《模拟电子技术》第03章-多级放大电路
模拟电子技术多级放大电路
第3章多级放大电路本章学习要求●掌握多级放大电路电压放大倍数的计算；互补对称功率放大电路的工作原理；差动放大电路的工作原理及输入输出方式。
●掌握集成运算放大器的性能特点。
●掌握反馈极性和类型的判别方法。
●理解差模放大倍数和共模抑制比的概念。
●了解多级放大电路的耦合方式和频率特性；功率放大电路的特点和交越失真；负反馈对放大电路性能的影响。
几乎在所有情况下，放大电路的输入信号都很微弱，一般为毫伏或微伏级，输入功率常在1mW以下。
从单级放大电路的放大倍数来看，仅几十倍到一百多倍，输出的电压和功率都不大。
为推动负载工作，必须由多级放大电路对微弱信号进行连续放大，方可在输出端获得必要的电压幅值或足够的功率。
一般多级放大电路的组成如图3-1所示。
小信号放大电路功率放大电路图3-1 多级放大电路的组成方框图根据信号源和负载性质的不同，对各级电路有不同要求。
各级放大电路的第一级称为输入级（或前置级），一般要求有尽可能高的输入电阻和低的静态工作电流，后者以减小输入级的噪声；中间级主要提高电压放大倍数，但级数过多易产生自激振荡；推动级（或称激励级）输出一定信号幅度推动功率放大电路正作；功率放大电路则以一定功率驱动负载工作。
本章介绍多级放大电路的耦合方式和分析方法；差动放大电路及功率放大电路的组成和工作原理；集成运算放大器的基本结构和主要参数；负反馈的概念、反馈极性及类型的判别以及负反馈对放大电路性能的影响。
电子技术基础 48 3.1 多级放大电路的耦合方式在多级放大电路中，每两个单级放大电路之间的联接方式称为耦合。
耦合方式有阻容耦合、变压器耦合和直接耦合三种。
阻容耦合和变压器耦合只能放大交流信号。
直接耦合既能放大交流信号，又能放大直流信号。
由于变压器耦合在放大电路中的应用已经逐渐减少，所以本节只讨论阻容耦合和直接耦合两种耦合方式。
3.1.1 阻容耦合放大电路1．阻容耦合放大电路的特点阻容耦合放大电路的各级之间通过耦合电容及下级输入电阻联接。
模拟电子技术基础(童诗白 华成英)课后答案第3章
第三章 多级放大电路自 测 题一、判断下列说法是否正确，凡对的在括号内打“√”，否则打“×”。
（1）现测得两个共射放大电路空载时的电压放大倍数均为－100，将它们连成两级放大电路，其电压放大倍数应为10000。
( )（2）阻容耦合多级放大电路各级的Q 点相互独立，( )它只能放大交流信号。
( )（3）直接耦合多级放大电路各级的Q 点相互影响，( )它只能放大直流信号。
( )（4）只有直接耦合放大电路中晶休管的参数才随温度而变化。
( ) （5）互补输出级应采用共集或共漏接法。
( )解：（1）× （2）√ √ （3）√ × （4）× （5）√二、现有基本放大电路：A.共射电路B.共集电路C.共基电路D.共源电路E.共漏电路根据要求选择合适电路组成两级放大电路。
（1）要求输入电阻为1k Ω至2k Ω，电压放大倍数大于3000，第一级应采用 ，第二级应采用 。
（2）要求输入电阻大于10M Ω，电压放大倍数大于300，第一级应采用 ，第二级应采用 。
（3）要求输入电阻为100k Ω～200k Ω，电压放大倍数数值大于100，第一级应采用 ，第二级应采用 。
（4）要求电压放大倍数的数值大于10，输入电阻大于10M Ω，输出电阻小于100Ω，第一级应采用 ，第二级应采用 。
（5）设信号源为内阻很大的电压源，要求将输入电流转换成输出电压，且1000io ＞I U A ui &&&=，输出电阻R o ＜100，第一级应采用 ，第二级应采用 。
解：（1）A ，A （2）D ，A （3）B ，A （4）D ，B （5）C ，B三、选择合适答案填入空内。
（1）直接耦合放大电路存在零点漂移的原因是 。
A .电阻阻值有误差 B .晶体管参数的分散性 C .晶体管参数受温度影响 D .电源电压不稳定 （2）集成放大电路采用直接耦合方式的原因是 。
A .便于设计B .放大交流信号C .不易制作大容量电容（3）选用差分放大电路的原因是 。
模拟电路课件第三章多级放大电路
直接耦合多级放大电路的调试与优化
