直接耦合放大电路
直接耦合多级放大电路
直接耦合多级放大电路直接耦合多级放大电路是一种常见的电子电路，用于放大信号的幅度。
它由多级放大器组成，每个放大器都与前一级放大器直接连接，没有任何耦合元件。
这种直接连接的方式可以提供更高的增益和更宽的频带宽度，同时也可以减小电路的大小和成本。
直接耦合多级放大电路的基本原理是利用放大器的非线性特性来放大输入信号。
每个放大器都有一个输入端和一个输出端，通过将输出端与下一级放大器的输入端直接连接，可以将上一级放大器放大的信号直接传递给下一级放大器。
这样，信号可以经过多个级别的放大，从而获得更大的幅度。
直接耦合多级放大电路的一个关键问题是如何控制放大器的增益和频带宽度。
增益是指输入信号经过放大器后的输出信号与输入信号之间的比值。
频带宽度是指放大器能够放大的频率范围。
在设计直接耦合多级放大电路时，需要根据具体的应用需求来选择合适的放大器，并进行适当的调整和优化。
直接耦合多级放大电路的优点是可以提供较高的增益和较宽的频带宽度。
由于没有耦合元件，电路的大小和成本也较小。
此外，直接耦合多级放大电路还具有较低的噪声和失真特性，使其在各种应用中得到广泛应用。
然而，直接耦合多级放大电路也存在一些问题。
由于每个放大器都与前一级放大器直接连接，因此在级联过程中会引入一定的耦合效应。
这些耦合效应可能会导致信号失真和不稳定性。
此外，直接耦合多级放大电路还对电源的稳定性和噪声抑制能力有较高的要求。
为了解决这些问题，可以采用一些技术手段来改善直接耦合多级放大电路的性能。
例如，可以在每个放大器的输入和输出之间添加适当的补偿电路，来抵消耦合效应带来的影响。
同时，还可以通过优化电源设计和增加滤波器等方式来提高电路的稳定性和噪声抑制能力。
总的来说，直接耦合多级放大电路是一种常见的电子电路，用于放大信号的幅度。
它具有较高的增益和较宽的频带宽度，但也存在一些问题需要解决。
通过合理的设计和优化，可以提高直接耦合多级放大电路的性能，使其在各种应用中发挥更好的作用。
模拟数字电力电子技术第2章 直接耦合放大电路及反馈
第一节 差动放大电路
(2)共模输入电阻
模 拟
从两输入端看进去的共模输入电阻为两单管放大电路输 入电阻的并联。
、
数
字
及 电
(3)共模输出电阻
力 双端输出时：
Roc 2Rc
电 子
单端输出时：
Roc1Roc2 Rc
技
➢对于差分放大电路，由于输入信号中既有差模信号
术
又有共模信号，输出信号也由两部分组成：
射放大电路电压放大倍数的一半
厚德达理 励志勤工
第一节 差动放大电路
模
(2) 差模输入电阻
拟
、
差模输入电阻Rid是从两输入端看进去的交流等效电阻
数
字
Rid 2(Rbrbe)
及
电 力
(3)差模输出电阻
电
差模输出电阻Rod是从两输出端看进去的交流等效电阻
子
技 术
双端输出时： Rod 2Rc
单端输出时： Rod1Rod2 Rc
厚德达理 励志勤工
第一节 差动放大电路
模 拟 、
RC1 RB1
RC2
+UCC
数
字
+
及
电
ui
力 电
－
+
V1
+
V2
uo
uo1 －
RE2 －
子
技
术
厚德达理 励志勤工
第一节 差动放大电路
模 二、长尾式差动放大电路
拟 电路组成：
VCC
、 差分放大电路由两
数 字 及 电 力 电 子 技
个对称的共发射极
放大电路通过发射
第一节 差动放大电路
第9章直接耦合放大电路和集成运算放大器
图 9 –3 集成电路剖面结构示意图 (3) 电路元件间的绝缘采用反偏的 PN 结隔离槽或二氧化硅绝缘层。
在图 9 3 中，P 型衬底往往接在电路的最低电位，元件间的 P 型隔离 槽也接向这个低电位。这样无形中构成了许多反偏的 PN 结，呈现出高达几十兆 欧姆的电阻，巧妙地把各元件隔离起来。此外，也可用二氧化硅薄层作为绝缘层。 三 、集成电路的外形封装
在硅片上制成一个元件的成本与它在硅片上占据的面积成正比。电感元件、 较大阻值的电阻和高值电容都会占用较大面积的硅片，因此，在集成电路中尽量 较少使用电容元件，不用电感和高阻值电阻。
(2) 大量使用三极管作为有源单元。 三极管占据单元面积小且成本低廉，所以在集成电路内部用量最多。三极
管单元除用作放大以外，还大量用作恒流源或作为二极管、稳压管使用，如图 9 3 中的二极管 V1 和 V2 。
第 9 章 直接耦合放大电路和 集成运算放大器
9.1 直接耦合放大电路
