多级放大电路培训课件.ppt

1、3.1.1 阻容耦合RB+VCCC4RE2uoT3RLR1RCC2R2CERE1T2uiRBC1RE2T1usRSC3放大电路的前级输出端通过电容接到后级输入端。放大电路的前级输出端通过电容接到后级输入端。优点：各级的静态工作点彼此独立；优点：各级的静态工作点彼此独立；阻容耦合电路的频率特性：阻容耦合电路的频率特性：fA耦合电耦合电容造成容造成三极管结三极管结电容造成电容造成缺点：缺点：不能传送缓慢变化信号和直流信号。不能传送缓慢变化信号和直流信号。用于：用于：分立元件电路。分立元件电路。要求：要求：耦合电容容量较大。耦合电容容量较大。3.1.2 变压器耦合变压器耦合级与级之间通过变压器连接。

2、级与级之间通过变压器连接。各级的工作点彼此独立各级的工作点彼此独立具有阻抗变换作用具有阻抗变换作用不能传送缓慢变化信号不能传送缓慢变化信号和直流信号。和直流信号。不能集成。不能集成。优点：优点：缺点：缺点：（变阻抗）（变阻抗）1i1u2u2iLR1N2N变压器原、副边阻抗关系变压器原、副边阻抗关系LLRKR222IURL从原边等效：从原边等效：22222211KRKIUKIUKIURLL结论：结论：变压器原边的等效负载，为副边所带负载变压器原边的等效负载，为副边所带负载乘以变比的平方。乘以变比的平方。21NNK 光电三极管符号光电三极管符号 发发 光光二极管二极管前前 级级放大电路放大电路后后

3、 级级放大电路放大电路 光电耦合器件光电耦合器件光光 电电三极管三极管3.1.3 光电耦合以光信号为媒介来实现电信号的耦合和传递，以光信号为媒介来实现电信号的耦合和传递，其抗干扰能力强。其抗干扰能力强。特点：特点：光耦合，电隔离性能好；光耦合，电隔离性能好；可传送直流信号；可传送直流信号；光电耦合器件可以集成，广泛用于集成电路中光电耦合器件可以集成，广泛用于集成电路中两个三极管T1、T2的特性一致，电路参数对应相等。-采用特性相同的管子，使温漂相互抵消温度的影响相当于给差分放大电路加入了共模信号，所以差分放大电路能够抑制温漂。1 直接耦合放大电路的零点漂移问题两个三极管T1、T2的特性一致，电

4、路参数对应相等。2 多级放大电路的动态分析KCMR=20 lg (-200)/0.问题 2:零点漂移。常用耦合方式：直接耦合、阻容耦合、变压器耦合、光电耦合。光耦合，电隔离性能好；2 多级放大电路的动态分析2 多级放大电路的动态分析温度变化导致零点漂移的主要原因-温漂阻容耦合电路的频率特性：常用耦合方式：直接耦合、阻容耦合、变压器耦合、光电耦合。设从T1基极输入，如果从T1 集电极输出，为负；加大Re，可以提高共模抑制比。（1）双端输入、双端输出 恒流源_差模放大倍数。恒流源_差模放大倍数。前级的输出端和后级的输入端直接连接前级的输出端和后级的输入端直接连接3.1.4 直接耦合低频特性好低频特

5、性好优点优点便于集成便于集成各级各级Q点相互影响点相互影响缺点缺点考虑级间影响考虑级间影响方法方法:)1(nosnRRinnLRR)1(unuuuAAAA 21q 1 iiRR q onoRR q RB+VCCC3RE2uoT2RLR1RCR2CERE1T1uiC1usRSC2光电耦合器件可以集成，广泛用于集成电路中（2）双端输入、单端输出 恒流源相当于阻值很大的电阻。-分别估算缺点：不能传送缓慢变化信号和直流信号。优点：各级的静态工作点彼此独立；问题 2:零点漂移。恒流源_差模放大倍数。用非线性元件进行温度补偿耦合方式：信号源与放大电路之间、两级放大电路之间、放大器与负载之间的连接方式。结论

