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1、第3章 多级放大电路,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 3.3 直接耦合放大电路,3. 1 多级放大电路的耦合方式,在实际应用中，为了同时满足多方面的要求，需要将多个基本放大电路连接起来，从而构成多级放大电路。组成多级放大电路的每一个基本放大电路称为一级，级与级之间的连接称为级间耦合。常见的耦合方式有直接耦合、阻容耦合和变压器耦合等方式。,3. 1. 1 直接耦合 直接耦合：将前级的输出端直接连接到后级的输入端，没有电抗性元件，称为直接耦合，如图所示。图中 既作为第一级的集电极电阻，又作为第二级的基极电阻。,由于 ， 管的静态工作点太靠近饱和区，容易引起饱和失真，
2、为此，在 管的发射极加电阻 ，以抬高 管的基极电位 , 如左图所示。,一、直接耦合放大电路静态工作点的设置,位。可是，如果级数增多，由于集电极电位逐级升高，以至于接近电源电压，势必使后级的静态工作点不合适。为此，可采用 型和 型管混合使用的方法如图，虽 ，但 。,为了使晶体管工作在放大区，要求集电极电位高于其基极电,3. 1. 2 阻容耦合,阻容耦合：将前级输出端通过电容接到后级的输入端，称为 阻容耦合。如图所示为两级阻容耦合放大电路，第一级为共射 放大电路，第二级为共集放大电路。,3. 1. 3 变压器耦合,变压器耦合：将前级的输出端通过变压器接到后级的输入端或负载电阻上，称为变压器耦合，如
3、图所示。,3. 2 多级放大电路的动态分析,例：电路如图，设晶体管的 ， ， 。,求各级放大电路的 点，多级放大电路的 、 和 。,解：各级静态工作点的计算,多级放大电路的交流通路与交流等效电路：,第二级输入电阻 的计算：,第一级电路电压放大倍数 的计算：,第二级电压放大倍数 及总的电压放大倍数 的计算：,输入电阻 的计算：,交流等效电阻,，第二级输入电阻 。,由于 ，故 ，电压放大倍数为,，,，,，,输入电阻为 ，输出电阻为 。,输出电阻 的计算：,例：电路如图，已知晶体管 ， ， ，,。试估,算电路的 点、 、 和,。,解：各级静态工作点,第一级,第二级,例：电路如图，已知 ， ， ，,求
4、静态工作点、电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。,解：,，,，,，,，,，,，,3. 3 直接耦合放大电路,(a) 测试电路 (b) 输出电压的漂移,3. 3. 1 直接耦合放大电路的零点漂移现象,3. 3. 2 差分放大电路,一、电路组成,温控电压源电路：图中 是假想的受温度控制的电压源，其电压,与集电极静态电压 保持同步变化，且与之相等。当 温度变化,时，由于 始终与 保持相等，故输出电压中 就只有动态信号,作用的部分了，从而抑制了由于温度变化而引起的漂移。,当于短路到地, 因此,大大提高了对差模信号的放大能力。由于差模信号又称为差分信号，故将这种电路,称为差分放大电路。,用下， 中的电流变
5、化为零，即 对差模信号无反馈作用，相,，从而实现了电压放大。在差模信号作,实用型差分放大电路：电路如图, 当输入电压为两个大小相,等、极性相反的差模信号时，由于 ， ，,又称为差动电路。,1. 静态分析,故 ，差分电路对共模信号不予放大。由于电路参数的理想对称性，温度变化时管子的电流变化完全相同，故可以将温度漂移等效为共模信号。,此外，发射极电阻 对共模信号的负反馈作用，抑制了每只 晶体管集电极电流的变化。即,的信号电压为 和 ，如图所示。由于 点相当于接,3. 对差模信号的放大作用（双端输入，双端输出）,当差分放大电路输入一个差模信号 时，加在两个输入端,地，负载电阻的中点也相当于接地，因而
6、负载电阻 被分成了,相等的两部分，分别接在两管的发射极和集电极之间，在差模,信号作用下的交流等效,电路如图。,差模放大倍数：差模输出电压与差模输入电压之比称为差模放大倍数，即,输出电阻：,输入电阻：,共模抑制比：为了衡量差分放大电路对差模信号的放大能力,在电路参数理想对称的情况下，由于 ，故 。,和对共模信号的抑制能力，引入共模抑制比的概念，定义为：,三、差分放大电路的四种接法 1.双端输入、单端输出,（1） 静态工作点,由直流通路可得 ， ，,，,，,直流通路,（2）输入差模信号时的动态参数,差模放大倍数：,输入电阻：,（3）输入共模信号时的动态参数,，,，,2. 单端输入、双端输出,虽有共
7、模输入电压 , 但因共模输出电压为零, 共模放大倍数为零。,模电压放大倍数、输入电阻和输出电阻分别为,单端输入、双端输出与双端输入、双端输出的分析完全相同，其差,3. 单端输入、单端输出,（1） 静态工作点,，,，,，,差模信号的交流通路,共模信号的交流通路,（2） 动态参数,练习题：差动放大电路如图所示，已知晶体管的 ，,静态工作点 、 和 ；,差模电压放大倍数 、输入电阻 和输出电阻 。,， 。试求：,直流通路,解： 静态工作点的计算,解： 动态参数的计算,交流通路,以至于 太大就不合理了,。,为,由典型的差分放大电路可见， 越大，共模负反馈越强，单端,四、改进型差分放大电路,1. 具有恒