在测量仪表和自动控制系统中，常常遇到一些变化缓慢的低频信号（频率为 几赫兹至几十赫兹，甚至接近于零）。采用阻容耦合或变压器耦合的放大电路是 不能放大这种信号的。 因为在阻容耦合电路中，电容对这些信号呈现的阻抗极 大， 信号被电容隔断，无法传输到下一级。而在变压器耦合的电路中, 信号将 被变压器原边线圈的低阻所短路，也无法耦合到副边去。因此，放大这类变化缓 慢的信号，只能用直接耦合放大电路。
集成运放的外部引出端子有输入端子、输出端子、连接正负电源的电源端子、 失调调整端子、相位校正用的相位补偿端子、公共接地端子和其他附加端子。图 9 6 给出了集成运放 F007 的外引线图，图中包括输入端子、输出端子、电 源端子和失调调整端子。对于不同的产品，其外部引出端子的排列可以从产品说 明书上查阅。 本书的附录Ⅵ示出了常用的一些国产集成运放的引线排列图，供 使用时参考。 二、集成运放的主要性能指标
--直接耦合放大电路资料
iS1
iS2
I
+VDD
Rg uI2
场效应管组成的 差分放大电路可以获 得较大的输入电阻， 也有四种接法，分析 方法与晶体管组成的 差分放大电路相同。
-VSS
例题1：已知Rb=1KΩ，Rc=10 KΩ，RL=5.1 KΩ，VCC=12V， VEE=6V，晶体管的β=100，rbe= 2KΩ。 （1）为使T1管和T2管的发射极静态电流均为0.5mA， Re的取值应为多少？T1管和T2管的管压降等于多少？
uI -
RL uo -
Rb
T1
T2
Re - VEE
T1
+Vcc
Rc
+VCC Rc
①静态分析
UCQ1
UCQ2
VCC
RL RL RC
VCC
RC RC // RL
Rb
T1
Rb
T2
I EQ
VEE UBEQ 2Re
IBQ （1IEQ）
UCEQ1 UCQ1 U EQ1 VCC ICQ RC U BEQ
UCQ1
Rc
RL RL
VCC
ICQ ( Rc
//
RL )
2.36V
uo uo UCEQ 0.64V
+ VCC
Rc1
RL
Rc2
Au
1 2
Rc // RL Rb rbe
56
+
uI
uo Ad
11.4mV
uId
-
uC1 uI1 Rb1
Ti1C+1uod
i-C2
T2
uC2 Rb2
iB1 iE1
（3）共模放大倍数（描述抑制温度漂移的能力）
直接耦合多级放大电路调试方法的研究
直接耦合多级放大电路调试方法的研究1. 采用直接耦合多级放大电路的调试方法，在调试过程中，首先需要确认每个级别的电源电压是否正常。
2. 调试多级放大电路时，应首先检查每个级别的输入端是否正确接入信号源。
3. 在调试直接耦合多级放大电路时，需要准确测量每个级别的放大倍数，并与设计值进行对比。
4. 如果发现某个级别的放大倍数偏离设计值较大，可以逐步检查该级别的元件是否正常工作。
5. 在直接耦合多级放大电路中，可以逐级地接入负载电阻，观察信号变化并调整放大倍数。
6. 调试直接耦合多级放大电路时，可以使用示波器测量不同级别的信号波形，确保正常放大。
7. 如果发现输出信号失真或失真严重，可以逐级检查输出级别的元件是否损坏。
8. 使用频谱分析仪可以进一步观察直接耦合多级放大电路的频率响应，检查是否存在不良谐波。
9. 在多级放大电路调试时，需要注意防止环路反馈导致电路不稳定或输出频率异常。
10. 调整电路的偏置电压可以改善直接耦合多级放大电路的工作稳定性和线性度。
11. 调试过程中，可以尝试调整输入信号的幅值，观察输出信号的变化情况，以评估电路对不同信号强度的响应。
12. 在直接耦合多级放大电路的调试过程中，可使用鉴频器检测是否存在非线性失真。
13. 使用示波器观察直接耦合多级放大电路的输出波形，并与理论预期进行比较。
14. 在调试过程中，可以尝试调整负反馈电阻的数值，以优化直接耦合多级放大电路的性能。
15. 调试直接耦合多级放大电路时，可以尝试使用串联电容或电感等元件来滤除电路中的噪声。
16. 调整电路中的偏置电流可以改善直接耦合多级放大电路的静态工作点。
17. 在调试过程中，可以尝试调整级联电容的数值来改变电路的频率响应。
18. 使用频率计或频谱仪测量直接耦合多级放大电路的截止频率和增益特性。
19. 调试过程中可以尝试调整输入电阻或输出电阻的数值，以优化直接耦合多级放大电路的阻抗匹配。
20. 使用示波器观察直接耦合多级放大电路的相位响应，以评估电路的稳定性和相移情况。
模拟3-2 直接耦合放大电路
Ad
1 2
(Rc ∥ RL ) Rb rbe
Ri 2(Rb rbe )，Ro Rc
2、双端输入单端输出：共模信号作用下的分析
Ad
1 2
(Rc ∥ RL ) Rb rbe
