《模拟电子技术华成英童诗白第四版考试重点学习基础第3章多级放大电路课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《模拟电子技术华成英童诗白第四版考试重点学习基础第3章多级放大电路课件（66页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、许昌学院 电气信息工程学院 陈素华 E-mail: Tel:15994095515,多媒体教学课件,模拟电子技术Fundamentals of Analog Electronics,第3章 多级放大电路,3.1 多级放大电路的耦合方式,3.3 直接耦合放大电路,3.2 多级放大电路的动态分析,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,3、了解多级放大电路中的互补输出级,本章教学时数：8学时,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？,2.如何将多个单级放大电路连接成多级放大
2、电路？各种连接方式有和特点？,3.直接耦合放大电路的特殊问题是什么？如何解决？,4.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？,5.直接耦合放大电路输出级的特点是什么？如何根据要求组成多级放大电路？,多级放大电路的耦合方式及分析方法,3.1 多级放大电路的耦合方式,3.2 多级放大电路的动态分析,多级放大电路的组成,3.1 多级放大电路的耦合方式,耦合：放大器与放大器之间的联接方式。 耦合方式：有阻容耦合、变压器耦合、直接耦合三种。 阻容耦合放大电路、变压器耦合放大电路只能放大交流信号，而直接耦合放大电路还能放大直流信号。,多级放大电路对耦合电路要求：,1. 静态：保证
3、各级Q点设置,2. 动态: 传送信号。,要求：波形不失真，减少压降损失。,一. 直接耦合,既是第一级的集电极电阻，又是第二级的基极电阻,能够放大变化缓慢的信号，便于集成化， Q点相互影响，存在零点漂移现象。,当输入信号为零时，前级由温度变化所引起的电流、电位的变化会逐级放大。,输入为零，输出产生变化的现象称为零点漂移,第二级,第一级,如何设置合适的静态工作点？,Q1合适吗？,对哪些动态参数产生影响？,用什么元件取代Re既可设置合适的Q点，又可使第二级放大倍数不至于下降太大？,若要UCEQ5V，则应怎么办？用多个二极管吗？,二极管导通电压UD？动态电阻rd？,Re,如何设置合适的静态工作点？,U
4、CEQ1太小加Re（Au2数值）改用D若要UCEQ1大，则改用DZ。,稳压管 伏安特性,小功率管多为5mA,由最大功耗得出,必要性？,rzu /i，小功率管多为几欧至二十几欧。,NPN型管和PNP型管混合使用,问题的提出： 在用NPN型管组成N级共射放大电路，由于UCQi UBQi，所以 UCQi UCQ(i-1）（i=1N），以致于后级集电极电位接近电源电压，Q点不合适。,UCQ1 （ UBQ2 ） UBQ1 UCQ2 UCQ1,二、阻容耦合,Q点相互独立。不能放大变化缓慢的信号，低频特性差，不能集成化。,共射电路,共集电路,有零点漂移吗？,利用电容连接信号源与放大电路、放大电路的前后级、放
5、大电路与负载，为阻容耦合。,三、变压器耦合,从变压器原边看到的等效电阻,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，负载上获得的功率等于原边消耗的功率。,3.2 多级放大电路的动态分析,1.电压放大倍数,2. 输入电阻,3. 输出电阻,对电压放大电路的要求：Ri大， Ro小，Au的数值大，最大不失真输出电压大。,分析举例,讨论一 失真分析：由NPN型管组成的两级共射放大电路,共射放大电路,共射放大电路,饱和失真？截止失真？,首先确定在哪一级出现了失真，再判断是什么失真。,比较Uom1和Uim2，则可判断在输入信号逐渐增大时哪一级首先出现失真。,在前级均未出现失真的情况下，多级放大
