组合放大电路

(a)
当级数进一步增加的时候， 的连接方式会出现新的问题。 当级数进一步增加的时候，图(a)、(b)的连接方式会出现新的问题。 、 的连接方式会出现新的问题 例如，在图(b)中 假设为了保证管子能正常工作， 例如，在图 中，假设为了保证管子能正常工作，取各级 UCE＝5V，并假设备 BE=0.7V,则 ，并假设备U 则
计算输入、输出电阻时，依电路形式的不同， 计算输入、输出电阻时，依电路形式的不同，不仅 与本级的参数有关，可能还与前后级的参数有关。 与本级的参数有关，可能还与前后级的参数有关。
例题1 用多级耦合放大电路的微变等效电路分析电压放大倍数， 例题 用多级耦合放大电路的微变等效电路分析电压放大倍数，
输入、输出电阻。 输入、输出电阻。 +EC R11 C11 RC1 C12 R21 C21 RC2 C22 RL RE2 CE2 uo
1 1
2
Rb2
vo
2
后级 前级 便于集成化。 便于集成化。 缺点： 缺点： 后级静态工作点不独立，为设计、 前、后级静态工作点不独立，为设计、计算和调试 带来麻烦。 带来麻烦。
若电路只简单地直接耦合，会使电路工作不正常。 若电路只简单地直接耦合，会使电路工作不正常。
直接耦合方法实例： 共射-共基放大电路 直接耦合方法实例：4.6.1 共射 共基放大电路
CQ
因此： I R C 1 = V CC − U CQ 1 = 24 − 4 .7 = 4 .95 mA RC 1 3 .9 V CC − U BEQ 1 24 − 0 .7 而 I BQ 1 = = ≈ 0 .1 mA R b1 240
I CQ 1 = β 1 I BQ 1 = 4 .5 mA
I BQ 2 = I R c 1 − I CQ 1 = 4 .95 − 4 .5 = 0 .45 ( mA ) I CQ 2 = β 2 I BQ 2 = 18 mA
解决方法: 解决方法:
提高后级射极电位 +VCC RC1 RC2 RB T1 T2 RE
当级数进一步增加的时候，图中的连接方式会出现新的问题。 当级数进一步增加的时候，图中的连接方式会出现新的问题。 例如，假设为了保证管子能正常工作，取各级U 例如，假设为了保证管子能正常工作，取各级 CE＝5V，并 ， 假设管子U 假设管子 BE=0.7V,则 则
如此下去，必将使得基极和集电极的电位逐渐上升， 如此下去，必将使得基极和集电极的电位逐渐上升，最终由于电 若为三级放大， 若为三级放大，则 源电压V 的限制而无法实现。 源电压 CC的限制而无法实现。
解决方法: 解决方法:
电平移位
+VCC RC1 RB DZ T1 R RC2 T2 RE
实现了电位平移，但稳压管噪声大，对于电路的交流 实现了电位平移，但稳压管噪声大， 参数指标有不利的影响。 参数指标有不利的影响。
为获得足够大的放大倍数,需将单级放大器串接 组成多级放 为获得足够大的放大倍数 需将单级放大器串接,组成多级放 需将单级放大器串接 大电路（放大器）。 大电路（放大器）。
耦合 输 入
第一级 第二级 第n-1级 级 第n级 级
输 出
耦合方式： 耦合方式： (1)直接耦合 直接耦合 (3)变压器耦合 变压器耦合 (2)阻容耦合 阻容耦合 (4)光电耦合 光电耦合
共射－共基放大电路 共射－
4.6.1 共射 共基放大电路 共射-共基放大电路
电压增益
Av =
其中
Av1 = − Av 2 =
vo vo1 vo = • = Av1 • Av 2 vi vi vo1
′ β1 RL β1rbe2 =− rbe1 rbe1 (1 + β2 )
β2 R'L2 β2 ( Rc2 || RL ) = rbe2 rbe2 Av = − β1rbe2 β2 ( Rc2 || RL ) • (1 + β2 )rbe1 rbe2
静态时输出电压： 静态时输出电压：
U 0 = U CQ 2 = V CC − I CQ 2 R c 2 = 24 − 18 × 0 . 5 = 15 (V )
U CEQ2 = U CQ2 − U EQ2 = 15 − 4 = 11(V)
