模拟电子技术基础及实验-第3章-多级放大-65页资料课件.ppt

1、12/4/2022作业：作业：列举常用电子开关。列举常用电子开关。电子开关名称，工作原理，外形图，常用型号，电子开关名称，工作原理，外形图，常用型号，参数（工作条件），典型应用电路及功能分析。参数（工作条件），典型应用电路及功能分析。本次作业：本次作业：P69-1.3 P70-1.9 P71-1.12P141-2.11 P144-2.18要求：1.题目；2.画图规范，参数标准。3.书写仔细。12/4/2022 对于继电器的“常开、常闭常开、常闭”触点：常开触点常开触点:继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点,常闭触点常闭触点:处于接通状态的静触点.继电器 HRS4HS-DC5V线圈工作电压：5

2、VDC12/4/2022品品 牌：牌：汇港（HKE）类类 型：型：功率继电器 系系 列：列：HRS4系列 型型 号：号：HRS4-S-DC5V 外形尺寸外形尺寸（mm）：20.316.620.2mm（LWH）重 量：12.0g 用 途：报警器,UPS,咖啡壶,面包机,交换机,空调,红外线感应器,家用厨房小电器,电动玩具产品说明：产品说明：触点参数：触点参数：触点形式触点形式：1A、1C（DPDT）触点负载触点负载：10A 120VAC/24VDC 阻阻抗：抗：50m 额定电流：额定电流：12A 电气寿命：电气寿命：10万回 机械寿命机械寿命：1亿回12/4/2022 阻值阻值(士10%)：55

3、 线圈功耗线圈功耗：450mW 额定电压额定电压：DC 5V 吸合电压吸合电压：DC 3.5V 释放电压释放电压：DC 0.5V工作温度工作温度：-40+85绝缘电阻绝缘电阻：100M线圈与触点间耐压线圈与触点间耐压：750VAC/1分钟触点与触点间耐压触点与触点间耐压：1500VAC/1分钟 HRS4T系列 HRS4-S-DC3V、HRS4-S-DC5V、HRS4-S-DC6V、HRS4-S-DC9V、HRS4-S-DC12V、HRS4T-S-DC24V线圈参数：线圈参数：12/4/2022图中虚线框内即为电磁继电器，图中虚线框内即为电磁继电器，D D为动触点，为动触点，E E为静为静触点触

4、点 当线圈当线圈 A A中通电时，铁芯中产生磁场，吸引衔铁中通电时，铁芯中产生磁场，吸引衔铁B B向下运动，从向下运动，从而带动动触点而带动动触点D D向下与向下与E E接触，将工作电路接通，当线圈接触，将工作电路接通，当线圈A A中电流中电流为零时，电磁铁失去磁性，衔铁为零时，电磁铁失去磁性，衔铁B B在弹簧作用下拉起，带动触点在弹簧作用下拉起，带动触点D D与与E E分离，自动切断工作电路。分离，自动切断工作电路。12/4/202212/4/2022其他形式的共集放大电路：其他形式的共集放大电路：直流通路直流通路简化电路简化电路交流通路交流通路（电源短路）（电源短路）原放大电路原放大电路直

5、流通路直流通路交流通路交流通路12/4/2022ebbebebeebebbeeIOuRIrRRIRIrRIRIUUA)1()()1()(.ebebeuRrRRA)1()1(.2.输入电阻：输入电阻：ebebiRrRR)1(3.输出电阻：输出电阻：.Re0eIII1/0beberRRR1.电压放大倍数电压放大倍数：微变等效电路：微变等效电路：ebbebebeebebbeeIOuRIrRRIRIrRIRIUUA)1()()1()(.动态三参量：动态三参量：12/4/2022rbe=rbe1+（1+）rbe2复合管复合管ic=ic1+ic2=1ib1+2(1+1)ib140A40)-(60mA)5.