增大Re是改善共模 抑制比的基本措施。
Ac
Rb
(Rc
rbe
∥ RL )
2(1 )Re
uo= uC1 - uC2= uC1- uC2 = 2uC1
差模电压放大倍数：
AC
uo ui1 ui 2
uo 2ui1
(很大，>1)
五、共模抑制比(CMRR)的定义
CMRR — Common Mode Rejection Ratio
K = Ad
CMR
Ac
K (dB) = 20 log Ad (分贝)
T1单边小信 号等效电路
ui1
Rb1
B1 C1
ib1 rbe1
RL
ib1 2
Rc1
uod1
E
1. 放大倍数
单边差模放大倍数:
Ad 1
uod 1 ui1
Ad1
ib1
Rc1
ib1 ( Rb1
//
RL 2
rbe1 )
Rc1
//
RL 2
Rb1 rbe1
uId uI1 uI 2
iB1 iB2 iC1 iC2 uC1 uC2 uO 2uC1
△iE1=－△ iE2，Re中电流不变，即Re 对差模信号无反馈作用。
直接耦合多级放大电路
直接耦合多级放大电路直接耦合多级放大电路是一种常见的电路结构，用于放大信号。
它由多个级联的放大器组成，每个放大器的输出直接连接到下一个放大器的输入，从而形成了一个级联的放大链路。
这种电路结构在许多电子设备中得到广泛应用，如音频放大器、射频放大器等。
直接耦合多级放大电路的基本原理是利用每个级联放大器的放大效果，使得整个电路能够对输入信号进行逐级放大。
在这种电路结构中，每个级联放大器的放大倍数可以通过调整放大器的增益来控制。
当输入信号经过第一个放大器放大后，输出信号会作为第二个放大器的输入，再经过第二个放大器的放大，以此类推，直到达到所需的放大倍数。
直接耦合多级放大电路的优点是结构简单，易于实现，放大器的增益可调。
同时，由于每个级联放大器的输出直接连接到下一个放大器的输入，没有额外的耦合元件，因此信号传输效率高，传输带宽宽广。
此外，多级放大器的级数可以根据需要进行调整，以达到所需的放大倍数。
然而，直接耦合多级放大电路也存在一些缺点。
首先，由于每个级联放大器的输出直接连接到下一个放大器的输入，信号的直流工作点会逐级传递，可能会出现偏置漂移的问题。
为了解决这个问题，可以在每个级联放大器的输入端加上偏置电压，来稳定直流工作点。
其次，由于每个级联放大器的输出信号需要经过直流耦合，会存在直流耦合电容的效应，可能会影响低频信号的传输。
为了解决这个问题，可以在每个级联放大器的输入端加上交流耦合电容，来滤除直流分量。
此外，直接耦合多级放大电路的放大倍数受到每个级联放大器增益的限制，如果需要更高的放大倍数，可能需要增加级数，从而增加电路复杂度。
在实际应用中，直接耦合多级放大电路可以根据需要进行调整和优化。
例如，可以通过改变每个级联放大器的增益来调整整个电路的放大倍数。
可以通过选择合适的放大器器件和工作点来提高电路的性能。
此外，还可以根据所需的频率范围选择合适的耦合电容和滤波电路，以满足信号传输的要求。
直接耦合多级放大电路是一种常见的电路结构，用于放大信号。
3.3直接耦合放大电路
+VCC Rb R
共模输入电压
+u o
T1
共模放大倍数
Δuo Ac = Δuic
共模抑制比 KCMR =
Ad Ac
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理想情况下 Ac = 0， KCMR = ∞
2、长尾式差分放大电路
动画
+VCC Rc Rc
+ T1
R + uid +1 ~ uid -2 ~ +1 uid -2 R
其中温度的变化是主要原因 抑制温度漂移的方法：
1. 在电路中引入直流负反馈 2. 采用温度补偿的方法 3. 采用差分放大电路
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二、差分放大电路
1、基本形式差分放大电路 Rb1 = Rb2 Rc1 = Rc2
R1 = R2
+ uid ~ Rb1 R1
静态时为零
+VCC Rb2
Rc1
UC1
1 = 2 Au1Δui
= 2 Δuc1
1 A Δu = 2· 2 u1 i
Δuo = Au1 差模电压放大倍数 Ad = Δui 牺牲一个放大管的放大倍数换取对零点漂移的抑制
但不理想，因电路不可能完全对称， 单端输出时失去对零点漂移的抑制能力。
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共模抑制比
Rb
