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
01.
掌握阻容耦合
04.
本 节 学 习 要 点 和 要 求
02.
了解变压器耦合原理
05.
多级放大电路的耦合方式
03.
了解光电耦合原理
06.
目录
CONTENTS
多级放大电路耦合方式主页
01.
结束
04.
直接耦合
02.
变压器耦合
05.
阻容耦合
03.
吐鲁蕃班公寺
06.
多级放大电路的耦合方式主页
CONTENTS
直接耦合方式
④NPN与PNP型混合耦合方式
1、直接耦合方式的特点
继续
PNP 型管正常工作时,电压的极性与NPN刚好相反,集电极比基极电位要低,两种类型的管混用,可以把输出端升高了的直流电位降下来。
+VCC
T1
T2
Rb1
Rc1
Rb2
Re2
+
2、直接耦合方式的改进
③用稳压二极管代替Re
②用二极管正向连接代替Re
+VCC
T1
T2
Rb2
+
-
uI
Rc1
Rb1
Rb2
uO
+
Re2
Re1
RL
Ce
C3
C1
将前一级的输出端通过电容器连接到后一级的输入端,称为阻容耦合。
C2
第一级的输出经电容器与第二级的输入相连,信号的传递必须经过电容器。这是阻容耦合的特点。
C2
Rb2
rbe2
(1+2)(Re2 //RL )
Rc1
Rb2
Re2
+
2、直接耦合方式的改进
多级放大电路的耦合方式
发光元件
光敏元件
图3.1.5光电耦合器及其传输特性
8
(信号耦合的时候,可以不共地)
第9页/共13页
二、集成光耦
作业: 请上网下载EL816 的英文资料,打印出前两页。
了解其特性及应用电路
9
第10页/共13页
二、光电耦合放大电路
图3.1.6光电耦合放大电路
2
第3页/共13页
一、 直接耦合放大电路静态工作点的设置
改进电路—(b)
电路中接入 Re2, Rb1 保证第一级集电极有
较高的静态电位,但 第二级放大倍数严重
U+
i
下降。
Rc1
Rc2 +VCC
+
T1
T2 U O
Re2
(b)
改进电路—(c1)
稳压管动态电阻
Rb1
Rc1
R
Rc2 +VCC
很小,可以使第二级
3.1 多级放大电路的耦合方式
因为1级放大器的放大能力不够,所以 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:
① 直接耦合(一般用在集成电路里面) ② 阻容耦合(在分立元件的放大电路中常见) ③ 变压器耦合(现在很少用) ④ 光电耦合(自动控制系统中常用于隔离)
(80年代的收音机、扩音机广泛使用)
选择恰当的变比,可在负载上得到尽可能大的输出 功率。
第 二 级VT2 、 VT3 组 成 推 挽 式放大电路, 信号正负半周 VT2 、 VT3 轮 流导电。
变压器耦合放大电路 (现在已经被集成电路取代)
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。
3.频率响应分析:使用小信号等效电路进行分析时,可以得到电路的增益-频率特性,即频率响应。
这可以通过绘制幅频特性和相频特性图来实现,从而评估电路的低频和高频性能。
4.输入/输出阻抗分析:在进行多级放大电路的分析时,还需要考虑输入和输出阻抗。
这可以通过绘制输入和输出阻抗特性图来实现,从而确定电路的匹配性能和信号传输能力。
多级放大电路的耦合方式及分析方法
目的与意义
研究目的
研究多级放大电路的不同耦合方式及 其对电路性能的影响。
意义
通过深入了解耦合方式,有助于优化 多级放大电路的设计,提高电路性能 和稳定性,为实际应用提供理论支持 。
02
多级放大电路的耦合方式
电容耦合
总结词
利用电容器传递交流信号,隔断直流信号,通常用于级间隔 离。
详细描述
电容耦合通过电容器将前级输出信号传递到下一级输入端, 同时阻止直流成分通过,实现各级间的隔离。这种耦合方式 适用于不同频率信号的处理和级间信号的传递。
03
$GBW = A_{v} times f_{3dB}$,其中$f_{3dB}$为通频带截止
频率。
05
多级放大电路的应用
音频信号处理