6、13.2(BCii12=1+2+12=(1+2+12)ib1=1ib1+2ib2=1ib1+2ie1特点：特点：值增大。值增大。r rbebe发生变化。发生变化。12/4/20222.电路中使各管均能处于放大状电路中使各管均能处于放大状态，满足三极管态，满足三极管Q 点合适。点合适。组成原则：组成原则：1.各电极连接处电流方向一致。各电极连接处电流方向一致。3.3.同型或异型的管子都可以参与同型或异型的管子都可以参与复合，复合，但但复合管的类型复合管的类型一定和一定和第一只管子第一只管子V V1 1相同。相同。rbe=rbe112/4/2022判断：判断：IE1IB21.各电极连接处电流方向一

7、致。各电极连接处电流方向一致。12/4/2022达林顿管达林顿管复合管，有些管子在基极上串连了一个电阻复合管，有些管子在基极上串连了一个电阻,在等效在等效BEBE结上并结上并有两个电阻和一个阻尼二极管，以使达林顿管具有更好的应用有两个电阻和一个阻尼二极管，以使达林顿管具有更好的应用特性，达林顿管体积缩小、增益高、功率大、寿命长，在电路特性，达林顿管体积缩小、增益高、功率大、寿命长，在电路中得到较为广泛的应用中得到较为广泛的应用型号型号：TIP122 TIP122（NPNNPN型）、型）、TIP127(PNP)TIP127(PNP)，典型参数：典型参数：集电极耗散功率为集电极耗散功率为65W65

8、W，V VCEOCEO为为100V100V，V VCBOCBO为为100V100V，V VEBOEBO为为5V5V，集电极最大允许电流为集电极最大允许电流为5A5A，直流电流增益为直流电流增益为10001000左右。左右。用途：用途：功率放大，高速开关，功率放大，高速开关，电机、电机、LEDLED点阵驱动，点阵驱动，逆变电源等逆变电源等。12/4/2022第三章第三章 多级放大电路多级放大电路一、一、多级放大电路的耦合方式多级放大电路的耦合方式1、阻容耦合、阻容耦合优点：优点：各级放大器静态工作点独立。各级放大器静态工作点独立。输出温度漂移比较小。输出温度漂移比较小。缺点：缺点：不适合放大缓慢

9、变化的信号。不适合放大缓慢变化的信号。不便于作成集成电路。不便于作成集成电路。+Re1b12Rb11Rc1RRb2b1Cb2CT1ou_uib3LTV2CRCCRe2+第一级A1第二级A2An第n级uoiu框图：框图：12/4/20222、直接耦合、直接耦合优点：优点：各级放大器静态工作点相互影响。各级放大器静态工作点相互影响。输出温度漂移严重。输出温度漂移严重。缺点：缺点：可放大缓慢变化的信号。可放大缓慢变化的信号。电路中无电容，便于集成化。电路中无电容，便于集成化。+-uR21oVTTRie1e2CCuc1RRb11EEV12/4/2022 直接耦合各放大级的工作点互相影响直接耦合各放大级

10、的工作点互相影响?1 1、电位移动直接耦合放大电路、电位移动直接耦合放大电路 UC1=UB2 UC2=UB2+UCB2UB2（UC1）12/4/202212/4/2022NPN+PNP组合电平移动直接耦合放大电路组合电平移动直接耦合放大电路 (2)(2)由于由于NPN管集电极电管集电极电位高于基极电位，位高于基极电位，PNP管集电极电位低管集电极电位低于基极电位，它们的于基极电位，它们的组合使用组合使用可避免集电可避免集电极电极电位的逐级升高。位的逐级升高。12/4/20223.变压器耦合变压器耦合优点：优点：1.前后级静态工作点相互独立。前后级静态工作点相互独立。2.可实现阻抗变换，匹配合适

11、，可可实现阻抗变换，匹配合适，可以使负载获得足够的电压或功率以使负载获得足够的电压或功率。缺点：缺点：1.低频特性差。低频特性差。2.笨重不易集成。笨重不易集成。12/4/20224.光电耦合光电耦合特点：特点：1.抑制电干扰能抑制电干扰能力强。力强。2.传输比较小，传输比较小，需要加电压放大需要加电压放大级。级。12/4/2022二、多级放大电路的分析二、多级放大电路的分析i.o.uUUA o1.o.i.o1.UUUU u2u1AA 前级的输出阻抗是后级的信号源阻抗前级的输出阻抗是后级的信号源阻抗 后级的输入阻抗是前级的负载后级的输入阻抗是前级的负载1、两级之间的相互影响两级之间的相互影响2

