circuit323【多级放大电路】
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-270o
阻容耦合电路的频率特性
A
耦合电 容造成
三极管结 电容造成
f
Au 幅频特性
Au0
低频区:耦合电容的容抗大,分析电路
Au0
时,必须考虑电容的作用。其结果是电
2
通频带
压放大倍数减小,输出电压相位相对中 频区前移。
0
fL
下限频率
fH f
上限频率
高频区:电路中的耦合电容和旁路电 容可以视为短路,但晶体管的结电容
后级
求:Au 、ri、ro 。
1. 静态: Q点同单级 2. 动态性能: 关键 :考虑级间影响
R1 1M
R2 C2 82K
+UCC RC2 10K (+24V)
方法:
ri2 = RL1
•
•
Uo1 Ui2
C1 T1
RS 20K
RE
Ui 217K
US
Ui2 Uo1
C3 T2 10K
RE2 R3 8K 43K
T
2
12 0.6 IB2 130 513 0.04mA
3K IE2 IC2 = 2IB2 = 500.04 = 2mA
UCE2 = 12 - 23 = 6V
(2)、微变等效电路
ui 20K
•• T1
130K
T2
•
1.5K
4K
3K
30K 4K 130K
C1
C2
T1
ui 20K 4K
C4
UCC
+12V
端,在两级放大之间需要考虑信号的耦合问题。
多级放大电路级间常用的耦合方式有:
(1)阻容耦合 (2)变压器耦合 (3)直接耦合 (4)光电耦合
适前电要高 用后路求、 于级结电低 中静构容频 低态简容特 频无单量性 放影,大差 大响 ,, 。,
适具高电 用有、路 于阻低笨 中抗频重 低变特, 频换性 放作差 大用, 。,
•
•
T2
T1
RE2
•
•
EC (1) 当 es = 0 时(静态)
UBE1
RS RS RB1
EC
若RS<<RB1, UBE1<0.5~0.7V
UO
T1管工作在死区, IB0
解决的方法: 在基极串接一个电阻RB2
(2) UCE1=UBE2=0.5~0.7V T1管接近饱和区。 解决的方法:a)、在T2管发射极加一个电阻RE2
第
第
Au
n 级
n+1 级
Au0
Au0
2
ron
Uin1 Uon
rin+1
Uin1
rin1 ron rin1
Uon
0
f
直接耦合放大电路的幅频特性
由于它易于集成, 且低频特性好因而 应用较广泛。
1、直接耦合放大电路存在的两个主要问题
1) 静态工作点的相互影响。
RB1
RB2 • RS es
••
RC1 RC2
Au1
( 1 1 )RL1
51 1.7
0.968
rbe1 ( 1 1 )RL1 2.9 511.7
Aus1 82 0.968 0.778 82 20
设: 1=2=50, rbe1 = 2.9K ,
ib1
ib2
rbe2 = 1.7K
RS
ib1
20k
rbe1
•
•
Ui
R1
Us
RE
rbe 2
RL Uo CE
ro
R1 1M
R2 C2 82K
+UCC RC2 10K (+24V)
C1 T1
RS 20K
RE
Ui 217K
US
Ui2 Uo1
C3 T2 10K
RE2 R3 8K
43K
RL
Uo
CE
ri2
解: 1. 微变等效电路:
ib1
ib2
RS
ib1 rbe1
rbe 2
•
•
Ui
R1
Us
R2 R3
T2 C3
电路各参数如图, (1)、计算前、后级放大
3K 1.5K Uo电(路2)的、静画态出值微。变等效电路。
(3)、求各级电压放大倍数及总电压和输出电阻。
解:(1)、求静态值
30K VB1
20K
+12V
第一级
4K IB1
IC1
+12V
130KVB1=12 IC220/(20+30)= 4.8V
RE
1
ib2
•
RC2 RL Uo
ri
ri 2
ro
2.动态参数:
1 ri = R1 //[ rbe1 +( +1)RL1 ]
其中 RL1= RE1//RL1 =RE1//ri2 = RE1// R2 // R3 // rbe2 = 27 // 1.7 1.7K
ri =1000K//(2.9+51×1.7)K 82K
