多级放大电路放大倍数算法

多级放大电路放大倍数算法

————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：

第十一讲多级放大电路

第三章多级放大电路

［教学目的］

1、掌握多级放大电路的耦合方式，为集成电路的学习打好基础

2、掌握直接耦合放大电路中差分放大电路的组态及动态参数的计算

3、了解多级放大电路中的互补输出级

［教学重点和难点］

1、差分放大电路的作用

2、差分放大电路双入、双出组态中静态工作点的计算，差模电压增益、共模电压增益、共模抑制比、差模输入电阻及输出电阻的分析计算

3、消除交越失真的措施

［教学内容］

第一节多级放大电路的耦合方式

一、直接耦合

二、阻容耦合

三、变压器耦合

四、光电耦合

第二节多级放大电路的动态分析

第三节直接耦合放大电路

一、直接耦合放大电路的零点漂移

二、差分放大电路

三、直接耦合互补输出级

四、直接耦合多级放大电路

本章讨论的问题：1.单管放大电路为什么不能满足多方面性能的要求？2.如何将多

个单级放大电路连接成多级放大电路？各种连接方式有和特点？3.直接耦合放大电路的特殊问题是什么？如何解决？4.差分放大电路与其它基本放大电路有什么区别？为什么它能抑制零点漂移？5.直接耦合放大电路输出级的特点是什么？如何根据要求组成多级放大电路？

3.1多级放大电路的耦合方式

3.1.1直接耦合

多级放大电路的连接，产生了单元电路间的级联问题，即耦合问题。放大电路的级间耦合必须要保证信号的传输，且保证各级的静态工作点正确。

直接耦合——耦合电路采用直接连接或电阻连接，不采用电抗性元件。直接耦合电路可传输低频甚至直流信号，因而缓慢变化的漂移信号也可以通过直接耦合放大电路。

3.1.2阻容耦合

电抗性元件耦合——级间采用电容或变压器耦合。电抗性元件耦合，只能传输交流信号，漂移信号和低频信号不能通过。

根据输入信号的性质，就可决定级间耦合电路的形式。

3.1.3变压器耦合

采用变压器耦合也可以隔除直流，传递一定频率的交流信号，因此各放大级的Q互相独立。变压器耦合的优点是可以实现输出级与负载的阻抗匹配，以获得有效的功率传输。变压器耦合阻抗匹配的原理见(a)。

在理想条件下，变压器原副边的安匝数

相等，

I1 N1=I2 N2

I2 =（I1 N1 / N2）

=I1 (V1 / V2)=(V2 /R L)

(V1 /R1)(V1 / V2)=(V2 /R L)

(N1 / N2 )2=R1 /R L

n2=R1 /R L

可以通过调整匝比n来使原副端阻抗匹配。

当变压器的原端作为谐振回路使用时，

为了使较小的三极管输出电阻不影响谐振回

路的Q值，在原端采用抽头的方式以实现匹

图变压器的阻抗匹配

配。此时将V1接在

a b之就可以减轻三极管对Q值的影响。如图(b)所示。

3.1.4光电耦合

耦合电路的简化形式如图所示。

(a) 阻容耦合(b) 直接耦合(c) 变压器耦合

耦合电路形式

直接耦合或电阻耦合使各放大级的工作点互相影响，应认真加以解决。

3.2多级放大电路的动态分析

一、多级放大电路电压放大倍数的计算

在求分立元件多级放大电路的电压放大倍数时有两种处理方法。一是将后一级的输入电阻作为前一级的负载考虑，即将第二级的输入电阻与第一级集电极负载电阻并联，简称输入电阻法。二是将后一级与前一级开路，计算前一级的开路电压放大倍数和输出电阻，并将其作为信号源内阻加以考虑，共同作用到后一级的输入端，简称开路电压法。

现以图的两级放大电路为例加以说明，将该图给出参数后示于图中。

两级放大电路计算例 三极管的β1=β2=β=100，V BE1=V BE2=0.7 V 。计算总电压放大倍数。分别用输入电阻法和开路电压法计算。

1 用输入电阻法求电压增益

（1）求静态工作点 A 9.3=mA 0.0093=mA 7

.2101)20//51(7.038.3)+(1+)//('=e1b2b1BE1CC BQ1μβ⨯+-=-R R R V V I mA

93.0BQ1CQ1==I I β V 26.7V )1.593.012(c1CQ1cc B2C1=⨯-=-==R I V V V

V 7.4V )8.793.012()

()(=e1c1CQ1cc e1BQ1CQ1c1CQ1cc CEQ1=⨯-=+-≈+--R R I V R I I R I V V

V 96.7V )7.026.7(BE2B2E2=+=+=V V V

V 47.4V )3.404.1(mA 04.1mA 9.3/04.4mA ]9.3/)96.712[(/)(c2CQ2C2e2E2CC CQ2EQ2=⨯====-=-=≈R I V R V V I I V 45.3V )96.747.4(E2C2CEQ2-=-=-=V V V

（2）求电压放大倍数

先计算三极管的输入电阻

Ω=Ω⨯+Ω=++Ω=Ω⨯+Ω=++k 8.2 04.126101 300mA)(mV)(26)1(=k 1.3 93

.026101 300mA)(mV)(26)

1(=E2bb be2E1bb be1I r r I r r ββ

电压增益

be2

i2be1i2c113.581.3)8.2//1.5(100)

//(=r R r R R A v =-=⨯-=-式中β

6.1538

.23.4100)

//(=be2L c22-=⨯-=-r R R A v β 8955)6.153(3.5821=-⨯-==v v v A A A

如果求从V S 算起的电压增益，需计算输入电阻

Ω===k 55.220//51//1.3//// b2b1be1i1R R r R

9.41)3.58(55

.2155.21i1S i1s1-=-⨯+=+=v v A R R R A 6436)6.153(9.412s1s =-⨯-==v v v A A A

2 用开路电压法求电压增益

第一级的开路电压增益

8932

)3.54()5.164(==3.548.23.41008.21.58.2=5.1641.31.5100=2O1be2c2i2o1i22c1

o1be1c1O1=-⨯--=⨯⨯+-=⨯+-≈-=⨯-=-

v v v v v A A A r R R R R A R R r R A ββ

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

直接耦合或电阻耦合使各放大级的工作点互相影响，这是构成直接耦合多级放大电路时必须要加以解决的问题。

一、直接耦合放大电路