第6章 级联放大电路
集成运算放大电路
4. 放大差模信号
差模信号：数值相等，极性相反 的输入信号，即
uI1 uI2 uId / 2
iB1 iB2 iC1 iC2 uC1 uC2 uO 2uC1
＋ u Id 2
－
＋
－
u Id 2
△iE1=－△ iE2，Re中电流不变，即Re 对差模信号无反馈作用。
n U U U U o o1 o2 o A A u uj U U U U j 1 i i i2 in
2. 输入电阻
Ri Ri1
3. 输出电阻
Ro Ron
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。
Ri
Ri 2 R5// [rbe2 (1 β2 ) R6 // RL ] 56 K
2016/12/24
1 ( R3 // Ri2 ) 50 (5 // 56 ) Au1 = 191 rbe1 1 .2
Au Au1 Au 2
(1 β ) Re Au ( Rb rbe ) (1 β ) Re
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R3 // R5 rbe2 Rb rbe Ro R6 // 118 Ro Re // 1 2 1
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三、多级放大电路的频率响应
1. 讨论： 一个两级放大电路每一级（已考虑了它们的相互
影响）的幅频特性均如图所示。
20 lg A 20 lg A 40 lg A 20 lg A u u1 u2 u1
uOc 共 模 放 大 倍 数Ac ，参数理想对称时 Ac 0 uIc
2016/12/24
《级联放大电路》课件
输入电阻和输出电阻
输入电阻
输出电阻
计算方法
影响因素
级联放大电路的输入电阻是指 输入信号源内阻与输入级电路 等效电阻的比值，用于衡量电 路对信号源的负载能力。
级联放大电路的输出电阻是指 输出电压源内阻与输出级电路 等效电阻的比值，用于衡量电 路对负载的驱动能力。
输入电阻和输出电阻可以通过 各级电路的输入电阻和输出电 阻进行计算，总输入电阻等于 各级电路输入电阻的和，总输 出电阻等于各级电路输出电阻 的乘积。
02
级联放大电路的基本原理
电压放大倍数
电压放大倍数
影响因素
级联放大电路的电压放大倍数是指输 出电压与输入电压的比值，用于衡量 电路的放大能力。
电压放大倍数受到电路中晶体管参数 、信号频率和电路参数等因素的影响 。
计算方法
电压放大倍数可以通过各级电路的电 压放大倍数和进行计算，总电压放大 倍数等于各级电路电压放大倍数的乘 积。
03
级联放大电路的设计与实现
电路元件的选择
晶体管选择
01
根据级联放大电路的需求，选择合适的晶体管类型和型号。晶
体管应具有高放大倍数、低噪声、高稳定性等特点。
电阻选择
02
电阻应具有高精度、低温度系数、高稳定性等特点，以满足电
路的精确控制和稳定性能。
电容选择
03
电容应具有低漏电、高稳定性、低温度系数等特点，以确保电
高速数字信号的级联放大
总结词
高速数字信号的级联放大电路用于高速数字通信和数据处理系统，以提高信号的传输速度和稳定性。
详细描述
高速数字信号在传输过程中会受到各种噪声和干扰的影响，导致信号失真或误差。级联放大电路可以 有效地增强信号的幅度和稳定性，提高信号的传输速度和可靠性，确保高速数字通信和数据处理系统 的正常运行。这种应用常见于光纤通信、高速数据传输和数字电视等领域。
放大电路基本概念
放大电路基本概念
放大电路是指将输入信号放大到更大幅度的电路。
它常用于电子设备中，如放大器、运放等。
放大电路的基本概念包括以下几个方面：
1. 放大器：放大电路中的主要元件，用来放大输入信号。
常见的放大器有电压放大器、功率放大器等。
放大器通常由一个或多个增益器级联组成。
2. 增益：指放大器对输入信号的放大程度。
增益可以用来衡量放大器的性能。
增益通常以电压、功率或电流的比例来表示。
3. 传输特性：指在放大器的输入和输出之间的关系。
