模电第三章 多级放大电路
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+24V RB1 1M C1 + T1 RE1 27k RC2 82k 10k
RB1
C3 +
+
. Ui
C2 +
T2
+
–
43k 7.5k
RB2
510 . RE1 Uo + RE2
CE –
安徽工程科技学院电工电子技术教研室－－模拟电路多媒体课件
第三章 多级放大电路
第一级是射极输出器:
Rb1 + Rc1
T1
R
Rc2
T2
+VCC
+
U O
U i
DZ
( c)
安徽工程科技学院电工电子技术教研室－－模拟电路多媒体课件
第三章 多级放大电路
改进电路—(c2) 可降低第二级的 集电极电位，又不损 失放大倍数。但稳压 管噪声较大。 改进电路—(d) NPN 管和 PNP 管 混合使用，可获得合 适的工作点。为经常 采用的方式。
T的UCQ变化时，直流电 源V始终与之保持一致。
安徽工程科技学院电工电子技术教研室－－模拟电路多媒体课件
第三章 多级放大电路
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，
Rb1 + uI1
-
Rb2 + uI2
-
极性相同。 差模信号 输入信号uI1和uI2大小相等， 极性相反。 差分放大电路也称为 差动放大电路
第三章 多级放大电路
2.对共模信号的抑制作用
共模信号的输入使两管集 电极电压有相同的变化。 因为
Rb1 + uI1
-
Rb2 + uI1
uoc 0
-
iB1 iB 2
uC1 uC 2
Re
所以 共模增益
uo 0
AC
第三章 多级放大电路
3.1.3
变压器耦合
(a)电路 图 3.1.3
(b)交流等效电路 变压器耦合共射放大电路
变压器耦合方式最大的特点是可以实现阻抗变 换。在以前分立元件构成的功率放大电路中得 到广泛使用。目前基本不用。
安徽工程科技学院电工电子技术教研室－－模拟电路多媒体课件
第三章 多级放大电路
3.1.4
安徽工程科技学院电工电子技术教研室－－模拟电路多媒体课件
第三章 多级放大电路
3.1 多级放大电路的耦合方式
将多个单级基本放大电路合理联接，构成多级放大电路
组成多级放大电路的每一个基本电路称为一级， 级与级之间的连接称为级间耦合。 四种常见的耦合方式：
直接耦合
阻容耦合
变压器耦合 光电耦合
安徽工程科技学院电工电子技术教研室－－模拟电路多媒体课件
(1 1 ) RL1 (1 50) 9 .22 Au1 0 .994 rbe 1 (1 1) RL1 3 (1 50) 9 .22
安徽工程科技学院电工电子技术教研室－－模拟电路多媒体课件
第三章 多级放大电路
I b1
I c1
Ib2
Ic2
+
. Ui
UCC UBE 24 0.6 I B1 mA 9.8 μA RB1 (1 β ) RE1 1000 (1 50) 27
I E1 (1 ) I B1 (1 50) 0.0098mA 0 .49 mA
UCE UCC IE1 RE1 24 0.49 27V 10 .77V
(3) 采用差分放大电路。
安徽工程科技学院电工电子技术教研室－－模拟电路多媒体课件
第三章 多级放大电路
3.3.2
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
一、电路的组成
uO
T
Re
Re
T
V
图 3.3.2差分放大电路的组成(a)
图 3.3.2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
RC1 Rb1 RC2 Rb2
uI1
uI2
由于Rb较小，其上的电压 降可忽略不计。
Re
IEQ ≈ (UEE―UBEQ)∕2Re ；
-VEE
IBQ=IEQ/(1+ β )
UCEQ=UCQ-UEQ≈UCC-ICQRc+UBE
图 3.3.3
长尾式差分放大电路
uo= UCQ1-UCQ2 =0
安徽工程科技学院电工电子技术教研室－－模拟电路多媒体课件
安徽工程科技学院电工电子技术教研室－－模拟电路多媒体课件
I b1
第三章 多级放大电路
I c1
Ib2
Ic2
+
。 Ui
rbe1 RB1 RE1 +
U _o1
.
rbe2
RB RB1 2
+ RC2
Uo
.
_
1 RE
_
ri ri 1
rbe2
// RB2 //rbe2 (1 ) RE1 14 kΩ ri 2 RB1
rbe1 RB1 RE1
+
U _o1
.
rbe2
1 RB RB 2
+ RC2
Uo
.