01
调整偏置电路，减小静态工作点 漂移。
02
引入负反馈，改善电路的稳定性 。
阻容耦合多级放大电路的调试与优化
阻容耦合多级放大电路的调试 检查各级放大器的输入和输出阻抗，确保匹配。
调整耦合电容和旁路电容，避免信号失真。
阻容耦合多级放大电路的调试与优化
检查反馈电路，避免自激振荡。 阻容耦合多级放大电路的优化
分析时需要计算各级的电压增益和总 电压增益，并考虑信号的相位和频率 响应。
变压器耦合多级放大电路的分析方法
变压器耦合多级放大电路中，各级通过变压器进行耦合，可以实现阻抗变换和电平 移动。
分析时需要计算各级的电压增益和总电压增益，并考虑变压器的匝数比和信号的相 位和频率响应。
变压器耦合多级放大电路的优点是具有阻抗变换和电平移动功能，缺点是结构复杂、 体积较大。
04
多级放大电路的设计与实现
直接耦合多级放大电路的设计与实现
设计要点
选择合适的晶体管、电阻和电容元件，以实现信号的放大和 传输。同时，需要考虑零点漂移和噪声干扰等问题，采取相 应的措施进行抑制。
实现难点
直接耦合多级放大电路的零点漂移问题较为突出，需要采取 有效的措施进行抑制，以保证电路的稳定性和可靠性。
模拟电路课件第三章多级 放大电路
• 多级放大电路概述 • 多级放大电路的工作原理 • 多级放大电路的分析方法 • 多级放大电路的设计与实现 • 多级放大电路的调试与优化
01
多级放大电路概述
多级放大电路的定义与组成
定义
多级放大电路是由两个或两个以 上的单级放大电路按照一定的拓 扑结构组合而成的电路系统。
益和带宽。
直接耦合多级放大电路的优点是 结构简单、易于集成，缺点是级 间耦合较复杂，容易产生零点漂
电子技术精品课程-模拟电路-第3章 多级放大电路 18页
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6
注意：
第3章 多级放大电路
①计算前级的电压放大倍数时必须把后级的输入电阻考虑到前
级的负载电阻之中。即RL1=Ri2。
② 整个电路的输入电阻就是第一级的输入电阻。 ③ 整个电路输出电阻就是最后一级的输出电阻。
2020年6月18日星期四
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2. 阻容耦合分析
第3章 多级放大电路
RS
vs
RB11
RB11
RC1
+Vcc
RB21
RC2
+ C3
1.计算静态Q点
C1 +
vi
RB12
+
T1 C2
RE1
CE2
T2 RB22
RE1
RL
vo
CE2
VB1
RB2 VCC RB1 RB2
1512 4V 30 15
IC1
IE1
VB1 VBE RE1
4 0.7 3
1.1mA
VCE1 VCC IC1(RC1 RE1) 12 1.1(3 3) 5.4V
2020年6月18日星期四
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15
② 零点漂移
第3章 多级放大电路
R1 RC1 R2
+VCC RC2
vo
T1Βιβλιοθήκη T2voviRE2
t
0
前一级的温漂将作为后一级的输入信号，使得当 vi 等于零 时，vo不等于零。有时会将有用信号淹没
2020年6月18日星期四
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16
引起零点漂移的因素
第3章 多级放大电路
Vo1 Vi
Vo Vi2
Av1
Av2
vs
模电 第3章 多级放大电路
前级
R1
1M C1 RS 20k T1 C2
R2
82k
RC2 10k T2
(+24V)
后级 耦合：
C3 RL
U i
RE1 27k
R3
RE2 8k
10k CE
U S
12
43k
每两个 单级放大 电路之间 U o 的连接方 式。
电路的性能分析
(1) 静态: Q点同单级。 (2) 动态性能: 关键:考虑级间影响。 R1
22
3. 抑制共模信号
共模信号：数值相等，极性相同的输入信号。即 uI1= uI2= uIc
对于每一边 电路，Re=?
