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1、多级放大电路,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。,常用的耦合方式：直接耦合、阻容耦合和变压器耦合。,动态: 传送信号,减少压降损失,静态：保证各级有合适的Q点,波形不失真,输出,多级放大电路的框图,对耦合电路的要求,4.1 多级放大电路的耦合方式,单级放大器(静态工作点稳定的共射极放大器),多级阻容耦合放大器的级联,设二级放大器的参数完全一样,4.2 阻容耦合放大电路,多级阻容耦合放大器的分析,(1) 由于电容的隔直作用，各级放大器的静态工作点相互独立，分别估算。 (2) 前一级的输出电压是后一级的输入电压。 (3) 后一级的输入电阻是前一级的交流负
2、载电阻。 (4) 总电压放大倍数=各级放大倍数的乘积。 (5)总输入电阻ri即为第一级的输入电阻ri1 。 (6)总输出电阻即为最后一级的输出电阻.,第一级,第二级,负载,信号源,两级之间通过耦合电容 C2 与下级输入电阻连接,1. 静态分析,由于电容有隔直作用，所以每级放大电路的直流通路互不相通，每级的静态工作点互相独立，互不影响，可以各级单独计算。,两级放大电路均为共发射极分压式偏置电路。,2. 动态分析,微变等效电路,第一级,第二级,多级阻容耦合放大器的静态工作点,第一级静态工作点,第二级静态工作点,多级阻容耦合放大器的微变等效电路,前一级的输出电压 是后一级的输入电压,后一级的输入 电
3、阻是前一级的 交流负载电阻。,多级阻容耦合放大器的微变等效电路,多级阻容耦合放大器的电压放大倍数、输入电阻、输出电阻的计算,第二级的 输入电阻,ri= ri 1 = R11/ R12/ rbe1,多级阻容耦合放大器的电压放大倍数、输入电阻、输出电阻的计算,ri 2 = R21/ R22/ rbe2,ro = RC2,= Au1Au2,总电压放大倍数,Au为正，输入输出同相,总放大倍数等于各级放大倍数的乘积,代入数值计算,ri= ri 1 = R11/ R12/ rbe1 =100/33/1.62=1.52k,RB1=100k RB2=33k RE=2.5k RC=5k RL=5k =60 EC
4、=15V,ri 2 = R21/ R22/ rbe2=100/33/1.62=1.52k,Au= Au1Au2=(-43)(-93)=3999,ro = RC2= 5k,两级单管放大器级联,可提高电压放大倍数;但输入电阻仍很小,输出电阻仍很大,阻容耦合多级放大电路,当两级放大器（静态工作点稳定的基本放大器）级联时，放大倍数大大提高。但输入电阻较小，输出电阻较大。,Au= Au1 Au2=3999,RS=20k,=-6.6,输入电阻很小的放大器当信号源有较大内阻时,放大倍数变得很小,ri= R11/ R12/ rbe =1.52 k,Au=-93,由于信号源内阻大,而放大器输入电阻小,致使放大倍
5、数降低,RB=570k RE=5.6k RL=1.52k =100 EC=15V,用射极输出器作为输入级,构成两级放大器，可提高放大器的输入电阻,用射极输出器作为输入级时电压放大倍数的估算,用射极输出器作为输出级,构成两级放大器，可减小放大器的输出电阻,提高带负载的能力,ro1= RC1 =5k,RL=5k 时, Au=-93 RL=1k 时, Au=-31,第一级放大倍数的计算,=ri2=173 k,Au1=-185,后一级的输入 电阻作为前一 级的交流负载 电阻,总放大倍数的计算,Au= Au1 Au2 =（-185） 0.99=-183,Au= Au1 Au2 =（-174） 0.97=
