第3章 多级放大电路

Au Au1 Au 2 185 0.99 183
rbe RB // RS rbe RB // ro1 ro RE // RE // 1 1 2.36 570 // 5 5.6 // 73 1 100
ri ri1 R1 // R2 // rbe1 1.52k
单级阻容耦合放大电路
耦合电容，缓 慢变化的信号 被阻断。
极间 电容 两级阻容耦合放大电路 隔直 流通 交流
二、阻容耦合
利用电容连接信号 源与放大电路、放大 电路的前后级、放大 电路与负载，为阻容 耦合。
共射电路
共集电路
有零点漂移吗？
阻容耦合电路的特点
(1)静态工作点相互独立，在分立元件电路中广泛 使用。 (2)不能放大变化缓慢的信号，低频特性差，不能 集成化。
3. 若信号经射极输出器后，再经放大后放大电 路一输出，求放大倍数Au。
rbe1=1.62 k， rbe2=2.36 k 1. 求直接采用放大电路一的放大倍数Au。
R' L Au 1 93 rbe1
Ri = R1// R2// rbe =1.52 k
放大倍数与负载的大小有关。例： RL=5k 时, Au= - 93； RL=1k 时, Au= - 31 。
• 低频特性好,可以放大交流和缓慢变化及直流 信号； • 便于集成化。 • 各级静态工作点Q点互相影响，不利于电路的 分析、设计和调试。 • 零点漂移严重。
如何克服各级静态工作点 相互影响？
阻容耦合方式
阻容耦合是通过电容器将后级电路与前级相连接， 其方框图所示。
阻容耦合放大电路的方框图
阻容耦合方式
+EC
例1
R1 RC C11
T1 CE
RB
T2
C22 RL
交流性能指标计算：
R u R2 R E1 S u i s
r
i
RE2
uo
( R3 ∥ Ri2 ) A u1 rbe1
Ri2 R5 ∥[rbe 2 (1 2 )(R6 ∥ RL )]
Ri R1 ∥ R2 ∥rbe1
假设
Au1 = 100, Au2 = 100 Au = 10000
+ ui
—
Rb1
Rc1 T1 Re1
Re2 T2
+ VCC + uo
- VEE
漂移 1V
等效 100 uV
第一级是关键
若输出有1V的漂移电压 。 则等效输入有100 uV的漂移电压
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，采用特性相同的管子，使得温漂 抵消。
1、光电耦合
发光元件
光敏元件
图3.1.5光电耦合器及其传输特性
2、光电耦合放大电路
目前市场上已有集成光电耦合放大电路，
具有较强的放大能力。
小结
直接耦合电路 静态工作点相互影响，零点漂移严重。 阻容耦合电路： 静态工作点各级之间没有影响，对低频的信号无法进行放大。 光电耦合 具有光电直接相互转化作用，同时具有放大功能。
+ uI1
-
+ uI2 u I1
Re
+ -
uI2
Re -VEE
+
VBB
图 3.3.2差分放大电路的组成(d)
图 3.3.2差分放大电路的组成(e)
将发射极电阻合二为一、 对差模信号Re相当于短路。
长尾式差分放大电路 便于调节静态工作点，电 源和信号源能共地
双电源的作用：
（1）使信号变化幅度加大。 （2）IB1、IB2由负电源-UEE提供。 为了使左右平衡，可设 置调零电位器:
+
Ui
C1
Rb
RC
+
T
+
△D
Uo
-
-
二、 差分放大电路
差分放大电路是构成多级直接耦合放大电路的基本单元电路
1、电路的组成
+ T
Re
Re
uO
V
-
T
差分放大电路的组成(a)
差分放大电路的组成(b)
利用射极电阻稳定Q点 但仍存在零点漂移问题
T的UCQ变化时，直流电 源V始终与之保持一致。
采用与图（a）所示电路参数完全相同，管子特性也相同的电路 共模信号 输入信号uI1和uI2大小相等，
(3)在集成电路中无法制造大容量电容，不便于集 成化，尽量不用。
三、变压器耦合
可能是实际的负载，也 可能是下级放大电路
从变压器原 边看到的等 效电阻 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。
2 ' 2 P P ， I R I 1 2 c L l RL
2 I N1 2 ' l RL 2 RL ( ) RL，实现了阻抗变换。 Ic N2
讨论：带负载能力。 1. 输出接射极输出器时的带负载能力：
RL=5 k时： Au1=-185，Au2=0.99，ri2=173 k Au= Au1 Au2 =-183 RL=1 k时： Au1=-174 ，Au2=0.97，ri2=76 k Au= Au1 Au2 =-169
即：当RL由5k变为1k时，放大倍数降低到原来的92.3%。
+ T2
U O

