模拟电子技术第三章

第三章 多级放大电路
3.1 多级放大电路的耦合方式
将多个单级基本放大电路合理联接， 将多个单级基本放大电路合理联接，构成多级放大电路
组成多级放大电路的每一个基本电路称为一级 一级， 组成多级放大电路的每一个基本电路称为一级， 级间耦合。 级与级之间的连接称为级间耦合 级与级之间的连接称为级间耦合。 四种常见的耦合方式：
uI2
IE1=IE2=(UEE―UBE)∕2 e ； ∕2R I ∕2 IB1=IB2 =IE1/(1+ β) I I
Re -VEE
图 3.3.3
长尾式差分放大电路
UCE1=UCE2≈UCC+UEE―(RC+2Re)IE1 Uo=0； ；
第三章 多级放大电路
2.对共模信号的抑制作用 对共模信号的抑制作用
第三章 多级放大电路
3.对差模信号的放大作用 对差模信号的放大作用
RC1 Rb1 uI1 + 2 uId -
+ uod-
RC2 Rb2
分析时注意二个“虚 分析时注意二个“ 地”
uI2
u
+
Id
E
Re -VEE
+
E点电位在差模信号作用 点电位在差模信号作用 下不变， 下不变，相当于接 “地”。 负载电阻的中点电位在差 模信号作用下不变， 模信号作用下不变，相当 于接“ 于接“地”。
iB1
+
RL 2
u Id
2. 输入电阻 3. 输出电阻
Ri = Ri1
Ro = Ron
对电压放大电路的要求： 对电压放大电路的要求：Ri大， Ro小，Au的数值 最大不失真输出电压大。 大，最大不失真输出电压大。
第三章 多级放大电路
分析举例
= β ( R3 ∥ Ri2 ) Au1 rbe1 (1＋β 2 ) ( R6 ∥ RL ) Au 2 = rbe2 + (1＋β 2 ) ( R6 ∥ RL ) A = A A
Rb1 + uI1
-
Rb2 + uI2
-
极性相同。 极性相同。 差模信号 输入信号u 大小相等， 输入信号 I1和uI2大小相等， 极性相反。 极性相反。 差分放大电路也称为 分放大电路也称为 差动放大电路
VBB
VBB
差分放大电路的组成(c) 图 3.3.2差分放大电路的组成 差分放大电路的组成
电路以两只管子集电极电位差 为输出，可克服温度漂移。 为输出，可克服温度漂移。
差分放大电路的组成(b) 图 3.3.2差分放大电路的组成 差分放大电路的组成
利用射极电阻稳定Q点 利用射极电阻稳定 点 但仍存在零点漂移问题
T的UCQ变化时，直流电 的 变化时， 始终与之保持一致。 源V始终与之保持一致。 始终与之保持一致
第三章 多级放大电路
采用与图（ ） 采用与图（a）所示电路参数完 全相同， 全相同，管子特性也相同的电路 共模信号 输入信号u 大小相等， 输入信号 I1和uI2大小相等，
①共射、共射；②共集、共射； 共射、共射； 共集、共射；
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3.3 直接耦合放大电路
3.3.1直接耦合放大电路的零点漂移现象 直接耦合放大电路的零点漂移现象
一、 零点漂移现象及其产生的原因 直接耦合时，输入电压为零，但输出电压离开零点， 直接耦合时 ， 输入电压为零 ， 但输出电压离开零点 ， 并缓慢地发生不规则变化的现象。 并缓慢地发生不规则变化的现象。 uI 原因： 原因：放大器件的参 数受温度影响而使 Q 点不 O 稳定。也称温度漂移 温度漂移。 稳定。也称温度漂移。 t u
u Id 2-
差分放大电路加差模信号（ 图3.3.5差分放大电路加差模信号（a) 差分放大电路加差模信号
第三章 多级放大电路
差模信号作用下的等效电路 Rb1 β 1 iB1
+
动态参数
u 0 u o1 u o 2 Ad = = u id u i1 u i 2 2 u o1 = 2 u i1 1 β ( R c // R L ) 2 = R b + rbe
将发射极电阻合二为一、 将发射极电阻合二为一、 对差模信号R 相当于短路。 对差模信号Re相当于短路。
长尾式差分放大电路 便于调节静态工作点，电源 便于调节静态工作点， 和信号源能共地
第三章 多级放大电路
二、长尾式差分放大电路
1.