6、-169,比较不接射极输出器时的带负载能力：,RL=5k 时, Au=-93 RL=1k 时, Au=-31,当负载电阻由5k变为1k时，放大倍数降低到原来的92.3%,降低到原来的30%,结论:用射极输出器作为输出级,可减小放大器的输出电阻,提高带负载的能力,输入电阻ri 、输出电阻ro的计算,ri= ri1 = R11/ R12/ rbe1 =1.52 k,RS为信号源内阻,即前一级的输出电阻RC1,= RB/ RC1,设: gm=3mA/V =50 rbe = 1.7K,例题:,求:总电压放大倍数、输入电阻、输出电阻,（1）估算各级静态工作点: （略）,（2）动态分析:,微变等效电路,首
7、先计算第二级的输入电阻ri2= R3/ R4/ rbe=82/43/1.7=1.7 k,第二步:计算各级电压放大倍数,第三步:计算输入电阻、输出电阻,ri=R1/R2=3/1=0.75M ,ro=RC=10k ,第四步:计算总电压放大倍数,Au=Au1Au2 =(-4.4) (-147) =647,例2:,如图所示的两级电压放大电路， 已知1= 2 =50, T1和T2均为3DG8D。 (1) 计算前、后级放大电路的静态值(UBE=0.6V); (2) 求放大电路的输入电阻和输出电阻； (3) 求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数。,解:,(1) 两级放大电路的静态值可分别计算。,第一级是射极
8、输出器:,第二级是分压式偏置电路,解:,第二级是分压式偏置电路,解:,(2) 计算 r i和 r 0,由微变等效电路可知，放大电路的输入电阻 ri 等于第一级的输入电阻ri1。第一级是射极输出器，它的输入电阻ri1与负载有关，而射极输出器的负载即是第二级输入电阻 ri2。,微变等效电路,(2) 计算 r i和 r 0,(2) 计算 r i和 r 0,(3)求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数,第一级放大电路为射极输出器,(3)求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数,第二级放大电路为共发射极放大电路,总电压放大倍数,应用举例镍镉电池恒流充电电路,原理: 三极管工作 于恒流状态， 基极电位恒 为6V
9、；调整 转换开关 使充电电流 限制在50mA 和100mA;,性能: 正常充电时间 7小时左右;充 电电流为恒定 值；充电电流 大小由电池额定容量确定。,LED发光二极 管承受正向电 压导通发光, 发光强度与通 过的电流大小 有关。LED与R5串联后，接于R4 两端，R4两端电压的大小，反映充电电流的大小，LED发光的亮、暗指示S的位置, R5是LED的限流电阻,使通过LED的电流限制在一定数值。,例： 扩音系统,功率放大电路的作用： 用作放大电路的输出级，以驱动执行机构。如使扬声器发声、继电器动作、 仪表指针偏转等。,4.3 功率放大电路,4.3.1 功率放大电路的一般问题,功率放大电路是一
10、种以输出较大功率为目的的放大电路。为了获得大的输出功率，必须使 输出信号电压大； 输出信号电流大；放大电路的输出电阻与负载匹配。, 实例典型的收音机电路,变频,低放 中放,功放,Ic=0.5mA,Ic=2mA,Ic=20mA Ec=6V,Po=30mW,电源供给的功率：,PDC=EcIc=120mW,转换效率：,1. 功放电路与普通放大电路的比较,功率放大电路：要求负载得到一定的不失真或失真较小的输出功率；电路工作在大信号状态，研究的问题是提高输出功率和效率。,共同点：都是能量转换电路，把直流能量转换为交变能量,不同点：普通放大电路：要求负载得到不失真电压信号，不要求输出功率；电路工作在小信号
11、状态，研究的问题是电压放大倍数、输入和输出电阻、带宽等。,2. 功放电路研究的主要问题,要求输出功率尽可能大，要求输出电流和电压都大，管子运行在极限状态。 电路效率要高：效率是指负载得到的有用信号功率与电源供给的直流功率之比，比值越大效率越高。 非线性失真尽可能小：功率与失真是一对矛盾，一般输出功率越大失真越严重。 半导体的散热问题：功放电路中很大一部分功率被集电结消耗掉，使结温上升，为充分利用允许的管耗输出足够大的功率，散热非常重要。 功放管的保护问题：为输出足够大的功率，管子承受的电压很高，通过的电流很大，管子较容易损坏。,二.放大电路工作状态,iC,甲类放大：静态工作点在交流负载线中点，
