08第八讲多级放大电路

§2-4
多级放大电路
问题： 1、多级放大电路有哪些耦合方式？各有什么特点？集成运 放采用何种耦合方式？ 2、什么叫零点漂移？零漂产生的原因是什么？怎样抑制零漂？ 3、如何计算多级放大电路的静态工作点和动态性能指标？
RC1
R1
C2
Re4 VT4 RC4 RC5 VT7 VT9 RC9
+VCC
ui
Rb1
三、放大电路有哪些主要性能指标？你会测试这些指标吗？ 1、放大倍数（增益）：——描述放大电路放大能力的指标。 放大倍数＝ 输出量 （是复数，反映两者的幅值比和相位差） 输入量 2、输入电阻： ——描述放大电路对信号源索取电流的大小， 也表示放大器对信号源的影响程度。
Ri ui / ii
3、输出电阻： ——描述放大电路带负载能力的指标。
4、CS-CE组合放大电路
R1 C1
+ ui R2
RD C 2 Rb1
RC V2
VDD C3 + RL u O
R3
RS
V1 Rb2
-
Re
Ce
-
既有高输入阻抗，又有较大的电压增益。 请画出电路的微变等效电路，并写出Au、Ri和Ro的表达式。
阶段性小结
（过好近似关）
一、掌握了这些基本概念和定义了吗？ 放大： 静态工作点（Q点）： 直流通路、交流通路、微变等效电路：
4、有两个性能完全相同的放大器，其开路电压增益为-100倍， Ri 2k, Ro 3k, ， 现将这两个放大器级联构成两级放大器，则两级放大器的 开路电压增益为（ C ）倍。 A、10000 B、－5000 C、4000 D、－4000
2、电压增益：
uo uo1 uo 2 uo( n1) uo Au Au1 Au2 Aun ui ui ui1 uo( n2) uo( n1)
多级放大器的总电压增益等于各级电压增益的乘积；
应该把后级的输入电阻作为前级的负载电阻。
*计算单级的增益时要注意负载效应：
三、组合放大电路
组合放大器是一些常用的两级放大器，其目的不是为了 提高增益，而是为了改善放大器的其他性能指标，如展 宽频带、防止自激振荡等。
Cb
R1 R2
RC C2 RL
EC
C1 Rs us
uO RO i u S 0 O R L
BW f H f L
4、动态范围：——放大电路的最大不失真输出电压的幅度。 ——描述放大电路对不同频率信号的放大能力。 5、通频带：
四、如何辨别放大电路的组态？各种组态放大电路各有什么特 点，适用于什么场合？你能根据需求选择电路的类型吗？ 基本 输入端 输出端 特点 适用场合 所接电 所接电 组态 极 极 B C 共射 反相电压放大器，功 多级放大电路 率增益高，输入电阻 中作中间级 和输出电阻较高 G D 共源 共集 共漏 共基 共栅 B G E S E S C D 电压跟随器，输入电 输入级、输出 级、缓冲级 阻高，输出电阻低 电流跟随器，输入电 高频、宽频带 放大电路 阻低，管端输出电阻 高，频率特性好
uo uo1 uo 2 uo( n1) uo Au Au1 Au2 Aun ui ui ui1 uo( n2) uo( n1)
多级放大器的总电压增益等于各级电压增益的乘积；
后级的输入电阻就是前级的负载电阻。
*计算单级的增益时要注意负载效应：
直流负载线、交流负载线：
饱和失真、截止失真：
耦合方式：
零点漂移及抑制方法：
二、基本放大电路的组成原则是什么？你能根据需求构造出相 应的放大电路吗？ 1、组成放大电路的核心器件是有源器件BJT或FET。 放大的本质是用小能量的输入信号去控制直流电源，使之 转换成与输入信号具有相同变化规律的放大了的输出信号， 放大的特征是功率放大。 2、要有合适的静态偏置，使得放大管在输入信号的整个周期 内都工作在放大区（BJT）或恒流区（FET）。 放大的前提是不失真，因此设置合适的Q点非常重要。 3、要有合适的交流通路，使输入信号能有效地作用于放大 管的输入回路（即BJT的b-e回路或FET的g-s回路），输出信 号能顺利传输到负载上。 4、对实用放大电路还有共地、直流电源种类尽可能少、负载 上无直流分量等要求。
