3-多级放大电路

第三章多级放大电路第三章多级放大电路§3.1多级放大电路的耦合方式§3.2多级放大电路的动态分析§3.3差分放大电路§3.4互补输出级§3.5直接耦合多级放大电路读图§3.1多级放大电路的耦合方式一、直接耦合二、阻容耦合三、变压器耦合耦合方式：信号源与放大电路之间、两级放大电路之间、放大器与负载之间的连接方式。常用的耦合方式：直接耦合、阻容耦合和变压器耦合。动态:传送信号减少压降损失静态：保证各级有合适的Q点波形不失真第二级推动级输入级输出级输入输出多级放大电路的框图对耦合电路的要求一、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。第二级第一级Q1合适吗？直接连接输入为零，输出产生变化的现象称为零点漂移求解Q点时应按各回路列多元一次方程，然后解方程组。直接耦合：将前级的输出端直接接后级的输入端。可用来放大缓慢变化的信号或直流量变化的信号。如何设置合适的静态工作点？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多？若要UCEQ＝5V，则应怎么办？用多个二极管吗？Re必要性？稳压管伏安特性UCEQ1太小→加Re（Au2数值↓）→改用D→若要UCEQ1大，则改用DZ。NPN型管和PNP型管混合使用在用NPN型管组成N级共射放大电路，由于UCQi＞UBQi，所以UCQi＞UCQ(i-1）（i=1～N），以致于后级集电极电位接近电源电压，Q点不合适。UCQ1（UBQ2）＞UBQ1UCQ2＜UCQ1UCQ1（UBQ2）＞UBQ1UCQ2＞UCQ1二、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。可能是实际的负载，也可能是下级放大电路三、变压器耦合L2'L2c21RIRIPPl，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。，实现了阻抗变换。L221L2c2'L)(RNNRIIRl从变压器原边看到的等效电阻§3.2多级放大电路的动态分析二、分析举例一、动态参数分析一、动态参数分析1.电压放大倍数njujnuAUUUUUUUUA1ioi2o2io1io2.输入电阻i1iRR3.输出电阻nRRoo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。)])(1([L622be5i2RRrRR∥∥21L62be2L6221bei231)()1()()1()(uuuuuAAARRrRRArRRA∥＋∥＋∥be121irRRR∥∥1be2536orRRRR∥∥二、分析举例例2:如图所示的两级电压放大电路，已知β1=β2=50,T1和T2均为3DG8D。(1)计算前、后级放大电路的静态值(UBE=0.6V);(2)求放大电路的输入电阻和输出电阻；(3)求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数。RB1C1C2RE1+++–RC2C3CE+++24V+–oUiUB1RB2RT1T2E2RE1R1M27k82k43k7.5k51010k解:(1)两级放大电路的静态值可分别计算。第一级是射极输出器:A8.9mA2750)(110000.624)(1E1B1BECCB1μRβRUUImA49.0mA0098.050)(1)1(B1E1IIV77.10V2749.024E1E1CCCERIUURB1C1C2RE1+++–RC2C3CE+++24V+–oUiUB1RB2RT1T2E2RE1R1M27k82k43k7.5k51010k第二级是分压式偏置电路V26.843V438224B2B2B1CCB2RRRUVmA96.0mA5.751.06.026.8E2E2BE2B2C2RRUUI－RB1C1C2RE1+++–RC2C3CE+++24V+–oUiUB1RB2RT1T2E2RE1R1M27k82k43k7.5k51010k解:第二级是分压式偏置电路μA2.19mA5096.02C2B2IIV71.6)V5.751.010(96.024)(E2E2C2C2CCCE2RRRIUURB1C1C2RE1+++–RC2C3CE+++24V+–oUiUB1RB2RT1T2E2RE1R1M27k82k43k7.5k51010k解:2bI2cIrbe2RC2oUrbe1iURB1B1R2BR1bI2bIβ1bIβ1cIRE11oU+_+_+_2ER(2)计算ri和r0由微变等效电路可知，放大电路的输入电阻ri等于第一级的输入电阻ri1。第一级是射极输出器，它的输入电阻ri1与负载有关，而射极输出器的负载即是第二级输入电阻ri2。