第三章(大題必考)

1、第三章第三章 多級多級 放大電路放大電路3.1 多級放大電路的耦合方式多級放大電路的耦合方式3.2 多級放大電路的動態(tài)分析多級放大電路的動態(tài)分析3.3 直接耦合放大電路直接耦合放大電路當單級放大電路不能滿足多方面的性能要求（如當單級放大電路不能滿足多方面的性能要求（如Au104、Ri=2M、 Ro=100）時，應(yīng)考慮采用多級放大電路。組成）時，應(yīng)考慮采用多級放大電路。組成多級放大電路時首先應(yīng)考慮如何多級放大電路時首先應(yīng)考慮如何“連接連接”幾個單級放大電幾個單級放大電路，耦合方式即連接方式。路，耦合方式即連接方式。常見耦合方式有：直接耦合、阻容耦合、變壓器耦合、常見耦合方式有：直接耦合、阻容耦合

2、、變壓器耦合、光電耦合等。光電耦合等。3.1多級放大電路的耦合方式多級放大電路的耦合方式既是第一級的集電極電阻，既是第一級的集電極電阻，又是第二級的基極電阻又是第二級的基極電阻能夠放大變化緩慢的信號，能夠放大變化緩慢的信號，便于集成化，便于集成化， Q點相互影響，點相互影響，存在零點漂移現(xiàn)象。存在零點漂移現(xiàn)象。當輸入信號為零時，前級由溫度變化所引起的電流、當輸入信號為零時，前級由溫度變化所引起的電流、電位的變化會逐級放大。電位的變化會逐級放大。輸入為零，輸出產(chǎn)生變輸入為零，輸出產(chǎn)生變化的現(xiàn)象稱為零點漂移化的現(xiàn)象稱為零點漂移第二級第二級第一級第一級3.1.1 直接耦合直接耦合Q1合適嗎？合適嗎？

3、對哪些動態(tài)參對哪些動態(tài)參數(shù)產(chǎn)生影響？數(shù)產(chǎn)生影響？用什么元件取代用什么元件取代Re既可設(shè)置合適的既可設(shè)置合適的Q點，又可使第二級點，又可使第二級放大倍數(shù)不至于下降太大？放大倍數(shù)不至于下降太大？Re一、直接耦合放大電路靜態(tài)工作點的設(shè)置一、直接耦合放大電路靜態(tài)工作點的設(shè)置UCEQ1太小太小加加Re（Au2數(shù)值數(shù)值）改用改用D若要若要UCEQ1大，則改用大，則改用DZ穩(wěn)壓管穩(wěn)壓管伏安特性伏安特性小功率管多為小功率管多為5mA由最大功耗得出由最大功耗得出必要性？必要性？rzu /i，小功率管多為幾歐至二十幾歐。，小功率管多為幾歐至二十幾歐。用用NPN型管組成型管組成N級共射放大級共射放大電路，由于電路，

4、由于UCQi UBQi，所以，所以 UCQi UCQ(i-1）（i=1N），），以致于后級集電極電位接近電以致于后級集電極電位接近電源電壓，源電壓，Q點不合適。點不合適。UCQ1 （ UBQ2 ） UBQ1UCQ2 UCQ1 NPN型管和型管和PNP型管混合使用型管混合使用NPN型和型和PNP型管混合使用。型管混合使用。Re二、直接耦合方式的優(yōu)缺點二、直接耦合方式的優(yōu)缺點l 直接耦合方式使各級直流通路相連，靜態(tài)工作點相互影響；直接耦合方式使各級直流通路相連，靜態(tài)工作點相互影響；l 具有良好的低頻特性，可以放大變化緩慢的信號；具有良好的低頻特性，可以放大變化緩慢的信號；l 易于集成；易于集成；l