容抗变小,电流放大系数将会降低,
-90o
因此分析电路时要考虑晶体管结电容
45o -180o
f
的影响。放大电路的输入阻抗、输出 阻抗减小,电压放大倍数减小,输出
-270o
相频特性
电压的相位相对于中频区后移。
三、直接耦合放大电路
如果待放大的信号频率非常低,就只能采取直接耦合 的方式,即把前级的输出端直接接到后级的输入端。
T2 C3
3K 1.5K
Ui Uo
30K
•• • • • • •
•
r• be1 1Ib1•
•
• rbe2
• 2Ib2
•
U0
20K 30K
4K 130K 3K 1.5K
•• • • • •
•
•
(3)求放大倍数
r •
• be1 1Ib1•
•
• rbe2
• 2Ib2
rbe1=300+(1+1)26/IE1 =300+5126/1.051.6K
零点漂移被完全抑制了
R2 R3
1
ib2
•
RC2 RL Uo
ri 82 K
ri 2
ro
Au2 2 RL2 50 ( 10 // 10 ) 147
rbe 2
1.7
电压放大倍数:
Au Au1 Au2 147 0.968 142.3
源电压放大倍数:
Aus Aus1 Au2 147 0.778 114.4
2 ro = RC2= 10K
ib1
ib2
RS
ib1 rbe1
rbe 2
ib2
•
Ui
R1
•
Us
1000K
RE
R2 R3
设: 1=2=50, rbe1 = 2.9K , rbe2 = 1.7K
•
RC2 RL Uo
27K
ri
ri 2
ro
3 源电压放大倍数:
Aus1 ri Au1 ri Rs
其中:
U0 U01
1
=
3.6K Au
Au1
50
3.6 1.6
112.5
Au1·Au2 =-112.5
(4)、求 ri 及 r0
ri = ri1 = 20K // 30K // rbe1 1.4K
射随器的输出电阻ro
rbe
R'S
ro r02 rbe2 R'S 1 RC1 // RB2 1 4K // 130K 0.098K
A2
1、多级放大的计算
第N级
输 出
放大 信
AN
号
总放大倍数:A=A1·A2 ·····AN总输入电阻:ri=ri1 总输出电阻:ro=roN
2、多级放大电路的级间耦合
输 入 第1级 耦 第2级 耦 信 放大 合 放大 合 号
输
第N级
出
放大
信
号
A1
A2
AN
为了将信号从上一级放大输出端有效地传送到下一级放大的输入
2)零点漂移
当输入信号为零时,输出电压不保持恒定,而是在某
个范围随时间、温度不断地缓慢变化,称这种现象为
零点漂移或“零漂”。 (1) 产生零漂的原因:
a)、温度对晶体管参数的影响
T
I
CEO
IC
b)、电源EC的波动
(2) 衡量零漂的指标
Uid
Uod Au
输出端漂移电压
折合到输入端的等效漂移电压
只有输入端等效 漂移电压比输入信号 小许多时,放大后的 有用信号才能很好的 区分出来。因此抑制 零点漂移成为制作高 质量直接耦合放大电 路的一个重要问题。
ib1
ib2
设: 1=2=50, rbe1 = 2.9K ,
RS
ib1 rbe1
rbe 2
•
•
Ui
R1
Us
R2 R3
RE
1
ib2
rbe2 = 1.7K
RC2
10K
RL
10K
•
Uo
ri
ri 2
ro
例:
C1
30K 4K 130K
C2
T1
ui 20K 4K
C4
UCC
+12V
已知:1=
1=50,UBE=0.6V
多级放大电路
一、多级放大的概念
单管放大电路的电压放大能力有限
Au
R'L rbe
一般只能达到几十到一百多倍,但是,在许多场合,待
放大信号很微弱,如1mV,如果要输出较大信号,如
2V,那么,靠单管放大电路是难以实现放大的,需要采
用多级放大电路,对信号进行逐级放大:
输 入
第1级
信 放大
第2级 放大
号
A1
适存前低电 用在后频路 于零级特结 集点静性构 成漂态很简 电移互好单 路。相,, 。影
响
高前抗 频后干 特级扰 性电能 较隔力 差离强 。,,
对耦合电路要求:
耦合电路:
静态:保证各级Q点设置
要求 动态: 传送信号
波形不失真 减少压降损失
二、阻容耦合放大电路