8、流源的差分放大电路,对交流信号而言，恒流源 的内阻为无穷大，相当于开 路；恒压源的内阻为零，相 当于短路。,输出时的 越小，,静态电流不变， 越大， 就越大，,了在低电源条件下，得到趋,越大，差分放大电路的性能越好，但为使,于无穷大的 ，,源电路。,需采用恒流,2. 场效应管差分放大电路,场效应管差分电路,恒流源电路的简化画法及电路调零措施,使电路在 时 。,为获得高输入电阻的差分放大 电路，可用场效应管取代晶体管， 这种电路特别适合于做直接耦合 多级放大电路的输入级，和晶体 管放大电路相同，场效应管放大 电路也有四种接法。,若用恒流源符号取代恒流源电,路，则可得到图示差分放大电路。,图中，
9、为阻值很小的调零电位,器，,调节电位器滑动端的位置，,可,压 差模输入电压 输出动态电压,练习：电路如图，已知 ， 。,改进型差分放大电路-恒流源电路,若输入直流信号 ， ，则电路的共模输入电,试问：,例：电路如图，已知晶体管的 ， ， ， 管和 管的发射极静态电流均为 。 （1） 的取值应为多少？ 管和 管的管压降 等于多少？ （2）计算 、 和 数值； （3）将电路改成单端输出，用直流表测得输出电压为 ， 试问输入电压 约为多少？,解：（1）求 和,（2）求动态参数 、 和,（3）求输入电压,由于用直流表测得的输出电压中既含有静态量，又含有变化量（信号作用的结果），故用所测电压减去静态电压
10、就可得到动态电压。,一、基本电路,3.3.3 直接耦合互补输出级,静态时，输入电压与输出电压均为零。设输入电压为正弦波，,当 时， 管导通， 管截止， 管以射随器的形式将正半周,信号传递到负载。当 时， 管截止， 管导通， 管以,射随器的形式将负半周信号 传递到负载，实现了双向跟 随。 该电路简称互补电路， 又称为无输出电容电路，即 电路。当 时， 输出电压产生失真，这种失 真称为交越失真。,2. 电压放大倍数的计算,，,，,，,，,第4章 集成运算放大电路,4.1 集成运算放大电路概述 4.2 集成运放中的电流源电路 4.3 集成运放电路简介 4.4 集成运放的性能指标及低频等效电路,4.1
11、 集成运算放大电路概述,集成运算放大器外形图,扁平式,双列直插式,集成电路：用专门的制作工艺，将各个元件制作在一块厚约,，面积约为 的半导体基片上的电路称为,集成运放：将一个完整的直接耦合多级放大电路制作在同一,块硅片上，使之具有比例、求和等多种运算功能的电路称为集,成运算放大电路，简称集成运放。,集成电路。,圆壳式,4. 1. 2 集成运放的组成及各部分作用,一、输入级：前置级，一般采用输入电阻高，差模放大倍数大，抑制共模信号能力强的差分放大电路。,二、中间级：主放大级，多采用具有较强放大能力的共射放大电路，其电压放大倍数可达千倍以上。,三、输出级：功率级，多采用输出电阻小、非线性失真小的互
12、补对称输出电路。,四、偏置电路：为各级放大电路设置合适的静态工作点，采用恒流源电路。,如图所示为集成运放电路方框图，有以下四部分构成：,集成运放的符号,4. 1. 3 集成运放电压传输特性,集成运放的符号：如图 所示。从外部看，可以认为集成运 放是一个双端输入、单端输出，具有差模放大倍数大、输入电 阻高、输出电阻低和抑制温漂好的差分放大电路。,电压传输特性,电压传输特性曲线：输出电压 与输入电压 之间的关 系曲线，称为电压传输特性曲线。如图 所示。,电压传输特性：在线性区，集成运放的差模开环放大倍数为,电路如图，管子的特性完全相同。对于 管，由于 ，,4. 2 集成运放中的电流源电路,像电流源
13、。因 ，,一、镜像电流源,4. 2. 1 基本电流源电路,和 呈镜像关系，该电路称为镜,当 时，输出电流为,管子处于临界放大状态，故有 ，由于 ，故有,故,，即 ，故,电路如图，由图可知， ，当 时有 ，,二、比例电流源,比例电流源,式中， 为基准电流，其值为,比例电流源改变了镜像电流源中,的关系，,而使 可以大于 或,小于 ，,的缺点。,从而克服了镜像电流源的,很小，只有几十毫伏，甚至更小，因此，只要几千欧的 ，就可得到几十微安的 ，故称为微电流源。,电路如图，当 时， ，,微电流源,三、微电流源,可以证明， 与 的关系为,式中， 为基准电流，其值为,（为微安级）,（为毫安级）,在设计电路时
14、，先确定 和 的值，然后求出 和 的值。,式中,电路如图， 、 和 管特性完全相同， 为输出电流。 管串联在 管的发射极，其作用与典型工作点 稳定电路中 的 相同。因为 管 - 间的等 效电阻非常大，所以可使 高 度稳定。分析可得,二、威尔逊电流源,威尔逊电流源,当 时， ，,可见，在 很小时认为 ，,受基极电流影响很小。,一、有源负载共射放大电路,4. 2. 4 以电流源为有源负载的放大电路,电路组成：如图所示， 是 的有源负载。由图可知，基 准电流为,空载时，因 ，故,在集成运放中，常用电流源电路取代集电极电阻，这样既可获得合适的静态电流, 对于交流信号而言，又可得到很大的集电极等效电阻。由于将有源元件晶体管作为负载，故称之为有源负载。,电压放大倍数：若 很大，则必须考虑动态电阻 的影响，,由交流等效电路可得,注意：1. 输入端应含直流分量，以提供静态基极电流； 2. 电路带有负载 时， 将有所减小。,当输入差模信
