模擬電路基礎(chǔ)課件：第三章 多級放大電路

1、第三章 多級放大電路第三章 多級放大電路第三章 多級放大電路3.1 多級放大電路的耦合方式3.2 多級放大電路的動態(tài)分析3.3 差分放大電路3.4 互補輸出級3.5 直接耦合多級放大電路讀圖3.1 多級放大電路的耦合方式一、直接耦合二、阻容耦合三、變壓器耦合一、直接耦合既是第一級的集電極電阻，又是第二級的基極電阻 能夠放大變化緩慢的信號，便于集成化， Q點相互影響，存在零點漂移現(xiàn)象。 當輸入信號為零時，前級由溫度變化所引起的電流、電位的變化會逐級放大。第二級第一級Q1合適嗎？直接連接輸入為零，輸出產(chǎn)生變化的現(xiàn)象稱為零點漂移求解Q點時應(yīng)按各回路列多元一次方程，然后解方程組。如何設(shè)置合適的靜態(tài)工作

2、點？對哪些動態(tài)參數(shù)產(chǎn)生影響？ 用什么元件取代Re既可設(shè)置合適的Q點，又可使第二級放大倍數(shù)不至于下降太多？若要UCEQ5V，則應(yīng)怎么辦？用多個二極管嗎？二極管導(dǎo)通電壓UD？動態(tài)電阻rd特點？Re必要性？穩(wěn)壓管伏安特性 UCEQ1太小加Re（Au2數(shù)值）改用D若要UCEQ1大，則改用DZ。NPN型管和PNP型管混合使用 在用NPN型管組成N級共射放大電路，由于UCQi UBQi，所以 UCQi UCQ(i-1）（i=1N），以致于后級集電極電位接近電源電壓，Q點不合適。UCQ1 （ UBQ2 ） UBQ1UCQ2 UCQ1 UCQ1 （ UBQ2 ） UBQ1UCQ2 UCQ1 二、阻容耦合 Q點

3、相互獨立。不能放大變化緩慢的信號，低頻特性差，不易集成化。共射電路共集電路有零點漂移嗎？ 利用電容連接信號源與放大電路、放大電路的前后級、放大電路與負載，為阻容耦合。 可能是實際的負載，也可能是下級放大電路三、變壓器耦合 理想變壓器情況下，負載上獲得的功率等于原邊消耗的功率。從變壓器原邊看到的等效電阻討論：兩級直接耦合放大電路選擇合適參數(shù)使電路正常工作電位高低關(guān)系 從Multisim “參數(shù)掃描” 結(jié)果分析兩級放大電路Q點的相互影響。 R1取何值時T2工作在飽和區(qū)？uC1uC2T2工作在放大區(qū) 3.2 多級放大電路的動態(tài)分析二、分析舉例一、動態(tài)參數(shù)分析一、動態(tài)參數(shù)分析1.電壓放大倍數(shù)2. 輸入

4、電阻3. 輸出電阻 對電壓放大電路的要求：Ri大， Ro小，Au的數(shù)值大，最大不失真輸出電壓大。二、分析舉例討論一 失真分析：由NPN型管組成的兩級共射放大電路共射放大電路共射放大電路飽和失真？截止失真？ 首先確定在哪一級出現(xiàn)了失真，再判斷是什么失真。 比較Uom1和Uim2，則可判斷在輸入信號逐漸增大時哪一級首先出現(xiàn)失真。 在前級均未出現(xiàn)失真的情況下，多級放大電路的最大不失真電壓等于輸出級的最大不失真電壓。討論二：放大電路的選用1. 按下列要求組成兩級放大電路： Ri12k，Au 的數(shù)值3000； Ri 10M，Au的數(shù)值300； Ri100200k，Au的數(shù)值150； Ri 10M ，Au