音频信号放大
多级放大电路能够将微弱的音频信号进行多级放大,满足音频设备对信号强度的需求。
音质改善
通过多级放大电路,可以对音频信号的频率、动态范围和信噪比进行优化,提升音质效 果。
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
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
输入电阻
指放大电路对输入信号源的等 效阻抗,反映了放大电路对信
号源的影响程度。
输入电阻计算公式
$R_{in} = frac{V_{i}}{I_{i}}$,其 中$V_{i}$为输入电压,$I_{i}$为 输入电流。
多级放大电路的耦合方式及其分析方法
多级放大电路的耦合方式及其分析方法一、直耦合:直耦合是指通过直接连接放大器的输入和输出端来传递信号。
直耦合的特点是简单、频带宽和增益都很大,但是容易出现直流漂移的问题。
直耦合电路的分析方法:1.根据每个级别的输入和输出特性,可以得到输入和输出的分压分流关系。
2.通过级与级之间的直接相连,可以得到整个电路的传递函数。
3.分析每个级别的频率响应,得到整个电路的频率响应。
二、电容耦合:电容耦合是通过电容器进行耦合,将一些级的输出信号通过电容器耦合到下一个级的输入端。
电容耦合的特点是可以消除直流漂移,但是频带宽和增益受限于电容器。
电容耦合电路的分析方法:1.根据每个级别的输入和输出特性,可以得到输入和输出的分压分流关系。
2.分析电容的阻抗特性,得到电容耦合电路的传递函数。
3.分析每个级别的频率响应,得到整个电路的频率响应。
三、变压器耦合:变压器耦合是通过变压器进行耦合,将一些级的输出信号通过变压器耦合到下一个级的输入端。
变压器耦合的特点是可以提供隔离和匹配阻抗的功能,但是成本较高。
变压器耦合电路的分析方法:1.根据每个级别的输入和输出特性,可以得到输入和输出的分压分流关系。
2.分析变压器的阻抗变化特性,得到变压器耦合电路的传递函数。
3.分析每个级别的频率响应,得到整个电路的频率响应。
综上所述,多级放大电路的耦合方式有直耦合、电容耦合和变压器耦合三种。
根据每个级别的输入输出特性、元件的阻抗特性和传递函数,可以分析每个级别的频率响应,并得到整个电路的传递函数和频率响应。
根据需求选择适合的耦合方式可以使得多级放大电路达到所需的性能。
多级放大器之间的耦合方式
多级放大器之间的耦合方式
在电子电路中,多级放大器是将信号放大到所需幅度的关键组件。
在多级放大器中,各级之间的耦合方式对整个放大器的性能和稳定性起着重要作用。
常见的多级放大器之间的耦合方式包括:
•直耦合:通过直接连接两个放大器级别的输入和输出。
这种方式简单直接,但也可能导致直流偏置漂移、频率响应不平坦等问题。
•电容耦合:使用电容器连接放大器级别的输入和输出。
电容耦合可以阻隔直流分量并传递交流信号,但可能引入低频截止和相移等问题。
•变压器耦合:通过变压器将输入和输出级别进行耦合。
这种方式可以提供隔离和匹配变压器的功能,但也会增加成本和尺寸。
•电感耦合:使用电感器连接放大器级别的输入和输出。
电感耦合可以提供宽带性能和低频增益,但可能对高频信号造成损耗。
以上只是几种常见的多级放大器之间的耦合方式,不同的应用场景可能需要根据具体要求选择合适的耦合方式。
3.1 多级放大电路的耦合方式
传输特性: i C f ( u C E ) 传输比:
CTR iC iD
ID
2、光电耦合放大电路
输出回路 +VCC 信号源 RS + uS
D
光电耦合器
RC +
T1 T2
V
uo
-
优点:抗干扰能力强。
R
Rb2 Rc1
+Vcc Rc2 T2
Rb1
+ uI T1
DZ
Rb2 Rb1 + uI -
Rc1
Re2 Rc2
T2 T1
+Vcc
+
由于要保证集电结反偏, 所以晶体管的集电极的电位 不断在提高,以至接近VCC, 使后级静态工作点不合理;
可使用NPN型和PNP型混 合使用的方法解决问题。
Rc2 e2
uO +
第三章
§3.1 §3.2 §3.3
多级放大电路