二、 多级放大电路的分析
（一）多级放大电路静态工作点的分析 1、电容耦合和变压器耦合的多级放大电路： 各级工作点的计算可以独立进行，与单级的方法相同。
2、直接耦合多级放大电路： 各级的静态工作点不能独立计算，必须统一考虑。 一般是根据电路的约束关系列方程组求解。 若有已知电位点，则应以此为突破点，可以简化计算。
五、掌握放大电路的基本分析方法了吗？理解 “近似”的内涵吗？ 1、动静分开，先静后动 直流 通路 交流 通路 静态分析 静态 工作点 Q（IBQ，ICQ， UCEQ） Q（UGSQ，IDQ，UDSQ） 动态 指标 （Au，Ri ， RO）
动态分析 微变等 效电路
2、放大电路的三种基本分析方法 ①静态工作点的近似估算法： 分析非线性失真：饱和失真、截止失真 ②图解法： 估算放大器的动态范围：U OP-P 调整静态工作点： ③微变等效电路法作动态分析：
S
R2 IB1 Re
IE2=IC1
IE1
UCE 2 EC IC 2 RC (U B2 U BE 2 )
IC 2 IC 2 I E 2 IC 1; I B 2 ; 2

（1）画直流通路 （2）估算静态工作点
R3 U B1 EC R1 R2 R3R R EC 1 C b R2 CR 3 U B2 EC C2 R1 R2 RR 32 C1 ILE 1 U B1 U BE 1 I R ; I C 1 I E 1 R ; B1
VT1
VT2
R R 1e7
2A R2 C5
CC C1 Rb2
VT3 Re3
RF
Rb1
RC1 VT6
C4
C3 VD1 VD2
Rb2 RC2
VT8
VT10
R2
+ E CC RL C
ui C1VT5
Re5
C2
Re10
C3 uO uO
-VCC
RC8
-
一、 多级放大电路的耦合方式
Δ耦合方式：
组成多级放大电路的每一个基本放大电路称为一级， 多级放大器的级与级之间、信号源与放大器之间以及 放大器与负载之间的连接方式，称为多级放大电路的 耦合方式。
Ro1 Ri1
Auo1ui
+ + uo1 ui2 - -
Ro2 Ri2
Auo2ui2
+ + uo2 · uin ·· -
Ron Rin
Auonuin
+ uo
RO
Au1
Au2
Au3
前级的输出电压＝后级的输入电压 前级为后级的信号源，源的内阻＝前级的输出电阻 后级为前级的负载，前级的负载电阻＝后级的输入电阻 2、电压增益：
Rb11
Rc1 C2
Rb2
C1
Rs Rb12 Re1 Re2
C3
us
Ce
RL
既保持了共射放大电路电压增压高的特点，又具有共集放大 电路输出电阻小的特点，使电路的带负载能力大大提高。
3、CC-CB组合放大电路
T2
RS + uS
+ RC uO RL -
T1
既有共集电路较高的输入电阻，又有共基电路较高 的电压增益；电路的通频带较宽，频率特性好。
Auonuin
+ uo RO
Au1
Au2
Au3
前级的输出电压＝后级的输入电压
前级为后级的信号源，源的内阻＝前级的输出电阻
后级为前级的负载，前级的负载电阻＝后级的输入电阻 1、输入、输出电阻： 输入电阻等于输入级的输入电阻: 输出电阻 等于输出级的输出电阻:
Ri Ri 1
Ro Ron
+ ui Ri
（二）变压器耦合 EC Tr1 Rb11 Rb21 Tr2 RL uO Tr3
Ce2
ui
Rb12
Rb22 Cb1 Cb2 Re1 Ce1
Re2
优点：①各级工作点相互独立； ②具有阻抗变换作用，可实现阻抗匹配。 缺点：①不适合放大缓变信号；②笨重，成本高； ③不能集成化。 适用场合： 高频小信号调谐放大器，某些低频功放
ui uO
t t
②产生零点漂移的主要原因 温度变化——最主要；电源电压波动和元器件参数的变化。 放大器件的参数（β、ICEO等）因受温度影响而发生波动，使 其静态工作点不稳定，而直耦方式使工作点的变化得以逐级 传递和放大。 ③零点漂移对放大电路的影响 漂移信号混在有用信号中，对输出信号形成干扰，严重时 会使放大电路的工作点进入非线性区而产生失真，甚至将 有用信号湮没。级数越多，增益越高，零漂愈严重， 第一级的零漂影响最严重。 引入直流负反馈来稳定工作点； ④抑制零点漂移的措施： 利用热敏元件补偿； 采用差分放大电路作输入级。
