第13-16讲多级放大器.ppt

1、多级放大电路,一、多级放大电路的耦合方式,二、多级放大电路的动态分析,三、差分放大电路及其分析,四、 互补输出级,一、耦合方式,当单级放大电路不能满足多方面的性能要求（如Au104、Ri=2M、 Ro=100）时，应考虑采用多级放大电路。组成多级放大电路时首先应考虑如何“连接”几个单级放大电路，耦合方式即连接方式。,常见耦合方式有：直接耦合、阻容耦合、变压器耦合、光电耦合等。,1. 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,能够放大变化缓慢的信号，便于集成化， Q点相互影响，存在零点漂移现象。,当输入信号为零时，前级由温度变化所引起的电流、电位的变化会逐级放大。,输入为零，输出产

2、生变化的现象称为零点漂移,第二级,第一级,如何设置合适的静态工作点？,Q1合适吗？,对哪些动态参数产生影响？,用什么元件取代Re既可设置合适的Q点，又可使第二级放大倍数不至于下降太大？,若要UCEQ5V，则应怎么办？用多个二极管吗？,二极管导通电压UD？动态电阻rd？,Re,如何设置合适的静态工作点？,UCEQ1太小加Re（Au2数值）改用D若要UCEQ1大，则改用DZ。,稳压管 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。,NPN型管和PNP型管混合使用,问题的提出： 在用NPN型管组成N级共射放大电路，由于UCQi UBQi，所以 UC

3、Qi UCQ(i-1）（i=1N），以致于后级集电极电位接近电源电压，Q点不合适。,UCQ1 （ UBQ2 ） UBQ1 UCQ2 UCQ1,共射共基放大电路,电压增益,输入电阻,输出电阻,Ro Rc2,2.阻容耦合,Q点相互独立。不能放大变化缓慢的信号，低频特性差，不能集成化。,共射电路,共集电路,有零点漂移吗？,利用电容连接信号源与放大电路、放大电路的前后级、放大电路与负载，为阻容耦合。,3.变压器耦合,从变压器原边看到的等效电阻,可能是实际的负载，也可能是下级放大电路,理想变压器情况下，负载上获得的功率等于原边消耗的功率。,二、多级放大电路的动态分析,1.电压放大倍数,2. 输入电阻,3

4、. 输出电阻,对电压放大电路的要求：Ri大， Ro小，Au的数值大，最大不失真输出电压大。,分析举例,讨论放大电路的选用,按下列要求组成两级放大电路： Ri12k，Au 的数值3000； Ri 10M，Au的数值300； Ri100200k，Au的数值150； Ri 10M ，Au的数值10，Ro100。,共射、共射；共源、共射；共集、共射；共源、共集。,直接耦合电路的特殊问题,R2 、RE2 : 用于设置合适的Q点。,问题 1 :前后级Q点相互影响。,三、 差动放大电路,问题 2 :零点漂移。,有时会将信号淹没,当 ui 等于零时， uo不等于零。,差模信号和共模信号的定义,例: ui1 =

5、 20 mV , ui2 = 10 mV,则：uid = 10mV , uc = 15mV,差模信号:,共模信号:,uid=ui1-ui2,（二）、差分放大电路1、基本电路,1) 结构特点：对称性， Rb1= Rb2= Rb，Rc1= Rc2= Rc，T1和T2特性完全相同。,演变,1) 结构特点：对称性， Rb1= Rb2= Rb，Rc1= Rc2= Rc，T1和T2特性完全相同。,习惯画法,2、 静态工作点,Q点：令uI1= uI2=0,Q点：令uI1= uI2=0,3、几种基本电路形式的分析,（1）双端输入，双端输出,（1）双端输入，双端输出 （2）双端输入，单端输出 （3）单端输入，双

6、端输出 （4）单端输入 ，单端输出,动态参数：Ad、差模输入电阻 Ri、 Ro、 Ac、KCMR,共模抑制比KCMR：综合考察差分放大电路放大差模信号的能力和抑制共模信号的能力。,KCMRR (dB) =,(分贝),差模输入电阻 Ri=uid/ii,差模输入等效电路图1,差模放大倍数,差模输入等效电路图2（教材附图）,（2）双端输入，单端输出,（2）双端输入，单端输出,(3). 单端输入双端输出,输入差模信号的同时总是伴随着共模信号输入：,在输入信号作用下发射极的电位变化吗？说明什么？,单端输入双端输出,静态时的值,问题讨论： （1）UOQ产生的原因？ （2）如何减小共模输出电压？,（4）单端