12、、电压放大倍数（以两级为例）电压放大倍数（以两级为例）注意：在算前级放大注意：在算前级放大倍数时，要把后级的倍数时，要把后级的输入阻抗作为前级的输入阻抗作为前级的负载！负载！unu2u1uAAAA 扩展到扩展到n级：级：+io1Ruo1-u+i1Ro2oR-LuuRA2+o1i2oRR-u+负载o2A1iR12/4/20223、输入电阻输入电阻4、输出电阻、输出电阻Ri=Ri（最前级）（最前级）(一般情况下）一般情况下）Ro=Ro（最后级）（最后级）(一般情况下）一般情况下）+io1Ruo1-u+i1Ro2oR-LuuRA2+o1i2oRR-u+负载o2A1iR12/4/2022设：设：1=2

13、=100，UBE1=UBE2=0.7=0.7 V。举例举例1：两级放大电路如下图示，求两级放大电路如下图示，求Q点、点、Au、Ri、Ro+Rb1Vi+c1RRub2e1b1Te1CCCR-CRe2c2R+ou-1T251k20k5.1k2.7k3.9k4.3kCe212/4/2022解：解：（1 1）求静态工作点）求静态工作点0.99mA=7.27.038.3=e1BEB1C1 RUUIuA9.9/C1B1 IIV6.48.799.012)(e1c1C1ccCE1 RRIVUV2.71.599.012c1C1ccB2C1 RIVUU3.38V=b2b1b2CCB1 RRRVU+Rb1Vi+c1

14、RRub2e1b1Te1CCCR-CRe2c2R+ou-1T251k20k5.1k2.7k3.9k4.3kCe2(+12V)12/4/2022mA04.19.3/)9.712(/)(e2E2CCC2E2 RUUIIV47.43.404.1c2C2C2 RIUV9.77.02.7BE2B2E2 UUUV43.39.747.4E2C2CE2 UUU+Rb1Vi+c1RRub2e1b1Te1CCCR-CRe2c2R+ou-1T251k20k5.1k2.7k3.9k4.3kCe2(+12V)12/4/2022（2 2）求电压放大倍数）求电压放大倍数先计算三极管的输入电阻先计算三极管的输入电阻k7.20

15、4.126101200mA)(mV)(26)1(=k0.399.026101200mA)(mV)(26)1(=E2bbbe2E1bbbe1 IrrIrr +Rb1Vi+c1RRub2e1b1Te1CCCR-CRe2c2R+ou-1T251k20k5.1k2.7k3.9k4.3kCe2(+12V)12/4/2022画微变等效电路：画微变等效电路：+Rb1Vi+c1RRub2e1b1Te1CCCR-CRe2c2R+ou-1T251k20k5.1k2.7k3.9k4.3kCe2(+12V)+b1b2b1+ib1c1iii-re1b1c1RuRbe1RRc1irie2Rb2c2c2c2ibe2b2ib

16、2uo+-oR12/4/2022电压增益：电压增益：be2i2be1i2c11,3.583)7.2/1.5(100)/(=rRrRRAu 式式中中 6.1538.23.4100)/(=be2Lc2u2 rRRA 8955)6.153(3.5821 uuuAAA+b1b2b1+ib1c1iii-re1b1c1RuRbe1RRc1irie2Rb2c2c2c2ibe2b2ib2uo+-oR12/4/2022（3 3）求输入电阻）求输入电阻Ri=Ri1=rbe1/Rb1/Rb2=2.55 k（4 4）求输出电阻）求输出电阻RO=RC2=4.3 k+b1b2b1+ib1c1iii-re1b1c1RuRb

17、e1RRc1irie2Rb2c2c2c2ibe2b2ib2uo+-oR12/4/2022直接耦合放大电路的特殊问题直接耦合放大电路的特殊问题零点漂移零点漂移1、零漂现象、零漂现象：2、产生零漂的原因、产生零漂的原因：3、零漂的衡量方法：、零漂的衡量方法：由温度变化引起的。由温度变化引起的。当温度变化当温度变化使第一级放大器的静态工作点发使第一级放大器的静态工作点发生微小变化时，这种变化量会被生微小变化时，这种变化量会被后面的电路逐级放大，最终在输后面的电路逐级放大，最终在输出端产生较大的电压漂移。因而出端产生较大的电压漂移。因而零点漂移也叫零点漂移也叫温漂温漂。输入输入ui=0时，输出有缓慢时