6、：变压器原边的等效负载，为副边所带负载乘以变比的平方。uo=(uC1uC1 )(uC2+uC2)例:ui1=10 mV,ui2=6 mV静态时，ui1=ui2 =01 多级放大电路的耦合方式1、静态分、静态分析析阻容耦合：各级放大电路的静态工作点相互独立阻容耦合：各级放大电路的静态工作点相互独立 -分别估算分别估算RB+VCCC3RE2uoT2RLR1RCR2CERE1T1uiC1usRSC2RB+VCCRE2T2R1RCR2RE1T1+VCC1、静态分、静态分析析IBQ1ICQ1UCEQ1IBQ2ICQ2UCEQ2阻容耦合：各级放大电路的静态工作点相互独立阻容耦合：各级放大电路的静态工作点相

7、互独立 -分别估算分别估算2、动态分、动态分析析RB+VCCC3RE2uoT2RLR1RCR2CERE1T1uiC1usRSC2根据多级放大电路的特点，考虑级间影响。根据多级放大电路的特点，考虑级间影响。2、动态分、动态分析析R2RCRSR1SUiU1ber1bI11 bI1oURE2RBRL2ber22 bI2bIOU1iouUUA21uuAA 1uA111)/(beLCrRR1LR2iR)/)(1(/222LEbeBRRrR2iRR2RCRSR1SUiU1ber1bI11 bI1oURE2RBRL2ber22 bI2bIOU2、动态分、动态分析析2iU1iouUUA21uuAA 2uA)/

8、)(1()/)(1(22222LEbeLERRrRR两个三极管T1、T2的特性一致，电路参数对应相等。两个三极管T1、T2的特性一致，电路参数对应相等。阻容耦合：各级放大电路的静态工作点相互独立设从T1基极输入，如果从T1 集电极输出，为负；差分放大电路的四种接法阻容耦合电路的频率特性：Ri=1000/(2.2 多级放大电路的动态分析注意放大倍数的正负号：与单端输入还是双端输入无关，只与输出方式有关：rce3 1M 抑制温度漂移，稳定静态工作点。（2）双端输入、单端输出静态时，ui1=ui2 =0即：ui1=ui2阻容耦合电路的频率特性：放大电路的前级输出端通过电容接到后级输入端。第3章 多级

9、放大电路即：ui1=ui2iRoR2、动态分、动态分析析2iR1iR121/berRR oR2oR2221)/(/BCbeERRrRR2RCRSR1SUiU1ber1bI11 bI1oURE2RBRL2ber22 bI2bIOU2iU1oR光电耦合器件可以集成，广泛用于集成电路中NPN型和PNP型混合使用:用于设置合适的Q点。例:Ad=-200阻容耦合电路的频率特性：1 多级放大电路的耦合方式Ac=0.增加RE2:用于设置合适的Q点。（1）双端输入、双端输出Ri=1000/(2.加大Re，可以提高共模抑制比。问题 2:零点漂移。结论：变压器原边的等效负载，为副边所带负载乘以变比的平方。静态时，

10、ui1=ui2 =0共模抑制比(KCMR)Ri=1000/(2.为此可用恒流源T3来代替Re。用非线性元件进行温度补偿静态：保证各级有合适的Q点设从T1基极输入，如果从T1 集电极输出，为负；+VCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2SUoUiU1oU2iU练习：多级放大电路动态分析练习：多级放大电路动态分析NEXT+VCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2SUoUiU1oU2iURE1R2R3RC2RLRSR1SUiU1ber

11、2ber1bi1bi2bi2biOU微变等效电路微变等效电路:(1)Ri=其中其中:RL1=Ri2=R2/R3/rbe2 rbe2=1.7k Ri=1000/(2.9+511.7)82k(2)Ro=Ro2=RC2=10k oRRE1R2R3RC2RLRSR1SUiU1ber2ber1bi1bi2bi2biOUiR2iR)/)(1(/11111LEbeRRrR(3)电压放大倍数电压放大倍数:968.07.1519.27.151)/)(1()/)(1(1111111LEbeLERRrRRRE1R2R3RC2RLRSR1SUiU1ber2ber1bi1bi2bi2biOU2iR1477.1)10/1