R + uic ~ Rc Rc T2
1. 差分输入、双端输出
+VCC Rc R + ui T1
+u o
Rc
RL ( Rc // ) 2 Ad R rbe
两级直接耦合放大电路的调试
直接耦合是级与级衔接方法中最简略的，就是将后级的输入与前级的输出衔接在一路，一个放大电路的输出端与另一个放大电路的输入端直接衔接的耦合方法称为直接耦合.别的直接耦合放大电路既能对交换旌旗灯号进行放大，也可以放大变更迟缓的旌旗灯号：并且因为电路中没有大容量电容，所以易于将全体电路集成在一片硅片上，构成集成放大电路.因为电子工业的飞速成长，使集成放大电路的机能越来越好，种类越来越多，价钱也越来越便宜,所以直接耦合放大电路的应用越来越普遍.除此之外很多物理量如压力.液面.流量.温度.长度等经由传感器处理后改变成微弱的. 变更迟缓地非周期旌旗灯号，这类旌旗灯号还缺少以驱动负载，必须经由放大.这类旌旗灯号不克不及经由过程耦合电容逐级传递，所以，要放大这类旌旗灯号,采取阻容耦合放大电路显然是不成的，必须采取直接耦合放大电路.但是各级之间采取了直接耦合的衔接方法后却消失了前后级之间静态工作点互相影响及零点漂移的问题，在此重要剖析零点漂移的产生原因，并查找解决的办法. 症结词：直接耦合；静态工作点；零点漂移目次1.绪论12.计划的肯定23.总体电路设计和仿真剖析44.工作道理.硬件电路的设计或参数的盘算65.心得领会8参考文献8附录91.绪论直接耦合两级放大电路为了传递变更迟缓的直流旌旗灯号,可以把前级的输出端直接接到后级的输入端.这种衔接方法称为直接耦合.如图1所示.直接耦合式放大电路有很多长处,它既可以放大和传递交换旌旗灯号,也可以放大和传递变更迟缓的旌旗灯号或者是直流旌旗灯号,且便于集成.现实的集成运算放大器其内部就是一个高增益的直接耦合多级放大电路.直接耦合放大电路,因为前后级之间消失着直流畅路，使得各级静态工作点互相制约.互相影响.是以,在设计时必须采纳必定的措施，以包管既能有用地传递旌旗灯号,又要使各级有合适的工作点.图1直接耦合两级放大电路直接耦合放大电路的特别问题一零点漂移直接耦合放大电路消失的最凸起的问题是零点漂移问题.所谓零点漂移是指当把一个直接耦合放大电路的输入端短路时因为各种原因引起输出电压产生漂移（摇动）.产生零点漂移的原因很多.如晶体管的参数（/CEO u BE.等）随温度的变更.电源电压的摇动等,个中,温度的影响是最重要的.在多级放大电路中，又以第一.二级的漂移影响最为轻微.是以克制零点漂移侧重点在于第一.二级.在直接耦合放大电路中，克制零点漂移最有用的办法是采取差动式放大电路.是以直接耦合放大电路的输入级普遍采取这种电路.2 .计划的肯定两级耦合放大电路直接耦合放大电路级与级之间不经电抗元件而直接衔接的方法，称为直接耦合.可以或许放大变更迟缓的旌旗灯号，便于集成化,Q点互相影响，消失零点漂移现象.输入为零,输出产生变更的现象称为零点漂移.当输入旌旗灯号为零时，前级由温度变更所引起的电流.电位的变更会逐级放大.£ 1既是第一级的集电极电阻,又是第二级的基极电阻.图2直接耦合放大电路零点漂移当输入旌旗灯号为零时，输出端电压偏离本来的肇端电压迟缓地无规矩的高低漂动，这种现象叫零点漂移.产生原因---温度变更.电源电压的摇动.电路元件参数的变更等等.第一级产生的零漂对放大电路影响最大.零点漂移是指当放大电路输入旌旗灯号为零时，因为受温度变更，电源电压不稳等身分的影响，使静态工作点产生变更，并被逐级放大和传输，导致电路输出端电压偏离原固定值而高低漂动的现象.显然,放大电路级数愈多.放大倍数愈大，输出端的漂移现象愈轻微.轻微时,有可能使输入的微弱旌旗灯号湮没在漂移之中，无法分辨,从而达不到预期的传输后果, 是以，进步放大倍数.下降零点漂移是直接耦合放大电路的重要抵触.产生零点漂移的原因很多，如电源电压不稳.元器件参数变值.情形温度变更等.个中最重要的身分是温度的变更，因为晶体管是温度的迟钝器件，当温度变更时，其参数U BE. . I CBO都将产生变更，最终导致放大电路静态工作点产生偏移.此外,在诸身分中,最难掌握的也是温度的变更温度变更产生的零点漂移，称为温漂.它是权衡放大电路对温度稳固程度的一个指标,即温度每升高1℃时，输出端的漂移电压A Uo P折合到输入端的等效输入电压八U p .式中4 为放大电路总的电压放大倍数，ATO （℃）为温度变更量 克 制 零 点 漂 移 的 措 施 克制零点漂移的措施，除了精选元件.对元件进行老化处理.