模电课件15第二章多级放大器
模电课件放大器基础PPT课件
VGSQ
RG2VDD RG1 RG2
I DQ RS
I DQ
COXW
2l
(VGSQ
VGS(th) )2
VDSQ VDD IDQ (RD RS )
VDD
RG1
ID
RD
G
T
S
RG2
RS
▪ 电路特点： 分压偏置电路不仅适用于三极管，同时适用
于各种类型的场效应管。
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（2）自偏置电路 ▪ Q点估算：
+
vi Ri
vS-
-
+
Ro
+ RL vo
-vot
-
Avt
vot vi
vo vi
vot vo
Av (1
Ro ) RL
RO越小，RL对Av影响越小。
源电压增益：
Avs
vo vs
vo vi
vi vs
Av
Ri Rs Ri
Ri越大，RS对Avs影响越小。
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➢电流放大器
电流增益： 短路电流增益：
谐振放大器 （放大高频载波信号）
▪ 按信号强弱分： 小信号放大器 （线性放大器） 大信号放大器 （非线性放大器）
▪ 按电路结构分： 直流放大器 （多用于集成电路） 交流放大器 （多用于分立元件电路）
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放大器组成框图
具有正向受控作用的半导体器件是 整个电路的核心
输
耦
入
合
信
电
号
路
耦
输
合
ii
RS
+ vS -
+
vi
Ri
或
iS
模电模块二放大电路ppt课件
(5) 耦合电容C1、C2 。起“隔直通交”的作用，它把信号源与放大电路之间， 放大电路与负载之间的直流隔开，在图2.1所示电路中，使C1左边，C2右边只有 交流而无直流，中间部分为交直流共存。耦合电容一般多采用电解电容器。在使 用时，应注意它的极性与加在它两端的工作电压极性相一致，正极接高电位，负 极接低电位。
为使放大器能对输入信号进行不失真地放大，必须设置合适的静态工作点。
2.放大原理 由于三极管具有较强的电流放大作用，可使iB（IBQ+ib）控制iC（ βiB =ICQ+ic）
作更大的变化。只要电路参数选择合适，输出电压uo比输入电压ui要大得多，从 而实现电压放大作用。
17
模块二 测量分析半导体三极管
放大电路的非线性失真问题
因工作点不合适或者信号太大使放大电路的工作范围超出了晶体管特性曲线上 的线性范围，从而引起非线性失真。
（1 ）“Q”过低引起截止失真
iB
iB
iC
iC 交流负载线
ib
O
t
O O
t
Q uBE/V O uBE/V
ui
ic
tO O
t
Q点过低时，输出信号出现顶部失真称为截止失真。
不发生截止失真的条件：IBQ > Ibm 。
27
模块二 测量分析半导体三极管
【例】 共射电路中， =8 0，UBEQ=0.7V，求： (1)静态工作点； (2)画出微变等效电路； (3)计算Au、Ri、Ro。
+VCC
RB
C1
510 +
k
+
ui
RC 3k
12 V C2
+
V
+
模拟电子技术多级放大器
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﹡ D1和D2的交流电阻rd很小， 可近似认为ui直接作用于基极
1. 利用二极管
目录
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2. 设置偏压其它方法
第三节 互补输出级
三、消除交越失真的互补输出级
目录
第30页/共34页
四、采用复合管的准互补级输出
第三节 互补输出级
静态时：
动态时：
优点：T2、T4特性相同容易 (因管型相同)
第一节 多级放大器的概念
Q1不合适，如何调整e2接电阻？二极管、稳压管，PNP(T2)
