模拟电路第十讲

石家庄学院《模拟电子技术基础》教案第十讲第1页共8页第七节多级放大电路一、多级放大电路之间的三种耦合方式1．阻容耦合把前级电路输出耦合电容与后级电路输入端的耦合电容合二为一，将两个电路连接起来，称为阻容耦合。上图为两级阻容耦合放大电路，第一级为共射放大电路，第二级也是一个共射放大电路。由于耦合电容对直流相当于开路，所以阻容耦合多级放大电路各级间的静态工作点相互独立，因而各级电路静态工作点的设置与单管放大电路一样。211211VVioioioooioVAAA结论；多级放大电路的电压放大倍数等于各单级电压放大倍数之积。思考：多级放大电路的输入电阻与输出电阻如何计算？2．变压器耦合3．直接耦合教学后记：教学后记：由前所述可见，单级放大器的电压放大倍数通常只有几十倍，而实际的电子设备往往要求几百倍、几千倍，甚至更高的放大倍数，这就要求将若干单级放大器联起来，使信号逐级放大来满足电路对增益及方方面面的要求。RB11RB12C1υiRE1CE1RB21RB22CBRE2CE2RL+UCCT1T2RB11RB12C1υiRC1C2RE1CE1RB21RB22RC2C3RE2CE2RLυo+UCCT1T2C1RB1RB2RC1RE1υiυoRE1′CERE2RLC2+UCCT1T2石家庄学院《模拟电子技术基础》教案第十讲第2页共8页二、多级放大器举例1．多级放大电路如图所示：求：（1）画交流通路（2）画等效电路（3）AV=？、ri=？、ro=？解：（1）交流通路教学后记：~υiRbRC1T1υo+UCCRC2T2care,R1R2RC2R3RLC1υiυo+UCCT1T2T3～Re1RSυSC2Re2Ce2Re3R4R5C3C4ri3R1RsυsυiR2R3Re1R4R5RC2Re3RLυoT1T2T3石家庄学院《模拟电子技术基础》教案第十讲第3页共8页（2）等效电路（3）321VVVVAAAA其中：131VVAA、2222LVbeRAr其中：223LCiRRr345333[(1)()]ibeeLrRRrRR因为多级放大器的输入电阻就是第一级放大器的输入电阻所以输入电阻为：11111232[(1)()]iibeeberrRrRRRr因为多级放大器的输出电阻就是最后一级放大器的输出电阻所以输出电阻为：333324521sbeooeSCCRrrrRRRRRR例1：在如图所示的由NPN和PNP三极管组成的双电源直接耦合放大电路中，已知UCC=UEE=18V，RC1=5.6K，Re1=200Ω，RC2=4.7K，Re2=1.2K，三极管的120.7BEQBEQUUV，β1=50，β2=30。假设当输入信号等于零时，输出电压uo=0，试估算放大电路的静态工作点。（杨素行书第三版：P89）υsRsR1rbe1β2ib2Re1R2R3rbe2β1ib1Rc2R4R5rbe3β3ib3Re3RLri3usRe1RC1T1uo+UCCRC2T2care,RsRe2-UEE石家庄学院《模拟电子技术基础》教案第十讲第4页共8页解：由于输入信号为零时，uo=0，因此，最容易确定的参数是2CQI22183.834.7EECQCUImAmAR则2223.830.1330CQBQIImA222(3.830.13)3.96EQCQBQIIImAmA222(183.961.2)13.2EQCCEQeUUIRVV由图可知:122(13.20.7)12.5CQEQBEQUUUVV故流过电阻RC1的电流为1111812.50.985.6CCCCQRCUUImAmAR则1120.980.131.11CCQRBQIIImA1111.110.02250CQBQIImA1111.110.0221.13EQCQBQIIImA11111101.130.21817.8EQEQeEEEQEQeEEUIRUUIRUV例2：估算例1电路的电压放大倍数，输入电阻和输出电阻。解：先分别估算AV1和AV2riusRe1Rc1T1uo+UCCRc2T2care,RsRe2-UEEui+石家庄学院《模拟电子技术基础》教案第十讲第5页共8页111211111oCiVibeeuRRAurR（）（）11126300151263001.471.13beEQmVrImAK（）（）（）（）（）=14732222(1)3126(300311200)3770437.73.96ibeeRrRK则15.637.7505.637.720.91.47510.2VA而2221222304.73.74(1)37.7oCVobeeuRAurR所以12(20.9)(3.74)78.2VVVAAA1111(1)1.47510.2()11.7iibeerrrRKK224.7ooCrrRK由上讨论可见，在计算多级放大器的电压放大倍数（也叫电压增益）时，可以把它拆成一个个的单级放大器来看待，以便用计算单级放大器的方法来计算它的放大倍数。