选用高稳固度电源以及用第二 单元中评论辩论的稳固静态工作点的办法外,在现实电路中常采取抵偿和调制两种手腕.抵 偿是指用别的一个元器件的漂移来抵消放大电路的漂移，假如参数合营得当，就能把漂移克 制在较低的限度之内.在分立元件构成的电路中经常应用二极管抵偿方法来稳固静态工作 点.在集成电路内部应用最广的单元电路就是基于参数抵偿道理构成的差动式放大电路.调 制是指将直流变更量转换为其它情势的变更量（如正弦波幅度的变更），并经由过程漂移 很小的阻容耦合电路放大，再没法将放大了的旌旗灯号还原为直流成份的变更（有关调制 的概念将在第九单元中评论辩论）.这种方法电路构造庞杂.成本高.频率特征差. 阻容耦合放大电路图3为两级阻容耦合放大电路.图中两级都有各自自力的分压式偏置电路，以便稳固各 级的静态工作点.前级的输出与后级的输入之间经由过程电阻R c 1和02相衔接，所以叫阻容 耦合放大电路.阻容耦合不合适于传递变更迟缓的旌旗灯号，更不克不及传递直流旌旗灯 号.在集成电路中，因为制造工艺的限制,无法采取阻容耦合.多级放大器的第一级叫输入级，最后一级叫输出级.多级放大器的输入电阻，就是第一级的输 入电阻;多级放大器的输出电阻，就是最后一级放大电路的输出电阻.多级放大器总的电压放界说为:A U 二 AU ip A AT (℃)(1)图3阻容耦合放大电路大倍数等于各级电压放大倍数的乘积，即4= 4J42•……，4〃（2）因为每一级共射接法的放电路对所放大的交换旌旗灯号都有一次倒相感化，是以，在图3所示的两级阻容耦合..................... 一•... 一•放大电路中，其输出电压U 0与输入电压U,同相.3 .总体电路设计和仿真剖析仿真电路图4中所示电路为两级直接耦合放大电路，第一级为双端输入，单端输入差分放大电路, 第二级为公设放大电路.因为在分立元件中很难找到在任何温度下均具有完整雷同特征的两只晶体管，因而就很难实现共模克制比很高的差分放大电路.在Multisim情形下可以做到两只晶体管特征基底细同.静态工作点调试电路如图4所示.图4静态工作点调试电路图(a)(c)(b)图5两级直接耦合放大电路测试(a) 静态工作点的调试和电压放大倍数的测试(b)(c)为电压表读数,L-军HJT PHP VIRT JALBJT NPN：ruaJT_UPWVIRTUAL日」「I IFWVIRPJICkQR5!2kQ图6共模放大倍数测试电路图7共模放大倍数的测试4.工作道理.硬件电路的设计或参数的盘算仿真内容（1）调剂电路的静态工作点，使电路在输入电压为零时输出电压为零.用直流电压表测量Q2.Q3集电极静态点位,测试电路见图4所示.（2）测试电路的电压放大倍数,输入电压的峰值为2mV的正弦波,从示波器可读出输出电压的峰值，由此得电压放大倍数.测试办法见图4所示.（3）测试电路的共模克制比.加共模旌旗灯号，从示波器可读出输出电压的峰值，得共模放大倍数,从而的共模克制比.测试电路见图6所示.仿真成果（1）静态工作点的调试见表1表1静态工作点的调试R c 2/kQ"CQ 2 /VU-1103 -1282CQ 3/mV（2）电压放大倍数的测试见表2表2电压放大倍数的测试输入差模旌第一级输出电第一级差模第二级输出第二级电压全部电路的电旗灯号/mV 压峰值/mV 放大倍数电压峰值/mV放大倍数压放大倍数2（3）共模放大倍数的测试见表3表3共模放大倍数的测试输入共模旌旗第一级输出电第二级输出第一级共模全部电路的共共模克制灯号电压峰值压峰值/pV 电压峰值/pV 放大倍数模放大倍数比/mV100 —8.9 义10 -9 1.68 义10 -92.46 义1011结论（1）因为直接耦合方大电路各级之间的静态工作点互相影响，一般情形下，应高经由过程EDA软件调试各级之间的静态工作点,根本合适后再搭建电路,进行现实测试.（2）当输入级为差分放大电路时，电路的电压放大倍数是指差模放大倍数.（3）具有幻想对称的差分放大电路克制共模旌旗灯号的才能很强，是以以它作直接耦合多级放大电路的输入级可进步全部电路的的共模克制比.5.心得领会经由这段时光的艰难斗争，我的课程设计终于完结了.我在此次课程设计中可以说是受益匪浅，不但将书本上的理论常识进行了深刻懂得，同时也明确了实践的重要性.要想设计出一个较好的电路，光靠书本上的常识还远远不敷，要联合现实情形全方面的去思虑，经由多次不竭修正验证后使其达到须要的机能指标.在设计的进程中计划的选择尤为重要，不经要斟酌到是否知足设计的机能指标，还要尽量使其电路构造简略.设计的进程中不免会碰到很多问题，这时则须要我们开动头脑，查阅材料，联合所学常识去剖析解决问题.课程设计不但是一门义务，更多的是教会我们如何灵巧应用书本上所学的常识，造就我们擅长查询拜访研讨，勤于创造思维，勇于大胆开辟的自立进修和工作风格.固然这段时光设计异常辛劳，但更多的是收成的喜悦.参考文献《低频电子线路》张肃文高级教导出版社《电子线路集》人平易近邮电出版社《电子技巧基本数字部分》康华光高级教导出版社《模仿电子技巧基本》童诗白高级教导出版社附录元器件清单如表1表1元器件清单。
