模拟电子技术基础-多级放大电路-ppt课件.ppt
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1、第三章第三章 多级放大电路多级放大电路 3.1 多级放大电路的耦合方式多级放大电路的耦合方式 3.3 直接耦合放大电路直接耦合放大电路3.2 多级放大电路的动态分析多级放大电路的动态分析第三章第三章 多级放大电路多级放大电路3.1 3.1 多级放大电路的耦合方式多级放大电路的耦合方式将多个将多个单级单级基本放大电路合理联接,构成多级放大电路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放大电路称为组成多级放大电路的每一个基本放大电路称为一级一级输入输入第第一一级级第第二二级级第第n-1n-1级级第第n n级级输出输出前置级前置级末级末级 ( (输出级输出级) )末前级末前级
2、级与级之间的连接称为级与级之间的连接称为级间耦合级间耦合四种常见的耦合方式四种常见的耦合方式: 直接耦合直接耦合 阻容耦合阻容耦合 变压器耦合变压器耦合 光电耦合光电耦合交流交流3.1.1直接耦合直接耦合特点:特点:( (1) ) 可以放大交流和可以放大交流和缓慢变化的直流信号;缓慢变化的直流信号;( (2) ) 便于集成化。便于集成化。( (3) )各级静态工作点互相影响;各级静态工作点互相影响;( (4) )零点漂移。零点漂移。Rc1Rb1+VCC+T1+ iUOURc2T2第三章第三章 多级放大电路多级放大电路前一级的前一级的输出端输出端直直接接连接后连接后一级的输一级的输入端。入端。静
3、态时,静态时,UCE1=UBE2 ,T1管的静态工作点靠近管的静态工作点靠近饱和区饱和区, 在动态信号作用下在动态信号作用下 容易引起容易引起饱和失真。饱和失真。 Rc1Rb1+VCC+T1+ iUOURc2T2缺陷:缺陷:第三章第三章 多级放大电路多级放大电路抬高抬高T2的基极的基极电位电位改进电路改进电路( (b) ) 电路中接入电路中接入 Re2,保证第一级集电极有保证第一级集电极有较高的静态电位,但较高的静态电位,但第二级第二级放大倍数放大倍数严重严重下降。下降。Rc1Rb1+VCC+T1+ iUOURc2Re2T2( (b) )第三章第三章 多级放大电路多级放大电路改进改进 用什么元
4、件取代用什么元件取代Re既可设置合适的既可设置合适的Q点,又可使第二级点,又可使第二级放大倍数不至于下降太大?放大倍数不至于下降太大?二极管导通电压二极管导通电压UD?动态电阻?动态电阻rd?对直流量,它相当对直流量,它相当一个电压源一个电压源对交流量,它等效一对交流量,它等效一个小电阻个小电阻第三章第三章 多级放大电路多级放大电路 改进电路改进电路( (c) )稳压管动态电阻稳压管动态电阻很小,可以使第二级很小,可以使第二级的放大倍数损失小。的放大倍数损失小。DZRc1Rb1+VCC+T1+ iUOURc2RT2( (c) )UCQ1 ( UBQ2 ) UBQ1UCQ2 UBQ2 ( UCQ
5、1 ) 以致于后级集电极电位接近电源电压,以致于后级集电极电位接近电源电压,Q点不合适。点不合适。改进电路改进电路( (d) ) NPN管和管和PNP管管混合使用,可获得合混合使用,可获得合适的工作点。为经常适的工作点。为经常采用的方式。采用的方式。Rc1Rb1+VCC+T1+ iUOURe2Rc2T2 ( (d) )第三章第三章 多级放大电路多级放大电路UCQ1 ( UBQ2 ) UBQ1UCQ2 UCQ1 3.1.2阻容耦合阻容耦合C1RC1Rb1+VCCC2RL+T1+ iUoU+Rc2Rb2C3T2+第第 一一 级级第第 二二 级级优点:优点:静态工作点相互独立静态工作点相互独立缺点:
6、缺点:低频特性差;不便于集成化低频特性差;不便于集成化应用:应用:信号频率很高,输出功率很大等特殊情况信号频率很高,输出功率很大等特殊情况第三章第三章 多级放大电路多级放大电路第三章第三章 多级放大电路多级放大电路3.1.3变压器耦合变压器耦合 可能是实际的负载,也可能是实际的负载,也可能是下级放大电路可能是下级放大电路L221L)(RNNR LR缺点:缺点:低频特性差;不便于集成化。低频特性差;不便于集成化。优点:优点:静态工作点相互独立,静态工作点相互独立,阻抗变换阻抗变换第三章第三章 多级放大电路多级放大电路3.1.4光电耦合光电耦合 光电耦合是以光电耦合是以光信号光信号为媒介来实现电信
