多级放大电路
多级放大电路
3.1 多级放大电路
3.1.1 多级放大电路的组成
1. 多级放大电路的组成 将两级或两级以上的单管放大电路连接起来就组成了
多级放大电路，其组成可用图3.1.1所示的框图来表示。
信号源
～
输入级
电压 放大级
电压 放大级
推动级
负 载 功率 输出级
图3.1.1 多级放大电路的组成方框图
3.1.1 多级放大电路的组成
3.3.2 乙类互补对称功率放大电路
3.乙类功放的交越失真
交越失真产生+U的CC 原因：
在线于性T1 晶，体ui <i管cu1 T特时性晶存体在管非截
止。
+
iL
因会此出T在现2 正一、些ic2负非半线R周性L 交失u－o替真过，零这处种
失真称为交越失真。如图所示。 —UCC
温度漂移是直接耦合放大器存在的最主要问题。一般来说，直 接耦合放大器的级数愈多，放大倍数愈高，则零点漂移问题愈严重。 而控制第一级的漂移问题是最为重要的。
3.2.1 基本差分放大电路
1. 差分放大电路的结构
+ UCC
RC
RB T1 + ui1 －
+ uo －
+
+
u01
uo2
－
－
RC
T2 RB +
ui2
－ UEE
－
图3.2.1 基本差分放大电路
该电路采用两 个相同参数的 BJT，其外围电 路完全相同，即 电路两边完全对 称。
ui ui1 ui2
uo uo1 uo2
3.3 功率放大电路
3.3.1 功率放大器的特点和分类
什么是多级放大电路如何设计一个多级放大器
什么是多级放大电路如何设计一个多级放大器多级放大电路是指由多个放大器级联组成的电路，用于提高输入信号的幅度，并有较大增益的电子设备。
在设计一个多级放大器之前，我们需要了解多级放大器的基本原理以及设计要点。
一、多级放大器的原理多级放大器是通过将多个放大器级联连接起来，以便连续放大信号的电压或功率。
它由输入级、中级和输出级组成。
1. 输入级：输入级负责接收输入信号并将其转化为电压或电流信号。
它通常包含一个低噪声放大器，其作用是增加输入信号的幅度，并将它传递给中级放大器。
2. 中级：中级放大器是多级放大器的核心部分，它的作用是增加电压或功率的增益。
中级通常包含多个级别的放大器，其中每个级别都提供一定的增益。
3. 输出级：输出级负责将信号放大到所需的幅度，并驱动负载电阻或其他负载。
输出级通常包含高功率放大器，以确保输出信号具有足够的驱动能力。
二、多级放大器的设计要点在设计一个多级放大器时，需要考虑以下几个要点：1. 增益和带宽：多级放大器的设计目标之一是在实现所需增益的同时保持足够的带宽。
增益与带宽的折衷是设计的关键考虑因素之一。
2. 输入和输出阻抗匹配：为了最大限度地传递信号并减少反射，需要确保输入和输出阻抗与信号源和负载的阻抗相匹配。
3. 稳定性：多级放大器必须具有良好的稳定性，以确保不会出现自激振荡或非线性失真。
这可以通过使用稳定的放大器设计和适当的负反馈技术来实现。
4. 噪声：多级放大器的设计应尽可能减少噪声的引入，并提供清晰的信号放大。
5. 功率供应：多级放大器需要合适的功率供应以保证其正常工作。
供应电压和电流必须满足放大器的工作要求，并且应提供稳定和纹波较小的电源。
三、一个多级放大器的示例设计以下是一个四级放大器的示例设计，以演示多级放大器的设计过程：1. 输入级：- 使用低噪声MOSFET放大器作为输入级，以提供高增益和低噪声。
- 输入级的增益设置为10倍，输入阻抗为50欧姆。
2. 中级：- 选择两个通用增益放大器级别级联，每个级别的增益为5倍。
多级放大电路
若求Aus：
Aus
=
ri1 Rs + ri1
Au
ri1 =rbe1 // Rb1 // Rb2 =2.88//51//20=2.4k
Aus
=
ri1 Rs + ri1
Au
2.4 9891 1 2.4
6982
11
26 I E2
200 101 26 1.1
2.6 kΩ
Au1
=
(Rc1 //
rbe1
ri2 )
100 (5.1 // 2.6) 2.88
59.8
式中 ri2 rbe2
10
Au2
=
(Rc2 //
rbe2
RL )
100 4.3 2.6
165.4
Au Au1Au2 59.8(165.4) 9891
