模拟电子技术 第三章 多级放大电路

C22 T2
uo u i
RE2
uo
Ri
放大电路一 电子信息工程学院 放大电路二
+VCC R1 C11 T1 ui R2 RE1 CE RC C12
+VCC RB
C21
T2
C22 uo
uo u i
RE2
Ri
1. 求直接采用放大电路一的放大倍数Au和Aus。 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 。 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和Aus 。 电子信息工程学院
T2 Ro2
Ui US
Uo Ri1
RE1
R3
Uo
CE
前级的输出是后一级的输入，前级的输出电阻是后一级的信号 源内阻。后一级放大器的输入电阻是前级放大器的交流负载。 电子信息工程学院
3.2
多级放大电路的动态分析
Rs US Ui Ri1 US
Ro1 Uo1=Ui2 Ri2 US
Rs2 Uo Ri1
RS 20k
求：A、Ri、Ro
Ui
RE1 27k
R3 43k
RE2 8k
10k CE
Uo
US
前级
电子信息工程学院
后级
3.2
多级放大电路的动态分析
典型电路
1. 静态: Q点同单级。 2. 动态性能: +UCC R1 1M C1 方法: RS 20k U
i
关键:考虑级间影响。
R2 C2 82k
Ri =1000//(2.9+51×1.7) 82k
2. Ro = RC2= 10k
ib1
ib 2
ib1
R2 R3 r be 2
RS
rbe1
Ui
ib2
RC2
UO
RL
US
R1 RE1
Ri
Ri 2
电子信息工程学院
Ro
Ri Aus1 Au1 电压放大倍数: Ri Rs ( 1 1) RL1 511.7 Au1 0.968 其中： rbe1 ( 1 1) RL1 2.9 511.7 Ri1 82 Aus1 Au1 0.968 0.778 Ri1 RS 82 20 ib1 b2
(1) 由于RS大，而Ri小，致使放大倍数降低； (2) 放大倍数与负载的大小有关。例： RL=5k 时, Au= - 93；RL=1k 时, Au= - 31 。 电子信息工程学院
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 。
+VC
R1 RC T1
RB
U o U on U o1 U o 2 U on Au A u1A u 2 A un Ui Ui1 Ui1 Ui 2 Uin
（1）Aun并非是各级断开后的电压放大倍数，而是 考虑了前后级间的影响后的放大倍数。 电子信息工程学院
3.2
多级放大电路的动态分析
二、 输入电阻和输出电阻 多级放大器的输入电阻，就是输入级的输入电阻。而输出级 的输出电阻就是整个放大器的输出电阻。 在选择输入、输出级的电路形式时主要从对输入、输出电阻 的要求来考虑，而放大倍数则由中间各级来提供。
输 出 2.耦合方式：直接耦合；阻容耦合；变压器耦合；光电耦合。
3.多级放大电路对耦合电路要求：
（1）它的加入应尽量不影响前、后级间的静态工作点； （2）把前一级的信号尽可能多地传到后一级； （3）失真小。
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3.1
多级放大电路的耦合方式
一、直接耦合：放大电路前级的输出端直 接连接到后一级的输入端。
1. 求直接采用放大电路一的放大倍 R' L Au 1 93 数Au和Aus。
+VCC
R1 RC T1
rbe1 Ri = R1// R2// rbe
C1
C2
RS
us
ui
RL uo CE
R2
RE
Ri
=1.52 k Ri Aus Au Ri RS 1.52 93 1.52 20 6.6
一、 电压放大倍数 U 01 RL1 A 每一级的电压放大倍数： u1
U i1 rbe
Ui
U 02 RL 2 Au 2 Ui 2 rbe
Ui1 Ui1 Ui 2
两级放大器总的电压放大倍数：A u U o U o 2 U o1 U o 2 A u1A u 2 同理，若为n级放大器，则有 注意：
特点：静态工作点相互影响，零点漂移，低频特性好。 适用场合：多用于直流信号的放大和集成电路中。
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零点漂移问题