5、 存在零點漂移現(xiàn)象；存在零點漂移現(xiàn)象； Q點相互獨立。不能放大變化緩慢的信號，低頻特性差，不點相互獨立。不能放大變化緩慢的信號，低頻特性差，不便于集成化。便于集成化。共射電路共射電路共集電路共集電路利用電容連接信號源與放利用電容連接信號源與放大電路、放大電路的前后大電路、放大電路的前后級、放大電路與負載，為級、放大電路與負載，為阻容耦合。阻容耦合。3.1.2 阻容耦合阻容耦合L2L2c21RIRIPPl，負載折合到原邊負載折合到原邊的等效電阻的等效電阻可能是實際的負載，也可可能是實際的負載，也可能是下級放大電路能是下級放大電路理想變壓器情況下，理想變壓器情況下，原邊損耗的功率等于原邊損耗的功率

6、等于負載上獲得的功率。負載上獲得的功率。實現(xiàn)阻抗變換L221L2c2L)(RNNRIIRl3.1.3 變壓器耦合變壓器耦合beLurRA.1. 電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù) njujunuunuAAAAUUUUUUUUA121ioi2o2io1io2. 輸入電阻輸入電阻i1iRR 3. 輸出電阻輸出電阻nRRoo對電壓放大電路的要求：對電壓放大電路的要求：Ri大，大， Ro小，小，Au的數(shù)值大，最大不失的數(shù)值大，最大不失真輸出電壓大。真輸出電壓大。3.2 多級放大電路的動態(tài)分析多級放大電路的動態(tài)分析)(1 (L622be5i2RRrRR21L62be2L6221bei2311)( ) 1 ()(

7、) 1 ()( uuuuuAAARRrRRArRRAbe121irRRR2be2536o1rRRRR分析舉例分析舉例寫出寫出Au、Ri和和Ro的表達式的表達式習題習題1寫出寫出Au、Ri和和Ro的表達式的表達式習題習題2例題：例題：設(shè)設(shè) gm=3mA/V， =50，rbe = 1.7k，求：總電壓放大倍求：總電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻。數(shù)、輸入電阻、輸出電阻。前級前級: :場效應(yīng)管共源極放大器場效應(yīng)管共源極放大器后級后級: :晶體管共射極放大器晶體管共射極放大器（1）估算各級靜態(tài)工作點）估算各級靜態(tài)工作點: （略）（略）（2）動態(tài)分析）動態(tài)分析: 微變等效電路微變等效電路第二級的輸入電阻

8、：第二級的輸入電阻： Ri2= R3/ R4/ rbe=82/43/1.7=1.7 k RiRi2Ro各級電壓放大倍數(shù)各級電壓放大倍數(shù)4471103211.)./()r/R(g RgAiDmLmu147711010502.)/(rR/Rr RAbeLCbeLu計算輸入電阻、輸出電阻計算輸入電阻、輸出電阻Ri=R1/R2=3/1=0.75M Ro=RC=10k 第四步：計算總電壓放大倍數(shù)第四步：計算總電壓放大倍數(shù)Au=Au1Au2 =(-4.4) (-147) =64763075020750647iSiuusRRRAA習題：習題： P179 3.1，3.2，3.3，3.4，3.5 （P166 3

9、.1，3.2，3.3，3.4，3.5）零點漂移現(xiàn)象：零點漂移現(xiàn)象：uI0，uO0的現(xiàn)象。的現(xiàn)象。產(chǎn)生原因：溫度變化，直流電源波動，元器件老化。其中晶產(chǎn)生原因：溫度變化，直流電源波動，元器件老化。其中晶體管的特性對溫度敏感是主要原因，故也稱零漂為溫漂。體管的特性對溫度敏感是主要原因，故也稱零漂為溫漂?？朔仄姆椒ǎ阂胫绷髫摲答?、溫度補償；克服溫漂的方法：引入直流負反饋、溫度補償； 典型電路：差分放大電路典型電路：差分放大電路3.3 直接耦合放大電路直接耦合放大電路3.3.1 直接耦合放大電路的零點漂移現(xiàn)象直接耦合放大電路的零點漂移現(xiàn)象零點零點漂移漂移參數(shù)理想對稱：參數(shù)理想對稱：Rb1= Rb