6、电路的最大不失真电压等于输出级的最大不失真电压。,清华大学 华成英 ,讨论二放大电路的选用,按下列要求组成两级放大电路： Ri12k，Au 的数值3000； Ri 10M，Au的数值300； Ri100200k，Au的数值150； Ri 10M ，Au的数值10，Ro100。,共射、共射；共源、共射；共集、共射；共源、共集。,3.3 差分放大电路,一、零点漂移现象及其产生的原因,二、长尾式差分放大电路的组成,三、长尾式差分放大电路的分析,四、差分放大电路的四种接法,五、具有恒流源的差分放大电路,六、差分放大电路的改进,一、零点漂移现象及其产生的原因,1. 什么是零点漂移现象：uI0，uO0的现
7、象。,产生原因：温度变化，直流电源波动，元器件老化。其中晶体管的特性对温度敏感是主要原因，故也称零漂为温漂。,克服温漂的方法：引入直流负反馈，温度补偿。 典型电路：差分放大电路,二、长尾式差分放大电路的组成,零输入零输出,若V与UC的变化一样，则输出电压就没有漂移,零点漂移,参数理想对称：Rb1= Rb2，Rc1= Rc2， Re1= Re2; T1、T2在任何温度下特性均相同。,长尾式差分放大电路的组成特点,典型电路,在理想对称的情况下： 1. 克服零点漂移； 2. 零输入零输出。,三、长尾式差分放大电路的分析 1. Q点：令uI1= uI2=0,Rb是必要的吗？,1. Q点,晶体管输入回路
8、方程：,通常，Rb较小，且IBQ很小，故,2. 抑制共模信号,共模信号：数值相等、极性相同的输入信号，即,2. 抑制共模信号 ：Re的共模负反馈作用,Re的共模负反馈作用：温度变化所引起的变化等效为共模信号,对于每一边电路，Re=?,如 T()IC1 IC2 UE IB1 IB2 IC1 IC2 ,抑制了每只差分管集电极电流、电位的变化。,3. 放大差模信号,iE1= iE2，Re中电流不变，即Re 对差模信号无反馈作用。,差模信号：数值相等，极性相反的输入信号，即,为什么？,差模信号作用时的动态分析,差模放大倍数,4. 动态参数：Ad、Ri、 Ro、 Ac、KCMR,共模抑制比KCMR：综合
9、考察差分放大电路放大差模信号的能力和抑制共模信号的能力。,在实际应用时，信号源需要有“ 接地”点，以避免干扰；或负载需要有“ 接地”点，以安全工作。,根据信号源和负载的接地情况，差分放大电路有四种接法：双端输入双端输出、双端输入单端输出、单端输入双端输出、单端输入单端输出。,关于差模信号、共模信号的定义,差模信号：,共模信号：,差模电压增益：,共模电压增益：,电路中的信号怎么样,总输出电压：,1. 差动放大电路一般有两个输入端： 双端输入从两输入端同时加信号。 单端输入仅从一个输入端对地加信号。,2. 差动放大电路可以有两个输出端。 双端输出从C1 和C2输出。 单端输出从C1或C2 对地输出
10、。,引入几个基本概念,差动放大器共有四种输入输出方式: 1. 双端输入、双端输出（双入双出） 2. 双端输入、单端输出（双入单出） 3. 单端输入、双端输出（单入双出） 4. 单端输入、单端输出（单入单出） 主要讨论的问题有： 差模电压放大倍数、共模电压放大倍数 差模输入电阻 输出电阻,四、差分放大电路的四种接法,回顾知识：双端输入双端输出,(1)差模电压放大倍数,（2）共模电压放大倍数,（3）差模输入电阻,（4）输出电阻,1. 双端输入单端输出：Q点分析,由于输入回路没有变化，所以IEQ、IBQ、ICQ与双端输出时一样。但是UCEQ1 UCEQ2。,为什么？,1. 双端输入单端输出：差模信号
11、作用下的分析,1. 双端输入单端输出：共模信号作用下的分析,1. 双端输入单端输出：问题讨论,（1）T2的Rc可以短路吗？ （2）什么情况下Ad为“”？ （3）双端输出时的Ad是单端输出时的2倍吗？,2. 单端输入双端输出,输入差模信号的同时总是伴随着共模信号输入：,2. 单端输入双端输出,3. 单端输入单端输出,注意放大倍数的正负号： 设从T1的基极输入信号，如果从uo1 输出为负号；从uo2 输出为正号。,计算同双入单出：,4. 四种接法的比较：电路参数理想对称条件下,输入方式： Ri均为2(Rb+rbe)；双端输入时无共模信号输入，单端输入时有共模信号输入。,输出方式：Q点、Ad、 Ac
