(模拟电子技术基础)第10讲多级放大电路的耦合方式及分析方法
多级放大电路的耦合方式及分析方法
实现阻抗变换
4、光电耦合
（1）光电器件
复合管
输入与输出采 用不同电源和 地
避免受到各种电干扰
输入回路 将电能转 换为光能
输出回 路将光 能转换 为电能
U CE C
传输比: CTR ic iD
二、多级放大电路的动态分析
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。
分析举例1
( R3 ∥ Ri2 ) A u1 rbe1 (1＋ 2 ) ( R6 ∥ RL ) A u2 rbe2 (1＋ 2 ) ( R6 ∥ RL ) A A A
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。
如何设置合适的静态工作点？
Q1合适吗？ 对哪些动态参 数产生影响？
Re
用什么元件取代Re既可设置合适的Q点，又可使第 二级放大倍数不至于下降太大？ 二极管导通电压UD＝？动态电阻rd＝？
如何设置合适的静态工作点？
稳压管 伏安特性
UCQ1 （ UBQ2 ） ＞ UBQ1
多级放大电路
第3章多级放大电路
3.1 学习要求
（1）了解多级放大电路的概念，掌握两级阻容耦合放大电路的分析方法。（2）了解差动放大电路的工作原理及差模信号和共模信号的概念。
（3）理解基本互补对称功率放大电路的工作原理。
（4）了解集成运算放大器的基本组成、特点以及各主要参数的意义。（5）理解集成运算放大器的电压传输特性和理想化的主要条件。
（6）掌握集成运算放大器线性应用和非线性应用的基本条件和分析依据。（7）理解反馈的概念，了解反馈的类型和负反馈对放大电路性能的影响。
3.2 学习指导
本章重点：
（1）多级放大电路的分析方法。
（2）差动放大电路的工作原理及分析方法。
（3）集成运算放大器的电压传输特性和理想化的主要条件。
（4）集成运算放大器线性应用和非线性应用的基本条件和分析依据。（5）负反馈对放大电路性能的影响。
本章难点：
（1）多级放大电路电压放大倍数的计算。
（2）差动放大电路的工作原理及分析方法。
（3）反馈的极性与类型的判断。
本章考点：
（1）阻容耦合多级放大电路的静态和动态分析计算。
（2）简单差动放大电路的分析计算。
（3）集成运算放大器线性应用和非线性应用的基本条件和分析依据。（4）负反馈极性与类型的判断。
（5）负反馈对放大电路性能的影响。
电子技术学习指导与习题解答
46 3.2.1 多级放大电路的耦合方式 1．阻容耦合
各级之间通过耦合电容和下一级的输入电阻连接。优点是各级静态工作点互不影响，可单独调整、计算，且不存在零点漂移问题；缺点是不能用来放大变化很缓慢的信号和直流分量变化的信号，且不能在集成电路中采用阻容耦合方式。
多级放大电路的耦合方式及分析方法
多级放大电路的耦合方式及分析方法
1.直接耦合：直接耦合是最简单的一种耦合方式，也是最常见的一种。每个放大器级之间通过电容连接，将前一级的输出直接连接到后一级的输入。这种耦合方式的优点是频率响应良好，但缺点是容易造成直流偏置漂
移和破坏后一级放大器的输入电阻。
2.电容耦合：电容耦合是另一种常见的耦合方式。每个放大器级之间
通过电容连接，对输入信号进行交流耦合。这种耦合方式的优点是能够消
除直流偏置漂移和不同级之间的彼此干扰，但缺点是频率响应不如直接耦合。
3.变压器耦合：变压器耦合是一种较为复杂的耦合方式，通过变压器
将前一级的输出信号耦合到后一级的输入。这种耦合方式的优点是能够提
供良好的频率响应和隔离性能，但缺点是成本较高。
4.共射耦合：共射耦合是一种基于晶体管的放大电路中常见的耦合方式。在共射放大器中，前一级的输出信号通过电容耦合到后一级的输入，
同时通过电阻进行直流偏置。这种耦合方式的优点是能够提供较高的电压
放大倍数和较好的频率响应，但需要额外的直流偏置电路。
在进行多级放大电路的分析时，根据所使用的耦合方式和电路结构的
不同，可以使用不同的方法进行分析。
1.直流偏置分析：对于使用直接耦合或电容耦合的多级放大电路，需
要进行直流偏置分析以确定各级的工作点。这可以通过分析电路中的直流
电路和使用KVL和KCL等电路分析方法来实现。
2.小信号等效电路分析：在确定了各级的工作点之后，可以将电路抽