12、0(50)/(222beLCrRR3.142)147(968.021uuuAAA1uA2uA增加增加RE2:用于设置合适的用于设置合适的Q点。点。问题问题 1:前后级前后级Q点相互影响。点相互影响。+VCCuoRC2T2R2uiRC1R1T1RE23.3.1 直接耦合放大电路的零点漂移问题直接耦合放大电路的零点漂移问题NPN型和型和PNP型混合使用型混合使用:用于设置合适的用于设置合适的Q点。点。问题问题 1:前后级前后级Q点相互影响。点相互影响。uiRC1R1T1+VCCuoRC2T2R2RE23.3.1 直接耦合放大电路的零点漂移问题直接耦合放大电路的零点漂移问题问题问题 2:零点漂移。零

13、点漂移。当当 ui 等于零时，等于零时，uo不等于零。不等于零。uot0有时会将有时会将信号淹没信号淹没+VCCuoRC2T2R2uiRC1R1T1RE2(1)产生零漂的原因产生零漂的原因放大电路的放大电路的Q点不稳定点不稳定 前一级的漂移作为后一前一级的漂移作为后一级的输入信号被逐级放大。级的输入信号被逐级放大。导致零点漂移的主要原因导致零点漂移的主要原因-温漂温漂(2)(2)减小零漂的措施减小零漂的措施q 用非线性元件进行温度补偿用非线性元件进行温度补偿q差分式放大电路差分式放大电路q 分压偏置电路，引入直流负反馈分压偏置电路，引入直流负反馈稳定稳定Q点点-采用特性相同的管子，使温漂相互抵

14、消采用特性相同的管子，使温漂相互抵消各级的工作点彼此独立即：ui1=ui2问题 2:零点漂移。ic1 =-ic2T ICQUCQ2 多级放大电路的动态分析与单端输入还是双端输入无关，只与输出方式有关：NPN型和PNP型混合使用:用于设置合适的Q点。静态时，ui1=ui2 =0静态：保证各级有合适的Q点两个三极管T1、T2的特性一致，电路参数对应相等。差分放大电路抑制共模信号，反映了抑制零点漂移的能力。2 多级放大电路的动态分析注意放大倍数的正负号：问题 1:前后级Q点相互影响。要求：耦合电容容量较大。1 多级放大电路的耦合方式1 多级放大电路的耦合方式阻容耦合电路的频率特性：阻容耦合电路的频率

15、特性：3.3.2 差分放大电差分放大电路路 1=2UBE1=UBE2rbe1=rbe2Rc1=Rc2Rb1=Rb2两个三极管两个三极管T1、T2的特性一致，电路的特性一致，电路参数对应相等。参数对应相等。1、对称电路、对称电路:双电源的作用：双电源的作用：使信号变化幅度加大。使信号变化幅度加大。IB1、IB2由负电源由负电源 VEE 提供。提供。长尾式差分放大电路长尾式差分放大电路 -CCVEEVc2Rc1R1T2TeRi1ui2uoub1Rb2RVCC=VEE -CCVEEVc2Rc1R1T2TeRi1ui2uoub1Rb2R uC1=uC2 uo=0（很小，（很小，1)=uod例例:ui1

16、=10 mV,ui2=6 mV ui2=8 mV 2 mV 可分解成可分解成:ui1=8 mV +2 mV2ici1iduuu2idici2uuu)(i2i121icuuui2i1iduuu -CCVEEVc2Rc1R1T2TeRi1ui2uoub1Rb2RuO=(UCQ1+UCQ1)(UCQ2+UCQ2)=0静态时，静态时，ui1=ui2 =0T ICQUCQ uO=UCQ1-UCQ2 =0 UCQ1=UCQ2(4)差分放大电路对温漂的抑制作用差分放大电路对温漂的抑制作用温度的影响相当于给差分放大电路加入了共模温度的影响相当于给差分放大电路加入了共模信号，所以差分放大电路能够抑制温漂。信号，