7、号的耦合和传递的,为媒介来实现电信号的耦合和传递的,因其因其抗干扰能力强抗干扰能力强而得到越来越广泛的应用。而得到越来越广泛的应用。发光元件发光元件电气隔离电气隔离DICECufi)( 传输特性传输特性传输比传输比CEUDCiiCTR 光电耦合器光电耦合器光敏元件光敏元件静态静态IDQICQUCEQ动态动态iDiC uCE一、电压放大倍数一、电压放大倍数总电压放大倍数等于各级电压放大倍数的乘积,即总电压放大倍数等于各级电压放大倍数的乘积,即unuuuAAAA 21二、二、 输入电阻和输出电阻输入电阻和输出电阻 通常,多级放大电路的输入电阻就是通常,多级放大电路的输入电阻就是输入级的输入电输入级
8、的输入电阻阻;输出电阻就是;输出电阻就是输出级的输出电阻。输出级的输出电阻。第三章第三章 多级放大电路多级放大电路3.2多级放大电路的动态分析多级放大电路的动态分析n 级放大电路级放大电路(交流通路交流通路): Rs us + ui1 A1 + uo1 + ui2 A2 + uo2 + uin An + uoRL 第一级为第一级为Q点稳定电路点稳定电路已知图所示放大电路中已知图所示放大电路中, R1=15k , R2=R3=5k , R4=2.3k , R5=100k , R6=RL=5k , VCC=12V, 晶体管的晶体管的 均为均为50, rbe1=1.2k , rbe2=1k , UB
9、E1=UBE2=0.7V。试计。试计算放大电路的算放大电路的Q点和动态参数。点和动态参数。 例题例题+VCCC1+ui+T1C2+R3R4C3+R2R1T2C3+R6R5+uoRL解:解: (1)求解)求解Q点点 BQ1UV125155 CC212VRRR V3 4BEQ1BQ1EQ1RUUI mA1mA3 . 27 . 03 1EQ1BQ11 II)(43EQ1CCCEQ1RRIVU +VCCC1+ui+T1C2+R3R4C3+R2R1T2C3+R6R5+uoRL第二级为共集放大电路第二级为共集放大电路 BQ2ImA2A1963A13)1501( V2V)5212(6EQ2CCCEQ2 RI
10、VUA7 . 6mA1501 V7 . 4V)3 . 25(112 A13mA51511007 . 012 625BEQ2CC)1(RRUV BQ22EQ2)1(II T1 R1 R2 +ui R3 T2 R6 RL +uo R5 (2)求解动态参数)求解动态参数+VCCC1+ui+T1C2+R3R4C3+R2R1T2C3+R6R5+uoRLrbe1 ib1 ib1R1 R2 +ui R3 ib2rbe2 ib2R5 R6 RL +uo becib2rbe2 rbe1 ib1 ib1R1 R2 +ui R3 ib2R5 R6 RL +uo Ri (Ri1) Ro1 Ri2 Ro (Ro2)22
11、21LbeR)(r u2u1uAAA u1AL11R be1r/3L1RR i2R i2R/R5 be2r)/(L6RR)1 (2 k88k7 . 4 177 u2AL22)1(R L6L2/RRR k5 . 29940. 176994. 0)177( 1iiRR be121/rRR k94. 1 o2oRR /R6 21 2ber53/ RR k048. 0o Rib2rbe2 rbe1 ib1 ib1R1 R2 +ui R3 ib2R5 R6 RL +uo Ri (Ri1) Ro1 Ri2 Ro (Ro2)一、一、 零点漂移现象及其产生的原因零点漂移现象及其产生的原因直接耦合时,输入电压为