5、的數(shù)值10，Ro100。共射、共射2. 若測得三個單管放大電路的輸入電阻、輸出電阻和空載電壓放大倍數(shù)，則如何求解它們連接后的三級放大電路的電壓放大倍數(shù)？注意級聯(lián)時兩級的相互影響！共源、共射共集、共射共源、共集。3.3 差分放大電路一、零點漂移現(xiàn)象及其產(chǎn)生的原因二、長尾式差分放大電路的組成三、長尾式差分放大電路的分析四、差分放大電路的四種接法五、具有恒流源的差分放大電路六、差分放大電路的改進一、零點漂移現(xiàn)象及其產(chǎn)生的原因1. 什么是零點漂移現(xiàn)象：uI0，uO0的現(xiàn)象。產(chǎn)生原因：溫度變化，直流電源波動，元器件老化。其中晶體管的特性對溫度敏感是主要原因，故也稱零漂為溫漂?？朔仄姆椒ǎ阂胫绷髫摲?/p>

6、饋，溫度補償。 典型電路：差分放大電路零點漂移零輸入零輸出理想對稱二、長尾式差分放大電路的組成信號特點？能否放大？共模信號：大小相等，極性相同。差模信號：大小相等，極性相反.信號特點？能否放大？典型電路在理想對稱的情況下：2. 零輸入零輸出；1. 可克服零點漂移；4. 放大差模信號。3. 抑制共模信號；三、長尾式差分放大電路的分析 Rb是必要的嗎？1. Q點：晶體管輸入回路方程：通常，Rb較小，且IBQ很小，故選合適的VEE和Re就可得合適的Q2. 抑制共模信號 共模信號：數(shù)值相等、極性相同的輸入信號，即2. 抑制共模信號 ：Re的共模負反饋作用Re的共模負反饋作用：溫度變化所引起的變化等效為

7、共模信號對于每一邊電路，Re=?如 T()IC1 IC2 UE IB1 IB2 IC1 IC2 抑制了每只差分管集電極電流、電位的變化。3. 放大差模信號iE1= iE2，Re中電流不變，即Re 對差模信號無反饋作用。差模信號：數(shù)值相等，極性相反的輸入信號，即為什么？差模信號作用時的動態(tài)分析差模放大倍數(shù)4. 動態(tài)參數(shù)：Ad、Ri、 Ro、 Ac、KCMR 共模抑制比KCMR：綜合考察差分放大電路放大差模信號的能力和抑制共模信號的能力。 在實際應(yīng)用時，信號源需要有“ 接地”點，以避免干擾；或負載需要有“ 接地”點，以安全工作。 根據(jù)信號源和負載的接地情況，差分放大電路有四種接法：雙端輸入雙端輸出

8、、雙端輸入單端輸出、單端輸入雙端輸出、單端輸入單端輸出。若uI1=10mV，uI2=5mV，則uId=？ uIc=？uId=5mV ，uIc=7.5mV討論一 四、差分放大電路的四種接法 由于輸入回路沒有變化，所以IEQ、IBQ、ICQ與雙端輸出時一樣。但是UCEQ1 UCEQ2。1. 雙端輸入單端輸出：Q點分析1. 雙端輸入單端輸出：差模信號作用下的分析1. 雙端輸入單端輸出：共模信號作用下的分析1. 雙端輸入單端輸出：問題討論（1）T2的Rc可以短路嗎？（2）什么情況下Ad為“”？（3）雙端輸出時的Ad是單端輸出時的2倍嗎？2. 單端輸入雙端輸出共模輸入電壓差模輸入電壓 輸入差模信號的同時

9、總是伴隨著共模信號輸入： 在輸入信號作用下發(fā)射極的電位變化嗎？說明什么？2. 單端輸入雙端輸出問題討論：（1）UOQ產(chǎn)生的原因？（2）如何減小共模輸出電壓？測試:差模輸出共模輸出靜態(tài)時的值單端輸入單端輸出的情況請同學(xué)們自行分析！3. 四種接法的比較：電路參數(shù)理想對稱條件下輸入方式： Ri均為2(Rb+rbe)；雙端輸入時無共模信號輸入，單端輸入時有共模信號輸入。輸出方式：Q點、Ad、 Ac、 KCMR、Ro均與之有關(guān)。五、差分放大電路的改進 由前分析可知：Re 越大，每一邊的漂移越小，共模負反饋越強，Ac越小，KCMR越大，差分放大電路的性能越好。 但為使靜態(tài)電流不變，Re 越大，VEE越大，

