3-多级放大电路1014
第三章 多级放大电路
(2)求解 A u ,Ri和Ro.
为了求出第一级的电压放大倍数A 为了求出第一级的电压放大倍数 u1,首先应求出其负载 电阻,即第二级的输入电阻: 电阻,即第二级的输入电阻:
R i 2 = R 5 // [r be 2 + (1 + β )( R 6 // R L ) ]
【 】
内容 回顾
场效应管同样有三个极; 场效应管同样有三个极;其功能和三极管对应 相似;只是三极管用电流控制电流, 相似;只是三极管用电流控制电流,场效应管用电 压控制电流. 压控制电流. 场效应管放大电路的组成原则和三极管放大 电路相似, 电路相似,即: 场效应管必须工作在恒流区.( .(电路的静态工 1,场效应管必须工作在恒流区.(电路的静态工 作点合适) 作点合适) 交流信号能顺畅传输.(交流通路合理) .(交流通路合理 2,交流信号能顺畅传输.(交流通路合理) 场效应管放大电路仅要求了解即可. 场效应管放大电路仅要求了解即可.
2,交流信号在放大电路中能顺畅传输. ,交流信号在放大电路中能顺畅传输.
3. 输入信号能通过输入回路作用于放大管. 输入信号能通过输入回路作用于放大管. 4. 输出回路将变化的电流作用于负载. 输出回路将变化的电流作用于负载.
当ui=0时,称放大电路处于静态. 时
【 】
内容 回顾
(IBQ,UBEQ) ( ICQ,UCEQ )
Au =
(1+ β ) Re Rb + rbe + (1+ β ) Re
Au =
βRc r + (1 + β ) R e
be
R i = R b + rbe + (1 + β ) R e
多级放大器结构方框图和电路分析方法
多级放大器结构方框图和电路分析方法多级放大器通过级间耦合电路将一级级的单级放大器连接起来，级间耦合电路处于前一级放大器输出端与后一级放大器输入端之间。
1、多级放大器结构方框图图1所示是两级放大器的结构方框图，多级放大器结构方框图与此相像，只是级数更多。
图1两级放大器结构方框图从图中可以看出，一个两级放大器主要由信号源电路、级间耦合电路、各单级放大器等组成。
信号源输出的信号经过耦合电路加到第一级放大器中进行放大，放大后的信号经过级间耦合电路加到其次级放大器中进一步放大。
在多级放大器中，第一级放大器又称为输入级放大器，最终一级放大器称为输出级放大器。
2、各单元电路作用和电路分析方法1．各单元电路作用关于这一方框图中的各单元电路的作用说明如下：（1）信号源电路是信号源所在的电路，多级放大器中的各级都是放大这一信号。
输入耦合电路通常是指信号源电路与第一级放大器之间的耦合电路，它的作用是将从信号源电路输出的信号无损耗地加到第一级放大器中，同时将第一级放大器中的直流电路与信号源电路隔开。
（2）级间耦合电路处于两级放大器之间，它的作用是将前级放大器输出的信号无损耗地加到后一级放大器中。
同时，有的级间耦合电路还要完成隔直工作，即将两级放大器之间的直流电路隔开。
个别状况下，级间耦合电路还要进行阻抗变换，以使两级放大器之间阻抗匹配。
（3）输出耦合电路是指多级放大器输出级与负载之间的耦合电路，它的作用是将输出信号加到负载上。
（4）各级放大器用来对信号进行放大，或是电压放大，或是电流放大，或是电压和电流同时放大。
2．电路分析方法多级放大器工作原理的分析方法与单级放大器基本一样，不同之处主要说明以下几点：（1）多级放大器只是数级单级放大器按先后挨次通过级间耦合电路排列起来，所以电路分析内容、步骤和方法同单级放大器基本相同。
（2）分析信号传输过程时，要从多级放大器的输入端，始终分析到它的输出端。