目录
第3页/共34页
﹡直接耦合电路性能： 低频响应好（因无电容） 易于集成化（最大优点），集成电路最常用 两级Q点之间互相影响 存在零点漂移（最大缺点）
目录
第22页/共34页
三、提高差放性能的几点措施
1. 提高共模抑制比KCMR 以恒流源取代BJT差放中的射极电阻Re
2.调整电路的对称性
RW调整电路的对称性，取值小好
第二节 差分放大器
目录
第23页/共34页
3. 提高差分电路的输入阻抗Rid
第二节 差分放大器
﹡采用场效应管组成差分放大器；﹡晶体管采用共集接法组成差动放大器
第一节 多级放大器的概念
﹡关于零漂的几个问题
目录
第5页/念
﹡电路性能： 各级工作点互相独立、无零漂、能传输交流、 低频响应差、不易集成化
﹡定义：两级之间、末级与负载之间、或第一级与信号源 之间，用电容器连接
第二节 差分放大器
目录
第15页/共34页
5. 对差模信号的放大作用
①加差模信号时工作状态 由于两基极所加输入电压数值相等，相位相反。对差模信号：RL中点、e点是虚地点
模电第二章
UCE uc
uCE相位如何
uCE与uBE反相！
(2-24)
各点波形
+EC
RB RC uC iB ui C2
iC
C1
uo
(2-25)
实现放大的条件
1、晶体管必须偏置在放大区。发射结正偏，集 电结反偏。 2、正确设置静态工作点，使整个波形处于放大 区。 3、输入回路将变化的电压转化成变化的基极电 流。
参考点
(2-13)
共射放大电路 +EC RC C1 T RB EB
集电极电源， 为电路提供能 量。并保证集 电结反偏。
C2
(2-14)
共射放大电路 +EC RC C1 T RB EB
集电极电阻，将 变化的电流转变 为变化的电压。
C2
(2-15)
共射放大电路组成 +EC RC C1 T
基极电源与基 极电阻
(2-28)
例：
对直流信号（只有+EC）
+EC
RB C1 开路 RC
C2
开路
(2-29)
直流通道
+EC RB RC
(2-30)
对交流信号(输入信号ui)
+EC
RB C1 短路 RC
置零 C2
短路
(2-31)
交流通道
ui
RB
RC
RL
uo
(2-32)
2.3.2直流负载线 +EC RB RC IC UCE 1、输出特性。 2、UCE=EC–ICRC。 UCE~IC满足什 么关系？
(IBQ,UBEQ) 和( ICQ,UCEQ )分别对应于输入输出 特性曲线上的一个点称为静态工作点。
模电第02章 运算放大器(康华光)
vp
vn
- ri ro + &#传输特性(vo~vi关系) 例如反相比例器：
vo
+Vom
传输特性
vo
Rf R1
vi
-vim
－Vom
vim
vi
vo 变化范围：
－ Vom
~ + Vom
线性工作区
当vo = Vom时： vim = - +Vom R1/Rf 可见：加入负反馈(闭环使用时)使线性工作区变宽。
vn
in
ro
ri +
vp ip +
vo
- A(vp-vn)
可见： 当vp-vn> 0 时, vo=+Vom 运放工作在正向饱和区 当vp-vn<0时, vo=-Vom 运放工作在反向饱和区
∵实际运算放大器≈理想运算放大器 ∴分析实际运算放大器≈分析理想运算放大器
(5-11)
五.含理想运算放大器电路的分析依据
RL
+ vo -
2.指标计算 虚地 (1)电压增益 “虚短”: vn≈vp ＝0 “虚断”: ip＝in≈0 ∴i1 ＝ i2+in≈ i2
1.结构特点 负反馈引到反相输入端, 信号从反相端输入。
v i v n v n vo R1 R2 v i vo R1 R2
vo R2 Av vi R1
当(vp- vn)<0时, vo=-Vom ——负饱和值
饱和值Vom的绝对值略低于正负电源的绝对值。
(5-13)
§2.3 §2.4 线性运放电路