通常把后级放大电路的输入电阻作为前级的负载来考虑。由于前级的输出就是后级的输入，所以多级放大器的总的电压放大倍数就是各级电压放大倍数的乘积，即123VVVVAAAA现代电子设备要求放大器的放大倍数往往比较高，而十分高的放大倍数在表示和计算时都很不方便，又因通信设备中考虑到人耳对声强的感觉是符合对数的变化规律的，因此往往用对数来计算放大倍usRe1RC1T1uoRC2T2care,RsRe2ri2ui+石家庄学院《模拟电子技术基础》教案第十讲第6页共8页数（增益），这样即简化计算，又符合人的听觉特性。如用以10为底的对数（即常用对数），则增益的单位为“分贝”（dB）。电压增益：20lgAV（dB）电流增益：20lgAI（dB）功率增益：20lgAp（dB）对于多级放大器，总的电压增益为：123VVVVAAAA根据对数运算：20lgAV=20lgAV1+20lgAV1+20lgAV1+…，可见用对数计算增益后，多级放大器总增益的计算就由乘法化为加法，大大简化了计算手续第八节放大电路的频率响应引言：前面讨论放大电路的性能时，都是以单一频率的正弦波信号为放大对象。在实际应用中，信号并非是单一频率，而是一段频率范围。放大电路对不同频率信号的放大能力并不相同。不仅电压放大倍数的大小随频率变化，且输出电压与输入电压的相位差也随频率变化。同电压放大倍数、输入输出电阻一样，放大器的频率特性（也称频率响应）也是放大器的一项重要指标。它用来衡量放大器对不同信号频率的适用程度，放大倍数与频率的关系称为放大器的频率特性（幅频特性和相频特性的总称）。背景知识：对于纯电容电路1)CUIX其中:112CXfCC2)纯电容电路中的交流电压u和交流i之间也有一相位差,即i的相位要超前u的相位900，即2。1．Cuiu、it900u=iRiIU用复数表示：900Ce一般取30～100μFRB1RB2C1RCC2RECE+UCCT1RL~RSυsCiCooUiUC1、C2一般取5～30μF分布电容Ci、Co一般在几PF～几十PF石家庄学院《模拟电子技术基础》教案第十讲第7页共8页对上面的单级放大器来说，在放大复杂信号时，由于电路中存在着电抗元件和电抗效应，使得放大器对不同频率的信号不能同等的放大，不仅如此，对各个频率成分还会产生不同的附加相移。1）在中频段（外来信号频率不是很高也不是很低）在这个频率范围，电路中各电容（指耦合电容及旁路电容）均可视为短路（对交流信号），电压放大倍数feLViehRAh与信号频率无关。2）在低频段（放大器工作在低频时，f↓→AV↓引起低频失真）分析：按112CXfCC，由于ω较低，故XC较大，此时电路中各电容C1、C2、Ce不能再视为对交流信号短路，结果将使输出信号有所减小。若信号频率f减小至0，则0oU另外，在低频段会产生超前的附加相移。分析：由图可见，信号电压SU加在电容C1与放大器输入电阻ri上，即SU产生2部分电压iU及cU，对于ri来说，流过它的电流应与它两端的电压iU同相位，而对于C1来说，流过它的电流与C1两端的电压cU相差2，所以cU相位滞后iU相位2。可见，输入电压iU比信号电压SU相位超前φ角度。当频率f↓→cU↑（112CXfCC）→φ↑（在低频段）。特别当f↓→0时，φ=2（111ciiXtgtgRcR）可见：()f，注意到，oU与iU相位差。结论：在低频段oU比SU的相位超前。iU较SU相位超前φ角，f↓→φ↑，f↓→0时，φ=2即iU较SU相位超前2角，而oU与iU相位差。3）在高频段，当信号频率升高时，器件内部电容的影响不可忽略，致使放大倍数下降。●负载LR（LcRR）和容抗（Co）并联成为容性负载，所以f↑→AV↓。●f↑→hFE↓→AV↓。●此时，因为负载为容性负载，所以必产生一滞后相移φ。sU~C1iUri放大器oUiUoUIsUsUcUφ石家庄学院《模拟电子技术基础》教案第十讲第8页共8页分析：1．放大电路中存在电抗元件耦合电容C1，C2和射极旁路电容Ce，以及电路的分布电容C分布和管子的极间电容。因此对不同频率它呈现的阻抗不同，放大电路对不同频率成分的放大倍数和相位移不同。放大倍数与频率的关系，称为幅频特性，相位与频率的关系称为相频特性。放大器对不同频率放大倍数的不同将引起幅频失真；放大器对不同频率的相位移不同，将引起相频失真。上述失真统称为频率失真，由于它们是由线性元件引起的，故又常称为线性失真。2.影响低频段的频率响应主要受耦合电容C1，C2和射极旁路电容Ce的影响。影响高频段的频率响应，主要受三极管的极间电容和电路分布电容的影响。~RLCoLCUUrooU放大器iUorUIoUφLCUUAV0.707AVMffHfLOAVMBWiU