10、以至于Re太大就不合理了。 需在低電源條件下，設(shè)置合適的IEQ，并得到得到（等效）趨于無窮大的Re。解決方法：采用電流源取代Re！1、具有恒流源差分放大電路的組成等效電阻為無窮大近似為恒流1) RW取值應(yīng)大些？還是小些？2) RW對動態(tài)參數(shù)的影響？3) 若RW滑動端在中點，寫出Ad、Ri的表達式。2、 加調(diào)零電位器 RW（改善對稱性）六、 場效應(yīng)管差分放大電路1、uI=10mV，則uId=? uIc=? 2、若Ad=102、KCMR103用直流表測uO ，uO=?uId=10mV ，uIc=5mVuO= Ad uId+ Ac uIc+UCQ1=?=?=?討論二 單端輸入單端輸出例3.3.1 電

11、路如側(cè)。已知（1）Re的取值應(yīng)為多少？T1和T2管的UCEQ為多少？（2）試求Au、Ri和Ro ;（3）若將電路改成單端輸出（如圖3.3.7），用直流表測得輸出電壓uo=3V，試問輸入電壓約為多少？設(shè)共模電壓可忽略。解： （1）例3.3.1 電路如側(cè)。已知（1）Re的取值應(yīng)為多少？T1和T2管的UCEQ為多少？（2）試求Au、Ri和Ro ;（3）若將電路改成單端輸出（如圖3.3.7），用直流表測得輸出電壓uo=3V，試問輸入電壓約為多少？設(shè)共模電壓可忽略。解： （2）據(jù)(3.3.7)、 (3.3.8)、 (3.3.9)可得交流等效例3.3.1 電路如側(cè)。已知（3）若將電路改成單端輸出（如 圖3

12、.3.7），用直流表測得輸出電壓 uo=3V，試問輸入電壓約為多少？設(shè)共模電壓可忽略。 據(jù)(3.3.12)、 (3.3.13)、 (3.3.14)可得解： （3）因直流表測得的輸出電壓包涵靜態(tài)和動態(tài)兩部分！再據(jù)(3.3.16) 可得忽略共模影響有：3.4 互補輸出級二、基本電路三、消除交越失真的互補輸出級四、準互補輸出級一、對輸出級的要求 互補輸出級是直接耦合的功率放大電路。 對輸出級的要求：帶負載能力強；直流功耗?。回撦d電阻上無直流功耗；最大不失真輸出電壓最大。一、對輸出級的要求射極輸出形式靜態(tài)工作電流小輸入為零時輸出為零 雙電源供電時Uom的峰值接近電源電壓。 單電源供電Uom的峰值接近二

13、分之一電源電壓。不符合要求！二、基本電路靜態(tài)時T1、T2均截止，UB= UE=01. 特征：T1、T2特性理想對稱。2. 靜態(tài)分析T1的輸入特性理想化特性動態(tài)時T1、T2交替工作，對稱情況計算增益可僅考慮一個放大管！3. 動態(tài)分析ui正半周，電流通路為 +VCCT1RL地， uo = ui 兩只管子交替工作，兩路電源交替供電，雙向跟隨。ui負半周，電流通路為 地 RL T2 -VCC， uo = ui4. 交越失真消除失真的方法：設(shè)置合適的靜態(tài)工作點。信號在零附近兩只管子均截止開啟電壓 靜態(tài)時T1、T2處于臨界導(dǎo)通狀態(tài)，有信號時至少有一只導(dǎo)通； 偏置電路對動態(tài)性能影響要小。三、消除交越失真的互補輸出級四、準互補輸出級 為保持輸出管的良好對稱性，輸出管應(yīng)為同類型晶體管。大！3.5 直接耦合多級放大電路讀圖一、放大電路的讀圖方法二、例題一、放大電路的讀圖方法1. 化整為零：按信號流通順序?qū)級放大電路分為N個基本放大電路。2. 識別電路：分析每級電路屬于哪種基本電路，有何特點。3. 統(tǒng)觀總體：分析整個電路的性能特點。4. 定量估算：必要時需估算主要動態(tài)參數(shù)。信號從放大管的哪個極輸入？又從哪個極輸出？二、