阻容耦合多级放大电路知识讲解
晶体管阻容耦合多级放大电路设计
晶体管阻容耦合多级放大电路设计晶体管（三极管）阻容耦合多级放大电路是一种常见的电子放大器电路，它通常由多个级联的放大器组成，每个级别都使用晶体管进行放大。
这种电路的设计目标是实现高增益和低失真的信号放大。
首先，我们需要确定电路的放大增益要求和频率响应。
这将决定电路中每个级别的放大倍数和频率特性。
接下来，我们选择适合的晶体管型号和工作点，以确保电路在工作时具有稳定的工作性能。
理想情况下，晶体管应具有高增益和低噪声。
在设计阻容耦合多级放大电路时，我们需要确定每个级别的输入和输出阻抗。
输入阻抗应尽可能大，以确保信号源与放大器之间的匹配。
输出阻抗应尽可能小，以便将信号传递给下一个级别的放大器或负载。
为了实现这些要求，我们可以使用电容耦合和电阻器来构建电路的每个级别。
具体来说，输入端可以使用耦合电容器连接到上一个级别的输出，输出端可以通过负载电阻连接到下一个级别的输入。
这种耦合方式可以有效地传递信号，并提供适当的阻抗匹配。
在设计每个级别的放大电路时，我们需要考虑功耗和热量问题。
为了确保电路的稳定性和可靠性，我们需要选择合适的电阻和电容值，并确保电路在工作时不会过热。
此外，我们还需要确保信号的直流偏置电压的稳定性和精确度。
这可以通过添加适当的偏置电路来实现，例如电源电压分压器、偏置电流源等。
最后，在设计阻容耦合多级放大电路时，我们还需要考虑信号的幅度和相位失真问题。
为了实现低失真放大，我们可以采用反馈电路或其他补偿方法来纠正失真。
总结起来，晶体管（三极管）阻容耦合多级放大电路设计涉及到确定电路的放大增益要求和频率响应、选择合适的晶体管型号和工作点、确定每个级别的输入和输出阻抗、处理功耗和热量问题、确保直流偏置电压的稳定性和精确度，并解决信号的幅度和相位失真问题。
通过合理设计和优化，我们可以实现高增益和低失真的信号放大。
多级放大电路的耦合方式及分析方法
3. 集成运放的符号和电压传输特性 uO=f(uP-uN)
在线性区： uO＝Aod(uP－uN) Aod是开环差模放大倍数。
非线 性区
由于Aod高达几十万倍，所以集成运放工作在线性区时的 最大输入电压(uP－uN)的数值仅为几十～一百多微伏。 (uP－uN)的数值大于一定值时，集成运放的输出不是 ＋UOM , 就是－UOM，即集成运放工作在非线性区。
小功率管多为5mA
由最大功耗得出
必要性？
rz＝Δu /Δi，小功率管多为几欧至二十几欧。 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
问题的提出： 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。
三、多级放大电路的频率响应：分析举例
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
6dB 3dB
≈0.643fH1
fL fH
fL> fL1， fH< fH1，频带变窄！
2. 集成运放电路的组成
两个 输入端
一个 输出端
若将集成运放看成为一个“黑盒子”，则可等效为 一个组成部分的作用
偏置电路：为各 级放大电路设置 合适的静态工作 点。采用电流源 电路。 输入级：前置级，多采用差分放大电路。要求Ri大，Ad 大， Ac小，输入端耐压高。 中间级：主放大级，多采用共射放大电路。要求有足够 的放大能力。 输出级：功率级，多采用准互补输出级。要求Ro小，最 大不失真输出电压尽可能大。
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。
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。
阻容耦合多级放大电路是一种常见的放大电路，它由多个级联的放大器组成，各级之间使用电容进行耦合。
这种电路的特点是各级的q点（直流工作点）相互独立，而且只能放大交流信号，不放大直流信号。
本文将从结构、特点和应用方面进行介绍。
一、结构阻容耦合多级放大电路由多个级联的放大器组成，每个级别都有一个独立的电源和工作点，各级之间通过电容进行耦合。
每一级都有自己的直流偏置点，使得每个级别的工作点相互独立。
整个电路的输出连接到负载上，通过负载和电源的连接，将输入信号进行放大。
二、特点1. 相互独立的q点：不同级别的q点相互独立，由各级的偏置电流和电源电压决定。
这样可以使得整个电路在放大信号时，每个级别都能够工作在合适的工作状态，避免出现失真等问题。
2. 只能放大交流信号：由于阻容耦合多级放大电路使用了电容进行耦合，电容在直流信号上表现为开路，所以实际上只放大了交流信号部分，而直流信号部分则被阻隔掉。
因此，阻容耦合多级放大电路只能放大交流信号。
3. 增益稳定：由于每个级别都有自己的工作点，增益很稳定。
而且，由于电容耦合，当输入信号频率改变时，各级之间的耦合效应也会发生变化，保持了整体的增益稳定性。
4. 简化电路：阻容耦合多级放大电路的结构相对简单，只需要添加少量的电容就能够实现级联放大。