_
1 RE
_
第二级放大电路为共发射极放大电路 RC2 10 Au2 － －50 18 rbe2 (1 2) RE1 1 .79 (1 50) 0 .51 总电压放大倍数
+ U
Rb1 Rc1 +
T1
Dz
+V Rc2 CC
+ T2
U O
U i
Rb2
( c)
Rb1
Rc1
T1
Re2
T2
+VCC
i
Rc2
+ U O
(d)
图 3.1.1 直接耦合放大电路静态工作点的设置
安徽工程科技学院电工电子技术教研室－－模拟电路多媒体课件
第三章 多级放大电路
3.1.2
Ic2
rbe1
rbe2 +
U _o1
.
+
RB1
RE1
_
RB RB1 2
RC2
1 RE
Uo
.
பைடு நூலகம்
_
ri ri 1
ri 2
小信号等效电路
由等效电路可知，放大电路的输入电阻 ri 等于第一级的 输入电阻ri1。 第一级是射极输出器，它的输入电阻ri1与负载有关，而 射极输出器的负载即是第二级输入电阻 ri2。
Au Au1 Au2 0 .994 (18) 17 .9
安徽工程科技学院电工电子技术教研室－－模拟电路多媒体课件
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。
通常，多级放大电路的输入电阻就是输入级的输入电 阻；输出电阻就是输出级的输出电阻。 具体计算时，有时它们不仅仅决定于本级参数，也与 后级或前级的参数有关。
安徽工程科技学院电工电子技术教研室－－模拟电路多媒体课件
第三章 多级放大电路
例:1 如图所示的两级电压放大电路， 已知β 1= β 2 =50, T1和T2均为3DG8D。 计算前、后级放大电路的静态值(UBE=0.6V) 及电路的动态参数。
ro ro2 RC2 10 kΩ
安徽工程科技学院电工电子技术教研室－－模拟电路多媒体课件
第三章 多级放大电路
求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数
I b1
I c1
Ib2
Ic2
+
. Ui
rbe1 RB1 RE1
rbe2
+ RC2
Uo
.
+
U _o1
.
_
RB RB1 2
1 RE
_
第一级放大电路为射极输出器
安徽工程科技学院电工电子技术教研室－－模拟电路多媒体课件
第三章 多级放大电路
一、 直接耦合放大电路静态工作点的设置 改进电路—(b) +VCC R R c1 c2 Rb1 电路中接入 R e2 ， 保证第一级集电极有 + T1 T2 较高的静态电位，但 + U O U i Re2 第二级放大倍数严重 (b) 下降。 改进电路—(c1) 稳压管动态电阻 很小，可以使第二级 的放大倍数损失小。 但集电极电压变化范 围减小。
iC CTR iD
UCE
安徽工程科技学院电工电子技术教研室－－模拟电路多媒体课件
第三章 多级放大电路
3.2多级放大电路的动态分析
一、电压放大倍数
总电压放大倍数等于各级电压放大倍数的乘积，即
A A A A u u1 u2 un
其中， n 为多级放大电路的级数。
二、 输入电阻和输出电阻
Ib2
Ic2
+
。 Ui
rbe1
rbe2 +
U _o1
.
+
RB1
RE1
_
RB RB1 2
RC2
1 RE
Uo
.