多级放大电路的耦合方式 多级放大电路的动态分析 直接耦合放大电路
§3.1
多级放大电路的耦合方式
直接耦合、阻容耦合、变压器耦合、光电耦合
一、直接耦合 1、静态工作点的设置
+Vcc Rc2 Rc1 Rb2 VB2 T2 +
T2导通时VB2=0.7V, 则UCEQ1= 0.7V, 接近饱和区,电压变 化范围不大,当信号uI 大一点,会出现饱和 失真。
N2
RL
C1
+ uI -
+
Rb11
+
Ce1
Rb21
+
Cb2 Re2
+
Ce2
变压器耦合的优、缺点 优点:工作点不影响,可以实现阻抗匹配。 缺点:不能放大直流信号,低频特性不好,体积大、 重量大。
多级放大电路耦合方式与动态分析
直接耦合
总结词
直接将前级电路的输出端与后级电路的输入 端相连。
详细描述
直接耦合通过直接连接前级输出端与后级输 入端,实现信号的传递。这种方式避免了使 用电容或变压器等元件,降低了电路复杂度, 但需要注意前后级电路直流偏置的影响。
变压器耦合
总结词
利用变压器实现前后级电路的信号传递。
详细描述
变压器耦合利用变压器磁耦合原理,将前级 电路的输出信号通过变压器传递至后级电路 的输入端,同时通过变压器初、次级的匝数
谐波失真
由于放大电路的非线性,输入信号的 各次谐波分量在输出端的表现形式。
互调失真
当两个不同频率的信号同时输入到放 大电路时,由于非线性作用,会在输
出端产生各次互调产物。
04 电路性能优化
噪声抑制
01 02
噪声抑制
在多级放大电路中,噪声抑制是一个重要的性能指标。通过合理选择耦 合方式和元件参数,可以有效降低电路内部的热噪声和散射噪声,提高 信号的信噪比。
带宽扩展方法
可以采用减小反馈电阻、增加源极电阻等方式来实现带宽的扩展,同时也可以通过改变 耦合电容和旁路电容的值来调整带宽。
带宽扩展效果
通过优化电路结构和元件参数,可以实现多级放大电路带宽的有效扩展,提高电路的响 应速度和信号质量。
05 应用与发展趋势
模拟信号处理
模拟信号处理
多级放大电路在模拟信号处理中有着广泛的应用,如音 频信号、传感器信号等。通过多级放大,可以将微弱的 模拟信号放大到足够驱动后续电路的程度,实现信号的 传输和处理。
稳定性
描述了放大电路在输入信号变化时能否保持稳定输出 的能力。
相位裕度
衡量放大电路稳定性的重要参数,表示了相位滞后到 临界值时的相位差。
多级放大电路的级间耦合方式
多级放大电路的级间耦合方式
多级放大电路
在实际工作中,为了放大非常微弱的信号,需要把若干个基本放大电路连接起来,组成多级放大电路,以获得更高的放大倍数和功率输出。
多级放大电路内部各级之间的连接方式称为耦合方式。
常用的耦合方式有三种,即阻容耦合方式、直接耦合方式和变压器耙合方式。
一、阻容耦合
通过电容和电阻将信号由一级传输到另一级的方式称为阻容耦合。
图Z0219所示电路是典型的两级阻容耦合放大电路。
优点:耦合电容的隔直通交作用,使两级Q相互独立,给设计和调试带来了方便;
缺点:放大频率较低的信号将产生较大的衰减,加之不便于集成化,因而在应用上也就存在一定的局限性。
多级放大电路的耦合方式
多级放大电路的耦合方式
多级放大器在电路中由多个逐级放大器组成,它们之间有耦合回路将放大结果垂直传递。
耦合方式包括:
(1)直接耦合:将一个放大器的输出量程直接连接到另一个放大器的输入端上,称为直接耦合。
直接耦合在多级放大电路中,使得一级放大器的输出直接连接到另一级放大器的输入结果,通过放大器的多次耦合,可以锁定受控对象的电场和磁场,使得受控对象承受巨大的驱动力,可以使其产生快速、大范围的变化,从而实现控制目标。
(2)变压器耦合:用变压器耦合将一个放大器的输出以变化的电压连接到另一个放大器的输入上,可以解决输入放大器的均衡负载问题,同时可以将另一个放大器的输出波形连接到另一个输入级,以提供稳定的信号输出。
(3)电容耦合:电容耦合是指使用电容的方式连接放大器的输出和输入,电容耦合能够稳定输入信号的大小,同时可以将放大器输入级和放大器输出级共享一个整体回路,使用电容耦合可以省略耦合网络,减少对空间的占用,而电容耦合也为放大器功能提供了诡计传输,使系统更加稳定。