传输特性可以用来描述放大器对不同频率、幅度等特性的响应。
4. 输入阻抗和输出阻抗：输入阻抗是指放大器对输入信号的电阻，输出阻抗是指放大器对输出信号的电阻。
阻抗通常用来描述电路的输入和输出特性。
5. 偏置电路：为了使放大器工作在正确的工作点，通常需要将输入信号偏置到放大器的工作区间。
偏置电路用来提供适当的偏置电压或电流。
6. 负反馈：为了提高放大器的性能，减小失真和稳定性等问题，通常会采用负反馈。
负反馈是将放大器的输出信号与输入信号进行比较，并通过控制电路将误差反馈到放大器的输入端，以达到一定的控制目的。
综上所述，放大电路是一种将输入信号放大的电路，通过增益、传输特性、阻抗等参数来描述其性能。
同时，还需要考虑偏置电路和负反馈等技术手段来提高放大器的性能。
第6章级联放大电路
Rs
+ us -
ri1
VT1 +
+ ui -
uo1 -
ri2
（a) 多级放大电路图
VT2 +
RE2 uo -
VT1 +
Rs
uo1 ri2
+
-
us
-
（b) 输入电阻法
级联放大器电压增益AU
AU
uo ui
AU1 AU 2
其中：
AU 1
uo1， ui
AU 2
uo uo1
考虑信号源内阻时
AUs
uo us
ui us
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第6章 级联放大电路
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第6章 级联放大电路
问题： 1.为什么要采用多级级联放大？ 2.常用的级联耦合方式有哪几种？特点如何？ 3.级联电路的动态特性主要取决于那一级？如何分析 计算？
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多级放大电路
级联问题的产生原因：电压增益指标不满足要求等。需要 多次（级）放大。
Ec
Ui
Uo
出电压却缓慢变化的现象，称为零点漂移现象。
零点漂移产生的原因：温度
变换所引起的半导体器件参数的 变化是产生零点漂移现象的主要 原因，因此零点漂移也称为温度 漂移，简称温漂。
抑制零点漂移的方法：
（1）引入直流负反馈 （2）温度补偿 （3）采用差分放大电路
直接耦合放大电路
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级联放大电路小结
本章主要内容如下: 一、级联目标 •提高放大电路增益。 二、耦合方式 •阻容耦合：电容与后级输入电阻一起形成阻容耦合，各级之 间直流工作点独立。不易集成。 •变压器耦合：功率传输效率高，能传递直流和变化缓慢的信 号。不易集成。 •直接耦合：能传输交流、直流信号，易集成。 •二极管光电耦合：电-光-电，不易集成。
放大电路基本知识
IE
UE IB
UBE
由输入特性曲线
详细
本质：加了 形成了负反馈 本质：加了Re形成了负反馈
Re 的作用
T(℃)↑→IC↑→UE ↑→UBE↓（UB基本不变）→ IB ↓→ IC↓ ℃ （ 基本不变） 反馈的一些概念： 反馈的一些概念： 将输出量通过一定的方式引回输入回路影响输入量的措 施称为反馈。 施称为反馈。 直流通路中的反馈称为直流反馈。 直流通路中的反馈称为直流反馈。 反馈的结果使输出量的变化减小的称为负反馈， 反馈的结果使输出量的变化减小的称为负反馈，反之称 为正反馈。 为正反馈。 IC通过 e转换为 E影响 BE 通过R 转换为∆U 影响U 温度升高I 增大， 温度升高 C增大，反馈的结果使之减小 Re起直流负反馈作用，其值越大，反馈越强，Q点越稳定 起直流负反馈作用，其值越大，反馈越强， 点越稳定 Re有上限值吗？ 有上限值吗？
-
ui = ib rbe
′ uo = − βib RL
.
′ uo RL ′ RL = RC // RL Au = = −β ui rbe
负载电阻越大， 负载电阻越大，放大倍数越大
<引申级联：100×100 ＝ 10000？> 引申级联： × 引申级联 ？
继续
.