象为小信号等效电路进行分析。在这种分析方法中，需要将电路中的非线
性元件（如晶体管）线性化，并对输入信号进行小幅度近似。
多级放大电路的耦合方式及分析方法
自动控制系统
信号转换与传输
多级放大电路能够将微弱的控制信号放大， 实现长距离传输，保证控制系统稳定运行。
执行机构驱动
放大电路能够驱动执行机构，如电机、气缸 等，实现自动化控制。
通信系统
要点一
信号调制与解调
在通信系统中，多级放大电路能够实现信号的调制和解调 ，确保信号传输的稳定性和可靠性。
要点二
数据传输
通过多级放大电路，可以将微弱的信号放大，实现数据的 远距离传输。
THANKS
感谢观看
$R_{out} = frac{V_{o}}{I_{o}}$， 其中$V_{o}$为输出电压， $I_{o}$为输出电流。
通频带与增益带宽乘积
通频带
01
指放大电路能够正常放大的信号频率范围。
增益带宽乘积
02
指放大电路增益与通频带的乘积，反映了放大电路在一定增益
下的频率响应特性。
增益带宽乘积计算公式
瞬态分析法
总结词
通过分析电路在输入信号瞬间的响应来研究 多级放大电路的性能。
详细描述
瞬态分析法是一种通过分析电路在输入信号 瞬间的响应来研究多级放大电路性能的分析 方法。这种方法通过求解电路的微分方程或 差分方程来计算电路在各个时刻的电压和电 流值，从而全面了解电路的性能表现。瞬态 分析法适用于分析多级放大电路的频率响应
目的与意义
多级放大电路的耦合方式
知识点： 多级放大电路的耦合方式
多级放大电路的耦合方式
常见的组合形式有： 共集-共射电路 共射-共基电路 共集-共基电路 共集-共集电路
多级放大电路的耦合方式
耦合：在多级放大电路中，每两个 单级放大电路之间的连接方式。
多级放大电路的耦合方式
常见的几种耦合方式：
① 直接耦合 ② 阻容耦合 ③ 变压器耦合 ④ 光电耦合
模拟电子技术
知识点： 多级放大电路的耦合方式
静态：保证各级Q点设置合理
要
求
波形不失真
动态: 传送信号 减少压降损失
多级放大电路的耦合方式
常见的几种耦合方式：
① 直接耦合—— 优点： • ② 阻容耦合
•
③ 变压器耦合
可传送直流或变化 缓慢的信号
多用于直流放大电 路和线性集成电路
④ 光电耦合
缺点： • 各放大级的工作点
互相影响
• 零点漂移
多级放大电路的耦合方式
常见的几种耦合方式：
① 直接耦合
② 阻容耦合—— 优点： •
③ 变压器耦合
•
④ 光电耦合
•
电路简单 各级工作点相互独立 应用最广泛
缺点： • 不能传送直流及变化
缓慢的信号
多级放大电路的耦合方式
常见的几种耦合方式：
① 直接耦合 ② 阻容耦合
模拟电子技术课程设计多级低频组容耦合放大器
模拟电子技术课程设计多级低频组容耦合放大
器
文件编码（008-TTIG-UTITD-GKBTT-PUUTI-WYTUI-8256）
电子技术课程设计实验报告
基于Multisim10的电子电路设计与仿真
学院: 计算机与通信工程学院
班级：通信1002
姓名：
学号： 4
指导老师：陈勇
设计时间：
目录
课题二：（选做实验）多级低频组容耦合放大器
1.设计任务和设计要求-----------------------------------------7
2.设计思路与电路结构-----------------------------------------7
3.设计方案--------------------------------------------------------7
4.电路工作原理及计算过程-----------------------------------10
5.波形仿真结果-------------------------------------------------15
6.设计存在的缺陷-----------------------------------------------15
7.参考文献--------------------------------------------------------15
课题二：多极低频阻容耦合放大电路
1.设计任务与要求:
(1)设计任务：
设计多级阻容耦合放大电路
(2)设计要求:
a、输入正弦信号有效值U i=10mV，信号源内阻为50 Ω，工作频率