这样既降低了电路的复杂度，也方便了电路的调整和优化。
三、应用阻容耦合多级放大电路在实际应用中具有广泛的应用，尤其在音频放大、射频放大等领域有着重要的地位。
1. 音频放大：在音频放大器中，阻容耦合多级放大电路能够保持音频信号的纯度和音质，并且能够提供高增益和稳定的输出。
2. 射频放大：在无线通信系统中，阻容耦合多级放大电路能够提供高增益和稳定输出，用于信号的放大和传输。
3. 显像管放大：显像管放大电路使用了阻容耦合多级放大电路，能够将显像信号进行放大并输出到显示屏上，用于显示图像和视频。
多级放大电路的耦合方式及分析方法
目的与意义
研究目的
研究多级放大电路的不同耦合方式及 其对电路性能的影响。
意义
通过深入了解耦合方式，有助于优化 多级放大电路的设计，提高电路性能 和稳定性，为实际应用提供理论支持 。
02
多级放大电路的耦合方式
电容耦合
总结词
利用电容器传递交流信号，隔断直流信号，通常用于级间隔 离。
详细描述
电容耦合通过电容器将前级输出信号传递到下一级输入端， 同时阻止直流成分通过，实现各级间的隔离。这种耦合方式 适用于不同频率信号的处理和级间信号的传递。
03
$GBW = A_{v} times f_{3dB}$，其中$f_{3dB}$为通频带截止
频率。
05
多级放大电路的应用
音频信号处理
音频信号放大
多级放大电路能够将微弱的音频信号进行多级放大，满足音频设备对信号强度的需求。
音质改善
通过多级放大电路，可以对音频信号的频率、动态范围和信噪比进行优化，提升音质效 果。
瞬态分析法
总结词
通过分析电路在输入信号瞬间的响应来研究 多级放大电路的性能。
详细描述
瞬态分析法是一种通过分析电路在输入信号 瞬间的响应来研究多级放大电路性能的分析 方法。这种方法通过求解电路的微分方程或 差分方程来计算电路在各个时刻的电压和电 流值，从而全面了解电路的性能表现。瞬态 分析法适用于分析多级放大电路的频率响应
通过多级放大电路，可以将微弱的信号放大，实现数据的 远距离传输。
THANKS
感谢观看
输入电阻
指放大电路对输入信号源的等 效阻抗，反映了放大电路对信
号源的影响程度。
输入电阻计算公式
$R_{in} = frac{V_{i}}{I_{i}}$，其 中$V_{i}$为输入电压，$I_{i}$为 输入电流。
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
1/28
第6章 级联放大电路
2/28
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？
3/28
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
23/28
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。
阻容耦合多级放大电路的分析
多级放大电路的总的电压放大倍数Au等于 各级电压放大倍数之积，即Au=Au1Au2 。
阻容耦合多级放大电路的分析
2. 动态分析
3个性能指标 的计算
多级放大电路总的输入电阻ri是第一级的 输入电阻，即Ri= Ri1。
多级放大电路总的输出电阻ro是最后一级 的输出电阻，即Ro= Ro2
阻容耦合多级放大电路的分析
1. 静态分析
RB1
C1+
+
RS
+
vi RB2
eS
––
RC1
C2 RB1 RC2
+VCC
C3
+
+
T1
+
T2
+
RE1
+ vO1
CE1
RB 2
RE2
–
+ RL vo
CE2 –
两级放大电路均为分压式射极偏置电路。 两级的Q点计算请同学们自行完成。
阻容耦合多级放大电路的分析
2. 动态分析
3个性能指标 的计算
E1
+
vRC1 o1
RB1 RB2
rbe2
β2ib 2
+
v RC2
RL
o
-
-
E2
第一级
第二级
电压放大倍数
Av
vo vi
=Av1
Av 2
阻容耦合多级放大电路的分析
2. 动态分析
+
RS
eS-+
vi
-
B1 ib1
ic1 C1
B2 ib2
ic2 C2
β 1ib1
RB1 RB2 rbe1
阻容耦合多级放大电路【共28张PPT】
T1 C2
C3 T2 10K
ri 2 = R21// R22// rbe2
RL=RC1//ri2
R 20K C R变L压=5器k 耦合时的,SA晶V体=-9管3放大器举例
R ro=RC=10k U R RL=1k 时, Au=-31
i
E1 E2
E1
10K R 8K 多级阻容耦合放大器的电压放大倍数、输入电阻、输出电阻的计算 4
RS= RB// RS = RB// RC1
ro
RE
//rbe Rs 1
=5.6//
2.36+570//5 1+100
roRS为信号源内
=73
阻,即前一级的 输出电阻RC1
例题:
+UCC
R3
R1 3M RD 82K 10K
RC 10K (+24V)
C1
（1）估算各级静态工作点: （略）
ri= R11// R12// rbe =1.