+
U i

Q1合适吗？
UCE1=UBE2=0.7V
UCE1=UBE2=0.7V
iC / mA A
静态工作点靠近饱 和区，会产生什么 交流负载线 后果？
Q
B
O
iB = 0
C D UCES=0.5VEFra bibliotekuCE/V
两个单管放大电路简单的直接耦合
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。
T1
i
Rb1
+ U

Re2
T2
+VCC
Rc2
+ U O
UCQ1 （ UBQ2 ） ＞ UBQ1 UCQ2 ＜ UCQ1 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=1～N），以致于后级集电极电位接 近电源电压，Q点不合适。
直接耦合放大电路特点
温度对 Q 点和输出波形的影响
温度升高将导致 IC 增大，Q 上移。波形容易失真。
iC
VCC RC
T = 20 C
Q
Q O
T = 50 C
iB
VCC
uCE
两个单管放大电路简单的直接耦合
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。
直接耦合放大电路静态工作点的设置 改进电路—(b)
一、动态参数分析
1.电压放大倍数
n U U U U o o1 o2 o A A u uj U U U U j 1 i i i2 in
2. 输入电阻
Ri Ri1
3. 输出电阻
Ro Ron
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。
§3.1 多级放大电路的耦合方式
一、直接耦合 二、阻容耦合 三、变压器耦合
多级放大电路级间耦合方式
阻容 耦合 变压 器 耦合 直接 耦合
A1
A2
A1
A2
A1
A2
两个单管放大电路简单的直接耦合
直接耦合：前一级的输出级直接连接到后一级的输入级。 直接 连接
Rb1
Rc1
T1
Rb2
既是第一级的集电极电阻， 又是第二级的基极电阻 Rc2 +VCC
• 注意： • 1、当共集放大电路作为输入级（第一级）时，它 的输入电阻与第二级的输入电阻有关； • 2、当共集放大电路作为输出级（最后一级）时， 它的输出电阻与倒数第二级的输出电阻有关。
共集电极动态分析： 输入电阻
带负载电阻后
Ri Rb rbe (1 )(Re // RL )
C22 uo
CE
uo u i
RE2
ri
放大电路一
放大电路二
+EC
R1 RC T1 ui R2 RE1 CE
+EC RB C21 uo u i C T2 22 RE2 uo
C11
C12
ri 1. 求直接采用放大电路一的放大倍数Au。
2. 若信号经放大电路一放大后，再经射极输出 器输出，求放大倍数Au、ri和ro 。
RL N1 2 ( ) RL Au β ，RL rbe N2
(a)电路
(b)交流等效电路
图 3.1.3 变压器耦合共射放大电路
优点：Q点相互独立, 便于分析、设计和调试；实现阻抗变换。 缺点：低频特性差；不便于集成化；笨重。
四、
光电耦合
光电耦合是以光信号为媒介来实现电信号的耦合和传递 的，因而其抗干扰能力强而得到越来越广泛的应用。
讨论：几级放大，各是什么放大电路？
+24V RB1 C1 + + . Ui – RE1 27k T1
1M
82k +
C2
RB1
RC2
10k
T2
C3 + +
RE1
43k
510 + CE
RB2
. U
7.5k
RE2
o –
§3.2 多级放大电路的动态分析
一、动态参数分析
二、分析举例
Ri与负载有关！
共集电极动态分析：
输出电阻的分析（外加电源法）