多级放大电路的组成及耦合方式
2.7.1 多级放大电路的组成及耦合方式
模拟电子技术
2. 晶体管及放大电路基础
2.7.1 多级放大电路的组成及耦合方式
第 1级
第 2级
第 n_ 1 级
第 n级
Rs
+ Ro1
+ + Ro2
+ + Ron-1
++ Ron
+
+ u_s
ui _ Ri1
uo1 ui2 _ _ Ri2
集成电路采用直接耦合
模拟电子技术
2. 晶体管及放大电路基础
3）变压器耦合
RB11 + TR1
u_i
RB12
TR2 T1
RB21
+ RE1 CB1
+ CE1 RB22
RL
TR3 T2
+VCC
+
u_o
+CER1 E2
+CE2
wenku.baidu.com
模拟电子技术
2. 晶体管及放大电路基础
变压器耦合特点： a. 对直流信号没有放大能力，只能放大交流信号。 b. 对直流信号起到隔离作用，可以消除零点漂移。 c. 各级电路的静态工作点相互独立，便于设计和调试。 d. 体积大、重量重、费用高、不宜集成化。 e. 具有阻抗变换作用，可以实现阻抗匹配。
《模拟电子技术基础》第三章
1
1. 直接耦合放大电路的零点漂移现象
一、直接耦合放大电路的零点漂移
零漂：输入短路时，输出仍有缓慢变化的电压产生。 零漂：输入短路时，输出仍有缓慢变化的电压产生。 主要原因：温度变化引起，也称温漂 电源电压波动、 温漂。 主要原因 ： 温度变化引起， 也称温漂 。 电源电压波动 、
元件老化等也会产生输出电压的漂移。 元件老化等也会产生输出电压的漂移。
VCE 2 = VCC I C 2 RC 2 = 12 10 × 10 3 × 720 = 4.8(V )
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4
+ Vcc
+ T1 R b1 R c1 T2 + R c2 u –
o
Rb1 Rs
Rc1 T1
Rc2 T2 +
uo
ui
–
+ us –
ui
+
& I be 1
+
& & & β 1 I be 1 I be 2 β 2 I be 2
ui1
Re -VEE
ui 2
–
图 3.10 差分放大电路的组成
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3 二、差放电路的分析计算
1、静态分析 、
+V Q I B1 Rb + VBE 1 + 2 Re I E 1 = VEEcc +Vcc IB1 Rb IE1 Rc + VCE1 2Re -VEE 图 3.11 半边直流 等效电路
电工电子技术-多级放大电路
但直接耦合电路中存在两个问题： ① 级与级之间的直接相连导致静态工作点之间相互影响， 不利于电路的设计、调试和维修。 ② 直接耦合电路中存在零点漂移现象。零点漂移现象是 指输入电压为零时，输出电压偏离零值变化的现象。产生零点 漂移现象的主要原因是三极管的参数随温度的变化而变化，从 而引起各级静态工作点发生变动，因此，零点漂移又称为温度 漂移。直接耦合电路中，第一级的漂移对输出的影响最大，所 以，零点漂移的抑制着重在第一级。
ri ri1 多级放大器的输出电阻ro等于从最后一级放大电路的负 载两端（不含负载）所看到的等效电阻，也就是最后一级的
输出电阻，即
ro ron
10.3.4 放大倍数的分贝表示法
当多级放大电路级数较多时，电压放大倍数的计算和表
示都很不方便。在实际工程中，电压放大倍数常用分贝（dB）
表示，称为增益，即
但它的低频特性也较差，不适合放大直流及缓慢变化的 信号，只能传递具有一定频率的交流信号，而且由于其电路 体积和重量较大，不便于做成集成电路。
10.3.3 多级放大电路的分析
多级放大电路的电压放大倍数等于各级电压放大倍数的
乘积，即
Au Au1 Au2 Aun
多级放大电路的输入电阻ri等于从第一级放大电路的输入 端所看到的等效电阻，也就是第一级的输入电阻，即
10.3 多级放大电路
10.3.1 多级放大电路的组成
多级放大电路的耦合方式详解
多级放大电路的耦合方式及性能指标详解在每一级带负载的情况下，多级放大电路的放大倍数是各级电压增益之积。输入电阻是从输入级看过去得到的等效电阻，输出电阻指的是从输出级等效的电阻，对于多级放大电路要求输入电阻尽量大，输出电阻尽量小，从而输出信号不失真，获得较大的电压增益。