12、、 KCMR、Ro均与之有关。,(1)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：,差动放大器动态参数计算总结,双端输出时：,单端输出时：,(2)共模电压放大倍数,与单端输入还是双端输入无关，只与输出方式有关：,双端输出时：,单端输出时：,(3)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。,单端输出时， 双端输出时，,(4)输出电阻,(5)共模抑制比,共模抑制比KCMR是差分放大器的一个重要指标。,，或,双端输出时KCMR可认为等于无穷大， 单端输出时共模抑制比：,动画演示,五、具有恒流源的差分放大电路 为什么要采用电流源？,Re 越大
13、，共模负反馈越强，单端输出时的Ac越小，KCMR越大，差分放大电路的性能越好。 但为使静态电流不变，Re 越大，VEE越大，以至于Re太大就不合理了。 需在低电源条件下，得到趋于无穷大的Re。,解决方法：采用电流源！,五、具有恒流源的差分放大电路,等效电阻为无穷大,近似为 恒流,1) RW取值应大些？还是小些？ 2) RW对动态参数的影响？ 3) 若RW滑动端在中点，写出Ad、Ri的表达式。,六、差分放大电路的改进 1. 加调零电位器RW,2. 场效应管差分放大电路,讨论一,若uI1=10mV，uI2=5mV，则uId=？ uIc=？,uId=5mV ，uIc=7.5mV,清华大学 华成英 ,
14、讨论二,1、uI=10mV，则uId=? uIc=? 2、若Ad=102、KCMR103用直流表测uO ，uO=?,uId=10mV ，uIc=5mV,uO= Ad uId+ Ac uIc+UCQ1,3.4 互补输出级,二、基本电路,三、消除交越失真的互补输出级,四、准互补输出级,五、直接耦合多级放大电路,一、对输出级的要求,一、对输出级的要求,互补输出级是直接耦合的功率放大电路。 对输出级的要求：带负载能力强；直流功耗小；负载电阻上无直流功耗； 最大不失真输出电压最大。,二、基本电路,静态时T1、T2均截止，UB= UE=0,1. 特征：T1、T2特性理想对称。,2. 静态分析,T1的输入特
15、性,理想化特性,3. 动态分析,ui正半周，电流通路为 +VCCT1RL地， uo = ui,两只管子交替工作，两路电源交替供电，双向跟随。,ui负半周，电流通路为 地 RL T2 -VCC， uo = ui,4. 交越失真,消除失真的方法： 设置合适的静态工作点。,信号在零附近两只管子均截止,开启电压,三、消除交越失真的互补输出级,对偏置电路的要求：有合适的Q点，且动态电阻尽可能小，即动态信号的损失尽可能小。 如果信号为零时两只管子处于临界导通或微导通状态，那么当有信号输入时两只管子中至少有一只导通，因而消除了交越失真。 二极管导通时，对直流电源的作用可近似等效为一个0.60.8V的直流电池
16、，对交流信号的作用可等效为一个数值很小的动态电阻。,三、消除交越失真的互补输出级,四、准互补输出级,为保持输出管的良好对称性，输出管应为同类型晶体管。,五、直接耦合多级放大电路 1. 放大电路的读图方法,（1）化整为零：按信号流通顺序将N级放大电路分为N个基本放大电路。 （2）识别电路：分析每级电路属于哪种基本电路，有何特点。 （3）统观总体：分析整个电路的性能特点。 （4）定量估算：必要时需估算主要动态参数。,2. 例题,第一级：双端输入单端输出的差放,第二级：以复合管为放大管的共射放大电路,第三级：准互补输出级,动态电阻无穷大,（1）化整为零，识别电路,（2）基本性能,输入电阻为2rbe、电压放大倍数较大、输出电阻很小、最大不失真输出电压的峰值接近电源电压。,（3）判断电路的同相输入端和反相输入端,整个电路可等效为一个双端输入单端输出的差分放大电路。,同相 输入端,反相 输入端,清华大学 华成英 ,（4）交流等效电路,可估算低频小信号下的电压放大