多级放大电路3种耦合方式的详细分析
多级放大电路3种耦合方式的详细分析
在实际应用中,常对放大电路的性能提出多方面的要求,单级放大电路的电压倍数一般只能达到几十倍,往往不能满足实际应用的要求,而且也很难兼顾各项性能指标。
这时,可以选择多个基本放大电路,将它们合理连接,从而构成多级放大电路。
组成多级放大电路的每一个基本电路称为一级,级与级之间的连接方式称为级间耦合。
多级放大电路有3种常见的耦合方式,即阻容耦合、变压器耦合和直接耦合。
1、阻容耦合
将多级放大电路的前级输出端通过电容接到后级输入端,称为阻容耦合方式。
图1所示为两阻容耦合放大电路,第一级为共射放大电路,第二级为共集放大电路。
图1 两级阻容耦合放大电路。
多级阻容耦合放大电路
典型电路
R1 1M C1
RS
20k Ui US
R2 C2 82k
T1
RE1 R3 27k 43k
+UCC
RC2
(+24V) 设: 1=2=50,
10k
rbe1 = 2.9k ,
C3 T2
RL
rbe2 = 1.7 k
求:A、ri、ro
RE2
10k Uo
8k
CE
前级
后级
R21 R22
Au=
Uo Ui
= Uo1 Ui
Uo Ui2
= Au1Au2
总放大倍数等于各级 放大倍数的乘积
=1
RC1//ri2 rbe1
2
RC2//RL rbe2
Au为正,输入输出同相
注意:
当共集放大电路作为输入级(第一级)时, 它的输入电阻与其负载,及第二级的输入 电阻有关;而当共集放大电路作为输出级 时,他的输出电阻与信号源的内阻,即与 倒数第二级的输出电阻有关。
3.2 阻容放大电路的动态分析(选学)
阻容放大电路的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。对于第一级到(N-1) 级,每一级的放大倍数均应该是以后级输入电阻 作为负载时的放大倍数。
阻容放大电路的输入电阻就是第一级的输入电阻。
阻容放大电路的输出电阻就是最后一级的输出电阻。
多级阻容耦合放大器
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
2. 阻容耦合 阻容耦合放大电路
多级阻容耦合放大器的特点
(1) 由于电容的隔直作用,受零点漂移温度漂移的 影响小;各级放大器的静态工作点相互独立, 可以分别估算。
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大场合。
变压器耦合4、光电耦合光电耦合对输入输出电气隔离良好,抗干扰能力强。
二、多级放大电路的性能指标多级放大电路的主要指标有电压放大倍数、输入电阻、输出电阻等性能指标;电压放大倍数:组成它的各级电压放大倍数之积。
多级放大电路输入电阻/输出电阻:多级放大电路的输入阻抗就是第一级的输入阻抗;多级放大电路的输出阻抗就是最后一级的输出阻抗;。
多级放大电路3种耦合方式的详细分析
多级放大电路3种耦合方式的详细分析多级放大电路是一种经典的电子电路设计,用于增强电信号的幅度。
在多级放大电路中,不同的耦合方式将会影响电路的性能和特性。
本文将详细分析三种常见的多级放大电路耦合方式:直耦合、电容耦合和变压器耦合,并讨论它们的优缺点。
1.直耦合(直接耦合):直耦合是一种常见的多级放大电路耦合方式,用于将信号从一个放大阶段传递到下一个放大阶段。
在直耦合中,两个放大器级别之间通过一个电容器连接。
该电容器的作用是阻隔直流电,允许只有交流信号通过。
这种耦合方式的特点是频率响应平坦,不容易干扰。
优点:-频率响应平坦:直耦合电路对频率的响应相对平坦,可以在较宽的频率范围内传递信号。
-高传输效率:直耦合电路可以通过最大化输入和输出阻抗的匹配来实现高传输效率。
缺点:-直耦合电路需要使用较大的电容器,以保持频率响应的平坦性。
这会增加成本和尺寸。
-直耦合电路对直流电耦合非常敏感。
如果输入或输出阶段的直流偏移或偏压波动,可能会导致输出信号失真或损坏。
2.电容耦合:电容耦合是另一种常见的多级放大电路耦合方式,用于将信号从一个放大阶段传递到下一个放大阶段。
在电容耦合中,两个放大器级别之间通过一个电容器连接。