10、2，Rc1= Rc2，Re1= Re2；T1、T2在任何溫度下特性均相同。在任何溫度下特性均相同。3.3.2 差分放大電路差分放大電路一、電路的組成一、電路的組成uI1與與uI2所加信號大小相等、極性相同所加信號大小相等、極性相同共模信號共模信號典型電路典型電路信號特點？信號特點？二、長尾式差分放大電路二、長尾式差分放大電路uI1與與uI2所加信號大小相等、極性相反所加信號大小相等、極性相反差模信號差模信號02CQ1CQOCQ2CQ1CQEQ2EQ1EQCQ2CQ1CQBQ2BQ1BQUUuUUUIIIIIIIII長尾式差分放大電路的分析長尾式差分放大電路的分析1. Q點：令點：令uI1= u

11、I2=0be2bebe121c2cc1b2bb1rrrRRRRRReEQBEQBQEE2RIURIVbBEQcCQCCCEQEQBQ1URIVUII，晶體管輸入回路方程：晶體管輸入回路方程：eBEQEEEQ2RUVI通常，通常，Rb較小，且較小，且IBQ很小，故很小，故0 )()(C2CQ2C1CQ1C2C1OuUuUuuu0 cIcOccAuuA，參數(shù)理想對稱時共模放大倍數(shù)C21CC21CB21Buuiiii共模信號：數(shù)值相等、極性相同的輸入信號，即共模信號：數(shù)值相等、極性相同的輸入信號，即IcI2I1uuu2. 抑制共模信號抑制共模信號0 cIcOccAuuA參數(shù)理想對稱時共模放大倍數(shù)Re

12、的共模負反饋作用：溫度變化所引起的變化等效為共模信號的共模負反饋作用：溫度變化所引起的變化等效為共模信號如如 T()IC1 IC2 UE IB1 IB2 IC1 IC2 Re負反饋作用抑制了每只差分管集電極電流、電位的變化。負反饋作用抑制了每只差分管集電極電流、電位的變化。抑制共模信號抑制共模信號 ：Re的共模負反饋作用的共模負反饋作用C1OC21CC21CB21B2 uuuuiiiiiE1= iE2，Re中電流不變，即中電流不變，即Re 對差模信號無反饋作用。對差模信號無反饋作用。2/IdI2I1uuu差模信號：數(shù)值相等，極性相反的輸入信號，即差模信號：數(shù)值相等，極性相反的輸入信號，即3.

13、放大差模信號放大差模信號 )(2bebBIdrRiubebLcd)2( rRRRA差模放大倍數(shù)差模放大倍數(shù)IdOdduuA)2(2LcCOdRRiu 2 )(2cobebiRRrRR，差模信號作用時的動態(tài)分析差模信號作用時的動態(tài)分析。下，在參數(shù)理想對稱的情況CMRcdCMRKAAK在實際應(yīng)用時，信號源需要有在實際應(yīng)用時，信號源需要有“接地接地”點，以避免干擾；點，以避免干擾；或負載需要有或負載需要有“接地接地”點，以安全工作。點，以安全工作。根據(jù)信號源和負載的接地情況，差分放大電路有四種接法：根據(jù)信號源和負載的接地情況，差分放大電路有四種接法：雙端輸入雙端輸出、雙端輸入單端輸出、單端輸入雙端輸

14、出、雙端輸入雙端輸出、雙端輸入單端輸出、單端輸入雙端輸出、單端輸入單端輸出。單端輸入單端輸出。4. 動態(tài)參數(shù)：動態(tài)參數(shù)：Ad、Ri、 Ro、 Ac、KCMR共模抑制比共模抑制比KCMR：綜合考察差分放大電路放大差模信號的：綜合考察差分放大電路放大差模信號的能力和抑制共模信號的能力。能力和抑制共模信號的能力。cCQCCCQ2LcCQCCLcLCQ1 )(RIVURRIVRRRU由于輸入回路沒有變化，所以由于輸入回路沒有變化，所以IEQ、IBQ、ICQ與雙端輸出時一與雙端輸出時一樣。但是樣。但是UCEQ1 UCEQ2。三、差分放大電路的四種接法三、差分放大電路的四種接法1. 雙端輸入單端輸出：雙端