信号幅度每经过一级放大器放大后都有所增大，所以信号幅度是愈来愈大。
多级放大电路1(“放大”相关文档)共9张
故第一级电压放大倍数也要下降 这样当两级相连时，第一级输出电压要下降
课堂练习 某三级电压放大器AV1=10、AV2=100 、 AV3=10， 试求总的电压放大倍数AV ，并用分贝（dB）表示 第一级的输入电阻即为整个多级放大器的输入电阻； 特点：能隔断直流量、传输交流信号； 解：题目给出的两个单级放大器的电压放大倍数都是空载时的，当两个单级放大器级联成两级放大器时，第一级放大器相当于接了一个负 载，这个负载就是第二级输入电阻。 最后一级的输出电阻即为整个多级放大器的输出电阻 根据需要可以是多级的电压放大电路，将微弱的输入电压放大到足够大。 多级放大器的放大倍数、输入电阻及输出电阻 多级放大电路组成方框图 这样当两级相连时，第一级输出电压要下降 第一级的输入电阻即为整个多级放大器的输入电阻；
3.变压器耦合：通过变压器实现级间耦合
特点：能隔断直流量、传输交流信号；容易实现阻抗匹
配，使负载获得足够的输出功率。
变压器比较笨重、体积大、成本高、又无法集成化，只有 特殊需要时，例如利用变压器进行阻抗变换时才采用。
三.多级放大器的放大倍数、输入电阻及输出电阻
分析原则： 总的电压放大倍数将为各级放大倍数的乘积
注意：计算每一级的电压放大倍数时要把后一级的输 入电阻作为前一级的负载电阻。
第一级的输入电阻即为整个多级放大器的输入电阻； 最后一级的输出电阻即为整个多级放大器的输出电阻
解：题目给出的两个单级放大器的电压放大倍数都是空载时的， 当两个单级放大器级联成两级放大器时，第一级放大器相当于 接了一个负载，这个负载就是第二级输入电阻。这样当两级相 连时，第一级输出电压要下降
三极管运算放大电路
三极管运算放大电路一、概述三极管运算放大电路是一种常用的模拟放大器，广泛应用于信号处理、控制系统等领域。
它具有高放大倍数、低输入输出阻抗、高速响应等特点，能够实现电压放大、电流放大、功率放大等功能。
本文将介绍三极管运算放大电路的基本原理、组成结构、分析方法及应用实例。
二、三极管运算放大电路的基本原理三极管运算放大电路的核心是三级管，它由三个半导体器件组成，包括两个N型和P型半导体，分别称为发射极、基极和集电极。
通过合理地连接和配置这些器件，可以获得较高的电压放大倍数。
三极管运算放大电路通常由输入级、中间级和输出级三部分组成。
输入级是差分放大器，具有抑制零点漂移的作用；中间级是放大器主体，决定着放大电路的放大倍数；输出级能够提高电路的输出电阻，并减小输出电压的失真。
三、三极管运算放大电路的分析方法分析三极管运算放大电路时，需要掌握其直流和交流分析方法。
直流分析是指对电路进行静态工作点分析，确定放大器的输入输出电压范围、偏置电流等参数；交流分析则关注电路的动态性能，包括放大倍数、带宽增益等参数。
四、三极管运算放大电路的应用实例1. 音频信号放大三极管运算放大电路广泛应用于音频信号的放大处理。
通过适当的设计和配置，可以实现声音信号的高保真放大，广泛应用于音响设备、音频处理系统等领域。
2. 传感器信号放大传感器输出的信号通常较弱，需要经过放大处理才能被后续电路识别和处理。
三极管运算放大电路具有高灵敏度、低噪声等特点，适用于各种传感器信号的放大处理。
3. 控制系统中的信号调理在控制系统中，经常需要对传感器输出的信号进行调理，以适应系统的需要。
三极管运算放大电路能够实现信号的放大、滤波等功能，广泛应用于控制系统中的信号调理电路中。
4. 模拟-数字转换器（ADC）的输入级模拟-数字转换器是数字信号处理系统中的关键器件，其性能好坏直接影响到整个系统的性能。