7、输入，单端输出,(5). 四种接法的比较：电路参数理想对称条件下,输入方式： Ri均为2(Rb+rbe)；双端输入时无共模信号输入，单端输入时有共模信号输入。,输出方式：Q点、Ad、 Ac、 KCMR、Ro均与之有关。,4、具有恒流源的差分放大电路 为什么要采用电流源？,Re 越大，共模负反馈越强，单端输出时的Ac越小，KCMR越大，差分放大电路的性能越好。 但为使静态电流不变，Re 越大，VEE越大，以至于Re太大就不合理了。 需在低电源条件下，得到趋于无穷大的Re。,解决方法：采用电流源！,4、具有恒流源的差分放大电路,等效电阻为无穷大,近似为 恒流,1) RW取值应大些？还是小些？ 2)

8、 RW对动态参数的影响？ 3) 若RW滑动端在中点，写出Ad、Ri的表达式。,5、差分放大电路的改进 (1). 加调零电位器RW,(2). 场效应管差分放大电路,此电路图是错误的！,四、电路图的规范问题,此图错在哪里？,正确电路图,错误电路图2！,修改后的电路图2！,错误电路图3！,修改后的电路图3！,错误电路图4！,修改后的电路图4！,五、等效电路图的规范问题,（1）差模信号作用下用增量标注的小信号等效电路,差模信号作用下用增量标注的小信号等效电路（教材配图）,（2）差模信号作用下用有效值标注的小信号等效电路,错误的等效电路图！,此图错在哪里？,错误的等效电路双端输入，双端输出,此图错在哪里

9、？,实验电路（浮地输入方式，等效于双端输入方式）,例题,电路如图所示，晶体管的=50，rbb =100。 （1）计算静态时T1管和T2管的集电极电流和集电极电位； （2）用直流表测得uO=2V，uI=？若uI=10mv，则uO=？,例题解答,解：（1）用戴维宁定理计算出左边电路的等效电阻和电源为,静态时T1管和T2管的集电极电流和集电极电位分别为,例题解答,（2）先求出输出电压变化量，再求解差模放大倍数，最后求出输入电压，如下： uOuOUCQ11.23V,若uI=10mv，则,vO1，vO2f（vid）的传输特性曲线,（一）、对输出级的要求,互补输出级是直接耦合的功率放大电路。 对输出级的要

10、求：带负载能力强；直流功耗小；负载电阻上无直流功耗； 最大不失真输出电压最大。,六 互补输出级,（二）、基本电路,静态时T1、T2均截止，UB= UE=0,1. 特征：T1、T2特性理想对称。,2. 静态分析,T1的输入特性,理想化特性,3. 动态分析,ui正半周，电流通路为 +VCCT1RL地， uo = ui,两只管子交替工作，两路电源交替供电，双向跟随。,ui负半周，电流通路为 地 RL T2 -VCC， uo = ui,4. 交越失真,消除失真的方法： 设置合适的静态工作点。,信号在零附近两只管子均截止,开启电压,（三）、消除交越失真的互补输出级,对偏置电路的要求：有合适的Q点，且动态

11、电阻尽可能小，即动态信号的损失尽可能小。 如果信号为零时两只管子处于临界导通或微导通状态，那么当有信号输入时两只管子中至少有一只导通，因而消除了交越失真。 二极管导通时，对直流电源的作用可近似等效为一个0.60.8V的直流电池，对交流信号的作用可等效为一个数值很小的动态电阻。,（三）、消除交越失真的互补输出级,（四）、准互补输出级,为保持输出管的良好对称性，输出管应为同类型晶体管。,（五）、直接耦合多级放大电路 1. 放大电路的读图方法,（1）化整为零：按信号流通顺序将N级放大电路分为N个基本放大电路。 （2）识别电路：分析每级电路属于哪种基本电路，有何特点。 （3）统观总体：分析整个电路的性能特点。 （4）定量估算：必要时需估算主要动态参数。,2. 例题,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电路,第三级：准互补输出级,动态电阻无穷大,（1）化整为零，识别电路,（2）基本性能,输入电阻为2rbe、电压放大倍数较大、输出电阻很小、最大不失真输出电压的峰值接近电源电压