15、輸入單端輸出：Q點分析點分析bebLcd)( 21rRRRAcobebi)(2RRrRR，1. 雙端輸入單端輸出：差模信號作用下的分析雙端輸入單端輸出：差模信號作用下的分析差模信號作用時，負載電阻僅取差模信號作用時，負載電阻僅取T1管集電極電位的變化量，管集電極電位的變化量，與雙端輸出電路相比，其差模放大倍數(shù)減小。與雙端輸出電路相比，其差模放大倍數(shù)減小。bebLcd)( 21rRRRAebebLcc)1 (2)( RrRRRA)(2)1 (2bebebebCMRrRRrRAAKcd1. 雙端輸入單端輸出：共模信號作用下的分析雙端輸入單端輸出：共模信號作用下的分析共模輸入電壓共模輸入電壓差模輸入

16、電壓差模輸入電壓輸入差模信號的同時伴隨著共模信號輸入：輸入差模信號的同時伴隨著共模信號輸入：2/IIcIIduuuu，2. 單端輸入雙端輸出單端輸入雙端輸出2IcIdIccIddOuAuAuAuAu差模輸出差模輸出共模輸出共模輸出2. 單端輸入雙端輸出單端輸入雙端輸出輸入方式：輸入方式： Ri均為均為2(Rb+rbe)；輸出方式：輸出方式：Q點、點、Ad、 Ac、 KCMR、Ro均與之有關(guān)。均與之有關(guān)。coCMRcbebLcd2 0 )2(RRKArRRRA雙端輸出：cobebebebCMRebebLccbebLcd )(2)1 (2 )1 (2)( )(2)(RRrRRrRKRrRRRArR

17、RRA單端輸出：3. 四種接法的比較：電路參數(shù)理想對稱條件下四種接法的比較：電路參數(shù)理想對稱條件下Re 越大，共模負反饋越強，單端輸出時的越大，共模負反饋越強，單端輸出時的Ac越小，越小，KCMR越越大，差分放大電路的性能越好。大，差分放大電路的性能越好。但為使靜態(tài)電流不變，但為使靜態(tài)電流不變，Re 越大，越大，VEE越大，以至于越大，以至于Re太大太大不合理。需在低電源條件下，得到趨于無窮大的不合理。需在低電源條件下，得到趨于無窮大的Re。解決方法：采用電流源！解決方法：采用電流源！四、改進型差分放大電路四、改進型差分放大電路3BEQEE2123EB32RUVRRRIII，等效電阻等效電阻為

18、無窮大為無窮大近似為恒流近似為恒流1. 具有恒流源的差分放大電路具有恒流源的差分放大電路恒流源內(nèi)阻無窮大，即共模信恒流源內(nèi)阻無窮大，即共模信號的負反饋作用無窮大，電路號的負反饋作用無窮大，電路Ac0，KCMR2)1 (WbebcdRrRRA2. 加調(diào)零電位器加調(diào)零電位器RWdoidmd2RRRRgA場效應(yīng)管差分放大電路場效應(yīng)管差分放大電路若若uI1=10mV，uI2=5mV，則，則uId=？ uIc=？uId=5mV ，uIc=7.5mV練習：練習：習題：習題： P182 3.6，3.7，3.8，3.9 （P169 3.6，3.7， 3.8 ，3.9）習題：習題：1. 如圖所示差分電路，如圖所

19、示差分電路，T1、T2特性相同，特性相同，=30，rbb=200，UBE0.6V。uI1=-uI2時，測得時，測得T1、T2集電極電位分別為集電極電位分別為5V，9V。求。求（1）Re？（？（2）uI1？，？，uI2？2. 如圖恒流源差分電路，如圖恒流源差分電路，VCC12V， VEE6V，Rb2k，Rc11k，T1、T2特性相同，特性相同，=60，rbb=300。輸入電壓。輸入電壓uI1=1V，uI2=1.01V。求雙端輸出時動態(tài)電壓。求雙端輸出時動態(tài)電壓uO和從和從T1集電極單集電極單端輸出時動態(tài)電壓端輸出時動態(tài)電壓uO1各是多少？各是多少？對電壓放大電路的輸出級兩個基本要求：輸出電阻低（