rbe2
Ic2
•
Ui
E
RC2 Uo1 Ui2
E
RC2
RL
•
Uo
R11 R12
R21 R22
AV=
Uo Ui
= Uo1 Ui
Uo Ui2
= AV1AV2
总放大倍数等于各级 放大倍数的乘积
=1
RC1//ri2 rbe1
2
RC2//RL rbe2
Au为正，输入输出同相
代入数值计算
ri= ri 1 = R11// R12// rbe1
多级阻容耦合放大器的微变等效电路
R11 C11
RC1
C12
阻容耦合放大电路
2.射极偏置电路的分析计算
第五节
如果电路参数满足稳定条件时可以近似估算。
UBQ
Rb2 VCC
R R b1
b2
IBQ
IEQ
1
IEQ
U U BQ
B EQ
UB Q
Re
Re
ICQ IBQ
UCEQ VCC I R CQ c I R EQ e VCC ICQ( Rc Re)
在不满足稳定条件或者要求较精确计算时，可以用戴维南定理化简。
IEQ
A u RL 50 (2//4) 60.6
rbe
1.1
（3）求最大输出电压幅值
第五节
U U U R
CEQ
CES
5.5 1 4.5(V)
UF ICQ • RL 1.62 (2//4) 2.16(V)
Uo, max min{UR, RF} 2.16(V)
（4）当不接Ce时
1
第五节
IE Q
U U BQ
BE
1.65(mA)
Re
ICQ IBQ 1.63(mA)
UCEQ VCC ICQ(Rc Re) 5.46(V)
1
ICQ IBQ 1.62(mA)
第五节
Rb1 20KΩ
Rc
2KΩ
+Vcc
( +12V )
Rb2
10KΩ
Re
2KΩ
UCEQ VCC ICQ( Rc Re) 5.5(V)
（2）画出放大电路的微变等效电路
.
Ib
+
Rb1
. r Ui
Rb2 be
_
.
IC
+
Rc
βIb
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rbe=1.62 k AV载=-93 ri= R11// R12// rbe =1.52 k
ro= RC1 =5k
多级阻容耦合放大器的级联
R11 C11
RC1
R21 RC2 C21
R22
RE2
+EC C22
RL uo
CE2
设二级放大器的参数完全一样
多级阻容耦合放大器的分析
阻容耦合多级放大电路
对耦合电路要求：
要求
静态：保证各级Q点设置
动态: 传送信号
波形不失真 减少压降损失
单级放大器(静态工作点稳定的共
射极放大器)
+EC
R11
RC1
C12
C11
ui
R12
RE1
RL
uo CE1
IB=20A IC=1.2mA UCE =6V
RB1=100k RB2=33k RE=2.5k RC=5k RL=5k =60 EC=15V
R11
RC1
C11
+EC
570 k C12 RB
C1
+ECrbe=2.36 k =100AV2=0.99
C2 ri2=173 k
ui
R12
RE1
RuL
i
CE1 2
uo RE 5.6 k
RL u 5k o
ro1= RC1 =5k
AV
RL rbe
RL=5k 时, Au=-93 RL=1k 时, Au=-31
多级阻容耦合放大器的静态工作点
R11 C11
RC1
C12
R21 C21
RC2
ui R12
RE1
CE1
R22
RE2
+EC C22
RL uo
CE2
第一级静态工作点
IB1=20A IC1=1.2mA UCE1 =6V rbe1=1.62 k
第二级静态工作点
IB2=20A IC2=1.2mA UCE2 =6V rbe2=1.62 k
第一级放大倍数的计算
R11 C11
RC1
ui
R12
RE1
后一级的输入
+EC
电阻作为前一
级的交流负载
C12
电阻
RL1 =ri2=173 k
uo1
CE1
rbe1=1.62 k
AV
RL rbe
RC1=5 k =60 RL=RC1//ri2
C12
C11
RS u
us
i
RE
ui2
R12
RE1
RL
uo CE1
AV1=0.98
AV2=-93
ri=101 k
ri2=1.52 k
AVs=AV1 AV2
ri ri+RS
101 =(0.98)(-93) 101+20
=-76