RC1 Rb1 uI1 RC2 Rb2
静态分析
由于R 较小， 由于Rb较小，其上的电压降 可忽略不计。 可忽略不计。
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差分放大电路的改进图
典型差分放大电路
Rb1 + uI1
-
Rb2 + uI2 u I1
-
Rb1
Rb2 uI2 Re -VEE
+
Re
+
VBB
差分放大电路的组成(d) 图 3.3.2差分放大电路的组成 差分放大电路的组成
差分放大电路的组成(e) 图 3.3.2差分放大电路的组成 差分放大电路的组成
后级集电极电位接近电源电压
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二
阻容耦合
利用电容连接信号 源与放大电路、 源与放大电路、放大 电路的前后级、 电路的前后级、放大 电路与负载 －－阻容耦合 －－阻容耦合 共射电路 共集电路
Q点相互独立。不能放大变化缓慢的信号， 点相互独立。不能放大变化缓慢的信号， 点相互独立 低频特性差，不能集成化。 低频特性差，不能集成化。
直接耦合 阻容耦合 变压器耦合 光电耦合
第三章 多级放大电路
一
直接耦合
既是第一级的集电 极电阻， 极电阻，又是第二 级的基极电阻 当输入信号为零时， 当输入信号为零时， 前级由温度变化所引 起的电流、 起的电流、电位的变 化会逐级放大。 化会逐级放大。 第一级 第二级
特点： 特点： (1) 可以放大交流和 ) 缓慢变化及直流信号。 缓慢变化及直流信号。 (2) 便于集成化。 ) 便于集成化。
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Βιβλιοθήκη Baidu
如何设置合适的静态工作点？ 如何设置合适的静态工作点？
稳压管 伏安特性
小功率管多为5mA 小功率管多为 由最大功耗得出 必要性？ 必要性？
rz＝u /i，小功率管多为几欧至二十几欧。 ，小功率管多为几欧至二十几欧。
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电路改进思路： 电路改进思路：
UCEQ1太小 加Re（Au2数值 ）→改用 太小→加 数值↓） 改用 改用D→若要 CEQ1大 若要U 若要 则改用D ，则改用 Z。 还存在问题吗？ 还存在问题吗？ 用NPN型管组成 级共射放大电路， 型管组成N级共射放大电路 型管组成 级共射放大电路， UCQi＞ UBQi Q点不合适 点不合适 NPN型管和 型管和PNP型管混合使用 型管和 型管混合使用 UCQ1 （ UBQ2 ） ＞ UBQ1 UCQ2 ＜ UCQ1 UCQi＞ UCQ(i-1） ）
R1 R + uI
iC1 T1 Re
Rc
+VCC + uO
uB1 T2 R2
利用热敏三极管补偿零漂
(3) 采用差分放大电路。 ) 采用差分放大电路。
第三章 多级放大电路
3.3.2
差分放大电路
差分放大电路是构成多级直接耦合放大电路的基本单元电路 一、电路的组成
uO T
Re Re
T
V
差分放大电路的组成(a) 图 3.3.2差分放大电路的组成 差分放大电路的组成
第三章 多级放大电路
3.1 多级放大电路的耦合方式
第 四 版 童 诗 白
3.2 多级放大电路的动态分析 3.3 直接耦合放大电路
本章重点和考点： 本章重点和考点：
1、 掌握多级放大电路的耦合方式 ， 为集成电 、 掌握多级放大电路的耦合方式， 路的学习打好基础 2、掌握直接耦合放大电路中差分放大电路的组态 、 及动态参数的计算 第 四 版 童 诗 白 3、了解多级放大电路中的互补输出级
选择恰当的变比，可在负载上得到尽可能大的输出功率。 选择恰当的变比，可在负载上得到尽可能大的输出功率。
第三章 多级放大电路
四
光电耦合
光电耦合是以光信号为媒介来实现电信号的耦合和 传递的，因而其抗干扰能力强而得到越来越广泛的应用。 传递的，因而其抗干扰能力强而得到越来越广泛的应用。
发光元件
光敏元件
第三章 多级放大电路
(3)各级静态工作点互相 ) 影响。 影响。 (4) 零 点 漂 移 （ 如 何 克 ) 服）。
第三章 多级放大电路
如何设置合适的静态工作点？ 如何设置合适的静态工作点？