i B1 i B2 iC1 iC2 uC1 uC2 uO uC1 uC2 (uCQ1 uC1 ) ห้องสมุดไป่ตู้ (uCQ2 uC2 ) 0 uOc 共模放大倍数： Ac uIc
Ri 2( Rb rbe )
Ro 2 Rc
5. 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。
K CMR
Ad Ac
参数理想对称时，KCMR=∞。
26
6. 差分放大电路的四种接法
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。
3.3.1 直接耦合放大电路的零点漂移现象
uI＝0，uO≠0 的现象
产生原因：温度变化，直流电源波动，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。
模拟电子技术基础-总复习最终版
其中 RP R1 // R2 // R3 // R4
另外，uN
R R Rf
uo，uN
uP
ui1 R1 ui2i1 R2 ui3i2R3
P+ + u
o
R4 i4
uo
RP 1
Rf R
ui1 R1
ui 2 R2
ui3 R3
i3
4、 电路如图所示，各引入那种组态的负反馈？设集成运放 输出电压的最大幅值为±14V，填表。
11
14
5、求解图示电路的运算关系式。
同相求和电路 电压串联负反馈
6、求解图示电路的运算关系式。
R2
R1 ui R3
_
R4
+A1+ uo1
R5
_ +A2+
uo
7、求解图示电路的运算关系式。
电压并联负反馈。 电压放大倍数为：-R2/R1。
（3）交流负反馈是指 。 A．阻容耦合放大电路中所引入的负反馈 B．只有放大交流信号时才有的负反馈 C．在交流通路中存在的负反馈
解：（1）D （2）B （3）C
4、选择合适答案填入空内。
A．电压 B．电流 C．串联 D．并联
（1）为了稳定放大电路的输出电压，应引入 负反馈；
（2）为了稳定放大电路的输出电流，应引入 负反馈；
解：将电容开路、变压器线圈短路即为直流通路，图略。 各电路的交流通路如解图P2.2所示。
5.在图示电路中，已知晶体管β，rbe，RB，RC=RL，VCC。
（1）估算电路的静态工作点、电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。
（2）当考虑信号源内阻为RS时，Aus的数值。
6. 电路如图所示，晶体管的＝100，=100Ω。
《模拟电子技术基础》课后习题答案(童诗白,华成英版,高教版)3章 多级放大电路题解
基础课程教学资料第三章多级放大电路自测题一、判断下列说法是否正确，凡对的在括号内打“√”，否则打“×”。
（1）现测得两个共射放大电路空载时的电压放大倍数均为－100，将它们连成两级放大电路，其电压放大倍数应为10000。
( )（2）阻容耦合多级放大电路各级的Q点相互独立，( )它只能放大交流信号。
( )（3）直接耦合多级放大电路各级的Q点相互影响，( )它只能放大直流信号。
( )（4）只有直接耦合放大电路中晶休管的参数才随温度而变化。
( )（5）互补输出级应采用共集或共漏接法。
( )解：（1）×（2）√√（3）√×（4）×（5）√二、现有基本放大电路：A.共射电路B.共集电路C.共基电路D.共源电路E.共漏电路根据要求选择合适电路组成两级放大电路。
（1）要求输入电阻为1kΩ至2kΩ，电压放大倍数大于3000，第一级应采用，第二级应采用。
（2）要求输入电阻大于10MΩ，电压放大倍数大于300，第一级应采用，第二级应采用。
（3）要求输入电阻为100kΩ～200kΩ，电压放大倍数数值大于100，第一级应采用，第二级应采用。
（4）要求电压放大倍数的数值大于10，输入电阻大于10MΩ，输出电阻小于100Ω，第一级应采用，第二级应采用。
（5）设信号源为内阻很大的电压源，要求将输入电流转换成输出电压，且1000io ＞I U A ui ，输出电阻R o ＜100，第一级应采用 ，第二级应采用 。