_
26 26 rbe1 200 (1 β 1) 200 (1 50) 3 kΩ IE1 0 .49
ri ri 1
ro ro 2
320kΩ ri ri1 RB1 //rbe1 (1 ) RL1
RE1 // ri2 RL1 27 14 kΩ 9 .22 kΩ 27 14
26 26 200 (1 ) 200 51 Ω 1 .58kΩ IE 0 .96
ri 2
安徽工程科技学院电工电子技术教研室－－模拟电路多媒体课件
第三章 多级放大电路
I b1
I c1
第三章 多级放大电路
3.1.1
直接耦合
Rb1 +
U i
Rc1
T1
Rb2
Rc2 +VCC
+ T2
U O
图 3.1.1（a)
两个单管放大电路简单的直接耦合
特点： (1) 可以放大交流和 缓慢变化及直流信号； (2) 便于集成化。
(3)各级静态工作点互相影 响；基极和集电极电位会随着 级数增加而上升； (4)零点漂移（如何克服）。
RE2 ) UCE2 UCC IC2 ( RC2 RE1 24 0 .96(10 0 .51 7 .5)V 6 .71V
安徽工程科技学院电工电子技术教研室－－模拟电路多媒体课件
计算 r i和 r 0 I b1 +
. Ui
第三章 多级放大电路
I c1
Ib2
阻容耦合
Rb1 C1
RC1
C2 +
T1
Rb2
Rc2 C 3 + T2
+VCC +
U o
第 一 级
+
U i
+
RL
第 二 级
图 3.1.2
阻容耦合放大电路
特点：静态工作点相互独立，在分立元件电路中广 泛使用。 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。
安徽工程科技学院电工电子技术教研室－－模拟电路多媒体课件
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。 一、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
安徽工程科技学院电工电子技术教研室－－模拟电路多媒体课件
第三章 多级放大电路
二、光电耦合放大电路
图3.1.6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。
+
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
安徽工程科技学院电工电子技术教研室－－模拟电路多媒体课件
第三章 多级放大电路
二、长尾式差分放大电路
1. 静态分析
安徽工程科技学院电工电子技术教研室－－模拟电路多媒体课件
第三章 多级放大电路
第二级是分压式偏置电路
VB2 UCC 24 RB2 43V 8.26V RB2 RB1 82 43
I C2
UB2－UBE2 8 .26 0 .6 m A 0 .96 m A RE2 RE1 0 .51 7 .5
VBB
VBB
图 3.3.2差分放大电路的组成(c)
电路以两只管子集电极电位 差为输出，可克服温度漂移。
安徽工程科技学院电工电子技术教研室－－模拟电路多媒体课件
第三章 多级放大电路
差分放大电路的改进图
典型差分放大电路
Rb1
Rb2
Rb1
Rb2
+ uI1
-
+ uI2 u I1
Re
+ -
uI2
Re -VEE
+24V
+
. Ui
RB1 1M C1 + T1
RE1 27k
RC2 82k 10k
C2 +
RB1
C3 + T2
+
–
43k 7.5k
RB2
510 . RE1 Uo + RE2
CE –
安徽工程科技学院电工电子技术教研室－－模拟电路多媒体课件
第三章 多级放大电路
解: 两级放大电路的静态值可分别计算。
放大电路级数愈多，放 大倍数愈高，零点漂移问题 愈严重。
uI
O uO
t
O 图 3.3.1 零点漂移现象
t
安徽工程科技学院电工电子技术教研室－－模拟电路多媒体课件
第三章 多级放大电路
二、抑制温度漂移的方法：
(1) 引入直流负反馈以稳定 Q 点；
(2) 利用热敏元件补偿放大器的零漂；
D
图 2.4.5
利用热敏元件补偿零漂
RB1
C3 +
+
. Ui
C2 +
T2
+
–
43k 7.5k
RB2
510 . RE1 Uo + RE2
CE –
安徽工程科技学院电工电子技术教研室－－模拟电路多媒体课件
第三章 多级放大电路
第一级是射极输出器:
Rb1 + Rc1
T1
R
Rc2
T2
+VCC
+
U O
U i
DZ
( c)
安徽工程科技学院电工电子技术教研室－－模拟电路多媒体课件
第三章 多级放大电路
改进电路—(c2) 可降低第二级的 集电极电位，又不损 失放大倍数。但稳压 管噪声较大。 改进电路—(d) NPN 管和 PNP 管 混合使用，可获得合 适的工作点。为经常 采用的方式。
T的UCQ变化时，直流电 源V始终与之保持一致。
安徽工程科技学院电工电子技术教研室－－模拟电路多媒体课件
第三章 多级放大电路
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，
Rb1 + uI1
-
Rb2 + uI2
-
极性相同。 差模信号 输入信号uI1和uI2大小相等， 极性相反。 差分放大电路也称为 差动放大电路
第三章 多级放大电路
2.对共模信号的抑制作用
共模信号的输入使两管集 电极电压有相同的变化。 因为