当ICQ1增加 时，即: 增加1%时
I CQ 1 = 4 .5 × 1 .01 = 4 .545 ( mA ) I BQ 2 = 4 .95 − 4 .545 = 0 .405 ( mA ) I CQ 2 = 40 × 0 .405 = 16 .2 ( mA )
2、输入电阻和输出电阻 、
对于多级耦合的共射电路， 输入电阻 即为第一级的输入电阻R 对于多级耦合的共射电路，总输入电阻Ri即为第一级的输入电阻 i1 对于多级耦合的共射电路，总输出电阻 即为最后一级的输出电阻 即为最后一级的输出电阻Ron 对于多级耦合的共射电路，总输出电阻Ro即为最后一级的输出电阻
直接耦和电路的 主要缺点
零点漂移 当Ui=0时，输出端的直流电位称为“零 时 输出端的直流电位称为“ 点”。 由于温度、电源电位、 由于温度、电源电位、元件 参数等的变化而使输出端出 现缓慢不规则变化信号输出， 现缓慢不规则变化信号输出， 这种现象为零点漂移 这种现象为零点漂移 。
实质是：三极管的工作点随时间而逐渐偏离原有静态值 实质是：
二、多级放大电路的电压放大倍数和输入、输出电阻 多级放大电路的电压放大倍数和输入、 1、电压放大倍数 、 总电压放大倍数=各级放大倍数的乘积 总电压放大倍数 各级放大倍数的乘积
计算每一级的电压放大倍数时，要处理好前后级 计算每一级的电压放大倍数时， 的联系。 的联系。 例如： 例如：将第二级的输入电阻作为第一级的 负载电阻，要与第一级集电极负载电阻并联。 负载电阻，要与第一级集电极负载电阻并联。
3、变压器耦合 、 采用变压器耦合也可以隔 除直流， 除直流，传递一定频率的 交流信号， 交流信号，因此各放大级 互相独立。 的Q互相独立。变压器耦合 互相独立 的优点是可以实现输出级 与负载的阻抗匹配 阻抗匹配， 与负载的阻抗匹配，以获 得有效的功率传输。 得有效的功率传输。 在理想条件下，变压器原、副边的电压和电流有如下关系： 在理想条件下，变压器原、副边的电压和电流有如下关系： i2/i1=N1 / N2 =n u1 / u2 = N1 / N2 =n
如此下去，必将使得基极和集电极的电位逐渐上升， 如此下去，必将使得基极和集电极的电位逐渐上升，最终由于电 若为三级放大， 若为三级放大，则 源电压V 的限制而无法实现。 源电压 CC的限制而无法实现。
(c)
(d)
电位平移的另一方法。 电位平移的另一方法。 电位平移的方法。 电位平移的方法。
电位平移，但稳压管 电位平移， 噪声大
即使耦合的级数比较多， 即使耦合的级数比较多， 也可以使各级获得合适 的工作点， 的工作点，而不致于造 成电位逐步上升。 成电位逐步上升。 常用的方式
例 iRc1 Rc1 已知： 已知：Rb1=240kΩ,Rc1=3.9k ic2 Ω,Rc2=500 Ω,VDz的工作电压 ic1 Uz=4V,β1=45, β2=40,Vcc=24V。 。 各级的静态工作点Q 求：(1)各级的静态工作点 1,Q2。 各级的静态工作点 iB2 iB1 (2)I 因温度的升高而增加 时， 因温度的升高而增加1%时 静态输出电压U 变化多少？ 静态输出电压 0变化多少？ 设 U BEQ 1 = U BEQ 2 = 0 .7V 解：第一级放大电路在未连接第二级时的静态工作点： 第一级放大电路在未连接第二级时的静态工作点： VCC − U BEQ1 I CQ1 = β1 I BQ1 ≈ 4.36875mA I BQ1 = ≈ 0.097mA Rb1 U CEQ1 = VCC − I CQ1 Rc1 ≈ 6.9619V 所以有：U CQ 1 = U BEQ 2 + U Z = 4 . 7V 所以有：
′ RL =
rbe2 1 + β2
所以 因为 因此
β2 >> 1
Av = −
β1 ( Rc2 || RL ) rbe1
组合放大电路总的电压增益等于 组成它的各级单管放大电路电压增益 的乘积。 的乘积。 前一级的输出电压是后一级的输 入电压， 入电压，后一级的输入电阻是前一级 的负载电阻R 的负载电阻 L。
ui
R12
RE1