三极管运算放大电路可以作为模拟-数字转换器的输入级，实现模拟信号的高精度数字化转换。
多级放大电路实验报告
多级放大电路实验报告实验名称：多级放大电路实验实验目的：通过实验理解多级放大电路的工作原理，并掌握其参数的测量方法。
实验仪器和材料：1. 功率放大电路实验箱2. 信号发生器3. 示波器4. 电阻表5. 电压表6. 两个NPN型晶体管7. 电阻、电容等元件实验原理：多级放大电路由多个级联的放大器组成，每个放大器都是一个单独的放大器。
多级放大器可以实现对输入信号的放大，从而增加输出信号的幅度。
实验步骤：1. 搭建多级放大电路：根据实验电路图，按照电路连接指示搭建多级放大电路。
2. 测量输入和输出电压：使用信号发生器连接输入端，设置合适的频率和幅度。
使用示波器分别测量输入信号和输出信号的电压。
3. 测量增益：通过测量输入和输出电压，计算多级放大电路的增益。
增益的计算公式为输出电压与输入电压之比。
4. 测量频率响应：改变信号发生器的频率，同时测量输入和输出信号的电压，计算不同频率下的增益。
绘制增益与频率的图像。
实验数据记录与处理：1. 输入电压（Vin）：输出电压（Vout）：增益（Gain）：0.2V 1.5V 7.50.4V 3.2V 8.00.6V 4.8V 8.00.8V 6.3V 7.91.0V 7.5V 7.52. 根据上述数据计算多级放大电路的平均增益：增益（Gain）= （7.5 + 8.0 + 8.0 + 7.9 + 7.5）/ 5 = 7.83. 绘制频率响应图像：频率（f）Hz 增益（Gain）100 8.0500 7.81000 7.65000 6.810000 5.9实验结果与分析：通过多级放大电路的实验，我们得到了输入电压与输出电压的关系，计算出多级放大电路的平均增益为7.8。
从频率响应图像可以看出，随着频率的增加，电路的增益逐渐降低。
这是因为电容和电感的影响，导致高频信号受到衰减。
结论：通过本次实验，我们深入了解了多级放大电路的原理和工作方式。
我们通过测量输入电压和输出电压，计算出了电路的增益，并绘制出了频率响应图像。
第三章 多级放大电路
当 f >> fH 时，
f = 100 f H | AU |≈ 0.01
| AU |=
1 1 + ( f / fH )
2
≈ fH / f
斜率为 -20dB/十倍频程 的直线 十倍频程
f = f H | AU |=
1 ≈ 0.707 20 lg | AU |= 3dB 2
20 lg | AU |= 20 lg( f H / f )
)
2
0 -20 -40
f
当 f << f H 时，
| AU |=
1 1 + ( f / fH )
2
≈1
20 lg | AU |= 20 lg 1 ≈ 0 dB
f = 10 f H
| AU |≈ 0 .1
0分贝水平线 分贝水平线
20 lg | AU |= 20 dB 20 lg | AU |= 40 dB
+
- 20k
Re1
2.7k Ce1
Rc2
4.3k u o
-
+
I B1 = I C1 / β = 9 .9 uA
UC1 = UB2 = Vcc IC1Rc1 = 12 0.99× 5.1 = 7.2 V
UCE1 ≈ Vcc IC1(Rc1 + Re1) = 12 0.99× 7.8 = 4.6 V
R e2 T2
+ V CC + uo
- V EE
3. 变压器耦合
级与级之间利用变压器传递交流信号。 （1）优点:匹配好、耗能少、Q点独立、可阻抗转换
' β RL Au = rbe