18、，输出有缓慢变化的电压产生。变化的电压产生。将输出漂移电压按电压增益折算到输入端计算。将输出漂移电压按电压增益折算到输入端计算。+-Re1b1Rc1RT1ouuiTV2CCRe2VEEuo0t12/4/2022例如：例如：100,=u1A若输出有若输出有1V的漂的漂移电压移电压。则等效输入有则等效输入有100uV的漂移电压的漂移电压假设假设第一级是关键第一级是关键100=u2A4、减小零漂的措施、减小零漂的措施:用非线性元件进行温度补偿用非线性元件进行温度补偿采用差分放大电路采用差分放大电路等效等效 100 uV漂移漂移 1 V+-Re1b1Rc1RT1ouuiTV2CCRe2VEE10000

19、=uA12/4/2022即：即：1=2=UBE1=UBE2=UBE rbe1=rbe2=rbe RC1=RC2=RC Rb1=Rb2=Rb三、多级放大电路的三、多级放大电路的输入级输入级差分放大电路差分放大电路（三种形式：（三种形式：基本式、长尾式、恒流源式基本式、长尾式、恒流源式）（一）电路结构（一）电路结构（特点特点：对称性）：对称性）基本式基本式12/4/2022+_+_+VCCuuci1i2TT12RcRbRbRouREEeV长尾式长尾式12/4/2022恒流源式恒流源式+-+_oVi2uuRi1+LuEERR+1TTRCCbRRVc2cb31RR2T312/4/202212/4/20

20、22 2.2.差动放大电路可差动放大电路可以有两个输出端。以有两个输出端。双端输出双端输出从从C1 和和C2输出。输出。单端输出单端输出从从C1或或C2 对地输出对地输出。（二）差分放大电路的几个基本概念（二）差分放大电路的几个基本概念-+-_-o2Ru+RT+RbTCC1R+EEueb2oVRccV+i2uui1uo1 1.1.差动放大电路一般有两个输入端：差动放大电路一般有两个输入端：双端输入双端输入从两输入端同时加信号。从两输入端同时加信号。单端输入单端输入仅从一个输入端对地加信号。仅从一个输入端对地加信号。12/4/20223.差模信号与共模信号：差模信号与共模信号：i2i1id=uu

21、u 差模输入信号：差模输入信号：)(21=i2i1icuuu 共模输入信号：共模输入信号：idodud=uuA差模电压增益：差模电压增益：icocuc=uuA共模电压增益：共模电压增益：总输出电压：总输出电压：icucidudocodo=uAuAuuu ucudCMR=AAK4.共模抑制比：共模抑制比：+_+_+VCCuuci1i2TT12RcRbRbRouREEeV12/4/2022 差分放大电路仅对差分放大电路仅对差模信号差模信号具有放大能力，具有放大能力，对对共模共模信号不予放大。信号不予放大。12/4/2022eEERe)(7.0=RVVI 0=i2i1 uu 忽略Ib，有：Ub1=U

22、b2=0VReCC2C121=IIII CE2CE1=UU)7.0(CCCC RIV CB1B1III 0=C2C1O UUU+_+_+VCCuuci1i2TT12RcRbRbRouREEeV 1.静态工作点的计算：静态工作点的计算：（三）差分放大电路的基本工作原理（三）差分放大电路的基本工作原理12/4/20222.抑制零漂的原理抑制零漂的原理:Uo=UC1-UC2 =0当当ui1=ui2 =0 时，时，当温度变化时：当温度变化时：UC1=UC2设设T ic1 ,ic2 uc1 ,uc2 uo=uc1-uc2=0+_+_+VCCuuci1i2TT12RcRbRbRouREEeV12/4/20

23、22(1)(1)加入差模信号加入差模信号 ui1i1=-=-ui2i2=uidid/2/2，3.3.电路的动态分析电路的动态分析 所以，所以，Re对差模信号相对差模信号相当于短路。当于短路。若若ui1 ,ui2 ib1 ,ib2 ie1 ,ie2 IRe不变不变 UE不变不变 uicic=0=0。+_-RRT+RbTCC1REEueb2VRccV+i2uui1oidu2idu2-IReEo2u+uo1LR-+-2+REidb2TuTi1idb1RRucc+i22uRu-uEu+o1ouo212/4/2022求差模电压放大倍数求差模电压放大倍数：设设ui1 ,ui2 uo1 ,uo2 。电路对称