放大电路中第一级对整个放大电路的零漂影响 最大，且级数越多，零漂越严重。
抑制零漂的措施： 1）引入直流负反馈稳定工作点； 2）利用热敏元件补偿放大电路的零漂； 3）采用差分放大结构，使输出端的零漂相互抵消。5
2.7.2 多级放大电路的分析
1、多级放大电路的增益
Au
uo ui
uo1 ui
uo2 uo
共发射极放大电路 （NPN管）
共发射极放大电
路（PNP管）
7
（1）求静态工作点
UB1
Rb2 Rb1 Rb2
VCC
20 12 3.38V
51 20
IBQ
1
=
UB (1 +
UBE
) Re1
e2
e1
c2
=
3.38 0.7 (1 + 100) 2.7
放大电路多级设计
放大电路多级设计I. 引言放大电路是电子设备中常见的一种电路结构，用于将信号放大以增强其幅度或功率。
在某些应用中，单级放大电路可能无法满足要求，因此需要通过多级放大电路进行设计。
本文将探讨放大电路多级设计的原理和方法，以及其在实际应用中的一些考虑因素。
II. 基本放大电路在开始讨论多级设计之前，我们先回顾一下基本的放大电路。
放大电路通常由放大器、输入电路和输出电路组成。
其中放大器负责将输入信号放大，输入电路负责对输入信号进行预处理，输出电路负责将放大后的信号传递给外部载荷。
III. 多级放大电路设计原理多级放大电路通过将多个放大器级联来实现更高的增益。
每个放大器级别都增加了总体放大电路的增益，并且可以实现更高的带宽。
多级放大电路的设计要考虑以下几个因素：1. 总增益要求：根据具体应用的需求，确定所需的总增益。
随着级数的增加，总增益也会相应增加。
2. 频率响应：多级放大电路的频率响应应该与应用场景的要求相匹配。
因此，在设计过程中要考虑各级放大器的带宽以及相位延迟等参数。
3. 稳定性：在级联放大器时，必须考虑反馈和补偿电路的设计，以确保整个放大电路的稳定性。
IV. 多级放大电路设计方法多级放大电路的设计可以通过以下步骤进行：1. 确定总增益要求：根据应用需求确定所需的总增益。
2. 选择放大器类型：选择适合应用需求的放大器类型，如共射放大器、共基放大器或共集放大器等。
3. 确定各级增益：根据总增益要求和放大器性能参数，计算每个级别的增益。
4. 考虑稳定性：设计反馈和补偿电路以确保整个放大电路的稳定性。
5. 考虑频率响应：根据应用的频率要求，选择适当的带宽和延迟参数。
V. 实际应用考虑因素在实际应用中，多级放大电路的设计还需要考虑以下几个因素：1. 电源供电：选择合适的电源供电电压和容量，以确保放大电路的正常工作。
2. 噪声：多级放大电路的设计要考虑电路内部和外部噪声的影响，并采取相应的措施进行抑制。
3. 温度稳定性：温度对电子元件性能有较大的影响，因此设计中需要考虑温度对放大电路的稳定性的影响，并采取相应的温度补偿措施。
模电3-多级放大电路
)U BE5
动态时：ub1 ub3 ui
§3.5 直接耦合多级放大电路读图
一、放大电路的读图方法 二、例题
一、放大电路的读图方法
1. 化整为零：按信号流通顺序将N级放大电路分
为N个基本放大电路。
2. 识别电路：分析每级电路属于哪种基本电路，
有何特点。
3. 统观总体：分析整个电路的性能特点。 4. 定量估算：必要时需估算主要动态参数。
解决方法：采用电流源取代Re！
具有恒流源差分放大电路的组成
等效电阻 为无穷大
近似为 恒流
I2
IB3，IE3
R2 R1 R2
VEE UBEQ R3
六、差分放大电路的改进
1. 加调零电位器 RW
1) RW取值应大些？还是小些？ 2) RW对动态参数的影响？ 3) 若RW滑动端在中点，写出Ad、 Ri的表达式。
输入差模信号的同时总是伴随着共模信号输入：
uId uI，uIc uI / 2
2. 单端输入双端输出
问题讨论： （1）UOQ产生的原因？ （2）如何减小共模输出 电压？
静态时的值
测试:
uO
Ad
uI
Ac
uI 2
U OQ
差模输出 共模输出
3. 四种接法的比较：电路参数理想对称条件下
输入方式： Ri均为2(Rb+rbe)；双端输入时无共模信号输入， 单端输入时有共模信号输入。
共模信号：大小相等，极性相同。
差模信号：大小相等，极性相反.