3 、求 R i
由定义： 由定义：
Ri =
ii
+
(放大能力) 放大能力)
io
+
RS uS 信号源
+
+
+
ui +
放大电路
uo +
RL
负载
（1）电压放大倍数 ）电压放大倍数:
（2）电流放大倍数 ）电流放大倍数: （3）互阻增益 ）互阻增益: （4）互导增益 ）互导增益:
如何设计简单的放大器级联电路
如何设计简单的放大器级联电路在现代电子设备中，放大器是一个非常重要的组件，用于放大电信号的强度。
放大器级联电路则是指将多个放大器连接在一起，以实现更大程度的信号放大。
本文将介绍如何设计简单的放大器级联电路，帮助读者了解其原理和实施方法。
一、放大器级联电路的基本原理放大器级联电路是通过将多个放大器连接在一起，将输入信号从一个放大器传递到另一个放大器，以增加信号的整体增益。
每个放大器的输出信号成为下一个放大器的输入信号，通过增加放大器的数量，可以逐渐增加信号的强度。
二、设计简单的放大器级联电路的步骤1. 确定级联放大器的数量：根据需要的总增益和每个放大器的增益，确定需要级联的放大器数量。
例如，如果需要总增益为1000倍，而每个放大器的增益为10倍，那么最好选择100个放大器级联。
2. 选择适当的放大器类型：根据应用需求选择适当的放大器类型。
常见的放大器类型包括普通功率放大器、运算放大器等，根据信号的性质和功率要求进行选择。
3. 确定电路连接方式：确定放大器之间的连接方式。
常见的连接方式包括串联连接和并联连接。
串联连接时，输出信号作为下一个放大器的输入信号，而并联连接时，输入信号同时作用于所有放大器。
4. 计算电路参数：根据放大器的增益和电路连接方式，计算电路参数。
确定每个放大器的增益，以及输入和输出阻抗，确保电路的匹配和稳定性。
5. 进行电路布局和布线：将各个放大器进行布局和布线，确保电路的紧凑和安全。
6. 进行仿真和测试：使用电路仿真软件或实际测试仪器对设计的电路进行仿真和测试。
根据测试结果对电路进行优化和调整。
7. 进行调试和优化：根据测试结果对电路进行调试和优化，解决出现的问题和提高电路性能。
三、放大器级联电路设计的注意事项1. 确保电路的功率和电流匹配，避免出现能量和信号的丢失。
2. 考虑电路的稳定性和抗干扰能力，避免出现噪声和干扰问题。
3. 注意电路的散热问题，避免过热导致电路性能下降或损坏。
高二物理竞赛课件基本放大电路
IB的相反变化自动抑制IC的变化。
RB
调节原理
ICQ↑
IEQ↑
UEQ(=IEQRE)↑
RC
UCC RE
ICQ↓
IBQ ↓
UBEQ(= UBQ -UEQ)↓
工作点的计算：
I BQ
UCC U BE(on)
RB (1 )RE
ICQ I BQ
RE越大，调节作用越强，Q点 越稳定 。RE过大时， 因UCEQ 过小会使Q点靠近饱和区。
2、输入信号必须加在b－e回路：uBE对iC灵敏控制作用， 只有将信号加在发射结，才能得到有效放大。
3、合理通畅的直流和交流信号通路：一是保证稳定Q点， 二是尽可能减少信号损耗。
二、直流偏置电路 作用：在信号的变化范围内，晶体管处于正常放大状态。 偏置电路提供一个适合的静态工作点Q。 对偏置电路的要求是：
基本放大电路
基本放大电路
主要介绍以下内容：
放大器的组成原理和直流偏置电路 放大器图解分析方法 放大器的交流等效电路分析方法 共集电极放大器和共基极放大器 场效应管放大器 放大器的级联
组成原理和直流偏置电路
晶体管的一个基本应用就是构成放大器。所谓放大， 是在保持信号不失真的前提下，使其由小变大、由弱 变强。其实质是放大器件的控制作用，是一种小变化 控制大变化 。 基本放大器是指由一个晶体管构成的单级放大电路。
根据输入、输出回路公共端所接的电极不同，分为共射 极、共集电极和共基极放大电路。
一、基本放大器的组成原理
电容：隔直流通交流，使放
C1 +
+
C2
+