24、电路对称uo1=uo2 uo=uo1 uo2=2 uo1-+-2+REidb2TuTi1idb1RRucc+i22uRu-uEu+o1ouo212/4/2022beLcd)2/(rRRRAbu 差模电压放大倍数差模电压放大倍数 2i1iOduuuuA 1iO122uu 1iO1uu-+-2+REidb2TuTi1idb1RRucc+i22uRu-uEu+o1ouo2+ibberR-+Co1uRL-+ui1icib2bR12/4/2022差模输入电阻差模输入电阻 beid2rRRb 输出电阻输出电阻co2RR -+-2+REidb2TuTi1idb1RRucc+i22uRu-uEu+o1ouo2

25、12/4/2022(2)(2)加入共模信号加入共模信号 ui1i1=ui2i2=uicic，uidid=0=0。设设ui1 ，ui2 uo1 ，uo2 。因因ui1=ui2，uo1=uo2 uo=0(理想化理想化)。共模电压放大倍数共模电压放大倍数 0ucA-+-_+uueuR1CCRETo1RL+i2uic+cuRobT+RebI2RVVo2cR+i1uEEicu12/4/2022（四）差分放大电路的（四）差分放大电路的四种四种输入输出方式输入输出方式 1.双端输入、双端输出（双端输入、双端输出（双入双出双入双出）2.双端输入、单端输出（双端输入、单端输出（双入单出双入单出）3.单端输入、双

26、端输出（单端输入、双端输出（单入双出单入双出）4.单端输入、单端输出（单端输入、单端输出（单入单出单入单出）主要讨论的问题有：主要讨论的问题有：差模电压放大倍数、共模电压放大倍数差模电压放大倍数、共模电压放大倍数 差模输入电阻差模输入电阻 输出电阻输出电阻12/4/20221.双端输入双端输出双端输入双端输出(1)差模电压放大倍数差模电压放大倍数（2）共模电压放大倍数）共模电压放大倍数0uc A（3）差模输入电阻）差模输入电阻 beid2rRRb （4）输出电阻）输出电阻co2 RR-+-_-+oo2cu+bV2uuRLRi2+o1TeRRui1cVbCCuEE+R1TRbeLcdu)2/(r

27、RRRAb 12/4/2022 bebLcud2/rRRRA 2.双端输入单端输出双端输入单端输出 这种方式适用这种方式适用于将差分信号转换于将差分信号转换为单端输出的信号。为单端输出的信号。(1)差模电压放大倍数差模电压放大倍数（2）差模输入电阻）差模输入电阻beid2rRRb（3）输出电阻）输出电阻coRR+_cu+bV2uRLRi2o1TeRRi1cVbCCuEE+R1TR+注意：从注意：从C2输出输出时，相位相反。时，相位相反。12/4/2022（4）共模电压放大倍数）共模电压放大倍数+_cu+bV2uRLRi2o1TeRRi1cVbCCuEE+R1TR+icuuiciRe ui1i1

28、=ui2i2=uicic，设设ui1 ，ui2 ie1 ，ie1 。iRe（=2 ie1）画出共模等效画出共模等效电路电路uucic+b1uRicci1T2RRo1RuuT+i2bR+LieRe1Re22ie212/4/2022ico1icocuc=uuuuAebebL2)1(=RrRReL2RR求共模电压放大倍数求共模电压放大倍数：uucic+b1uRicci1T2RRo1RuuT+i2bR+LieRe1Re22ie2+i-RbeuLuRR+r-bo1CbbiicciRe212/4/20223.单端输入双端输出单端输入双端输出beLcd)2/(rRRRAbu ui1=ui2 =ui/2 计算

29、同双端输入双端输出：计算同双端输入双端输出：0uc A beid2rRRb co2 RR _RRT+RbT1EEeb2ViuiRei1u+-i2u+-单端输入等效双端输入单端输入等效双端输入:因为因为Re从从T2发射极看发射极看进去的等效电阻，故进去的等效电阻，故 Re 可可视为开路，于是有视为开路，于是有12/4/2022 beLcd2/rRRRAbu 4.单端输入单端输出单端输入单端输出 计算同双入单出：计算同双入单出：eLc2RRAu beid2rRRb coRR _+VRi1RbecV2TRR+LbcuEEo1uRRReTCC1i+注意放大倍数的正负号：注意放大倍数的正负号：设从设从T