典型电路
在理想对称的情况下： 1. 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。
I BQ1 I BQ2 I BQ ICQ1 ICQ2 ICQ I EQ1 I EQ2 I EQ U CQ1 U CQ2 U CQ uO U CQ1 U CQ2 0
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
三极管及放大电路—多级放大电路(电子技术课件)
ሶ
20 ሶ = 20 1
=1
3.单级放大器频率特性
下限频率fL
上限频率fH
通频带BW = fH - fL≈fH
4.两级相同放大器的幅频率特性
绘制多级放大电路的
频率特性曲线时，只要将
各级对数频率特性在同一
横坐标上频率所对应的电
压增益相加，即为幅频特
性。
5.两级相同放大器的相频率特性
绘制多级放大电路的相
频特性曲线时，只要将各级
对数频率特性在同一横坐标
上频率所对应的相位差相加
，即为相频特性。
多级放大电路组成及耦合方式
2.6.1 多级放大电路组成及耦合方式
一、多级放大电路的组成
多级放大电路的组成框图如图所示，第一级的输入为电路总的输入，前级输出
工作点的相互影响。
直接耦合的两级共射放大电路
常用的解决电路形式
（a）
（b）
（a）采用电阻Re2提高VT2发射极电位，从而提高VT1集电极电位，避免
VT1进入饱和区。
（b）采用电阻R、稳压管VZ构成稳压电路，提高VT2发射极电位，从而
提高VT1集电极电位，避免VT1进入饱和区。
常用的解决电路形式
（c）
=
(−1)
总电压放大倍数为：
1 2
AU =
=
∙
∙⋯
= AU1 ∙ AU2 ∙ ⋯ ∙ AUN
1
1 1
(−1)
二、多级放大电路的级间耦合方式
多级放大器级间耦合方式一般有：阻容耦合，变压器耦合，直接耦合三种。
1.阻容耦合
前级输出信号通过电容、下
级输入电阻，传递到下一级的连
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
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多级放大电路
12级电工
一：电路的设计
1、我们需要做一个带宽为10MHz ，增益>1000的放大电路，我们将其设定为两极，带宽为10MHz ，增益初步设定为50x50，每一级采用同相运算放大电路。
2、为什么要设为两极？
事实上，满足要求最简单的方法，我们可以找一个增益带宽积为10000的芯片，让增益为1000，则带宽便为10M ，但这样做电路的增益过大，电路的稳定性较差，由于放大电路的整体增益是等于各级增益之积，所以我们想到可以将电路做成两极，我们让每一级的增益为40，两极增益变为1600，这样不仅能达到老师的要求，电路的稳定性也将大大提高。
4、所需材料：电阻若干，增益带宽积为500的芯片两个个，型号为OPA690
5、相关计算 由于两极过后，增益会下降2，所以我们先将带宽确定为 ：
210BW =，35225210500Av ===
两级：12253535Av =⨯= 同相放大电路：1
f R R 1Av +=， 所以：R 1=1K Ω R f =34K Ω
5、电路图：
6、仿真分析
我们采用multisim元件库中的ＯＰＡ系列芯片进行仿真，用函数信号发生器输入1mV的电压，在输出端的到1.732V的电压，可知增益为1732倍，与理论值1600相差不很大，证明实验是正确的。
二：集成运放相关的知识
1、分类
1）、通用型运算放大器
通用型运算放大器就是以通用为目的而设计的。
这类器件的主要特点是价格低廉、产品量大面广，其性能指标能适合于一般性使用。
例mA741（单运放）、LM358（双运放）、LM324（四运放）及以场效应管为输入级的LF356 都属于此种。
它们是目前应用最为广泛的集成运算放大器。
2）、高阻型运算放大器
这类集成运算放大器的特点是差模输入阻抗非常高,输入偏置电流非常小,一般rid>（109~1012）W,IIB 为几皮安到几十皮安。