一、多级放大电路的耦合方式
1、直接耦合
直接耦合指的是将各级放大电路直接相连；第一级电路的输出是T1的集电极，T1的集电极直接与T2的基极相连，主要应用在集成电路中，优点是没有电感和电容等这类电抗元件，低频特性好，元器件简单，但是直接耦合的电路前后级的静态工作点相互影响，容易产生零点飘移（可以通过差分电路消除）。
直接耦合
2、阻容耦合
阻容耦合指的是多级放大电路的前级放大电路和后级放大电路之间的连接是电容，通过电容把信号源与放大电路、放大电路的前后级、放大电路与负载相连，如下图所示中的C2；输入信号通过C1耦合到T1，T1的输出端通过C2和T2的输入端相连。Q点之间相互独立，不能放大直流信号，低频特性差。当温度发生变化时，前级电路的静态电压变化，但是由于耦合电容的存在，所以发生的变化不会耦合到下级电路，因此解决了零点漂移现象。
阻容耦合
3、变压器耦合
变压器耦合指的是通过变压器连接前后级的耦合方式，如下所示，通过磁耦合将原边的信号耦合到副边，变压器通交流，阻挡直流电压、电流。这种耦合方式的优点是可以利用原边和副边绕组的距数比让级之间达到阻抗匹配，前后级的静态工作点相互独立。但低频特性差、体积大、笨重，且不能集成。这种藕合方式主要应用在高频信号的放
模拟电子技术基础多级放大电路
在实际应用时，信号源需要有“ 接地”点，以避 免干扰；或负载需要有“ 接地”点，以安全工作。
根据信号源和负载的接地情况，差分放大电路有四种 接法：双端输入双端输出、双端输入单端输出、单端输 入双端输出、单端输入单端输出。
2021/5/27
36
四、差分放大电路的四种接法
1. 双端输入单端输出 首先，进行电路的分析、解剖
晶体管输入回路方程： V E E IB Q R b U B E Q 2 IE Q R e
通常，Rb较小，且IBQ很小，故
IEQ
VEEUB 2Re
EQ
I BQ
I EQ
1
U CE Q V CC ICR Q cU BEQ
2021/5/27
27
1. 课程回顾
（1）、零点漂移现象及其产生的原因
适用范围：频率过低的信号或集成电路
Ib1(R3 // Ri2 ) Ib1rbe1
(R3 // Ri2 ) rbe1
Ri2 R5 //[rbe2 (1 2 )(R6 // RL )]
而 Ui2 Ib2rbe2 Ie2 (R6 // R L )] Ib2rbe2 (1 2 )Ib2 (R6 // R L )]
Ib2
Ib2
Ib2
2021/5/27
47
共模信号下，T1管一边的交流通路
共模信号下，T1管一边的微变等效电路
模拟电子技术基础童诗白第三版
第三章 多级放大电路
3.对差模信号的放大作用
RC1 Rb1
+
+ uod-
RC2 Rb2
分析时注意二个“虚 地”
uI2
uI1
+ 2 uId -
u Id
+
E
Re
E点电位在差模信号作用 下不变，相当于接 “地”。
负载电阻的中点电位在差 模信号作用下不变，相当 于接“地”。
u Id 2-
-VEE
图3.3.5差分放大电路加差模信号（a)
Au Au1 Au2 0 .994 (18) 17 .9
第三章 多级放大电路
3.3 直接耦合放大电路
3.3.1直接耦合放大电路的零点漂移现象
一、 零点漂移现象及其产生的原因 直接耦合时，输入电压为零，但输出电压离开零点， 并缓慢地发生不规则变化的现象。 原因：放大器件的参 数受温度影响而使 Q 点不 稳定。也称温度漂移。
RE2 ) U CE2 U CC I C2 ( RC2 RE2 24 0 .96(10 0 .51 7 .5)V 6 .71V
计算 r i和 r 0
+
. Ui
第三章 多级放大电路
I b1
I c1
Ib2
Ic2
rbe1
rbe2 +
U _o1
模拟电子各章要点
模拟电子技术讲课要点
第一章常用半导体器件
一. 本章的重点和难点
半导体中载流子的运动以及又载流子的运动而阐述的半导体二极管、晶体管和场效应管的工作原理是学习的难点，但不是学习的重点。
本章的重点是从使用的角度出发掌握半导体二极管、晶体管和场效应管的外部特性和主要参数。因此，讲述管子的内部结构和载流子的运动目的是为了更好的理解管子的外特性，应引导学生不要将注意力过多放在管子内部，而以能理解外特性为度。