与直耦合不同,电容耦合通过一个较小的电容器传递信号,并通过该电容器实现阻隔直流电的作用。
优点:-电容耦合电路相对简单、成本较低。
-电容耦合电路不容易受到直流偏移和偏压的影响。
缺点:-电容耦合电路的频率响应相对有限,存在低频截止频率。
这意味着电容耦合电路对低频信号的放大程度受限。
-电容耦合电路对输入和输出的阻抗匹配要求较高。
如果输入或输出阻抗不匹配,可能会导致频率响应失真。
3.变压器耦合:变压器耦合是一种较少使用的多级放大电路耦合方式,主要用于高功率和高频率的电路。
在变压器耦合中,两个放大器级别之间通过一个变压器连接。
通过变压器的电感和互感耦合作用,信号可以在不同的放大器级别之间传输。
优点:-高功率传输:变压器耦合电路可以实现高功率传输,适用于需要较大功率的应用。
多级放大电路的耦合方式及其分析方法
多级放大电路的耦合方式及其分析方法在多级放大电路中,耦合方式是决定各级放大器之间信号传递方式的重要因素。
常见的耦合方式包括直接耦合、自耦合和无耦合。
直接耦合是最基本的耦合方式,它通过直接连接各级放大器的输出和输入节点来实现信号的传递。
直接耦合具有简单、工作频带宽广的优点,但也存在着直流偏置稳定性差、频率特性不平坦等缺点。
直接耦合的分析方法主要是通过直流静态工作点和交流中小信号分析来进行。
自耦合是一种通过变压器来实现的耦合方式。
自耦合可以提供不同的耦合系数,从而实现不同的放大倍数。
自耦合具有结构简单、直流偏置稳定、抗干扰能力强等优点,但也存在着相位变化大、频带限制等缺点。
自耦合的分析方法主要是通过变压器的等效电路模型和放大器特性来进行。
无耦合是一种通过电容和电感等被动元件来实现的耦合方式。
无耦合可以实现信号的隔离和频带补偿,提高整个电路的带宽。
无耦合具有带宽扩展、低频性能好的优点,但也存在着结构复杂、特性设计难度大等缺点。
无耦合的分析方法主要是通过电容和电感的特性,以及频率响应和相位特性的分析来进行。
在多级放大电路的分析中,可以采用以下步骤来进行:1.确定电路结构和耦合方式:根据具体的要求和约束条件,选择合适的电路结构和耦合方式。
2.确定放大器的工作点:通过分析电路中的元件特性和电路的工作条件,确定各级放大器的直流静态工作点。
3.进行交流分析:通过交流小信号模型,分析电路的频率响应和增益特性。
可以采用频率响应曲线、幅频特性和相频特性等方法来分析。
4.进行稳定性分析:通过稳定性分析方法,判断电路是否稳定。
可以采用稳定性判据、极坐标图等方法来分析。
5.进行设计和优化:根据分析结果,设计和调整电路的参数和元件值,以满足给定的要求和性能指标。
总之,多级放大电路的耦合方式和分析方法是多样化的,可以根据具体的要求和约束条件来选择合适的方式和方法。
通过合理的设计和分析,可以改善电路的性能和可靠性,满足不同应用的需求。
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3. 集成运放的符号和电压传输特性 uO=f(uP-uN)
在线性区: uO=Aod(uP-uN) Aod是开环差模放大倍数。
非线 性区
由于Aod高达几十万倍,所以集成运放工作在线性区时的 最大输入电压(uP-uN)的数值仅为几十~一百多微伏。 (uP-uN)的数值大于一定值时,集成运放的输出不是 +UOM , 就是-UOM,即集成运放工作在非线性区。
小功率管多为5mA
由最大功耗得出
必要性?
rz=Δu /Δi,小功率管多为几欧至二十几欧。 UCEQ1太小→加Re(Au2数值↓)→改用D→若要UCEQ1大 ,则改用DZ。
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。
三、多级放大电路的频率响应:分析举例
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。
20 lg A 20 lg A 40 lg A 20 lg A u u1 u2 u1
6dB 3dB
≈0.643fH1
fL fH
fL> fL1, fH< fH1,频带变窄!