Rb1 EC
CC
Rb1 u C 1
i
RC
1
Rb2 RC2
CC EC C3
u
O
RC1
RZ RC2 Re1
C2
ui
uO
Re2
（二）多级放大电路动态指标的估算 + ui Ri Ro1 Ri1
Auo1ui
+ + uo1 ui2 - -
Ro2 Ri2
Auo2ui2
+ + uo2 · uin ·· -
Ron Rin
Δ选择耦合方式时应注意的问题： 1）保证信号能够有效地传输； 2）保证各级放大电路都有合适的静态偏置， 避免产生信号失真。 Δ常见的耦合方式： 阻容耦合、变压器耦合、直接耦合、光电耦合
（一）电容耦合（阻容耦合）
R1 CC Rb1
ui C1
R2 CC EC
C3 uO
RC1
Rb2 RC2
C2
优点：由于电容的隔直作用，各级静态工作点相互独立， 给分析、设计和调试带来很大的方便。 缺点：①不适合放大缓变信号；②不适于集成化。 适用场合： 分立元件交流放大电路。
（三）直接耦合 1、优点：
Rb1
①既能放大交流信号，也能放大缓 ui 变信号和直流信号； ②利于集成化, 实际的集成运放均采用。 2、直接耦合存在的两个特殊问题
Rb1 ui
RC1
Rb2
RC2
EC
uO
（1）前后级的静态工作点相互影响 解决直流电位相互牵制的方法： ①垫高后级的发射极直流电位。 （接发射极电阻或加稳压管）
问题的提出
在实际应用中，常常对放大电路的性能提出多方面的要 求，如输入电阻大于2MΩ，电压放大倍数大于2000，输出电 阻小于100Ω等。仅靠前面所讲的单管放大电路都不可能满足 这些要求。 这时可以利用各种基本放大电路的特点取长补短， 根 据实际的需求将它们进行适当的组合， 不仅能达到高的放 大倍数还能提供适当的输人、输出电阻。现在, 已采用上述 方法和特殊工艺制成了具有各种功能的模拟集成电路。
RC1
RZ RC2
EC
uO
②电平移位。 （在两级间串入电阻或稳压管） ③NPN与PNP管交替使用。
Rb1
ui
RC1
Re2 RC2
EC
UC 1 U B1;UC 2 U B 2 (UC1 )
uO
（2）零点漂移问题
（2）零点漂移问题 ①什么叫零点漂移？ ——静态时，输出端直流电压偏 离其初始值上下漂动的现象。
-
2 R L
rbe 2
; R L RC // RL
①电压增益与单级共射 放大器相同。
1 rbe 2 2 R②通频带宽，稳定性好， L Au Au1 Au 2 不易自激。 rbe1 1 2 rbe 2
R 1 L rbe 1
2、CE-CC组合放大电路 EC
1、CE-CB组合放大电路
（1）画直流通路 （2）估算静态工作点 （3）画交流通路和微变等效电路 （4）动态指标计算 ⅰ：输入电阻
Cb
R1
R2
RC
T2 C 2 T1
EC
C1
RS uS R3
RL
Ce
Ri Ri1 R2 // R3 // rbe
ⅱ：输出电阻
RO RO 2 RC
RS
Re T2
Rb11
Rc1 C2
Rb 2
EC
C1
RS uS R3
C3 Rb12 Re1 Ce
Re2
RL
Re
Ce
CE-CB组合放大电路
CE-CC组合放大电路
1、CE-CB组合放大电路
UB2
UB1 R3
R1 IB2
RC EC IC2 T2 UCE2
T1 U CE1
1 Re Ce R3 uS Re UCE1 (U B2 U BE 2 ) (U B1 U BE1 )
T1 R2 R3
uS
Ri
RC RO
RL
ⅲ：电压增益
uO uO1 uO Au Au1 Au2 ui ui uO1 1 Ri 2 R rbe 2 ; Au1 ; i2 1 2 rbe1
Au 2
T1 RS uS
T2
+ -
+
-
+
RC
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ui R b
uO1
RL
uO
Ri2