运放外部接若干元件(R、C 等)，即可组成多种线 性运放电路。线性运放电路工作在闭环状态。
模电设计多级放大器
模电设计多级放⼤器前⾔ (2)第⼀章放⼤器的概述 (2)1.1多级放⼤器的功能 (2)1.2.2设计任务及⽬标 (2)1.2.3主要参考元器件 (3)第⼆章电路设计原理与单元模块 (3)2.1设计原理 (3)2.2设计⽅案 (4)2.3单元模块 (6)第三章安装与调试 (6)3.1电路的安装 (6)3.2电路的调试 (7)第四章实验体会 (7)结论 (7)致谢 (7)参考⽂献 (8)附录 (8)前⾔电⼦技术电路课程设计是从理论到实践的⼀个重要步骤，通过这个步骤使我们的动⼿能⼒有了质的提⾼，也使我们对电路设计理念的认识有了质的飞跃。
本课程设计是对放⼤器对电压放⼤的基本应⽤，我们设计的⼆级低频阻容耦合放⼤器严格按照实验要求设计，能够充分满⾜的电压放⼤倍数、频带宽、输⼊输出电阻等实验要求的性能参数，这次课程设计让我们了解了类似产品的部原理结构。
设计时我和搭档设计了⼆级三极管放⼤电路、可变放⼤倍数的⼆级运算放⼤器电路等多种⽅案，由于考虑到器材的限制，我们最终采⽤了最为简洁的两级运算放⼤器电路，实现了⽤最少的元器件实现要求功能。
第⼀章放⼤器的概述1.1多级放⼤器的功能随着科技的进步，电⼦通讯产品越来越多的进⼊⼈们视野，⼩到⽿机⼿机收⾳机，⼤到⼤型雷达都要利⽤到信号放⼤器，可以说信号放⼤器是现代通讯设备的核⼼器件之⼀，⽽多级放⼤器⼜是⼀级放⼤器的推⼴，可以克服单级放⼤器放⼤倍数不够等诸多问题。
耦合形式多级放⼤电路的连接，产⽣了单元电路间的级联问题，即耦合问题。
放⼤电路的级间耦合必须要保证信号的传输，且保证各级的静态⼯作点正确。
直接耦合——耦合电路采⽤直接连接或电阻连接，不采⽤电抗性元件。
直接耦合电路可传输低频甚⾄直流信号，因⽽缓慢变化的漂移信号也可以通过直接耦合放⼤电路。
电抗性元件耦合——级间采⽤电容或变压器耦合。
电抗性元件耦合，只能传输交流信号，漂移信号和低频信号不能通过。
根据输⼊信号的性质，就可决定级间耦合电路的形式。
模电第二章 基本放大电路
T ( C U B ) 不 E I B I C 变
温度T (C) IC ，
若此时I B
，则I
、
CQ
U CEQ在输出特性坐标
系中的位置就可能
基本不变。
2.4 放大电路静态工作点的稳定
一、典型电路
消除方法：增大Rb，减小Rc，减小β。
例2-1:由于电路参数的改变使静态工作点产生如图所示变化。 试问（1）当Q从Q1移到Q2、 从Q2移到Q3、 从Q3移到Q4时， 分别是电路的哪个参数变化造成的？这些参数是如何变化的？
4mA 3mA 2mA 1mA
40µA
Q3
Q4
30µA 20µA
IB=10µA
2 6 m V
2 6 m V
r b e 2 0 0 ( 1 ) I E Q 2 0 0 ( 1 3 0 ) 1 . 2 m A 8 7 1 . 6 7
R i R b ∥ r b e r b e 8 7 1 . 6 7 R o R c 6 k
2.4 放大电路静态工作点的稳定
温度对Q点的影响
2、放大电路的动态分析（性能指标分析）
（1）放大电路的动态图解分析法
结论: 1. ui uBE iB iC uCE uo
阻容耦合共射放大电路
2、放大电路的动态分析（性能指标分析）
（1）放大电路的动态图解分析法 二、图解分析
结论: 2. uo与ui相位相反；3. 测量电压放大倍数；4. 最大不失 真输出电压Uom （UCEQ －UCES与 VCC－ UCEQ ，取其小者，除以 2 ）。
Q
UBE/V
UBEQ VCC
1、放大电路的静态工作点 （2）图解法确定静态工作点
模电课程多级放大器