20、帶負對電壓放大電路的輸出級兩個基本要求：輸出電阻低（帶負載能力強）；最大不失真輸出電壓最大。載能力強）；最大不失真輸出電壓最大。3.3.3 直接耦合互補輸出級直接耦合互補輸出級為滿足上述要求，并且做到輸入電壓為零時，輸出電壓也為為滿足上述要求，并且做到輸入電壓為零時，輸出電壓也為零，可用采用雙向跟隨的互補輸出級電路。零，可用采用雙向跟隨的互補輸出級電路。靜態(tài)時靜態(tài)時T1、T2均截止，均截止，UB= UE=0（輸入電壓為零，輸出電壓為零）（輸入電壓為零，輸出電壓為零）1. 特征：特征：T1、T2特性理想對稱。特性理想對稱。2. 靜態(tài)分析靜態(tài)分析T1的輸入特性的輸入特性理想化特性理想化特性一、基本

21、電路一、基本電路ui正半周：正半周：T1導通，導通，T2截止；截止； uo = ui電流通路為電流通路為+VCCT1RL地；地；兩只管子交替工作，正負電源交替供電，實現(xiàn)雙向跟隨，兩只管子交替工作，正負電源交替供電，實現(xiàn)雙向跟隨，負載電阻上得到近似的正弦波。負載電阻上得到近似的正弦波。ui負半周：負半周： T1截止，截止，T2導通；導通； uo = ui電流通路為電流通路為地地 RL T2 -VCC，3. 動態(tài)分析（設(shè)動態(tài)分析（設(shè)輸入電壓為正弦波輸入電壓為正弦波）消除失真的方法：消除失真的方法：設(shè)置合適的靜態(tài)工作點。設(shè)置合適的靜態(tài)工作點。信號在零附近兩信號在零附近兩只管子均截止只管子均截止開啟開

22、啟電壓電壓4. 交越失真交越失真二、消除交越失真的互補輸出級二、消除交越失真的互補輸出級l 二極管導通時，對直流電源的作用可近似等效為一個二極管導通時，對直流電源的作用可近似等效為一個0.60.8V的直流電池，對交流信號的作用可等效為一個數(shù)的直流電池，對交流信號的作用可等效為一個數(shù)值很小的動態(tài)電阻。值很小的動態(tài)電阻。l 如果信號為零（靜態(tài)）時，如果信號為零（靜態(tài)）時，T1、T2兩只管子處于臨界導兩只管子處于臨界導通或微導通狀態(tài)，則當有信號輸入時，能保證兩只管子中通或微導通狀態(tài)，則當有信號輸入時，能保證兩只管子中至少有一只導通，從而消除了交越失真。至少有一只導通，從而消除了交越失真。l 對偏置電

23、路的要求：有合適的對偏置電路的要求：有合適的Q點，且動態(tài)電阻盡可能點，且動態(tài)電阻盡可能小，即動態(tài)信號的損失盡可能小。小，即動態(tài)信號的損失盡可能小。ib2b1D2D1B1B2uuuUUU動態(tài)：靜態(tài)：BE443B1B2B2URRRUII，則若消除交越失真的互補輸出級消除交越失真的互補輸出級稱之為稱之為UBE倍增電路倍增電路BE543EB3BE2BE1)1 ( URRUUU靜態(tài)時：為增大為增大T T1 1和和T T2 2管的電流放大系數(shù)，以減小前級驅(qū)動電流，常采管的電流放大系數(shù)，以減小前級驅(qū)動電流，常采用復合管結(jié)構(gòu)。用復合管結(jié)構(gòu)。準互補輸出級準互補輸出級3.3.4 直接耦合多級放大電路直接耦合多級放大電路l 實用直接耦合多級放大電路常用差分放大電路作為輸入級，實用直接耦合多級放大電路常用差分放大電路作為輸入級，以減小整個電路的溫漂，增大共模抑制比；以減小整個電路的溫漂，增大共模抑制比；l 對輸出級而言，一般采用對輸出級而言，一般采用OCL電路，使輸出電阻較小，帶負電路，使輸出電阻較小，帶負載能力增強，