Q1合适吗？ 合适吗？ 对哪些动态参 数产生影响？ 数产生影响？ 直流 交流 电压源 小电阻
Re
用什么元件取代R 既可设置合适的Q点 用什么元件取代 e既可设置合适的 点，又可使第 二级放大倍数不至于下降太大？ 二级放大倍数不至于下降太大？ 二极管导通电压U ＝？动态电阻 动态电阻r 二极管导通电压 D＝？动态电阻 d＝？ 若要U 若要 CEQ＝5V，则应怎么办？用多个二极管吗？ ，则应怎么办？用多个二极管吗？
u u1 u2
Ri2 = R5 ∥[rbe 2 + (1 + β 2 )( R6 ∥ RL )]
Ri = R1 ∥ R2 ∥ rbe1
Ro = R6 ∥ R3 ∥ R5 + rbe2 1+ β
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讨论
放大电路的选用
按下列要求组成两级放大电路： 按下列要求组成两级放大电路： ① Ri＝1～2k ，Au 的数值 的数值≥3000； ～ ； ② Ri＝100～200k ， Au的数值 的数值≥300； ～ ；
放大电路
目前，市场上已有集成光电耦合放大电路， 目前，市场上已有集成光电耦合放大电路， 具有较强的放大能力。 具有较强的放大能力。
第三章 多级放大电路
3.2多级放大电路的动态分析 多级放大电路的动态分析
1.电压放大倍数 1.电压放大倍数
n U o U o1 U o2 Uo Au = = = ∏ Auj U i U i U i2 U in j =1
共模信号的输入使两管集 电极电压有相同的变化。 电极电压有相同的变化。 所以
Rb1 + uI1
-
Rb2 + uI1
-
uoc = uoc1 uoc2 ≈ 0
AC =
△u △u
oc Ic
共模增益
Re -VEE
图 3.3.4差分放大电路输入共模信号 差分放大电路输入共模信号
射极电阻Re对共模信号的负反馈作用，抑制了每只晶体 电路参数的理想对称性，温度变化时管子的电流变化完全 射极电阻R 对共模信号的负反馈作用， 电路参数的理想对称性， 管集电极电流的变化，从而抑制集电极的电位的变化。 相同，故可以将温度漂移等效成共模信号 将温度漂移等效成共模信号， 管集电极电流的变化，从而抑制集电极的电位的变化。 相同，故可以将温度漂移等效成共模信号，差分放大电路 对共模信号有很强的抑制作用。 对共模信号有很强的抑制作用。
本章教学时数： 学时 本章教学时数： 4学时
本章讨论的问题： 本章讨论的问题：
1.单管放大电路为什么不能满足多方面性能的要求？ 单管放大电路为什么不能满足多方面性能的要求？ 单管放大电路为什么不能满足多方面性能的要求 2.如何将多个单级放大电路连接成多级放大电路？ 如何将多个单级放大电路连接成多级放大电路？ 如何将多个单级放大电路连接成多级放大电路 各种连接方式有何特点？ 各种连接方式有何特点？ 3.直接耦合放大电路的特殊问题是什么？如何解决？ 直接耦合放大电路的特殊问题是什么？如何解决？ 直接耦合放大电路的特殊问题是什么 第 四 版 童 诗 白 4.差分放大电路与其它基本放大电路有什么区别？ 差分放大电路与其它基本放大电路有什么区别？ 差分放大电路与其它基本放大电路有什么区别 为什么它能抑制零点漂移？ 为什么它能抑制零点漂移？ 5.直接耦合放大电路输出级的特点是什么？如何根据 直接耦合放大电路输出级的特点是什么？ 直接耦合放大电路输出级的特点是什么 要求组成多级放大电路？ 要求组成多级放大电路？
O
放大电路级数愈多， 放大电路级数愈多，放 大倍数愈高， 大倍数愈高，零点漂移问题 愈严重。 愈严重。
O 零点漂移现象
t
第三章 多级放大电路
二、抑制温度漂移的方法： 抑制温度漂移的方法： (1) 引入直流负反馈以稳定 Q 点； ) (2) 利用热敏元件补偿放大器的零漂； ) 利用热敏元件补偿放大器的零漂；
第三章 多级放大电路
三
变压器耦合
可能是实际的负载， 可能是实际的负载，也 可能是下级放大电路
理想变压器情 况下， 况下，负载上获 得的功率等于原 边消耗的功率。 边消耗的功率。
' P = P2，I c2 RL = I l2 RL 1
从变压器原 边看到的等 效电阻
I l2 N ' RL = 2 RL = ( 1 ) 2 RL Ic N2 实现阻抗变换