12、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。原因:原因:放大器件的参放大器件的参数受温度影响而使数受温度影响而使 Q 点不点不稳定。也称稳定。也称温度漂移。温度漂移。图图 3.3.1零点漂移现象零点漂移现象uOtOuItO放大电路级数愈多,放大电路级数愈多,放大倍数愈高,零点漂移放大倍数愈高,零点漂移问题愈严重。问题愈严重。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第三章第三章 多级放大电路多级放大电路3.3 直接耦合放大电路直接耦合放大电路二、抑制温度漂移的方法:二、抑制温度漂移
13、的方法:( (1) ) 引入直流负反馈以稳定引入直流负反馈以稳定 Q 点;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;( (3) ) 采用差分放大电路。采用差分放大电路。第三章第三章 多级放大电路多级放大电路+ui-T+uo-2C cRb2Rb1R1C eRLRCCV B3.3.2 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是构成多级直接耦合放大电路的基本单元电路放大两个输入信号之差。放大两个输入信号之差。 )uu(Au2i1iuo 差分差分放大电路放大电路uoui1ui2Au(1) 共模输入共模输入 两个输入信号大小相等、极性相同,即
14、:两个输入信号大小相等、极性相同,即: 2i1iuu 共模信号共模信号 )uu(Au2i1 iuo 0 差分放大电路对共模信号没有放大能力。差分放大电路对共模信号没有放大能力。 差分差分放大电路放大电路uoui1ui2Au 两个输入信号大小相等、两个输入信号大小相等、极性相反,即:极性相反,即: 2i1iuu 差模信号差模信号 )uu(Au2i1iuo 1iuuA2 2iuuA2 差分放大电路对差模信号的放大能力差分放大电路对差模信号的放大能力 相当于对单个输相当于对单个输 入信号放大能力的入信号放大能力的2倍。倍。 (2) 差模输入差模输入 (3) (3) 比较输入比较输入 大小和极性都是任
15、意的。大小和极性都是任意的。分解分解共模分量共模分量icu差模分量差模分量idu比如比如mV10u1 i mV6u2 i mV2mV8 mV2mV8 iddiccouAuAu 差模电压放大倍数差模电压放大倍数共模电压放大倍数共模电压放大倍数一、电路的组成一、电路的组成利用射极电阻稳定利用射极电阻稳定Q点点但仍存在温度漂移问题但仍存在温度漂移问题输出的动态信号与输出的动态信号与及温度漂移毫无关系及温度漂移毫无关系第三章第三章 多级放大电路多级放大电路V受温度控制受温度控制保持保持UCQ=V(a)(b)第三章第三章 多级放大电路多级放大电路(c)若若ui1=ui2则则 iB1= iB2iC1= i
16、C2集电极电位的变化集电极电位的变化uC1= uC2uo = uC1- uC2=(UCQ1+uC1)-(UCQ2+uC2) =0若若ui1=-ui2则则 iB1= -iB2iC1=- iC2集电极电位的变化集电极电位的变化 uC1= -uC2uo=(UCQ1+uC1)-(UCQ2+uC2) =2 uC1 温度漂移温度漂移采用与图采用与图(b)电路参数完全相同,管子特性也相同的电路代替可变电路参数完全相同,管子特性也相同的电路代替可变电源电源V 差动放大电路差动放大电路(d)第三章第三章 多级放大电路多级放大电路将发射极电阻合二为一、将发射极电阻合二为一、对差模信号对差模信号相当于短路。相当于短
17、路。便于调节静态工作点,便于调节静态工作点,电源和信号源能共地电源和信号源能共地长尾式差分放大电路长尾式差分放大电路(e)+ uo T1 Rc1 Rb1 ui1 +VCC T2 Rc2 Rb2 Re-VEE ui2 +第三章第三章 多级放大电路多级放大电路 大小相等;大小相等; 极性相同。极性相同。 3. 两种输入信号两种输入信号: 差模、共模差模、共模第三章第三章 多级放大电路多级放大电路 1. 1. 电路电路一般有两个输入端:一般有两个输入端: 双端输入双端输入从两输入端同时加从两输入端同时加 单端输入单端输入仅从一个输入端仅从一个输入端对地对地加加 2. 2. 可以有两个输出端可以有两个
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