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1、第三章第三章 多级放大电路多级放大电路教学基本要求教学基本要求了解：多级放大器的耦合方式，差了解：多级放大器的耦合方式，差动放大电路的组成，零点漂移的概动放大电路的组成，零点漂移的概念。念。理解：差动放大电路的工作原理。理解：差动放大电路的工作原理。掌握：多级放大器的静、动态计算，掌握：多级放大器的静、动态计算，差分放大电路的分析与计算。差分放大电路的分析与计算。3.1 多级放大电路的耦合方式多级放大电路的耦合方式多级放大电路有常见的四种耦合方式：多级放大电路有常见的四种耦合方式：直接耦合直接耦合阻容耦合阻容耦合变压器耦合变压器耦合光电耦合光电耦合1. 直接耦合放大电路直接耦合放大电路+VCC
2、Rc1 Rb1 T1 Rb2 Rc2 T2 uO uI 存在问题：UCE1=UBE2,T1 管饱和+VCCRc1 Rb1 T1 Rb2 Rc2 T2 uO uI Re2 解决方法一：+VCCRc1 Rb1 T1 Rb2 Rc2 T2 uO uI 解决方法二：+VCCRc1 Rb1 T1 Rb2 Rc2 T2 uO uI 解决方法三：uO uI +VCCRc1 Rb1 T1 Rb2 Rc2 T2 Re2 解决方法四：直接耦合放大电路的优缺点直接耦合放大电路的优缺点优点：低频性能好，可放大变化缓慢的信号没有大电容，易于集成化缺点：级与级之间相互影响，电路分析、设计调试困难存在零点漂移问题2. 阻容
3、耦合放大电路阻容耦合放大电路阻容耦合放大电路的优缺点阻容耦合放大电路的优缺点优点：级与级之间互不影响，电路分析、设计调试方便耦合电容容量大对交流信号无影响缺点：低频性能差，不能放大变化缓慢的信号有大电容，不便集成化3. 变压器耦合共射放大电路变压器耦合共射放大电路变压器耦合的阻抗变换变压器耦合的阻抗变换4. 光电耦合放大电路光电耦合放大电路 光电耦合器及其传输特性光电耦合器及其传输特性3.2 多级放大电路的动态分析多级放大电路的动态分析放大倍数输入电阻输出电阻前后级间的相互影响多级放大电路方框图多级放大电路方框图电路的交流等效电路电路的交流等效电路3.3 直接耦合放大电路直接耦合放大电路3.3
4、.1 零漂现象零漂现象产生零漂的原因产生零漂的原因：温漂指标温漂指标： 由温度变化引起的。当温度变化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。因而零点漂移也叫温漂。输入Vi=0时，输出有缓慢变化的电压产生。温度每升高1度时，输出漂移电压按电压增益折算到输入端的等效输入漂移电压值。例如例如若第一级漂了若第一级漂了100 uV，则输出漂移则输出漂移 1 V。 若第二级也漂若第二级也漂了了100 uV，则输出漂移则输出漂移 10 mV。假设假设F 第一级是关键第一级是关键3. 减小零漂的措施减小零漂的措施F 用非线性元件进行温度补偿用
5、非线性元件进行温度补偿F 采用差分放大电路采用差分放大电路漂了漂了 100 uV漂移漂移 10 mV+100 uV漂移漂移 1 V+ 10 mV漂移漂移 1 V+ 10 mV3.3.2 差差分放大电路分放大电路一一.结构特点结构特点:对称性结构对称性结构即：即： 1= 2= VBE1=VBE2= VBE rbe1= rbe2= rbe RC1=RC2= RC Rb1=Rb2= Rb 1. 1. 差动放大电路差动放大电路一般有两一般有两个输入端：个输入端：双端输入双端输入从两输入端同从两输入端同时加信号。时加信号。单端输入单端输入仅从一个输入仅从一个输入端端对地对地加信号。加信号。 2. 2.