30、1的基极输入信号，如的基极输入信号，如果从果从uo1 输出为负号；从输出为负号；从uo2 输出输出为正号。为正号。12/4/2022（五）（五）差分放大器动态参数计算总结差分放大器动态参数计算总结 双端输出时：双端输出时：beLcdu)2/(rRRRAb 单端输出时：单端输出时：beLcud2/rRRRAb (2)(2)共模电压放大倍数共模电压放大倍数 只考虑双端输入方式，与输出方式有关：只考虑双端输入方式，与输出方式有关：双端输出时双端输出时：单端输出时：单端输出时：0uc AeLuc2RRA (1)(1)差模电压放大倍数差模电压放大倍数与单端输入还是双端输入无关，只与输出方式有关：与单端输

31、入还是双端输入无关，只与输出方式有关：12/4/2022(3)(3)差模输入电阻差模输入电阻 不论是单端输入还是双端输入，差模输入电阻不论是单端输入还是双端输入，差模输入电阻Rid是基本放大电路的两倍。是基本放大电路的两倍。单端输出时，单端输出时，双端输出时，双端输出时，coRR co2RR beid2rRRb (4)(4)输出电阻输出电阻12/4/2022(5)(5)共模抑制比共模抑制比 共模抑制比共模抑制比KCMR是差分放大器的一个重要指标。是差分放大器的一个重要指标。bebeeLbebLCMR2/)(2/rRRRRrRRK ucudCMRAAK dBlg20ucudCMRAAK，或 双端

32、输出时双端输出时KCMR可认为等于无穷大，可认为等于无穷大，单端输出时共模抑制比：单端输出时共模抑制比：动画演示动画演示 12/4/2022恒流源式差分放大电路恒流源式差分放大电路bebeCMRrRRK 加大加大Re，可以提高共模抑制比，可以提高共模抑制比，但但Re加大要受到直流状况的限制。加大要受到直流状况的限制。为此可用恒流源来代替为此可用恒流源来代替Re。等效很大的交流电阻，直等效很大的交流电阻，直流电阻并不大。流电阻并不大。恒流源使共模放大倍数减小，而不影响差恒流源使共模放大倍数减小，而不影响差模放大倍数，从而增加共模抑制比。模放大倍数，从而增加共模抑制比。恒流源的作用恒流源的作用+-

33、+_oVi2uuRi1+LuEERR+1TTRCCbRRVc2cb31RR2T3根据共模抑制比公式：根据共模抑制比公式：12/4/2022恒流源电路的简化画法恒流源电路的简化画法及电路调零措施及电路调零措施12/4/2022场效应管差分放大电路场效应管差分放大电路12/4/2022四、多级放大电路的输出级四、多级放大电路的输出级工作原理：工作原理：ui为正半周时，为正半周时，T1管工作，管工作，T2管截止，输出管截止，输出uo为正；为正；ui为负半周时，为负半周时，T2管工作，管工作，T1管截止；输出管截止；输出uo为负。为负。两管交替工作，在负载两管交替工作，在负载电阻电阻RL上得到完整的正

34、上得到完整的正弦波。弦波。1.互补对称射极输出电路互补对称射极输出电路uuVCCVCCoiLR12/4/20222.克服交越失真的互补对称电路克服交越失真的互补对称电路电路中增加电路中增加 D1、D2工作原理工作原理 ：uuRoLi2R1DD2VCC1RVCC（A）利用二极管）利用二极管12/4/2022（B）UBE倍增电路倍增电路若若I2IBBEBECEBBURRURRRUU)1(434432112/4/2022（C)采用复合管的准互补输出级12/4/2022输输入入级级中中间间级级输输出出级级+T1Rc1sIRc2c3R2T4T5T3TVCC+EEV-u-u+ou反反 相相 输输 入入 端端同同 相相 输输 入入 端端多级放大原理电路：多级放大原理电路：12/4/2022直接耦合多级放大电路直接耦合多级放大电路12/4/2022电路的交流等效电路电路的交流等效电路docin/sanshengshiyuandoc88/sanshenglu更多精品资源请访问更多精品资源请访问