（2）缺点:频带窄、体积大、笨重、非线性失真大、只传 递交流、无法集 成
多级放大电路
多级放大电路概述 电流源共发射极放大电路的组成及放大作用共集电极电路和共基极电路图解分析法本章小结微变等效电路分析法图2.7.1 多级放大器框图由于单级放大电路的放大倍数有限，不能满足实际的需要，因此实用的放大电路都是由多级组成的。
通常可分为两大部分，即压放大(小信号放大)和功率放大(大信号放大)，如图2.7.1框图所示。
前置级一般跟据信号源是电压源还是电流源来选定，它与中间主要的作用是放大信号电压。
中间级一般都用共发射极电路或组合电路组成。
末级要求有一定的输出功率供给负载R L ，称为功率放器，一般由共集电极电路，或互补推挽电路，有时也用变压器耦合放大电路。
2.7.1. 级间耦合方式在多级放大器中前置级的输入信号由信号源提供。
前级的输出信号(电压或电流)加到后级的输入端所采用的方式称为耦合，通过合电路使前后级联系起来。
前级的输出信号就是后级的输入信号源，前级的输出电阻就是后级的信号源内阻，后级的输入电阻就是级的负载电阻。
耦合方式解决的是级与级之间如何连接的问题。
对耦合方式的要求是不失真地、有效地传送信号。
在多级放大器中通常采用的耦合方式有三种，即变压器耦合、阻容耦合和直接耦合。
变压器耦合放大电路图2.7.2 变压器耦合多级放大器变压器耦合放大电路如图2.7.2所示。
它的特点是，各级工作点互相独立；通过变压器的阻抗变换作用，使级与级之间达到阻抗配，以获得最大功率输出。
缺点是体积大，笨重、价格高、频率响应差(高频段受线圈之间分布电容的影响，低频段受电感的影响不利于小型化，在低频小信号多级电压放大器中一般不采用。
在功率放大器中，有时选用。
阻容耦合放大电路图2.7.3 阻容耦合多级放大器阻容耦合(实际上应该称为电容耦合)放大电路如图2.7.3所示。
它的特点是，各级静态工作点互相独立，体积小，价格低。
缺点当频率很低时，电容的容抗不能忽略，输出电压比中频时低，低频响应差，级与级之间阻抗严重失配。
直接耦合放大电路图2.7.4 直接耦合多级放大器直接耦合放大电路如图2.7.4所示。
多级放大电路
第五章多级放大电路第一节多级放大电路在实际工作中，为了放大非常微弱的信号，需要把若干个基本放大电路连接起来，组成多级放大电路，以获得更高的放大倍数和功率输出。
多级放大电路内部各级之间的连接方式称为耦合方式。
常用的耦合方式有三种，即阻容耦合方式、直接耦合方式和变压器耦合方式。
1.多级放大电路的耦合方式阻容耦合通过电容和电阻将信号由一级传输到另一级的方式称为阻容耦合。
图所示电路是典型的两级阻容耦合放大电路。
优点：耦合电容的隔直通交作用，使两级Q相互独立，给设计和调试带来了方便；缺点：放大频率较低的信号将产生较大的衰减，不适合传递变化缓慢的信号，更不能传递直流信号；加之不便于集成化，因而在应用上也就存在一定的局限性。
直接耦合多级放大电路中各级之间直接（或通过电阻）连接的方式，称为直接耦合。
直接耦合放大电路具有结构简单、便于集成化、能够放大变化十分缓慢的信号、信号传输效率高等优点，在集成电路中获得了广泛的应用。
直接耦合放大电路存在的最突出的问题是零点漂移问题。
所谓零点漂移是指把一个直接耦合放大电路的输入端短路时，即输入信号为零时，由于种种原因引起输出电压发生漂移（波动）。
变压器耦合变压器耦合放大电路如图所示。
这种耦合电路的特点是：级间无直流通路，各级Q独立；变压器具有阻抗变换作用，可获最佳负载；变压器造价高、体积大、不能集成，其应用受到限制。
级间耦合的优、缺点及应用比较耦合方式优点缺点应用直接耦合·可放大直流及缓慢变化的信号，低频响应好。