解：（1）A ，A （2）D ，A （3）B ，A （4）D ，B （5）C ，B三、选择合适答案填入空内。
（1）直接耦合放大电路存在零点漂移的原因是 。
A .电阻阻值有误差 B .晶体管参数的分散性 C .晶体管参数受温度影响 D .电源电压不稳定 （2）集成放大电路采用直接耦合方式的原因是 。
A .便于设计B .放大交流信号C .不易制作大容量电容（3）选用差分放大电路的原因是 。
《模拟电子技术基础》第3章 双极型晶体管及其基本放大电路
3.2 双极型晶体管
3.2.4 晶体管的共射特性曲线
2.输出特性曲线—— iC=f(uCE) IB=const
以IB为参变量的一族特性曲线
(1)当UCE=0V时，因集电极无收集
作用，IC=0；
(2)随着uCE 的增大，集电区收集电
子的能力逐渐增强，iC 随着uCE 增加而
增加；
(3)当uCE 增加到使集电结反偏电压
电压，集电结应加反向偏置电压。
3.2 双极型晶体管
3.2.3 晶体管的电流放大作用
1. 晶体管内部载流子的传输
如何保证注入的载流
子尽可能地到达集电区？
P
N
IE=IEN + IEP
IEN >> IEP
IC= ICN +ICBO
ICN= IEN – IBN
IEN>> IBN
ICN>>IBN
N
IEP
IE
3. 晶体管的电流放大系数
(1) 共基极直流电流放大系数
通常把被集电区收集的电子所形成的电流ICN 与发射极电流
IE之比称为共基电极直流电流放大系数。
ത
I CN
IE
由于IE=IEP+IEN=IEP+ICN+IBN，且ICN>> IBN，ICN>>IEP。通常ത
的值小于1，但≈1，一般
ത
为0.9-0.99。
ത
3.2 双极型晶体管
3.2.3 晶体管的电流放大作用
3. 晶体管的电流放大系数
(2) 共射极直流电流放大系数
I C I CN I CBO I E I CBO ( I C I B ) I CBO
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+
An
u o
+
3.1.2 阻容耦合
优点：
• 各级放大器静态工作点独立。 • 输出温度漂移比较小。
缺点：
• 不适合放大缓慢变化的信号。 • 不便于作成集成电路。
3.1.3 变压器耦合
优点：
• 各级放大器静态工作点独立。 • 输出温度漂移比较小。 • 实现阻抗匹配。
缺点：
• 不适合放大缓慢变化的信号。 • 不便于作成集成电路。
C2 对地输出。
－
_ReV
－
EE
2020/8/20
3. 差模信号与共模信号
差模信号： uId = ui1 ui2
共模信号： uIc
=
1 2
(ui1
ui2 )
+VCC
Rc
Rc
差模电压增益：Ad
=
uOd uId
共模电压增益： Ac
=
uOc uIc
+ u i1
－
Rb
总输出电压：
+ uo _
T1
T2
_ReV EE
第三章 多级放大电路
重点掌握内容：
（1） 基本概念：四种耦合方式、零漂（即 温漂）、差动、共模与差模、共模抑制比、 互补输出等； （2） 多极放大电路Au、Ri、Ro的计算；双 端输入差动电路Q点和Au 、Ri、Ro的计算。
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 直接耦合放大电路
T1 Re1
等效 -100 uV
减小零漂的措施
第一级是关键
1. 用非线性元件进行温度补偿； 2. 采用差动放大电路；
3. 在电路中引入直流负反馈。
Re2
+ VCC
+u o T2
- VEE
漂移 1V
3.3.2 差分放大电路
一、电路组成: 对称性结构
即：1=2=
UBE1=UBE2= UBE rbe1= rbe2= rbe RC1=RC2= RC Rb1=Rb2= Rb
rbe2
1 2
118
Ro
Re
//
R b
rbe
1
3.3 直接耦合放大电路
u
3.3.1 直接耦合放大电路零点漂移现象 o
输入ui=0时，输出有缓慢变化 的电压产生。
0
产生零漂的原因：
由温度变化引起的。当温度
变化使第一级放大器的静态
工作点发生微小变化时，这
种变化量会被后面的电路逐 +