Rb1 + uI1
-
Rb2 + uI1
uoc 0
-
iB1 iB 2
uC1 uC 2
Re
所以 共模增益
uo 0
AC
第三章 多级放大电路
3.1.3
变压器耦合
(a)电路 图 3.1.3
(b)交流等效电路 变压器耦合共射放大电路
变压器耦合方式最大的特点是可以实现阻抗变 换。在以前分立元件构成的功率放大电路中得 到广泛使用。目前基本不用。
安徽工程科技学院电工电子技术教研室－－模拟电路多媒体课件
第三章 多级放大电路
3.1.4
安徽工程科技学院电工电子技术教研室－－模拟电路多媒体课件
第三章 多级放大电路
3.1 多级放大电路的耦合方式
将多个单级基本放大电路合理联接，构成多级放大电路
组成多级放大电路的每一个基本电路称为一级， 级与级之间的连接称为级间耦合。 四种常见的耦合方式：
直接耦合
阻容耦合
变压器耦合 光电耦合
安徽工程科技学院电工电子技术教研室－－模拟电路多媒体课件
(1 1 ) RL1 (1 50) 9 .22 Au1 0 .994 rbe 1 (1 1) RL1 3 (1 50) 9 .22
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第三章 多级放大电路
I b1
I c1
Ib2
Ic2
+
. Ui
UCC UBE 24 0.6 I B1 mA 9.8 μA RB1 (1 β ) RE1 1000 (1 50) 27
I E1 (1 ) I B1 (1 50) 0.0098mA 0 .49 mA
UCE UCC IE1 RE1 24 0.49 27V 10 .77V
(3) 采用差分放大电路。
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第三章 多级放大电路
3.3.2
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
一、电路的组成
uO
T
Re
Re
T
V
图 3.3.2差分放大电路的组成(a)
图 3.3.2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
RC1 Rb1 RC2 Rb2
uI1
uI2
由于Rb较小，其上的电压 降可忽略不计。
Re
IEQ ≈ (UEE―UBEQ)∕2Re ；
-VEE
IBQ=IEQ/(1+ β )
UCEQ=UCQ-UEQ≈UCC-ICQRc+UBE
图 3.3.3
长尾式差分放大电路
uo= UCQ1-UCQ2 =0
安徽工程科技学院电工电子技术教研室－－模拟电路多媒体课件
安徽工程科技学院电工电子技术教研室－－模拟电路多媒体课件
I b1
第三章 多级放大电路
I c1
Ib2
Ic2
+
。 Ui
rbe1 RB1 RE1 +
U _o1
.
rbe2
RB RB1 2
+ RC2
Uo
.
_
1 RE
_
ri ri 1
rbe2
// RB2 //rbe2 (1 ) RE1 14 kΩ ri 2 RB1
rbe1 RB1 RE1
+
U _o1
.
rbe2
1 RB RB 2
+ RC2
Uo
.
_
1 RE
_
第二级放大电路为共发射极放大电路 RC2 10 Au2 － －50 18 rbe2 (1 2) RE1 1 .79 (1 50) 0 .51 总电压放大倍数
+ U
Rb1 Rc1 +
T1
Dz
+V Rc2 CC
+ T2
U O
U i
Rb2
( c)
Rb1
Rc1
T1
Re2
T2
+VCC
i
Rc2
+ U O
(d)
图 3.1.1 直接耦合放大电路静态工作点的设置
安徽工程科技学院电工电子技术教研室－－模拟电路多媒体课件
第三章 多级放大电路
3.1.2
Ic2
rbe1
rbe2 +
U _o1
.
+
RB1
RE1
_
RB RB1 2
RC2
1 RE
Uo
.
பைடு நூலகம்
_
ri ri 1
ri 2
小信号等效电路
由等效电路可知，放大电路的输入电阻 ri 等于第一级的 输入电阻ri1。 第一级是射极输出器，它的输入电阻ri1与负载有关，而 射极输出器的负载即是第二级输入电阻 ri2。
Au Au1 Au2 0 .994 (18) 17 .9
安徽工程科技学院电工电子技术教研室－－模拟电路多媒体课件
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。
通常，多级放大电路的输入电阻就是输入级的输入电 阻；输出电阻就是输出级的输出电阻。 具体计算时，有时它们不仅仅决定于本级参数，也与 后级或前级的参数有关。
安徽工程科技学院电工电子技术教研室－－模拟电路多媒体课件
第三章 多级放大电路
例:1 如图所示的两级电压放大电路， 已知β 1= β 2 =50, T1和T2均为3DG8D。 计算前、后级放大电路的静态值(UBE=0.6V) 及电路的动态参数。
ro ro2 RC2 10 kΩ
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第三章 多级放大电路
求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数
I b1
I c1
Ib2
Ic2
+
. Ui
rbe1 RB1 RE1
rbe2
+ RC2
Uo
.
+
U _o1
.