·便于集成·各级Q不独立，使设计、计算、调试不便。
·有严重的零点漂移问题。
直流或交流放大，分立或集成电路2.直接耦合放大电路的特殊问题——零点漂移零点漂移所谓零点漂移是指当把一个直接耦合放大电路的输入端短路时，即输入信号为零时，由于种种原因引起输出电压发生漂移（波动）。
产生零点漂移的原因很多。
如晶体管的参数随温度的年华、电源、电压的波动等，其中，温度的影响是最重要的。
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讨论二：放大电路的选用
1. 按下列要求组成两级放大电路： • ① Ri＝1～2kΩ，Au 的数值≥3000； • ② Ri ≥ 10MΩ，Au的数值≥300； • ③ Ri＝100～200kΩ，Au的数值≥150； • ④ Ri ≥ 10MΩ ，Au的数值≥10，Ro≤100Ω。 注意级联时两级的相互影响！ 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？ ①共射、共射 ②共源、共射 ③共集、共射 ④共源、共集。
§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 四、光电耦合
一、直接耦合
直接 连接 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。 输入为零，输出 产生变化的现象 称为零点漂移
第一级 Q1合适吗？
+ RC2
Uo
.
_
RB1 RE1
+
U o1 _
.
RB 1 RB 2
RE1
_
第二级放大电路为共发射极放大电路 RC2 10 Au 2 － －50 18 rbe2 (1 2) RE 2 1 .79 (1 50) 0 .51 总电压放大倍数
Au Au1 Au 2 0 .994 (18) 17 .9
一、动态参数分析
1.电压放大倍数
n U o U o1 U o2 Uo Au Auj U i U i U i2 U in j 1
2. 输入电阻
Ri Ri1
Ro Ron
3. 输出电阻
多级放大电路的输入电阻就是输 入级的输入电阻;输出电阻就是 输出级的输出电阻。
2. 抑制共模信号 ：Re的共模负反馈作用
Ri R1 ∥ R2 ∥ rbe1
Ro R6 ∥ R3 ∥ R5 rbe2 1
讨论一
失真分析：由NPN型管组成的两级共射放大电路
ui
共射放 大电路
共射放 大电路
uo
饱和失真？截止失真？ 首先确定在哪一级出现了失真，再判断是什么失真。 比较Uom1和Uim2，则可判断在输入信号逐渐增大时 哪一级首先出现失真。 在前级均未出现失真的情况下，多级放大电路的最 大不失真电压等于输出级的最大不失真电压。
二、分析举例
对信号而言，任何放大电路均可等效成二端口网络。
输入电流 信号源 内阻 信号源 输入电压 输出电压
输出电流
1. 放大倍数：输出量与输入量之比
Uo Auu Au Ui
Io Aii Ai Ii
Uo Aui Ii
Io Aiu Ui
• 作业 • 3.1 3.2
3.5
§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。
典型电路
I BQ1 I BQ 2 I BQ I CQ1 I CQ 2 I CQ I EQ1 I EQ 2 I EQ U CQ1 U CQ 2 U CQ uO U CQ1 U CQ 2 0
在理想对称的情况下： 1. 可克服零点漂移； 2. 零输入零输出； 3. 抑制共模信号； 4. 放大差模信号。
+ RC2
Uo
.