目录一放大电路基础 (2)1.1 放大的概念和放大电路的基本指标 (2)1.2第一种类型的指标： (2)1.3 第二种类型的指标： (4)1.4 第三种类型的指标： (4)二基本放大电路 (5)2.1 BJT 的结构 (5)2.2 BJT的放大原理 (6)三、多级放大电路 (7)3.1 多级放大电路概述 (7)3.2 耦合形式 (8)3.3 直接耦合放大电路的构成 (9)3.4放大电路的静态工作点分析 (10)3.5 设计电路的工作原理 (11)四设计总结 (12)五参考文献 (12)一放大电路基础1.1 放大的概念和放大电路的基本指标“放大”这个词很普遍，在很多场合都会发现放大的现象的存在。
比如，利用放大镜使微小的物体出现较大的形象，这是光学中的放大现象；利用杠杆能用较小的力移动重物，这是力学的放大现象；等等一些。
我们可以看见它们的一个共同点，它们都是把原物中的差异的程度放大了。
因此，所谓放大就是对差异的程度或变化量而言的。
这是我们要注意的第一点。
同时，我们可以发现，它们之间还存在着一个重要的差别。
经放大镜放大后的影像，其亮度比原来的要弱；利用杠杆得到较大的力，然而物理移动的距离要比加力点经过的距离短。
可见，这几种放大现象都是遵守能量守恒原则。
总之，得到了较大的功率。
我们首先要先定性看什么样的放大电路时比较好的。
希望不失真，最大能输出多少功率等等。
这些都应该是衡量放大电路性能的标准。
性能指标可以分为3种类型：第一种是对应于一个幅值已定、频率已定的信号输入时的性能，这是放大电路的基本性能。
第二种是对于幅值不变而频率改变的信号输出时的性能。
第三种是对应于频率不变而幅值改变的信号输入时的性能。
1.2第一种类型的指标：a.放大倍数放大倍数是衡量放大电路放大能力的指标。
它定义为输出变化量的幅值与输入变化量的幅值之比，有时也称为增益。
虽然放大电路能实现功率的放大，然而在很多场合，人们常常只关心某一单项指标的放大的倍数，比如电压或者电流的放大倍数。
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U C 2 E E C U C 1 E I E 1 (R C R e ) 整理ppt
EC
UB2 UB1
R1 R2 R3
UBE2 UBE1
T2RI+UCc C2 E2+U- CE2
T1
+
IE2=IC1
UCE1+
RI-Ee 1
UCE1 -
直流通路
5
（2）交流参数的分析
交流通路 Rb=R2//R3 Ri Rb//Ri Ri Rb//rbe1 Ro Rc
Ausuuos
Ri 整R理sppt Ri
Au
4
BJT组合放大器
共射-共基(CE-CB)组合电路
UB1
R3
R1R2R3
EC
UB2 R1R 2R R21R 3R3 EC Rc
EC
II(C EU 12B 2R U CCI s E b1U B2 1B RE 2eU IR)C B21E 1 (I U E B 11TT12 UCB2E 1R)L U C 1 uE s( U B 2 R 3U B 2 ) E R( eU B 1 C e U B 1 ) E
E1
Re1
B2 T2E2 EC
Rb3C2
RTe22 RL
Re2
u提s R高共b2射了R—e1 共集组合R放e2大器RL Ri 整理Rp’pi共t 射R”—L 共集组R合’i2放大器R的S2直’ 流通7路Ro
作业：P88 2.10
整理ppt
8
1．放大器的直流通路可用来求( 静态工作点 )。在画直流通 路时，应将电路元件中的( 电容 )开路，( 电感 )短路。
+ uo2
- 器- - 器-
放 大 +
uin
+ uon
- 器-
uo(n-1) =ui(n) RL(n-1) =Ri (n) 电压增益为
AAA Au
uo ui
uo1uo2uo uo1uo2 uo ui uo1 uo(n1) ui ui2 ui(n)
u1 u2
un
源电压增益为
A u su u o s u u s iu u o i1u u o o 1 2 u o u (n o 1 ) R sR iR iA u 1 A u 2 A un