12、用于电压放大, 甲类虽然放大的信号不失真，但管耗太大，电路的效率很低,iC,甲乙类放大： 在截止区偏上一点，防止交越失真,iC,乙类放大：ICQ = 0 ，三极管只在正半周工作，电压幅值大，用于功率放大,甲乙类放大和乙类放大电路因静态电流很小，使电源供给的直流功率几乎全部转换成交流输出信号，因此降低了管耗，提高了效率。但是，这两种功放电路都出现了严重的波形失真。,三. 射极输出器的功率放大作用,射级输出器具有输入电阻高、输出电阻低的特点，能达到电阻匹配的要求。另外射极输出器的电压放大倍数近似等于1，具有电流放大和功率放大作用。因此用射级输出器作功率输出级，在负载上可得到最大不失真输出功率。,射
13、极输出器甲类功率放大电路,退出,效率低原因：静态电流造成的管耗较大，如果将Q下移，使信号等于零时，电源的输出等于零或很小，信号增大时，电源供给的功率增大，这样便可解决效率低的问题。,1. 静态值,VB = 0IBQ = Ec / (1+) REICQ = Ec / REUCEQ =2Ec - Ic RE Ec,2. 功率,效率低原因：静态电流造成的管耗较大，如果将Q下移，使信号等于零时，电源的输出等于零或很小，信号增大时，电源供给的功率增大，这样便可解决效率低的问题。 可见，射极输出器能满足电阻匹配，使负载获得最大输出功率，但因电路的静态电流较大，因而晶体管的损耗较大，致使能量转换效率低。,如
14、何解决效率低的问题？,办法：降低Q点,但又会引起截止失真,既降低Q点又不会引起截止失真的办法： 采用推挽输出电路，或互补对称射极输出器,4.3.2 互补对称功率放大电路,互补对称：电路中采用两个晶体管：NPN、PNP各一支；两管特性一致。对称电源：+USC，-USC组成互补对称式射极输出器,NPN型,PNP型,一、工作原理（设ui为正弦波）,静态时：,ui = 0V T1、T2均不工作 uo = 0V,动态时：,ui 0V,T1截止，T2导通,ui 0V,T1导通，T2截止,iL= ic1 ;,iL=ic2,注意：T1、T2两个晶体管都只在半个周期内工作的方式。,输入输入波形图,死区电压,(1
15、) 静态电流 ICQ、IBQ等于零； (2) 每管导通时间于半个周期 ； (3) 存在交越失真。,特点：,二、最大输出功率及效率的计算,假设 ui 为正弦波且幅度足够大，T1、T2导通时均能饱和，此时输出达到最大值。,负载上得到的最大功率为：,若忽略晶体管的饱和压降，则负载（RL)上的电压和电流分别为：,电源提供的直流平均功率计算：,每个电源中的电流为半个正弦波，其平均值为:,两个电源提供的总功率为：,USC1 =USC2 =USC,效率为：,OTL: Output TransformerLess,OCL: Output CapacitorLess,互补对称功放的类型：,1. OCL乙类互补对
16、称功率放大电路,VT1、VT2分别为NPN型和PNP型晶体管，要求VT1和VT2管特性对称，并且正负电源对称。,电路组成和工作原理,电路在静态时管子不取电流，而在有信号时，VT1和VT2轮流导电，交替工作，使流过负载RL的电流为一完整的正弦信号。由于两个不同极性的管子互补对方的不足，工作性能对称，所以这种电路通常称为互补对称式功率放大电路。,电压和电流波形图,性能指标估算 OCL乙类互补对称功率放大电路的图解分析如图所示。,（1）输出功率Po （2）效率 （3）单管最大平均管耗PT1max,OCL乙类互补对称功率放大电路的图解分析,2.OCL甲乙类互补对称功率放大电路在输入电压较小时，存在一小段死区，此段输出电压与输入电压不存在线性关系，产生了失真。由于这种失真出现在通过零值处，故称为交越失真。交越失真波形如图所示。,