阻容耦合在分立元件的交流放大电路中应用很广,但集成电 路中不常用。
但是漂移是由于环境而引起的,如果两个同样的 电路,在相同的环境下工作,产生的漂移也相同。
当两个放大电路构成差动输出,则相同的漂移将互 相抵消,达到抑制漂移的目的。这就是差动放大电路。 差动电路是抑制零漂最有效的电路。
四、差动放大电路
(一)差动电路的工作特点:
•
• • +VCC
RB2
RC uo RC
阻容耦合电路中,各级的静态偏置电路都是独立的,互不 影响,电路结构简单。但它的高、低频特性差,所以只能适用 于中频放大电路。
1)、阻容耦合电路的放大的分析
Au
U0 Ui
U01 Ui
U0 U01
Au1 Au2
第
C
第
n
n+1
级
级
多级放大电路中,后级的输入电阻 是前级的负载;前级的输出电阻是后级 的信号源内阻。因此计算电路的增益时, 不能孤立地计算每个单级的增益,而必 须考虑级与级之间的影响。
20K 30K
4K 130K 3K 1.5K
Ui
rbe2=300+(1+2)26/IE2
•
=300+5126/21K
•• • • • •
•
ri
ri2
U0
•
Au1
U01 Ui
1
RL1 rbe1
ri2 =130K//[rbe2+(1+ 2)(3K//1.5K)] = 37.14K
RL1
Au2
= 4//ri2
为原来的 1 倍时所对应的频率为上、 下限频率,2fH与fL之间的频率段称为放 大电路的通频带,是放大电路的一个重 fH f 要指标。
上限频率
中频区:电压放大倍数及输出电压的相位
-90o
相频特性
均可任为与频率无关。电压放大倍数的幅
45o
值称为中频电压放大倍数,而幅角为-180o
f (共射极放大电路)。
2、克服零点漂移的途径
静态工作点之间的互相影响 ——可以通过调节解决
零点漂移 ——固有缺点,原电路中无法解决 由于环境的变化,引起放大电路工作点的变化,这
种变化是非常缓慢的,在阻容耦合电路中,由于耦合电 容的隔离,每级放大的漂移不能传递给下一级,但在直 接耦合中,前级放大电路的漂移将作为下级放大的“输 入”,逐级得到放大,在末级产生较大的漂移。
RL Uo CE
ri2
•
•
•
1
Au
Uo
•
U
•
o1
U
•
o
Au1 Au2
Ui Ui Ui2
考虑级间影响
2 ri , ro :概念同单级
+UCC
R1 1M
R2 C2 82K
RC2 10K (+24V)
C1 T1
RS 20K
RE
Ui 217K
US
Ui2 Uo1
ri
ri2
C3 T2 10K
RE2 R3 8K 43K
1 jC
ron
Uon
Uin1
rin+1
典型电路的分析
R1 1M
R2 C2 82K
+UCC RC2 10K (+24V)
C1 T1
RS 20K
RE
Ui 217K
US
C3 T2 10K
RE2 R3 8K 43K
RL Uo CE
设: 1=2=50, rbe1 = 2.9K , rbe2 = 1.7K
前级
b)、在T2管发射极加一个二极管D或稳压管DZ,因为二极管动 态电阻极小,所以产生的负反馈作用很微弱。而稳压管的电压 几乎基本不随IE2改变,几乎不会引起负反馈。
(3) 若RC1过小,则IC1和IB2过大,使 T2管饱和
••
RB1
RC1 RC2 •
RB2 • RS
es
• T2 T1
RE2
•
•
EC
UO 解决方法:取 RC1>RC2
2
50
2)阻容耦合电路的频率特性
频率特性分幅频特性和相频特性,两者合称频率特性。
幅频特性:放大电路电压幅值的放大倍数与频率之间的关系。
相频特性:输出电压与输入电压之间相位差与频率之间的关系。
Au
幅频特性
Au0
由于电容的作用,放大电路在高、 低频区电压放大倍数都会下降,当下降
Au0 2
0 fL
下限频率
RB2
RB1 •
T1 uo1
T2
uo2
•
RB1
ui1
ui2
•
差动放大原理电路
1、电路特点 结构:对称
输入:从T1、T2的 基极输入。
输出:从T1、T2的集 电极输出。
2、零点漂移的抑制
T
I
C
1
U CE 1
IC 2 UCE 2
∵电路的对称性,∴UCE1=UCE2 则 Uo=UCE1 –UCE2=0