_
RB RB1 2
1 RE
_
第一级放大电路为射极输出器
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第三章 多级放大电路
一、 直接耦合放大电路静态工作点的设置 改进电路—(b) +VCC R R c1 c2 Rb1 电路中接入 R e2 ， 保证第一级集电极有 + T1 T2 较高的静态电位，但 + U O U i Re2 第二级放大倍数严重 (b) 下降。 改进电路—(c1) 稳压管动态电阻 很小，可以使第二级 的放大倍数损失小。 但集电极电压变化范 围减小。
iC CTR iD
UCE
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第三章 多级放大电路
3.2多级放大电路的动态分析
一、电压放大倍数
总电压放大倍数等于各级电压放大倍数的乘积，即
A A A A u u1 u2 un
其中， n 为多级放大电路的级数。
二、 输入电阻和输出电阻
Ib2
Ic2
+
。 Ui
rbe1
rbe2 +
U _o1
.
+
RB1
RE1
_
RB RB1 2
RC2
1 RE
Uo
.
_
26 26 rbe1 200 (1 β 1) 200 (1 50) 3 kΩ IE1 0 .49
ri ri 1
ro ro 2
320kΩ ri ri1 RB1 //rbe1 (1 ) RL1
RE1 // ri2 RL1 27 14 kΩ 9 .22 kΩ 27 14
26 26 200 (1 ) 200 51 Ω 1 .58kΩ IE 0 .96
ri 2
安徽工程科技学院电工电子技术教研室－－模拟电路多媒体课件
第三章 多级放大电路
I b1
I c1
第三章 多级放大电路
3.1.1
直接耦合
Rb1 +
U i
Rc1
T1
Rb2
Rc2 +VCC
+ T2
U O
图 3.1.1（a)
两个单管放大电路简单的直接耦合
特点： (1) 可以放大交流和 缓慢变化及直流信号； (2) 便于集成化。
(3)各级静态工作点互相影 响；基极和集电极电位会随着 级数增加而上升； (4)零点漂移（如何克服）。
RE2 ) UCE2 UCC IC2 ( RC2 RE1 24 0 .96(10 0 .51 7 .5)V 6 .71V
安徽工程科技学院电工电子技术教研室－－模拟电路多媒体课件
计算 r i和 r 0 I b1 +
. Ui
第三章 多级放大电路
I c1
Ib2
阻容耦合
Rb1 C1
RC1
C2 +
T1
Rb2
Rc2 C 3 + T2
+VCC +
U o
第 一 级
+
U i
+
RL
第 二 级
图 3.1.2
阻容耦合放大电路
特点：静态工作点相互独立，在分立元件电路中广 泛使用。 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。
安徽工程科技学院电工电子技术教研室－－模拟电路多媒体课件
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。 一、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
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第三章 多级放大电路
二、光电耦合放大电路
图3.1.6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。
+
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
安徽工程科技学院电工电子技术教研室－－模拟电路多媒体课件
第三章 多级放大电路
二、长尾式差分放大电路
1. 静态分析
安徽工程科技学院电工电子技术教研室－－模拟电路多媒体课件
第三章 多级放大电路
第二级是分压式偏置电路
VB2 UCC 24 RB2 43V 8.26V RB2 RB1 82 43
I C2
UB2－UBE2 8 .26 0 .6 m A 0 .96 m A RE2 RE1 0 .51 7 .5
VBB
VBB
图 3.3.2差分放大电路的组成(c)
电路以两只管子集电极电位 差为输出，可克服温度漂移。
安徽工程科技学院电工电子技术教研室－－模拟电路多媒体课件
第三章 多级放大电路
差分放大电路的改进图
典型差分放大电路
Rb1
Rb2
Rb1
Rb2
+ uI1
-
+ uI2 u I1
Re
+ -
uI2
Re -VEE
+24V
+
. Ui
RB1 1M C1 + T1
RE1 27k
RC2 82k 10k
C2 +
RB1
C3 + T2
+
–
43k 7.5k
RB2
510 . RE1 Uo + RE2
CE –
安徽工程科技学院电工电子技术教研室－－模拟电路多媒体课件
第三章 多级放大电路
解: 两级放大电路的静态值可分别计算。
放大电路级数愈多，放 大倍数愈高，零点漂移问题 愈严重。
uI
O uO
t
O 图 3.3.1 零点漂移现象
t
安徽工程科技学院电工电子技术教研室－－模拟电路多媒体课件
第三章 多级放大电路
二、抑制温度漂移的方法：
(1) 引入直流负反馈以稳定 Q 点；
(2) 利用热敏元件补偿放大器的零漂；
D
图 2.4.5
利用热敏元件补偿零漂