作用，则实质的输入电阻为riRL//Rb(4.2.6)因此可知，与共射极放大电路对照，射极输出器的输入电阻高得多。为了充分利用输入电阻高的特点，射极输出器一般不采用分压式偏置电路。(2)输出电阻51《电子线路》电子授课设计电路如图所示，设vs0，令RR//Rssb，不计Re，则输出端外加沟通电压vo产生的电流ie为ieibibib(1)(1)voRsrbe于是得该支路的输出电阻为rovorbeRsie1图分析ro表示图考虑Re时，射极输出器的输出电阻为roro//RerbeRs//Re(4.2.7)1若是信号源内阻很小Rs0，则Rs0；若Rrbe，则射极输出器的输出电阻近似为e1rorbe(4.2.8)1上式表示，输出电阻ro比rbe还要小几十倍。因此射极输出器的输出电阻是很小的。三、结论射极输出器拥有输入电阻大，输出电阻小；电压放大倍数略小于但近似等于1；输出电压的相位与输入电压同样的特点。输出电流是输入电流的(1)倍，因此拥有电流放大和功率放大能力。四、应用利用输入电阻大的特点，作为多级放大器的输入级，以减小对信号源的影响；利用输出电阻小的特点，作为多级放大器的输出级，以提高带负载的能力；还可用作阻抗变换器，以实现级间阻抗般配；作为间隔级，减少后级对前级的影响。Ⅲ小结1．反应分正反应和负反应，依照反应信号的性质有直流反应和沟通反应。沟通负反应有电压串联、电压并联、电流串联、电流并联四种反应种类。2．负反应是改良放大器性能的主要方法。它能够提高放大倍数的牢固性，减小非线性失真，展宽通频带，改变输入电阻、输出电阻。3．射极输出器的工作特点是输入阻抗高，输出阻抗小，电压放大倍数略小于1，输出电压与输入电压同相。Ⅳ部署作业4-7、4-8、4-9、4-10、4-1152《电子线路》电子授课设计授课课题：4.3三种组态电路性能比较授课时间：授课时数：1学时授课目的与要求：1．认识基本放大器的三种组态各自特点。授课重点与难点：1．共发射极接法和共集电极接法之间性能比较。授课方法：讲解法授课过程：Ⅰ复习旧课1．反应的见解和负反应放大器的分类。2．负反应对放大电路性能的影响。3．射极输出器的特点。4．讲评作业。Ⅱ新课内容4.3三种组态电路性能比较共基极电路电路如图4.3.1(b)所示。信号经过C1从发射极输入、放大后从集电极经过C2输出，基极经过Cb沟通接地。故称为共基极电路。该电路的直流电路采用分压式偏置电路。因此，静态工作点比较牢固。图共基极放大电路53《电子线路》电子授课设计理论和实考证明，共基极电路拥有以下特点：(1)输入电阻低、输出电阻高；(2)电流放大倍数凑近于1、并小于1；(3)输出电压与输入电压同相