17、所以差分放大电路能够抑制温漂。利用电路的对称性利用电路的对称性 -CCVEEVc2Rc1R1T2TeRi1ui2uoub1Rb2RIE1IE2对对IE1来说来说,等效等效2Re温度温度TICIRe =2ICUEUBEIBICui1=ui2=0Q点稳定点稳定RE 具有强负反馈作用具有强负反馈作用 抑制温度漂移，抑制温度漂移，稳定静态工作点。稳定静态工作点。RE的作用的作用(4)差分放大电路对温漂的抑制作用差分放大电路对温漂的抑制作用UE共模抑制比共模抑制比(KCMR)例例:Ad=-200 Ac=0.1 KCMR=20 lg (-200)/0.1=66 dBCMRR Common Mode Rej

18、ection Ratio KCMR=KCMR(dB)=(分贝分贝)cdAAcdAAlg20 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。3.3.差分放大电路的四种接法差分放大电路的四种接法输入端输入端 接法接法双端双端单端单端输出端输出端 接法接法双端双端单端单端 -CCVEEVc2Rc1R1T2TeRi1ui2uoub1Rb2Ro1uo2u（1）双端输入、双端输出）双端输入、双端输出静态分析静态分析ebBEQEEBQ2)1(=RRUVIBQCQ=IIeEQCCQEECCCEQ2=RIRIVVUCCVEEVc2Rc1R1T2TeRi1ui2uoub1Rb

19、2RIBIReIBICIC直流通路直流通路RLEEERBEQbBQVRIURIEEEERCCQCCCEQVRIRIVUEEQEQEQRIIIIE221BQCQEQIIICCVEEVc2Rc1R1T2TeRi1ui2uoub1Rb2RRL动态分析动态分析a.差模输入差模输入i2i1uui2i1iduuu2/iduidu2idu输入差模信号时，输入差模信号时，两集电极两集电极电位一个升高电位一个升高(UCQ2增加增加)，一个下降一个下降(UCQ1减小减小)，就象，就象跷跷板一样。跷跷板一样。1C2CCQ1UCQ2U0交流oui2ui1uRL 的中点相当于的中点相当于交流地，交流地，对对T1、T2

20、各取各取 L21Ri2u2idu两个三极管T1、T2的特性一致，电路参数对应相等。1 多级放大电路的耦合方式用非线性元件进行温度补偿 恒流源使共模放大倍数_（增大，减小），从而_（增大，减小）共模抑制比，理想的恒流源相当于阻值为无穷的电阻，其共模抑制比是_。IB1、IB2由负电源 VEE 提供。Ri=1000/(2.温度的影响相当于给差分放大电路加入了共模信号，所以差分放大电路能够抑制温漂。光电耦合器件可以集成，广泛用于集成电路中变压器原、副边阻抗关系(4)差分放大电路对温漂的抑制作用UB3UE3 IE3 IC31 直接耦合放大电路的零点漂移问题2 多级放大电路的动态分析ui2=8 mV 2

21、mV静态：保证各级有合适的Q点缺点：不能传送缓慢变化信号和直流信号。（3）单端输入双端输出uO=UCQ1-UCQ2 =0长尾式差分放大电路 恒流源_差模放大倍数。阻容耦合电路的频率特性：iduCCVEEVc2Rc1R1T2TeRi1ui2uoub1Rb2RRLi2u2idu2iduRe 对差模信号作用对差模信号作用 ui1 ui2ib1,ic1ib2 ,ic2ic1 =-ic2iRE=ie1+ie2=0uRE =0RE对差模信号不起作用对差模信号不起作用ib2ib1ic2ic1iREi2i1uui2i1iduuu2/idu动态分析动态分析a.差模输入差模输入 ib1=-ib2微变等效电路微变等