微变等效电路2ir1iirr2bI2cIrbe2RC2oUrbe1iURB1B1R2BR1bI2bIβ1bIβ1cIRE11oU+_+_+_2ER(2)计算ri和r0kΩ58.1Ω96.0265120026)1(200Ebe2Irk14)1(////E2be2B2B12ΩRrRRrik22.9k14271427//i2E1L1ΩΩrRR2ir(2)计算ri和r0kΩ34902650)(120026)(1200rE11be1.IβkΩ320)1(//L1be1B1i1iRrRrr2oorrk10C2o2oΩRrr2bI2cIrbe2RC2oUrbe1iURB1B1R2BR1bI2bIβ1bIβ1cIRE11oU+_+_+_2ER(3)求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数994022950)(13229)501()1()1(L111beL111u...RrRA第一级放大电路为射极输出器2bI2cIrbe2RC2oUrbe1iURB1B1R2BR1bI2bIβ1bIβ1cIRE11oU+_+_+_2ER(3)求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数2bI2cIrbe2RC2oUrbe1iURB1B1R2BR1bI2bIβ1bIβ1cIRE11oU+_+_+_2ER第二级放大电路为共发射极放大电路1851.050)(179.11050)1(2E2be22C2－－RrRAu总电压放大倍数9.1718)(994.021uuuAAA讨论一：放大电路的选用1.按下列要求组成两级放大电路：•①Ri＝1～2kΩ，Au的数值≥3000；•②Ri≥10MΩ，Au的数值≥300；•③Ri＝100～200kΩ，Au的数值≥150；•④Ri≥10MΩ，Au的数值≥10，Ro≤100Ω。①共射、共射；②共源、共射；③共集、共射；④共源、共集。2.若测得三个单管放大电路的输入电阻、输出电阻和空载电压放大倍数，则如何求解它们连接后的三级放大电路的电压放大倍数？注意级联时两级的相互影响！§3.3差分放大电路一、零点漂移现象及其产生的原因二、长尾式差分放大电路的组成三、长尾式差分放大电路的分析四、差分放大电路的四种接法五、具有恒流源的差分放大电路六、差分放大电路的改进一、零点漂移现象及其产生的原因1.什么是零点漂移现象：ΔuI＝0，ΔuO≠0的现象。产生原因：温度变化，直流电源波动，元器件老化。其中晶体管的特性对温度敏感是主要原因，故也称零漂为温漂。克服温漂的方法：引入直流负反馈，温度补偿。典型电路：差分放大电路零点漂移零输入零输出理想对称二、长尾式差分放大电路的组成信号特点？能否放大？共模信号：大小相等，极性相同。差模信号：大小相等，极性相反.信号特点？能否放大？典型电路02CQ1CQOCQ2CQ1CQEQ2EQ1EQCQ2CQ1CQBQ2BQ1BQUUuUUUIIIIIIIII在理想对称的情况下：1.克服零点漂移；2.零输入零输出；3.抑制共模信号；4.放大差模信号。三、长尾式差分放大电路的分析eBEQEEEQ2RUVI1EQBQII02CQ1CQOCQ2CQ1CQEQ2EQ1EQCQ2CQ1CQBQ2BQ1BQUUuUUUIIIIIIIII1.Q点：eEQBEQBQEE2RIURbIV晶体管输入回路方程：通常，Rb较小，且IBQ很小，故BEQcCQCCCEQURIVU选合适的VEE和Re就可得合适的Q2.抑制共模信号0)()(C2CQ2C1CQ1C2C1Ouuuuuuu0cIcOccAuuA，参数理想对称时共模放大倍数C21CC21CB21Buuiiii共模信号：数值相等、极性相同的输入信号，即IcI2I1uuu2.抑制共模信号0cIcOccAuuA参数理想对称时共模放大倍数Re的共模负反馈作用：温度变化所引起的变化等效为共模信号对于每一边电路，Re=?如T(℃)↑→IC1↑IC2↑→UE↑→IB1↓IB2↓→IC1↓IC2↓抑制了每只差分管集电极电流、电位的变化。Re的共模负反馈作用3.放大差模信号C1OC21CC21CB21B2uuuuiiii△iE1=－△iE2，Re中电流不变，即Re对差模信号无反馈作用。2/IdI2I1uuu差模信号：数值相等，极性相反的输入信号，即＋－2Idu＋－2Idu)(2bebBIdrRiu为什么？差模信号作用时的动态分析bebLcd)2(rRRRA∥差模放大倍数IdOdduuA)2(2LcCOdRRiu∥2)(2cobebiRRrRR，4.动态参数：Ad、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。。下，在参数理想对称的情况CMRcdCMRKAAK在实际应用时，信号源需要有“接地”点，以避免干扰；或负载需要有“接地”点，以安全工作。根据信号源和负载的接地情况，差分放大电路有四种接法：双端输入双端输出、双端输入单端输出、单端输入双端输出、单端输入单端输出。四、差分放大电路的四种接法cCQCCCQ2LcCQCCLcLCQ1)(RIVURRIVRRRU∥由于输入回路没有变化，所以IEQ、IBQ、ICQ与双端输出时一样。但是UCEQ1≠UCEQ2。1.双端输入单端输出：Q点分析1.双端输入单端输出：差模信号作用下的分析bebLcd)(21rRRRA∥cobebi)(2RRrRR，1.双端输入单端输出：共模信号作用下的分析bebLcd)(21rRRRA∥ebebLcc)1(2)(RrRRRA∥bebebebCMR)1(2rRRrRK1.双端输入单端输出：问题讨论bebLcd)(21rRRRA∥（1）T2的Rc可以短路吗？（2）什么情况下Ad为“＋”？（3）双端输出时的Ad是单端输出时的2倍吗？bebebebCMR)1(2rRRrRKcobebi)(2RRrRR，2.单端输入双端输出共模输入电压差模输入电压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？2/IIcIIduuuu，2.单端输入双端输出问题讨论：（1）UOQ产生的原因？（2）如何减小共模输出电压？OQIcIdO2UuAuAu测试:差模输出共模输出静态时的