_
RE1
RE1
_
第一级放大电路为射极输出器
(1 1 ) RL1 (1 50) 9 .22 Au1 0 .994 rbe 1 (1 1) RL1 3 (1 50) 9 .22
I b1
I c1
Ib2
Ic2
+
. Ui
rbe1
rbe2
三、长尾式差分放大电路的分析
1. Q点：
I BQ1 I BQ 2 I BQ I CQ1 I CQ 2 I CQ I EQ1 I EQ 2 I EQ U CQ1 U CQ 2 U CQ uO U CQ1 U CQ 2 0
Rb是必要的吗？
V 晶体管输入回路方程： EE U BQ U BEQ 2 I EQ Re VEE U BEQ I EQ 通常，Rb较小，且IBQ很小，故 I EQ I BQ 2Re 1 U CEQ VCC I CQ Rc U BEQ 选合适的V 和R 就
ro ro 2
ri ri1 RB1 //rbe1 (1 ) RL1 320 kΩ
ro ro2 RC2 10 kΩ
求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数
I b1
I c1
Ib2
Ic2
+
. Ui
rbe1
RB1 +
U o1 _
.
rbe2
RB1 RB 2
二、分析举例（例2）
( R3 ∥ Ri2 ) Au1 rbe1 (1＋ 2 ) ( R6 ∥ RL ) Au 2 rbe2 (1＋ 2 ) ( R6 ∥ RL ) A A A
u u1 u2
Ri2 R5 ∥[rbe2 (1 2 )( R6 ∥ RL )]
U CE2 U CC I C2 ( RC2 RE2 RE2 ) 24 0 .96(10 0 .51 7 .5)V 6 .71V
I b1
I c1
计算 r i和 r 0
Ib2
Ic2
+
. Ui
rbe1
rbe2 +
U o1 _
.
+
RB1
RE1
_
RB1 RB 2
26 26 200 (1 ) 200 51 Ω 1 .58kΩ IE 0 .96
ri 2
I b1
I c1
Ib2
Ic2
+
。 Ui
rbe1
rbe2 +
U o1 _
.
+
RB1
RE1
_
RB1 RB 2
RC2
RE1
Uo
.
_
26 26 rbe1 200 (1 β 1) 200 (1 50) 3 kΩ IE1 0 .49
RE1 510 . Uo + RE2
CE –
第一级是射极输出器:
UCC UBE 24 0.6 I B1 mA 9.8 A μ RB1 (1 β ) RE1 1000 (1 50) 27
I E1 (1 ) I B1 (1 50) 0.0098mA 0 .49 mA
二、阻容耦合
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。 有零点漂移吗？
共射电路
共集电路
Q点相互独立。不能放大变化缓慢的信号，低频 特性差，不易集成化。
三、变压器耦合
可能是实际的负载，也 可能是下级放大电路
从变压器原 边看到的等 效电阻 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。
RC2
RE1
Uo
.
_
ri ri 1
ri 2
小信号等效电路
由等效电路可知，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。
I b1
I c1
Ib2
Ic2
+
。 Ui
rbe1 RB1 RE1
电压放大倍数是最常被研究和测试的参数
2. 输入电阻和输出电阻
从输入端看进去的 等效电阻
Ui Ri Ii
输入电压与 输入电流有 效值之比。
U Uo U Ro ( 1) RL Uo Uo RL
' o ' o
将输出等效 成有内阻的电 压源，内阻就 是输出电阻。
空载时输出 电压有效值
带RL时的输出电 压有效值
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
二、长尾式差分放大电路的组成
零点漂移 零输入 零输出 理想对称
信号特点？ 能否放大？
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.
RB1
C3 +
+
+
. Ui
RB2
–
43k 7.5k
RE1 510 . Uo + RE2 C
E
–
解: 两级放大电路的静态值可分别计算。
+24V RB1 1M C1 + T1 RE1 27k RC2 82k 10k C2 +
RB1
C3 +
T2
+
+
. Ui
RB2
–
43k 7.5k
第三章 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
要求设计：一个放大电路输入电阻大于2MΩ， 电压放大倍数大于2000，输出电阻小于100Ω 任何一个基本放大电路都不可能满足设计要求！ 将多个单级基本放大电路合理联接，构成多级 放大电路 组成多级放大电路的每一个基本电路称为一级， 级与级之间的连接称为级间耦合。