22、效电路odubuod2uod2idui2uRbRrbeRc2RLrbeRc2RLb1ib2ib1ib2i i1uidodduuA q差模电压放大倍数差模电压放大倍数id21od21uubebLCrRRR)2/(iRoRoduuod2uod2idui2uRbRbrbeRc2RLrbeRc2RLbibibibibi i1uq差模输入电阻：差模输入电阻：beid2rRRbq差模输出电阻：差模输出电阻：cod2RR微变等效电路微变等效电路CCVEEVc2Rc1R1T2TeRi1ui2uoub1Rb2RRLb.共模输入共模输入i2i1uu icuicu动态分析动态分析输入共模信号时，两集电输入共模信号时

23、，两集电极电位（极电位（uc1和和uc2）同时以）同时以相同幅度、相同方向变化相同幅度、相同方向变化1C2Cc1uocui2ui1u0ouc2u0icoccuuAKCMR=（2）双端输入、单端输出）双端输入、单端输出差模输入差模输入等效电路等效电路 静态分析（略）静态分析（略）动态分析动态分析bebLcd2/rRRRAbeid2rRRbcoRR若从若从T2集电极输出集电极输出则为正。则为正。icocc=uuAebeb2)1()/(=RrRRRLc)(2)1(2bebebebcdCMRrRRrRAAK双端输出对共模信号双端输出对共模信号有较强的抑制能力，而单有较强的抑制能力，而单端输出对共模信号

24、抑制能端输出对共模信号抑制能力较弱。可增大力较弱。可增大Re。共模输入等效电路共模输入等效电路（3）单端输入双端输出单端输入双端输出beLcd)2/(rRRRAb0cAbeid2rRRbco2 RRicciddouAuAu同双端输入、双端输出同双端输入、双端输出（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：beLcd2/rRRRAbbeid2rRRbcoRRebebc2)1()(=RrRRRALc注意放大倍数的正负号：注意放大倍数的正负号：设从设从T1基极输入，如果基极输入，如果从从T1 集电极输集电极输出，为负；从出，为负；从T2集电极集电极 输出为正。输出为正。变

25、压器原、副边阻抗关系当 ui 等于零时，uo不等于零。要求：耦合电容容量较大。光耦合，电隔离性能好；T ICQUCQ 使信号变化幅度加大。问题 1:前后级Q点相互影响。设从T1基极输入，如果从T1 集电极输出，为负；-分别估算 恒流源_差模放大倍数。uC1=-uC2各级的工作点彼此独立（3）单端输入双端输出即：ui1=ui2问题 1:前后级Q点相互影响。1 直接耦合放大电路的零点漂移问题结论：变压器原边的等效负载，为副边所带负载乘以变比的平方。KCMR=20 lg (-200)/0.例:Ad=-200要求：耦合电容容量较大。（1）双端输入、双端输出静态：保证各级有合适的Q点(4)差分放大电路对

26、温漂的抑制作用共模抑制比(KCMR)可分解成:ui1=8 mV +2 mV可分解成:ui1=8 mV +2 mVRi=1000/(2.当 ui 等于零时，uo不等于零。阻容耦合：各级放大电路的静态工作点相互独立Ac=0.1 直接耦合放大电路的零点漂移问题1 多级放大电路的耦合方式变压器原、副边阻抗关系（4）单端输入单端输出 IB1、IB2由负电源 VEE 提供。uo=(uC1uC1 )(uC2+uC2)当 ui 等于零时，uo不等于零。（1）双端输入、双端输出ui1=ui2=0与单端输入还是双端输入无关，只与输出方式有关：与单端输入还是双端输入无关，只与输出方式有关：beLcd)2/(rRRR

27、Ab单出：单出：beLcd2/rRRRAb与单端输入还是双端输入无关，只与输出方式有关：与单端输入还是双端输入无关，只与输出方式有关：0cAebebc2)1()(=RrRRRALc与电路连接方式无关。与电路连接方式无关。coRR co2RR beid2rRRb 双出：双出：bebeeLbebLCMR2/)(2/rRRRRrRRKKCMR=即：ui1=ui22 多级放大电路的动态分析其中:RL1=Ri2=R2/R3/rbe2 rbe2=1.两个三极管T1、T2的特性一致，电路参数对应相等。输入共模信号时，两集电极电位（uc1和uc2）同时以相同幅度、相同方向变化T ICQUCQ（1）双端输入、双