RC
+
大器的直流偏置与信号源和 负载相互隔离。
Rs
级联放大名词解释
级联放大名词解释级联放大级联放大(一)名词解释级联放大是电子线路的一种基本结构，简称级联。
在二极管中，为了提高共发射极电流的整流效率，当发射结处于正向偏置时，集电结和基极间加有二极管的管压降，即二极管的反向击穿电压V。
反之，当发射结处于反向偏置时，集电结和基极间就没有二极管管压降。
由此可见，如果我们能够用一个具有适当反向电阻的低压差管来代替高压差管，就可以把两个电压差放大到较高的数值，从而节省了功耗。
(2)把同一电压的两级放在不同的相位内，或者将三级串联起来，以便得到电压级联放大器。
三级级联：这里设V为三级电压放大器的输出电压，如果U=V，则U为第i级， L为第j级，则： U=U+L，它们的差值可以通过调节三极管的工作点来达到。
级联放大的主要特点是：电路效率很高，适合于大功率场合;但体积、重量和成本增大。
(3)当变压器次级感应出交流电压的频率与初级绕组中的自感电动势频率相同时，可把变压器看成一个理想变压器，初级与次级之间只有耦合作用，次级只输出功率，不消耗能量。
在这种情况下，二极管起着变压器耦合电容器的作用，可把二极管看成变压器的副边。
(4)把一个级联的电路和一个电压源连接在一起。
例如，图中有三个级联电路，分别表示为图3－ 21所示，图3－ 22所示，图3－ 23所示。
三个级联电路都由一个电压源和一个电阻组成。
5。
6。
7。
1。
3。
4。
8。
2。
3。
4。
5。
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ri1 AU R S ri1
二、多级放大电路的动态分析（了解）
(2)开路电压法: 将后一级与前一级开路，计算前一级的开路 电压增益和输出电阻，并将其作为信号源内阻加以考虑，共 同作用到后一级的输入端。(即将前一级输出电阻看成后一级 的信号源内阻)
+Vcc RB1 RC1 RB2 RC2 RB2 RC2 +Vcc
三、多级放大电路中频特性分析举例
多级放大电路的中频特性指标：与单级相同，有电压增益、输 入电阻、输出电阻。
例题：两级放大电路参数如 图所示。 已知三极管的参数为: hfe1= hfe2 =hfe=100;
UBE1=UBE2=0.7V。 要求：分别用输入电阻法 和开路电压法计算总电压 增益。
解：方法一：用输入电阻法求电压增益
VT1 RS + us + ui -
+ uo1 ro1
VT2 RE2
+ uo -
ro1
VT2
+ uo -
+ uo1 （b)开路电压法
（a) 多级放大电路图
+Vcc RB1 RC1 RB2 RC2 RB2 RC2
+Vcc
VT1 RS + us + ui -
+ uo1 ro1
VT2 RE2
+ uo -
3. 直接耦合
级间耦合方式
概念：各级电路之间直接连接或采用对直流呈导通特性的电 阻、二极管等元件相接。
•直接耦合的特点
优点：具有良好的低频特性， 可放大变化缓慢的信号，无 耦合大电容，便于集成。
直接耦合放大电路
级间耦合方式
4. 光电耦合
概念：两级间利用光电耦合器来传送信号的耦合方式称光电耦合。
采用发光二极管和光敏二极管构成； 工作原理： 输入电压Ui使D1发光；光 使D2产生电流，输出Uo。 工作过程：电光电
•求分立元件多级放大电路电压增益有两种方法 (1)输入电阻法 (2)开路电压法
二、多级放大电路的动态分析(续）
(1)输入电阻法：在求单级放大电路的放大倍数时必须将后 一级的输入电阻作为前一级的负载考虑，即将第二级的输入 电阻与第一级集电极负载电阻并联。
+Vcc RB1 RC1 RB2 RC2 RB1 RC1 +Vcc
（2）可以实现输出级与负
载的阻抗变换，以获得有效 的功率传输。
变压器耦合放大电路
阻抗变换工作原理：
级间耦合方式
理想条件下，变压器原副边的匝数比为：