uo1 ui2 R22
CE1 Ri2
Ri=Ri1
前一级的输出电压
Ro
后一级的输入 电阻是前一级的
是后一级的输入电压 交流负载电阻。
该放大电路的微变等效电路
Ib2 i B C rbe2 E RC2 R21 R22 RL Ic2 i
Uo u
Ri2
由微变等效电路计算电压放大倍数、输入电阻、 由微变等效电路计算电压放大倍数、输入电阻、 输出电阻
4.6.1 共射 共基放大电路 共射-共基放大电路
输入电阻
vi Ri＝ ＝Rb||rbe1＝Rb1||Rb2||rbe1 ii
输出电阻 Ro ≈Rc2
直接耦合方法实例
+VCC RC1 RB T1 RC2
+
T2 RL uo
+ ui _
VBB
_
特点 能对交流和直流信号进行放大 又称之为直流放大电路 直接耦合放大电路存在两个特殊的问题 (1) 各级静态工作点不独立，不便于设计和调试。 各级静态工作点不独立，不便于设计和调试。
补充 多级放大电路
补充： 补充：一、 多级放大电路的耦合方式
4.6.1 共射 共基放大电路 共射-共基放大电路
1、直接耦合 、 2、阻容耦合 、 3、变压器耦合 、
4.6.2 共集-共集放大电路 共集 共集放大电路
补充： 补充：二、多级放大电路的电压放大倍数和 输入、 输入、输出电阻
补充： 补充： 多级放大电路
电位平移的另一方法： 电位平移的另一方法： 两种管子互补 +VCC
即使耦合的级数比较多， 即使耦合的级数比较多， 也可以使各级获得合适 的工作点，而不致于造 的工作点， 成电位逐步上升。 成电位逐步上升。 常用的方式
RB1
RC1 T1
RE2 T2 RC2
RE1 V CC
直接耦合方法实例
第 二 级 放 大 倍 数 下 降 (b) VT2 集电 极的 有效 电压 变化 范围 减小
+EC R11 C11 RC1 C12 RL RE1 CE1 vo vi R11 C11 RC1 +EC C12 RL RE1 CE
1
vi
R12
R12
v
o
第一级
第二级
多级阻容耦合放大器的分析 优点： 优点： (1) 由于电容的隔直作用，各级放大器的静态 由于电容的隔直作用， 工作点相互独立，分别估算。为设计、 工作点相互独立，分别估算。为设计、计算 和调试带来方便。 和调试带来方便。 (2) 耦合电容上交流信号损失小。 耦合电容上交流信号损失小。 缺点： 缺点： （1）不适合传递缓慢变化的信号 ） （2）集成度差 ）
此时输出电压为： 此时输出电压为：
iRc1 ic1 iB1 ic2 iB2
U 0 = U CQ 2 = 24 − 16 .2 × 0 .5 = 15 .9 (V )
比原来升高了0.9V，约6% ， 比原来升高了
例题结果讨论： 例题结果讨论： 即使输入电压为零且保持不变， 即使输入电压为零且保持不变，直流输出电压也会因 温度的变化而上下波动。 温度的变化而上下波动。
抑制零点漂移常采用的几种措施： 抑制零点漂移常采用的几种措施：
+EC
第一、引入直流负反馈 第一、 以稳定Q点 以稳定 点。
4.4.2射极偏置 电路
R11 wenku.baidu.com11
RC1
C12 RL
ui
R12
RE1
CE
1
uo
第三、 第三、输入级将两个单管放大电路接成差分放大的 结构。 结构。
6.2差分放大电路
2、阻容耦合 、
u1 2 u2 R' L = =n = n 2 RL i1 i2
变压器耦合实例
变压器耦合的优点： 变压器耦合的优点： 优点
1、实现阻抗变换 、 2、各级静态工作点独立 、
缺点： 缺点：
1、笨重，无法集成化。 、笨重，无法集成化。 2、频率低的信号或直流信号不能通过变压器。 、频率低的信号或直流信号不能通过变压器。
对耦合电路要求
耦合电路： 耦合电路： 静态：保证各级Q点 静态：保证各级 点设置 各级 要求 波形不失真 动态: 动态 传送信号 减少压降损失
一、多级放大电路的耦合方式 1、直接耦合 、 耦合电路采用直接连接 或电阻连接，不采用电 或电阻连接， 抗性元件。 抗性元件。 优点： 优点： 可传输低频甚至 vi 直流信号