第五章-多级放大电路

第五章多级放大电路

第一节多级放大电路

在实际工作中，为了放大非常微弱的信号，需要把若干个基本放大电路连接起来，组成多级放大电路，以获得更高的放大倍数和功率输出。

多级放大电路内部各级之间的连接方式称为耦合方式。常用的耦合方式有三种，即阻容耦合方式、直接耦合方式和变压器耦合方式。

1.多级放大电路的耦合方式

1.1阻容耦合

通过电容和电阻将信号由一级传输到另一级的方式称为阻容耦合。图所示电路是典型的两级阻容耦合放大电路。

优点：耦合电容的隔直通交作用，使两级Q相互独立，给设计和调试带来了方便；

缺点：放大频率较低的信号将产生较大的衰减，不适合传递变化缓慢的信号，更不能传递直流信号；加之不便于集成化，因而在应用上也就存在一定的局限性。

1.2直接耦合

多级放大电路中各级之间直接（或通过电阻）连接的方式，称为直接耦合。

直接耦合放大电路具有结构简单、便于集成化、能够放大变化十分缓慢的信号、信号传输效率高等优点，在集成电路中获得了广泛的应用。

直接耦合放大电路存在的最突出的问题是零点漂移问题。所谓零点漂移是指把一个直接耦合放大电路的输入端短路时，即输入信号为零时，由于种种原因引起输出电压发生漂移（波动）。

1.3变压器耦合

变压器耦合放大电路如图所示。这种耦合电路的特点是：级间无直流通路，各级Q独立；变压器具有阻抗变换作用，可获最佳负载；变压器造价高、体积大、不能集成，其应用受到限制。

耦合方式优点缺点应用

直接耦合·可放大直流及缓慢变化

的信号，低频响应好。

·便于集成·各级Q不独立，使设计、

计算、调试不便。

·有严重的零点漂移问题。

直流或交流放

大，分立或集成

电路

阻容耦合·各级Q独立

·传输交流信号损失小，

增益高

·体积小，成本低·无法集成

·不能放大直流及缓慢变化

的信号，低频响应差

交流放大

分立电路

变压器耦合·各级Q独立

·可以改变交流信号的电

压、电流和阻抗

·无法集成

·高频和低频响应差

·体积大，笨重

功率放大

调谐放大

2.直接耦合放大电路的特殊问题——零点漂移

2.1零点漂移

所谓零点漂移是指当把一个直接耦合放大电路的输入端短路时，即输入信号为零时，由于种种原因引起输出电压发生漂移（波动）。

产生零点漂移的原因很多。如晶体管的参数随温度的年华、电源、电压的波动等，其中，温度的影响是最重要的。在多级放大电路中，又已第一、第二级的漂移影响最为严重。因此，抑制零点漂移着重点在第一、第二级。

2.2差分式放大电路（观看视频）

在直接耦合多级放大电路中抑制零点漂移最有效的电路结构是差动放大电路。因此，在要求较高的多级直接耦合放大电路的前置级和集成电路中广泛采用这种电路。

2.2.1差分放大电路的组成

差分放大电路是由对称的两个基本放大电路，通过射极公共电阻耦合构成的，如图所示。对称的含义是两个三极管的特性一致，电路参数对应相等。

β

1

＝β2＝βV BE1＝V BE2＝V BE

r

be1

＝r be2＝r be I CBO1＝I CBO2＝I CBO

R

c1

＝R c2＝R c R b1＝R b2＝R b

2.2．2 差分放大电路的输入和输出方式

差分放大电路一般有两个输入端：同相输入端，反相输入端。

根据规定的正方向，在一个输入端加上一定极性的信号，如果所得到的输出信号极性与其相同，则该输入端称为同相输入端。

反之，如果所得到的输出信号的极性与其相反，则该输入端称为反相输入。

信号的输入方式：若信号同时加到同相输入端和反相输入端，称为双端输入；若信号仅从一个输入端加入，称为单端输入。

差分放大电路可以有两个输出端，一个是集电极C

1，另一个是集电极C

2

。

从C

1和C

2

输出称为双端输出，仅从集电极C

1

或C

2

对地输出称为单端输出。

2．2.3. 差模信号和共模信号

差模信号是指在两个输入端加上幅度相等，极性相反的信号；

共模信号是指在两个输入端加上幅度相等，极性相同的信号。如图所示。

差分放大电路仅对差模信号具有放大能力，对共模信号不予放大。

温度对三极管电流的影响相当于加入了共模信号。差分放大器是模拟集成运算放大电路输入级所采用的电路形式。

3.多级放大电路的分析方法（图见书P73）

分析多级放大电路的基本方法是：化多级电路为单级，然后再逐级求解。化

解多级电路时要注意，后一级电路的输入电阻作为前一级电路的负载电阻；或者，

将前一级输出电阻作为后一级电路的信号源内阻。

3.1输入电阻和输出电阻

多级放大电路的输入电阻就是第一级放大电路的输入电阻，其输出电阻就是

最后一级放大电路的输出电阻。有时第一级的输入电阻也可能与第二级电路有

关，最后一级的输出电阻也可能与前一级电路有关，这就取决于具体电路结构。 11211////be i i

i r R R I U R ===11//be i

i i r R I U R ==，其中12111//R R R =，为第一级的等效偏流电阻。

202c o R R R ==

3.2电压放大倍数

式中A u1、A u2…A un ：多级放大电路各级的电压放大倍数。

A u （d

B ）= A u1（dB ）+ A u2（dB ）+ …+ A un （dB ）

注意：在计算每一级电压放大倍数时，要把后一级的输入电阻视为它的负载电

阻。

1'11be L u r R A β-=，其中21'1//i c L R R R =，而2

22212////be i r R R R =，可见，'1L R 为1c R 、21R 、22R 、2be r 四个电阻并联。