实现这些指标的主要措施是利用场效应管高输入阻抗的特点,用场效应管组成运算放大器的差分输入级。
用FET 作输入级,不仅输入阻抗高,输入偏置电流低,而且具有高速、宽带和低噪声等优点,但输入失调电压较大。
常见的集成器件有LF356、LF355、LF347（四运放）及更高输入阻抗的CA3130、CA3140等。
3）、低温漂型运算放大器
在精密仪器、弱信号检测等自动控制仪表中,总是希望运算放大器的失调电压要小且不随温度的变化而变化。
低温漂型运算放大器就是为此而设计的。
目前常用的高精度、低温漂运算放大器有OP-07、OP-27、AD508及由MOSFET 组成的斩波稳零型低漂移器件ICL7650 等。
4）、高速型运算放大器
在快速A/D 和D/A 转换器、视频放大器中,要求集成运算放大器的转换速率SR 一定要高,单位增益带宽BWG一定要足够大,像通用型集成运放是不能适合于高速应用的场合的。
高速型运算放大器主要特点是具有高的转换速率和宽的频率响应。
常见的运放有LM318、mA715 等,其SR=50~70V/ms,BWG>20MHz。
5）、低功耗型运算放大器
由于电子电路集成化的最大优点是能使复杂电路小型轻便,所以随着便携式仪器应用范围的扩大,必须使用低电源电压供电、低功率消耗的运算放大器相适用。
常用的运算放大器有TL-022C、TL-060C 等,其工作电压为±2V~±18V,消耗电流为50~250mA。
目前有的产品功耗已达微瓦级,例如ICL7600 的供电电源为1.5V,功耗为10mW,可采用单节电池供电。
6）、高压大功率型运算放大器
运算放大器的输出电压主要受供电电源的限制。
在普通的运算放大器中,输出电压的最大值一般仅几十伏,输出电流仅几十毫安。
若要提高输出电压或增大输出电流,集成运放外部必须要加辅助电路。
高压大电流集成运算放大器外部不需附加任何电路，即可输出高电压和大电流。
2、使用时注意事项
（1）．集成运放的电源供给方式
集成运放有两个电源接线端+VCC和-VEE,但有不同的电源供给方式。
对于不同的电源供给方式,对输入信号的要求是不同的。
1）对称双电源供电方式
运算放大器多采用这种方式供电。
相对于公共端（地）的正电源（+E）与负电源（-E）分别接于运放的+VCC和-VEE管脚上。
在这种方式下,可把信号源直接接到运放的输入脚上,而输出电压的振幅可达正负对称电源电压。
2）单电源供电方式
单电源供电是将运放的-VEE管脚连接到地上。
此时为了保证运放内部单元电路具有合适的静态工作点,在运放输入端一定要加入一直流电位,如图3.2.1所示。
此时运放的输出是在某一直流电位基础上随输入信号变化。
对于图3.2.1交流放大器,静态时,运算放大器的输出电压近似为VCC/2,为了隔离掉输出中的直流成分接入电容C3。
（2）．集成运放的调零问题
由于集成运放的输入失调电压和输入失调电流的影响,当运算放大器组成的线性电路输入信号为零时,输出往往不等于零。
为了提高电路的运算精度,要求对失调电压和失调电流造成的误差进行补偿,这就是运算放大器的调零。
常用的调零方法有内部调零和外部调零,而对于没有内部调零端子的集成运放,要采用外部调零方法
3、输入电阻和输出电阻
输入电阻是从放大电路输入端看进去的等效电阻，定义为输入电压有效值Ui和输入电流有效值Ii之比，即Ri，Ri越大，表明放大电路从信号源索取的电流越小，放大电路所得到的输入电压Ui越接近信号源电压Us。
然而，若信号源内阻
Rs是常量，为使输入电流大一些，则应使Ri小一些。
因此，放大电路输入电
阻的大小要视需要而设计。
R
→
∞
i
放大电路输入信号是比较弱的，都要经过放大和处理后，再输出使用，输出信号的方式有多种，当输出信号流经一个电阻，则在电阻上产生压降，当这个电阻上的电压是传输给下一级或是直接使用时，那么这个电阻就称为输出电阻
R
=
o
三、感言：
我们在做电路的过程中，不仅要注意相关的要求，还要注意电路的稳定性问题，尽可能在达到要求的情况下提高电路的稳定性；理论分析和实际是有一定差距的，所以我们在做出成品后要进行调试，找出误差并修正；科学研究是一个严谨的过程，我们需要有严谨的态度，认真对待每一个细节。