直接耦合放大电路
直接耦合放大电路引言直接耦合放大电路是一种常见的电路结构，用于放大信号，起到增强信号强度的作用。
它是在信号源和负载之间通过一个放大器进行信号传递的方法。
在本文中，我们将探讨直接耦合放大电路的基本原理、电路设计和应用。
基本原理直接耦合放大电路基于放大器的工作原理，通过放大器将输入信号的幅度放大，然后将放大后的信号传递给负载。
直接耦合指的是输入信号和放大器的耦合方式是通过电容来实现的，从而实现直接的信号传递。
典型的直接耦合放大电路包含一个放大器和一个负载。
放大器经常使用晶体管或运放器实现。
晶体管是一种半导体设备，可以放大电流和电压。
运放器则是一种专用的集成电路，用于放大电压和电流。
在直接耦合放大电路中，我们通常使用晶体管作为放大器。
负载是放大电路中将信号输出到的设备，可以是一个电阻、扬声器或其他电子设备。
负载的特性也会影响放大电路的设计和性能。
电路设计直接耦合放大电路的设计需要考虑多个因素，包括放大器的类型、电路的增益和频率响应等。
放大器类型在直接耦合放大电路中，常用的放大器类型有共射放大器、共基放大器和共集放大器。
这些放大器类型具有不同的特性和应用场景，选择合适的放大器类型对于电路设计至关重要。
•共射放大器：具有较高的电压增益和输入阻抗，常用于需要较大幅度的信号放大的场景。
•共基放大器：具有较高的电流增益和频带宽度，常用于需要较高频率响应的场景。
•共集放大器：具有较高的输入阻抗和低的输出阻抗，常用于需要降低负载影响的场景。
电路增益电路增益是指输入信号放大后的幅度与输入信号幅度之间的比值。
在直接耦合放大电路中，我们可以通过调整电路中的元件参数来实现不同的增益。
增益的选择是根据具体应用需求来确定的。
频率响应频率响应是指电路在不同频率下对信号的放大能力。
在直接耦合放大电路中，我们需要考虑放大器的频率响应以满足应用需求。
一般情况下，我们希望电路能够在一个宽频带范围内稳定放大信号，而不会出现频率失真或衰减。
直接耦合放大电路
IB Rb + U BE + 2I E Rem EE
Rb IE IE Rb
IB
Rb
EE U BE + 2(1 + )Rem
;
IC IB;
ui1 2IE
Rem ui2
-EE
UC EC IC RC ; UE 0 IB RB UBE U BE ;
UCE EC IC RC U E EC IC RC + UBE
双 端 输 出 ：Ad
( Rc Rb
∥ RL 2
+ rbe
)
Ac 0
KCMR
Ro 2Rc
单 端 输 出 ：Ad
(Rc ∥ RL )
2( Rb + rbe )
Ac
Rb
(Rc ∥ RL ) + rbe + 2(1 + )Re
K CMR
Rb
+ rbe + 2(1 + )Re
2( Rb + rbe )
为使静态电流不变，Re 越大，导致VEE越大 Re太大不合理
需在低电源条件下，得到趋于无穷大的Re
解决方法：采用电流源！
继续
具有恒流源的差分放大电路
等效电阻 为无穷大
近似为 恒流
I2
IB3，IE3
R2 R1 + R2
VEE R3
UBEQ
又如
加调零电位器RW
(p166)
若RW滑动端在中点， 写出Ad、Ri的表达式。
当输入信号为任模信号时，将之分解为共模分量和差模分量的
组合，然后代入 uO Aud uid + AuC uiC 中进行计算。
例如：已知某差放的 Aud 100, AuC 0.1,
第二章 直接耦合放大电路
方式2
E
T1 PNP
ie
B
T2 NPN
B
ib
E ie ib
PNP
ic C
ic C
复合管的类型与复合管中第一只管子的类型相同
复合管的电流放大系数 1 2
2.3 集成运算放大电路
集成运算放大器是一种具有很高放大倍数的多 级直接耦合放大电路。是发展最早、应用最广泛的 一种模拟集成电路。 集成电路 是把整个电路的各个元件以及相互之 间的联接同时制造在一块半导体芯片上, 组成一个不 可分的整体。 集成电路特点：体积小、重量轻、功耗低、可 靠性高、价格低。 按集成度 小、中、大和超大规模 集成电路分类 按导电类型 双、单极性和两种兼容 按功能 数字和模拟