二. 讲课要点
1.为什么采用半导体材料制作电子器件。
2.纯净的晶体结构的半导体称为本征半导体，本征半导体中有两种载流
子导电，且其导电性与温度有关。
3.在本征半导体中利用扩散的方法掺入杂质就形成N型半导体和P型半
导体，它们到典型的强弱与掺入杂质的多少成正比，实现了导电性的可控性。
4.将N型半导体和P型半导体制作在一起就形成PN结，PN结具有单向
到典型，用伏安特性描述。
5.二极管由一个PN结封装而成，二极管的电流方程、伏安特性及主要参
数。
6.由于PN结中的载流子数目与环境温度有关，因而二极管的伏安特性与
温度有关；二极管对温度的敏感性造成其温度稳定性较差，但可用其作为热敏元件。由于PN结有电容效应，所以二极管存在最高工作效率。
7.稳压二极管和发光二极管的特点。
8.晶体管有发射结、集电结两个PN结，发射区、基区、集电区三个区域，
发射极、基极、集电极三个极；u BE>U on且u CE≥u BE时工作在放大状态，此时i C=βi B。
9.晶体管的输入特性、输出特性、主要参数和三个工作区域，放大电路
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fL
fH
fL> fL1， fH< fH1，频带变窄！
13
≈0.643fH1
二、多级放大电路的频率响应
对于N级放大电路，若各级的下、上限频率分别为fL1～
fLn、 fH1～ fHn，整个电路的下、上限频率分别为fL、 fH，
则
fL fLk
fH fHk
(k 1,2,,n)
fbw fbwk
由于
20 lg Au
n
n 20 lg Auk
k 1
k
k 1
求解使增益下降3dB的频 率，经修正，可得
n
fL1.1 fL 2k k1
11.1 n 1
fH
f2
k1 Hk
1.1为修正系数
14
作业：
1、预习 6.2 2、教材习题，
P202：6.3（1），（2）
15
11
三、多级放大电路的频率响应（略）：
结论：多级放大电路的频带会变窄！
12
三、多级放大电路的频率响应：
一个两级放大电路每一级（已考虑了它们的相 互影响）的幅频特性均如图所示。
2 lA g 0 u 2 lA g 0 u 1 2 lA g 0 u 2 4 lA g 0 u 1
6dB
3dB
10
分析举例
Au1
(R3 ∥ rbe1
Ri2 )
Au 2
(1＋ 2 ) (R6 ∥ RL ) rbe2 (1＋ 2 ) (R6 ∥ RL )
Au Au1 Au 2
R i2 R 5 ∥ [ r b 2 e( 1 2 )R 6 (∥ R L )]
Ri R1∥ R2∥ rbe1
Ro R6∥R3∥ 1 R5rb e2
二极管导通电压UD＝？动态电阻rd＝？
7
NPN型管和PNP型管混合使用
问题的提出：
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。
UCQ1 （ UBQ2 ） ＞ UBQ1 UCQ2 ＜ UCQ1
3
2. 直接耦合
第一级
第二级
能够放大变化缓慢的信号; 便于集成化; 存在零点漂移现象； 静态工作点相互影响。
既为第一级提供集电极电流， 又为第二级提供基极电流。
6
如何设置合适的静态工作点？
Q1的UCEQ合适吗？
对电压放大倍数 会产生什么影响？
Re
用什么元件取代Re既可设置合适的Q点，又可使第 二级放大倍数不至于下降太大？
8
3.变压器耦合
P 1P 2， Ic2RL ' Il2RL 理想变压器情况下，负载上获得的 功率等Hale Waihona Puke Baidu原边消耗的功率。
9
二、多级放大电路的动态分析
1.电压放大倍数
A uU U o i U U o i 1U U o i22 U U io njn 1A uj
2. 输入电阻 3. 输出电阻
Ri Ri1 Ro Ron
模拟电子技术基础
第十讲 多级放大电路的耦合 方式及分析方法
1
• 复习
– 场效应管的分类 – 场效应管工作在恒流区的条件 – 场效应管放大电路的静态和动态分析
• 本讲问题：
– 多级放大电路的耦合方式 – 多级放大电路的分析
2
第十讲 多级放大电路的耦合 方式及分析方法
一、多级放大电路的耦合方式 二、多级放大电路的动态分析 三、多级放大电路的频率响应