6、差分放大电路可以有两个输差分放大电路可以有两个输出端，一个是集电极出端，一个是集电极C C1 1，另一个另一个是集电极是集电极C C2 2。双端输出双端输出从从C C1 1 和和C C2 2输出。输出。单端输出单端输出从从C C1 1或或C C2 2 对地输出。对地输出。二二. 几个基本概念几个基本概念7/22/20243. 3. 差模信号与共模信号差模信号与共模信号差模信号：差模信号：共模信号：共模信号：差模电压增益：差模电压增益：共模电压增益：共模电压增益：总输出电压：总输出电压：4. 4. 共模抑制比共模抑制比三三.差动放大电路的基本工作原理差动放大电路的基本工作原理 1. 静态工作点的
7、计算：静态工作点的计算： 忽略Ib，有：Vb1=Vb2=0V2.抑制零漂的原理抑制零漂的原理:vo= vC1 - vC2 = 0vo= (vC1 + vC1 ) - (vC2 + vC2 ) = 0当当vi1 = vi2 = 0 时，时，当温度变化时：当温度变化时：vC1 = vC2 vC1 = vC2(1)(1)加入差模信号加入差模信号设：设： vi1i1=-=-vi2i2 = =vidid/2/2，vicic=0=0。3.电路的动态分析电路的动态分析 Re对差模信号相当于短路对差模信号相当于短路设设vi1 ,vi2 ib1 ,ib2 ie1 ,ie2 ie1 = - ie2 IRe不变不变
8、 VE不变不变其等效电路为：其等效电路为：其等效电路为：其等效电路为： 因为因为vi1 =- vi2设设vi1 ,vi2 vo1 ,vo2 。由于电路对称由于电路对称 vo1 = vo2 vo= vo1 vo2=-2 vo1 差模电压放大倍数差模电压放大倍数 差模输入电阻差模输入电阻输出电阻输出电阻当加入共模信号时当加入共模信号时设：设： vi1i1= =vi2i2 = =vicic，vidid=0=0。设设vi1 ， vi2 ，使，使vo1 ， vo2 。因因vi1 = vi2， vo1 = vo2 vo= 0 (理想化理想化)。共模电压放大倍数共模电压放大倍数 四四.差动放大器的输入输出方
9、式差动放大器的输入输出方式差动放大器共有四种输入输出方式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1.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
10、数）共模电压放大倍数（3）差模输入电阻）差模输入电阻（4）输出电阻）输出电阻2. 双端输入单端输出双端输入单端输出 这种方式适用于将差分信号转换为单端输出的信号。(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（3）输出电阻）输出电阻（4）共模电压放大倍数）共模电压放大倍数共模等效电路：共模等效电路： 3. 单端输入双端输出单端输入双端输出 单端输入等效双端输入单端输入等效双端输入: 因为右侧的因为右侧的Rb+rbe归算到发射归算到发射极回路的值极回路的值(Rs+rbe) /(1+ ) Re，故故 Re 对对 Ie 分分流极小，可忽略，于是有流极小，可忽略，于是有vi1
11、 = vi2 = vi /2 计算同双端输入双端输出：计算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 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的基极输入信号，的基极输入信号，如果从如果从C1 输出，为负号；输出，为负号；从从C2 输出为正号。输出为正号。 计算同双入单出：计算同双入单出： (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差动放大器动态参数计算总结 双端输出时：双端输出时： 单端输出时：单端输出时： (2)(2)共模电压放大倍数共
12、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：与单端输入还是双端输入无关，只与输出方式有关： 双端输出时：双端输出时： 单端输出时：单端输出时： (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， (4)(4)输出电阻输出电阻(5)(5)共模抑制比共模抑制比 共模抑制比共模抑制比K KCMRCMR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。，或 双端输出时双端输出时KCMRKCMR可认为等于无穷大，
13、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：五五. 带恒流源的差动放大电路带恒流源的差动放大电路 根据共模抑制比公式：根据共模抑制比公式：恒流源的直流电流数值为恒流源的直流电流数值为 IE3 =(UR2- VBE3 )/ Re 可以看出可以看出：加大加大Re，可以可以提高共模抑制比提高共模抑制比。为此可用为此可用恒流源恒流源T3来代替来代替Re 。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。恒流源不影响差模放大倍数。恒流源不影响差模放大倍数。恒流源使共模放大倍数减小，从而增加恒流源使共模放大倍数减小，从而增加共模抑制比。理想的恒流源相当于阻值共模抑制比。理想的恒流源相当于阻值为无穷大的电阻，所以共模抑制比无穷为无穷大的电阻，所以共模抑制比无穷大。大。恒流源的作用恒流源的作用