2．3 多级放大电路
1．电容耦合 各级放大器的直流通路是独立的，从而各级工作 点互不影响
只能放大 交流信号 不能放大 直流信号
整理ppt
1
2．变压器耦合
各级放大器的直流通路是独立的，从而各级工作 点互不影响
只能放大交流信号不能放大直流信号
易实现的功率 匹配。但是， 变压器体积大、 笨重、成本高 且频率特性差
动点((uce,iC))的运动轨迹。
4．CE放大器工作点选在( (uCES,UCEQ+ICQR )的中点时，无 削波失真的输出电压最大 ’L)
5．放大器信号源的等效负载是放大器的( 输入电阻 )电阻，
而向放大器的负载RL输出功率的等效信号源的内阻是放大器 的( 输出电阻 )电阻 P50 6．多级放大器的增益等于各级增益分贝数( 和 )。若放
整理ppt
10
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Байду номын сангаас
RL RbR1e2//RL C2
BR1 b1
CEC-1CCR组c1 合放RTb31大电路 的RR电sbR1 b压2 增 益 与 单 级
TE2C Rs C3
CEus放
R相显s
同 然
大 输 负
出电ReT电1路1 阻的很基Ce小本TR，2e2 us 载能力大大
RL
RbR1b RRbb22
EC
Rc1
C1
T1 TR1c1 Rb3
rbe
RL
T1
RL
RCCusEEs-放CB大组R器3合相电同路R，的e 目AuC的与e 展单级宽
了放大器的通频带
RL1
整理pptRo
6
2．AuCAEu-1ACu2C组 合电R路c1 // Rb3 //rb(2e(1)RL )
(11)RL
放大器的交流通路
R r ib 1e R b//R i'R b//rb1erbe2 (1)RL
AuAu1Au2
RL1
rbe 1
RC // RL Ri2RC//RL
rbe2
rbe1
rbe2
B1
Rs
R2Rb R3
us
Ri
R’i
E2 T2 C2
C1
T1
B2
E1
Rc RL
Ri2= rbe2／(1+β)EC
R1
Rc
A uC b rbe1r be T2 R CrC b 2 /e/RL
C1
R2RC //
RoRe2//Ro ' rR bRee12 LR /c /1 rb/A12 euR 1 /b 3 R /s'r 2b r /b 12 e (其e (A1 中u1 )R rbRR L e1Ls)'12ARuc21/r/bR e2(b13(1)RL)RL
R L R c 1/RR c1/b 3/r R/b b2 3( e (1 ) ER CL )
大器Au= -70．7倍，则Au的分整贝理p数pt =( -20lg70.7 )。 9
7 ． 级 联 放 大 器 常 用 的 级 间 耦 合 方 式 有 ( 电容 ) 耦 合 ， ( 变压器 )耦合和( 直接 )耦合。
9．高增益直流放大器要解决的一个主要问题是( 静态工作点)。 10．在多级放大器中，中间某一级的( 输入 )电阻是上一级的 负载
2．交流通路只反映( 交流 )电压与( 交流 )电流之间的关系。 在画交流通路时，应将耦合和旁路电容及恒压源( 短路 )。
3 ( (
．图IC PE2RCC．UR1CE2E所 静态工作点
示共射放大器的输 )。该电路
)点，且斜率为(
出直流负载线方程近似为
的
1交
R L
流负载线是经过 )的一条直线。共射
放大器的交流负载线是放大器工作时共射输出特性曲线上的
整理ppt
2
3．直接耦合
由于直接耦合造成放大器前后级工作点不再独立，而是互相影响 直接耦合放大器在静态时，输出端直流电压会出现缓慢变化的现 象，称为零点漂移，简称零漂 ，漂移电压 被放大
两级直接耦合共射放大器 整理pNptPN-PNP直接耦合共射放大3 器
放 大 +
ui1
+ uo1
+ ui2
放 大