uo 人们在实验中发现，在直接耦 合放大电路中，若将输入端短路， 用灵敏的直流表测量输出端，有一 个相当可观的、随时间缓慢变化的 不规则信号输出， 即输出电压在静 O t 态值上下随机偏离， 如图所示。这 为了克服零点漂移现象， 种输入电压为零，输出电压不为零 后面介绍差分电路 且缓慢变化的现象称为零点漂移， 简称零漂。 减少零漂的措施 •产生零漂的原因 （1） 选用高质量的硅管，并用温 （1） 温度的变化——最主要。 度补偿电路。 （2） 电流电压的波动。 （2） 采用调制的方式。 （3） 电路元件参数的变化。 （3） 采用差分放大电路。
T2
C11
C22 RL
RS us
ui
R2
RE1
CE
RE2
uo
Ri rbe1=1.62 k
ro1=RC=5 k
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T2 Re2 uo
（1）利用Re2提高T2 的Ue，使T1，T2退出 饱和状态。
Re2的阻值应由T1的 Uc1和T2的Ie2来决定， 即 Re2=（Uc1-Ube2）/Ie2
优点：元件少，结构简单
缺点：①由于Re的作用使放大倍数降低。 ②因为Uc＞Ub，∴当级数增多时，这一方面要求电源提供更高 的电压，另一方面输出端可能偏离所要求的直流电位。 ③在接入信号源或负载时，由于信号源或负载电阻的分流作用 也会影响放大电路的直流电位。 电子信息工程学院
3.1
多级放大电路的耦合方式
四、光电耦合：电－光－电
光电耦合器
光电耦合放大电路
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3.1
多级放大电路的耦合方式
＋UCC
Rb 1 C1 ＋ ＋ ui －
Rc1 ＋ V1
C2
Rb 2
Rc2 ＋ V2
C3
＋ RL u o
Tr 1 Rb 22 V1 Re1 Rb 21 Cb Re2 V2 Ce2 Tr 2 ＋UCC RL ＋ uo －
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3.2
多级放大电路的动态分析
R1 R2 RC2
+UCC (+24V)
典型电路
1M
C2
82k
10k
T2 C3 RL
C1 T1
RS 20k
Ui
RE1 27k
R3 43k
RE2 8k
10k CE
Uo
US
前级 电子信息工程学院
后级
3.2
多级放大电路的动态分析
+UCC R1
C2 C1 T1 Ro1 RS Ri2 RE2 Uo C3 RL R2 RC2
典型电路
考虑级间影响
+UCC RC2 10k
2 Ri , Ro : 概念同单级
R1 R2 C2 T1 RE1 27k R3 43k 82k
(+24V)
C3 RL
1M
C1
T2
RS
20k Ui
Ui2
RE2
10k
CE
Uo
US
U o1
8k
Ri
Ri2 电子信息工程学院
Ro
3.2
多级放大电路的动态分析 R1 1M C1
i
RS
rbe1
Ui
ib1
R2 R3 r be 2
ib2
RC2
UO
RL
US
R1 RE1
Ri
Ri 2
电子信息工程学院
Ro
典型电路
Au 2 2 RL 2 rbe 2 50 ( 10 // 10 ) 147 1.7
Aus Aus1 Au 2 147 0.778 114.4
前后级Q点相互影响
Rb1 RC1 Rb2 RC2
+VCC=12v
设两个管子的特性参数相 同， 则Ub1=Ub2=0.7v Uc1=Uc2=VCC-IcRc =Vcc-RcβIb
300k 3k
300k 3k
ui
β=50
T1
β=50
T2
uo
=Vcc-Rcβ(Vcc-Ub)/Rb =6.3v
1、 直接耦合后，由于Ub2不会有很大的增加，迫使T1处于接 近饱和的状态。
RC2 10k
T2
(+24V)
T1
C3 RL 10k CE
Ui2
RE1 27k R3 43k RE2 8k
Uo1 Ui 2
Ri2 = RL1
US
Uo
U o1
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Ri2
3.2
多级放大电路的动态分析
1
U o U o U o1 Aus Aus1 Au 2 U U Us i2 s
RC2
UO
RL
R1 RE1
Ri