2. 集成运放电路的组成
两个 输入端
一个 输出端
若将集成运放看成为一个“黑盒子”,则可等效为 一个组成部分的作用
偏置电路:为各 级放大电路设置 合适的静态工作 点。采用电流源 电路。 输入级:前置级,多采用差分放大电路。要求Ri大,Ad 大, Ac小,输入端耐压高。 中间级:主放大级,多采用共射放大电路。要求有足够 的放大能力。 输出级:功率级,多采用准互补输出级。要求Ro小,最 大不失真输出电压尽可能大。
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
f L f Lk f H f Hk f f bwk bw (k 1,2, , n)
n 20lg Au 20lg Auk k 1 由于 n k k 1
UCQ1 ( UBQ2 ) > UBQ1
UCQ2 < UCQ1
3.变压器耦合
可能是实际的负载,也 可能是下级放大电路
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
从变压器原 边看到的等 效电阻
2 I N ' RL l2 RL ( 1 ) 2 RL Ic N2
求解使增益下降3dB的频 率,经修正,可得
f L 1.1
k 1
n
f
2 Lk
1 1.1 fH
k 1
n
1 2 fH k
1.1为修正系数
例1
已知各级为共射的某放 大电路的幅频特性如图所示, 讨论下列问题: 1. 该放大电路为几级放大电路? 2. 耦合方式? 3. 在 f =104Hz 时,附加相移φ’=? 4. 在 f =105Hz 时,相移φ≈? 5. fH=?
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
u u1 u2
Ri2 R5 ∥[rbe 2 (1 2 )(R6 ∥ RL )]
Ri R1 ∥ R2 ∥rbe1
R3 ∥ R5 rbe2 Ro R6 ∥ 1
分析举例2
放大电路的选用
按下列要求组成两级放大电路:
• ① Ri=1~2kΩ,Au 的数值≥3000; • ② Ri ≥ 10MΩ,Au的数值≥300; • ③ Ri=100~200kΩ,Au的数值≥150; • ④ Ri ≥ 10MΩ ,Au的数值≥10,Ro≤100Ω。 ①共射、共射;②共源、共射; ③共集、共射;④共源、共集。
? A u
解:(1)f从104Hz变到105Hz增益下降了60dB,则说明电 路为三级放大电路。 (2)无下限频率则采用的是直接耦合。 (3)f=104Hz每级附加相移为-45, 则总附加相移 为-135。 (4)f=105Hz,每级相移为-270,则总的相移为-710。
103 Au , f H 1 104 H z f 3 (1 j ) f H1
第6章
集成运算放大电路
6.1、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
一、耦合方式
当单级放大电路不能满足多方面的性能要求 (如Au=104、Ri=2MΩ、 Ro=100Ω)时,应考 虑采用多级放大电路。组成多级放大电路时首 先应考虑如何“连接”几个单级放大电路,耦 合方式即连接方式。
常见耦合方式有:直接耦合、阻容耦合、变 压器耦合、光电耦合等。
1.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
Q点相互独立。不能放大变化缓慢的信号,低频 特性差,不能集成化。
2. 直接耦合
既是第一级的集电极电阻, 又是第二级的基极电阻 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。 第一级 第二级 输入为零,输出 产生变化的现象 称为零点漂移
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
例:某放大电路幅频特性如图:
问:1、该电路是几级放 大电路? 两级 2、采用什么耦合方式? 阻容 3、每级放大电路的截止频率分别是多少?
f L1 10Hz, f L 2 102 Hz, f H1 f H 2 104 Hz
4、中频电压放大倍数的大小是多少?
10000
.
(5)
f H 1.1
k 1
n
1 3 1.1 2 0.52 f H 1 5.2kHz 2 f Hk f H1
6.2集成运算放大电路简介
一、概述
集成运算放大电路,简称集成运放,是一个高性能的直接 耦合多级放大电路。因首先用于信号的运算,故而得名。
1. 集成运放的特点
(1)直接耦合方式,充分利用管子性能良好的一致性采 用差分放大电路和电流源电路。 (2)用复杂电路实现高性能的放大电路,因为电路复杂 并不增加制作工序。 (3)用有源元件替代无源元件,如用晶体管取代难于制 作的大电阻。 (4)采用复合管。