用射极输出器作为输出级,构成两级放大器，可减小
放大器的输出电阻,提高带负载的能力
Au为正，输入输出同相
代入数值计算
ri= ri 1 = R11// R12// rbe1 =100//33//1.62=1.52k
ri 2 = R21// R22// rbe2 =100//33//1.62=1.52k
AV1
=-1
RC1//ri2 rbe1
=-43
AV2
=-2
RC2//RL rbe2
=-93
RB1=100k
ro = RC2 = 5k
AV= AV1AV2 =(-43)(-93)
RB2=33k RE=2.5k RC=5k RL=5k =60
=3999
EC=15V
两级单管放大器级联,可 提高电压放大倍数;但输 入电阻仍很小,输出电阻 仍很大
阻容耦合多级放大电路
当两级放大器（静态工作点稳定的基本放 大器）级联时，放大倍数大大提高。但输入电 阻较小，输出电阻较大。
R11 C11
RC1
C12
AV=
AV1
R21
AVC221
RC2
ui R12
RE1
=3999 R22 RE2
CE1
+EC C22
RL uo
CE2
输入电阻很小的放大器当信号源有较 大内阻时,放大倍数变得很小
+EC
RS=20kC1R1 11
RC1
C12
RB1=100k RB2=33k RE=2.5k RC=5k
+EC
RB=570k
RB
RE=5.6k
C1
C2
RL=1.52k
ui
RE
RL u
o
=100 EC=15V
rbe=2.36 k AV=0.98
ri=101 k
ro
RE//rb1eRs
2.36 =5.6// 1+100
=23
RS=0
用射极输出器作为输入级时电压放大倍数的估算
+EC
RB C1
R11
RC1
RS
us
ui
R12
RE1
RL
uo CE1
RL=5k =60
ri
EC=15V
ri= R11// R12// rbe =1.52 k
AV=-93
由于信号源内阻 大,而放大器输入
AVs=AV
ri ri+RS
1.52 =(-93)1.52+20
=-6.6 电阻小,致使放大 倍数降低
用射极输出器作为输入级,构成两级放大器，可提高 放大器的输入电阻
(1) 由于电容的隔直作用，各级放大器的静态 工作点相互独立，分别估算。 (2) 前一级的输出电压是后一级的输入电压。 (3) 后一级的输入电阻是前一级的交流负载电 阻。 (4) 总电压放大倍数=各级放大倍数的乘积。 (5)总输入电阻ri即为第一级的输入电阻ri1 。 (6)总输出电阻即为最后一级的输出电阻.
AV1=
Uo1 Ui
=-1
RC1//ri2 rbe1
AV
RL rbe
多级阻容耦合放大器的电压放大倍数、输入电阻、 输出电阻的计算
Ib2 BC
rbe2
Ic2
Ui2
R21 R22
E
RC2
RL
•
Uo
第二级的微变等效电路
ri 2 = R21// R22// rbe2 ro = RC2
AV2=
Uo Ui2
=-2
Ib2 BC
rbe1
Ic1
rbe2
Ic2
•
Ui
R11 R12
E
RC2
Uo1 R21 R22
E
RC2
RL
•
Uo
多级阻容耦合放大器的电压放大倍数、输入电阻、 输出电阻的计算
Ib1 BC
rbe1
•
Ui
E
R11 R12
Ic1
U RC1
o1
第二级的 输入电阻
ri2
第一级的微变等效电路
ri= ri 1 = R11// R12// rbe1
多级阻容耦合放大器的微变等效电路
R11 C11
RC1
C12
R21 C21
RC2
+EC C22
ui R12
RE1
uo1 ui2 R22
RE2
CE1
RL uo
CE2
ri=ri1
ri2
ro
前一级的输出电压 是后一级的输入电压
后一级的输入 电阻是前一级的
交流负载电阻。
多级阻容耦合放大器的微变等效电路
Ib1 BC
RC2//RL rbe2
总电压放大倍数
Ib1 BC
Ib2 BC
rbe1
Ic1
rbe2
Ic2
•
Ui
E
RC2 Uo1 Ui2
E
RC2
RL
•
Uo
R11 R12
R21 R22
AV=
Uo Ui
= Uo1 Ui
Uo Ui2
= AV1AV2
总放大倍数等于各级 放大倍数的乘积
=1
RC1//ri2 rbe1
2
RC2//RL rbe2