级放大，最终在输出端产生 较大的电压漂移。因而零点
二. 几个基本概念
1. 差动放大电路一般有两个输入端：
双端输入——从两输入端同时加信号。 单端输入——仅从一个输入端对地加信号。
2. 差动放大电路可
+VCC
以有两个输出端。
双端输出——从C1 和C2输出。
Rc Rb T1
+
+
uo
-
+
u-o1
u-o2
Rc T2 Rb
+
+
单端输出——从C1或 ui1
ui2
解：(1)求静态工作点
U B1Q
=
R1 R1 R2
VCC
3V
I I C1Q
E1Q
U B1Q U BE1Q R4
3 0.7 = 1mA
2.3
I BQ1
ICQ1 /
1
20 uA
UCE1Q Vcc IC1Q (R3 R4 )
12 1(5 2.3) 4.7V
VCC I B2Q R5 U BE2Q I R E2Q 6
+
uo
RL
-
+
Ro 负载
Ri=Ri1（最前级） (一般情况下）
Ro=Ron（最后级） (一般情况下）
例3.2.1：图示两级放大电路，求Q、Au、Ri、Ro
设：1=2==50，UBEQ1=UBEQ2=0.7 V。 R1 15K R2 R3 5K, R4 2.3K VCC 12V
R5 100 K, R6 RL 5K; rbe1 1.2K rbe2 1K
欢迎加入长沙理工级放大器的耦合方式
+
第 一级
u
i
A1
+
第 二级
3.1.1 直接耦合
优点：
• 电路中无电容，便于集成化。 • 可放大缓慢变化的信号。
缺点：
• 各级放大器静态工作点相互影响。 • 输出温度漂移严重。
第 n级
Ri Rb rbe (1 β)Re Ri2 rbe2 (1 β2 )R6 // RL
Ri
Ri2 R5//[rbe2 (1 β2 )R6 // RL ] 56K
Au1
=
1(R3 //
rbe1
Ri2
)
50 (5 // 56) 191 1.2
Au
(Rb
(1 β)Re rbe ) (1
β)Re
Au 2
(1 β2 )R6 // RL rbe2 (1 β2 )R6 // RL
51 2.5 1 51 2.5
0.992
Au Au1 Au2 191 0.992 189
Ri R1 // R2 // rbe1 15// 5//1.2
1.1K
Ro
R6 //
R 3
//
R 5
VEE 0.7 Re
I C1Q
=
I C2Q
I CQ
1 2
I Re
= VEE 0.7V 2Re
U CE1Q = U CE2Q U CQ -U EQ VCC IC RC (0.7)
I B1Q
R2
R1
I B2Q
VCC U BE2Q
R5 (1 2 )R6
12 0.7 100 51 5
32A
IC2Q β2IB2Q 5032 1.6mA
UCE2Q Vcc IC2Q R6
IB2Q R5 U BE2Q (1 β2 )IB2Q R6
121.65 4V
（2）求电压放大倍数
Ri2
uo = uOd uOc AduId AcuIc
Rb
+ ui2 －
4. 共模抑制比
KCMR =
Ad Ac
三. 长尾式差分放大电路
1. 静态分析
ui1 = ui2 0
忽略IBQ，有：UB1Q=UB2Q=0V
UEQ=-0.7V
I Re
= UEQ (VEE ) Re
0.7 (VEE ) Re
3.2 多级放大器的动态分析
.
.
.
.
A u
Uo
.
U o1
.
U
.
o2
Uo
.
Au1 Au2 Aun
U i U i U i2 U in
n Auj j 1
注意：在算前级放大倍 数时，要把后级的输入 阻抗作为前级的负载！
+
+
ui
-
+
Ri
A1
Ri1
Ro1
+
uo1
u o1
-
A2
Ro2 Ri2
u o2
+
ui
—
漂移也叫温漂。
Rc1 Rb1
T1 Re1
t
Re2
+ VCC
+u o T2
- VEE
零漂的衡量方法： 将输出漂移电压按电压增益折算到输入端计算。
例如:
假设 Au1 = -100,
Au2 = 100
Au = -10000
若输出有1 V的漂移电压 。
+
则等效输入有-100 uV漂移电压
ui
—
Rc1 Rb1