2.1.2 长尾式差动放大电路 差分放大电路是抑制零点漂移最有效的电路结构。 两个输入、 两个输出 两管静态工 作点相同
差分放大原理电路
电路结构对称，在理想的情况下，两管的特性及对 应电阻元件的参数值都相等。
1. 零点漂移的抑制
静态时，ui1 = ui2 = 0 uo= VC1 － VC2 = 0 当温度升高时ICVC （两管变化量相等） uo= (VC1 + VC1 ) － (VC2 + VC2 ) = 0 对称差分放大电路对两管所产生的同向漂移都有 抑制作用。
上式中前两项较第三项小得多略去， RC IC 则每管的集电极电流 + EE RB1 IB IC IE T1 +UCE + 2RE UBE－ I 发射极电位 VE 0 － E IC EE 每管的基极电流 I B 2 RE RE 2IE 每管的集 — 射极电压 EE RC -EE U CE U CC RC I C U CC 单管直流通路 2RE
直接耦合放大电路
Ad
Rb
2
rb e(1 )
RW
2
Ri 2Rbrbe(1)R 2W
RO 2RC
2. 用恒流源电路取代Re，构成
3. 恒流源型差分放大电路
AcuO c
(Rc//RL)
uIc Rbrbe 2(1)Re
KCMRAd Rbrbe2(1)Re
Ac
2(Rbrb)e
Re为无穷大时，Ac为0，KCMR为无穷大。
电路参数理想对称
T1与T2的特性相同
R b1 R b2 R b
R c1 R c2 R c
1 2
r r r be 1
be 2
be
1. 静态分析
IR eIE1Q IE2 Q 2 IEQ
IB R b Q U B E 2 IQ ER Q e V EE
IEQVEEUBEQ
2Re
IBQ IEQ
A c u O c
(R c//R L ) 0
u Ic R brbe 2 (1)R e
K CM R Ad Rbrbe 2(1 )R e
Ac
2(Rbrb)e
四、改进型差分放大电路
为了使差分放大电路的性能更好，对共模信号的抑制能 力更强，对差模信号的放大能力更大。 1. 加条令电位器
(Rc // RL)
IEQVEEUBEQ 2Re
但是，在同样的静态工作电流下，增大Re 势必是要求更 高的VEE。另外Re大，不易集成。
所以我们希望在e的元件具有对直流电阻较小，对交流电 阻很大的特点。恒流源具有此功能。
2. 用恒流源电路取代Re，构成 3. 恒流源型差分放大电路
静态分析：
I 2 IB 3
UB3 R2 VEE R1R2
直接耦合放大电路
由于输入差模信号的同 时伴随有共模输入信号 ，所以 u uO Ad u I Ac I 2 此输入、输出方式电路的动、静态参数求取与双端 输入、双端输出的完全一致。
单端输入，单端输出
此输入、输出方式电路的动、静态参数求取与双 端输入、单端输出的完全一致。
４、改进型差分放大电路
Uo
（２）、输入电阻： （３）、输出电阻：
Ｒi＝Ｒi1
Ｒo＝Ｒon
３.３ 直接耦合放大电路
（一）、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
（一）、零点漂移现象
1、现象： 输入电压为零，输出端仍有 缓慢变化的电压产生。 2、原因： 任何参数的变化，如： 电源电压、元件的老化、温度。 3、抑制方法： 直流负反馈、温度补偿、 对称电路。（稳定Q）
Aud dＢ(分贝) AuC
集成电路中ＫＣＭＲ一般为 １２０～１４０ｄＢ。
CMRR — Common Mode Rejection Ratio
３、差分放大电路的四种接法：
（１）、双端输入／双端输出 （２ ）、双端输入／单端输出 （３） 、单端输入／双端输出
（４） 、单端输入／单端输出
双端输入，单端输出
Q：I EQ、I BQ、I CQ与双端输出时相同。 U CEQ1 U CEQ2 U CQ1 RL VCC I CQ ( Rc ∥ RL ) Rc RL
U CQ2 VCC - I CQ Rc U CEQ1 U CQ1 U EQ1
动态分析：
1 ( Rc ∥ RL ) 动态： d A 2 Rb rbe
RE 特点： -VEE （-15V） 双电源长尾式差放
ui2
第4章直接耦合放大电路
第4章直接耦合放大电路内容提要：本章介绍直接耦合放大电路，包括直接耦合放大电路的构成、耦合方式、零点漂移、多级放大电路的电压放大倍数等内容。
4.1 耦合形式由单管组成的基本放大电路，放大倍数只能达到几十倍至一、二百倍，远远不能满足实际需要。