Ri 2
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Ro
3.2
多级放大电路的动态分析
典型电路
1. Ri = R1 //[ rbe1 +（ +1)RL1'] 其中: RL1= RE1// Ri2 = RE1// R2 // R3 // rbe1=RE1//RL1 = RE1//Ri2= 27 // 1.7 1.7k
第三章 多级放大电路
3.1 多级放大电路的耦合方式 3.2 多级放大电路的动态分析 3.3 直接耦合放大电路
3.1 多级放大电路的耦合方式
1.主要内容： 保证信号在级与级之间能够顺利地传输； 耦合后，多级放大电路的性能必须满足实际的要求。 为了满耦合后，各级电路仍具有合适的静态工作点 输 第n级 第一级 第二级 … 放大电路 入 放大电路 放大电路
Rs
Ro1 Ui Ri1
Rs2 Uo1=Ui2 Ri2
US
US
US
Uo
Ri1
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3.2
多级放大电路的动态分析
典型电路
R1 1M R2 RC2
+UCC (+24V) 设: 1=2=50, rbe1 = 2.9k , rbe2 = 1.7 k
C2
82k
10k
T2 C3 RL
C来自百度文库 T1
以获得较大的输出功率。另一方面，各级直流通 道相互隔离。
I N L ( 2 ) 2 R L ( 1 )R L n 2 R L R I1 N2
特点：静态工作点相互独立，低频特性差，不能放大缓慢 变化的信号，且笨重，不能集成化。 用途：多用于功放、中频调谐放大器以及多级放大器的输出级。 电子信息工程学院
2、 直接耦合后，Rc1作为T2的偏流电阻，且由于Rc1＜Rb2使 IB2大大增加，使T2处于深度饱和状态。
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直接耦合放大器的特点 3、怎样解决直流电位
前后级Q点相互影响
RC1 Rb1 RC1
相互牵制的问题？ +VCC=12v
Rb1
300k 3k
300k 3k
ui
β=50
T1
β=50
C2 T1
R2 82k
RC2 10k
Ui2
+UCC (+24V) T2 C3 RL 10k CE
Uo
典型电路
微变等效电路:
US
RS 20k U i
U o1
RE1 R3 27k 43k
RE2 8k
ib1
RS
ib 2
rbe1
Ri2
ib1
R2 R3 r be 2
US
Ui
ib2
电子信息工程学院
3.1
多级放大电路的耦合方式
二、阻容耦合：放大电路的前级输出端通过电阻和电 容接到后级输入端。
特点：各级静态工作点相互独立，只要耦合电容足够大，信号可以顺 利通过；低频特性差，不能放大缓慢变化的信号，不适用于线性集成。
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3.1
多级放大电路的耦合方式
三、变压器耦合：放大电路前级的输出端通过 变压器接到后级的输入端或负载电阻上。 优点：它可以在传送信号的同时实现阻抗的变换，
Rb 12
－
第一级
第二级
＋
C1
＋
ui R b 11 －
第一级
第二级
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3.2 多级放大电路的动态分析
多级放大电路电压放大倍数等于组成它的各级放大 电路电压放大倍数之积；输入电阻是第一级的输入 电阻；输出电阻等于最后一级的输出电阻。
Uo1 Uo 2 Uo Au Au1 Au 2 Aun U i1 U i 2 Uin Ri=Ri1 Ro=Ron
ib1
ib 2
RS
rbe1
Ui
ib1
R2 R3 r be 2
ib2
RC2
UO
RL
US
R1 RE1
Ri
Ri 2
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Ro
例1：放大电路由下面两个放大电路组成。已知 VCC=15V ，R1=100k， R2=33k ，RE1=2.5k， RC=5k，1=60； RB=570k，RE2=5.6k， 2 =100， RS=20k ，RL=5k +VCC +VCC RB RC R1 C12 C11 C21 T1 ui R2 RE1 CE