28、端输出（2）双端输入、单端输出各级的工作点彼此独立uO=UCQ1-UCQ2 =0放大电路的前级输出端通过电容接到后级输入端。（2）具有恒流源的差分放大电路2 多级放大电路的动态分析当 ui 等于零时，uo不等于零。差分放大电路抑制共模信号，反映了抑制零点漂移的能力。静态时，ui1=ui2 =02 多级放大电路的动态分析结论：变压器原边的等效负载，为副边所带负载乘以变比的平方。阻容耦合：各级放大电路的静态工作点相互独立例:ui1=10 mV,ui2=6 mV为了使左右平衡，可设置调零电位器。为了使左右平衡，可设置调零电位器。（1 1）加入调零电位器）加入调零电位器uoui1+VCCRCT1RBR

29、CT2RBui2REVEE（2）具有恒流源的差分放大电路）具有恒流源的差分放大电路RRuoui1RCT1RBRCT2RBib2ib1ic2ic1ui2E+VCC电路结构电路结构IC3R2T3R1R3-VEEbebeCMRrRRK加大加大Re，可以提，可以提高共模抑制比。高共模抑制比。为此可用恒流源为此可用恒流源T3来代替来代替Re。rce3 1M 恒流源恒流源T3:放大区放大区333cceceIUruCEIB3iCUCE3IC3Q UCE3静态分析：静态分析：主要分析主要分析T3管。管。UB3UE3 IE3 IC3RRuoui1RCT1RBRCT2RBib2ib1ic2ic1ui2E+VCCI

30、C3R2T3R1R3-VEEI2IE3IB3 恒流源相当于阻值很大的电阻。恒流源相当于阻值很大的电阻。恒流源恒流源_差模放大倍数。（影响，不影响）差模放大倍数。（影响，不影响）恒流源使共模放大倍数恒流源使共模放大倍数_（增大，（增大，减小），从而减小），从而_（增大，减小）共模（增大，减小）共模抑制比，理想的恒流源相当于阻值为无穷抑制比，理想的恒流源相当于阻值为无穷的电阻，其共模抑制比是的电阻，其共模抑制比是_。ec2RRRALcbebeCMRrRRK不影响不影响减小减小增大增大无穷无穷用非线性元件进行温度补偿要求：耦合电容容量较大。T ICQUCQ2 多级放大电路的动态分析uC1=-uC2输

31、入差模信号时，两集电极电位一个升高(UCQ2增加)，一个下降(UCQ1减小)，就象跷跷板一样。静态：保证各级有合适的Q点例:ui1=10 mV,ui2=6 mV 恒流源使共模放大倍数_（增大，减小），从而_（增大，减小）共模抑制比，理想的恒流源相当于阻值为无穷的电阻，其共模抑制比是_。问题 2:零点漂移。温度变化导致零点漂移的主要原因-温漂Ri=1000/(2.rce3 1M(4)差分放大电路对温漂的抑制作用可分解成:ui1=8 mV +2 mV加大Re，可以提高共模抑制比。IB1、IB2由负电源 VEE 提供。各级的工作点彼此独立差分放大电路的四种接法-采用特性相同的管子，使温漂相互抵消放大

32、电路的前级输出端通过电容接到后级输入端。第3章 多级放大电路Ac=0.静态时，ui1=ui2 =0-分别估算变压器原、副边阻抗关系（1）双端输入、双端输出设从T1基极输入，如果从T1 集电极输出，为负；-分别估算（4）单端输入单端输出2 多级放大电路的动态分析静态：保证各级有合适的Q点1 直接耦合放大电路的零点漂移问题其中:RL1=Ri2=R2/R3/rbe2 rbe2=1.CMRR Common Mode Rejection Ratio问题 2:零点漂移。温度变化导致零点漂移的主要原因-温漂变压器原、副边阻抗关系(4)差分放大电路对温漂的抑制作用变压器原、副边阻抗关系（3）场效应管差分放大电路）场效应管差分放大电路