Байду номын сангаас
N1 / N2 =U1 / U2;
N2 / N1 =I1 / I2; U1 =U2 N1 / N2 I1 = I2 N1 / N2 所以有 RL = U1 / I1 = (N1 / = n2 RL 结论：可通过调整匝比 n 使原、副端阻抗匹配。 N2 ) 2 RL RL’ 变压器耦合阻抗变换的原理图
+ Ui
RL Io
Ii
D1
D2
Uo
RL
E1
特点：
输出不共地解决地线干扰）
光电耦合电路
E2
抗干扰性强。（干扰信号不能产生持续的电流、单向传输、输入
二、多级放大电路的动态分析
多级放大电路放大倍数的计算
A A A A A A 1 2 3 n i
i= 1
n
其中：Ai是第i级放大电路的放大倍数。
第6章 级联放大电路
第6章 级联放大电路
问题： 1.为什么要采用多级级联放大？ 2.常用的级联耦合方式有哪几种？特点如何？ 3.级联电路的动态特性主要取决于那一级？如何分析 计算？
多级放大电路
级联问题的产生原因：电压增益指标不满足要求等。需要
多次（级）放大。 Ec
Ui
Uo
一、多级放大电路的耦合方式
1.输入级:高性能的差动放大电 路。运放有两个输入端，一个 U 称为同相输入端，即输出与该 U + 端输入信号相位相同，用符号 U＋ 表示；另一个称为反相输 入端，即输出与该端输入信号 相位相反，用符号U－表示。
差放 输入级
中间 放大级
低阻 输出级
恒流源 偏置
运放组成
2.中间放大级：提供高的电压增益，以保证运放的运算精度 。多为差动电路和带有源负载的高增益放大器。 3.低阻输出级：由PNP和NPN两种极性的三极管或复合管组 成，以获得正负两个极性的输出电压或电流。具体电路参阅 功率放大器。 4.恒流源偏置：可提供稳定的几乎不随温度而变化的偏置电 流，以稳定工作点。
VT1 Rs + us + ui -
+ uo1 ri2
VT2 RE2
+ uo Rs + us -
VT1
+ uo1 -
ri2
ri1
（a) 多级放大电路图
（b) 输入电阻法
+Vcc RB1 RC1 RB2 RC2 RB1 RC1
+Vcc
VT1 Rs + us + ui -
+ uo1 ri2
VT2 RE2
ro1
VT2
+ uo -
+ uo1 （b)开路电压法
u u u o o1 o A A 总的电压放大倍数为 A U U1 Us2 u u i i u o1
（a) 多级放大电路图
u u o1 o 其中： A ; A U1 Us2 u u i o1
u r o i1 A 考虑信号源内阻时 A Us U u R r s S i1
+ uo Rs + us -
VT1
+ uo1 -
ri2
ri1
（a) 多级放大电路图
（b) 输入电阻法
u o A A U U 1A U 2 u i
级联放大器电压增益AU
考虑信号源内阻时
AU s
其中： u u o1 o A ， A U 1 U 2 u u i o1
u o u i u o1 u o u s u s u i u o1
Ui
Uo
优点：结构简单，各级放大电路工作点互不影响，放大效果好；。 缺点：不能传送变化缓慢的信号或直流信号。不适宜集成化。
级间耦合方式
2. 变压器耦合 概念：两级间利用变压器来传送信号的耦合方式称变压器耦合。 变压器耦合的特点： （1）变压器耦合可隔除直流，传递一定频率的交流信号，因
此各级的 Q 互相独立。
耦合概念：多级放大电路的连接过程中，前一级输出与
下一级输入的连接方式称为耦合方式。 放大电路的级间耦合应满足条件: （1）保证信号的传输； （2）保证各级的静态工作点正确。 阻容偶合 耦合方式 变压器偶合 直接耦合 光电耦合
级间耦合方式
1. 阻容耦合 概念：级间采用电容耦合。 电容的作用： 传送交流信号；阻隔直流。 与下级输入电阻构成阻容耦 合。 特点： Ec