要求放大倍数更高，就要由多个单元电路级联成多级放大电路来完成。
多级放大电路的级与级之间、信号源与放大电路之间、放大电路与负载之间的连接方式均称为耦合方式。
常见的耦合方式有三种：直接耦合多级放大电路的级与级之间连接方式中，最简单的就是将前一级的输出端直接接到后一级的输入端，或者级间通过电阻连接，这就是直接耦合方式。
直接耦合放大电路的简化形式如图4-1-1所示。
图4-1-1 直接耦合直接耦合放大电路中级间无耦合电容，低频特性好，能放大缓慢变化的信号和直流信号。
因而温度等缓慢变化引起的电信号可以通过直接耦合放大电路。
放大电路中当输入信号等于零时，放大电路的工作点称为零点。
在放大电路中，因温度等因素的影响，会使放大电路的静态工作点产生不规则的偏离初始值的现象，称为零点漂移。
零点漂移是一种缓变化信号，因而可以通过直接耦合电路的各放大级，使零点漂移逐级放大，甚至使放大电路不能正常工作。
由于直接耦合方式容易实现集成化，在集成运放电路中级间都采用直接耦合方式，但必须设法克服零点漂移的影响。
阻容耦合将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4-1-2为两级阻容耦合放大电路，两级均为共射放大电路。
图4-1-2 阻容耦合阻容耦合电路只能传输交流信号，漂移信号和低频信号不能通过。
阻容耦合放大电路中各级的静态工作点相互独立，且可阻挡零点漂移，但不易集成。
变压器耦合将放大电路的前级输出端通过变压器接到后级输入端或负载电阻上，称为变压器耦合方式。
图4-1-3i u -+CC图4-1-3 变压器耦合在变压器耦合放大电路中前级、后级的静态工作点互相独立，可以通过变压器原副端的匝数比进行阻抗变换，使负载上得到最大的输出功率，也可阻挡零点的漂移。
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抑制零漂有效的实用方法：采用差分放大电路
态时V =V ，即使 差模信号和差模电压放大倍数
Rp：调零电位器，若电路不完全对称，调Rp使得电路在静态时VC1=VC2，即使△Vo=0
C1 C2
△V =0 基本差动放大电路中，要很好的抑制零漂，就必须使电路完全对称。
o 1），各级的静态工作点相互影响、相互牵制。
2）零点漂移：输入信号为零时，输出电压△VO不等于
零，在静态工作电压的基础上出现缓慢的、无规则的、 持续的变动。
产生原因：外界因素，如温度的变化、电源电压的波
动、晶体管参数的变化等，引起放大电路的静态工作 点变化。又因直接耦合，静态工作点的变化将直接传 送到下一级并被放大。尤其是第一级的静态电位的变 化，经过逐级放大，直到输出级，这样就会在输出端 形成较大的零漂电压。
影响：零漂电压属无用的干扰信号，它和有用的输出
信号电压混在一起，而难以区分。当零漂严重时，就 有可能淹没需要放大的有用信号，导致放大器无法正 常工作。
抑制零漂有效的实用方法：采用差分放大电路
二.差动放大电路
1. 基本工作原理
结构：两个完全对称的
单管放大电路组合而成。 输集出电电极压之△ 间取VO从出两。管的
差动放大电路中，只有当两个输入端之间有电位差时， 输出端之间才有电压的变动。
差模电压放大倍数：双端输出的电压放大倍数和单
管共射放大电路的电压放大倍数相同。 尤其是第一级的静态电位的变化，经过逐级放大，直到输出级，这样就会在输出端形成较大的零漂电压。
3模共电.电共模路压模抑的放抑制 性大制比 能倍比越KC数好MKRA愈的大：比定，值义差为动差放模大电压放大倍数A 和共 CMvRC vd 做做抑静直62影1静R差影 △2RR又2静静直影对共双负））））Epp到到制态接直响态模响V因态态接响V模电电：：：零 级 零 零O1这 这 零 时 耦 接： 时 信 ：直 时 时 耦 ： 电 源 源调调管公=点间点点一一漂：合耦 零：号零 △接：：合零压具V零零，共漂相漂漂E点点有因直合 漂因：漂 V耦因因直漂放有电电若射E移互移移O：，，效电流放 电电差电 合电电流电大公位位△极1：影：：-为是是的路放大 压路动压 ，路路放压倍共器器V△电输响输输I抵非非实左大电 属左放属 静左左大属数射，，dV阻入：入入1消O常常用右器路 无右大无 态右右器无愈极若若＞，信直信信2R困困方两中用两电用 工两两中用小电电 电=0它号耦号号E，0难难法边的的边路的作边边的的，阻路路上实对为放为为I的的：完两干完两干 点完完两干抑的B不不的现共零大零零1。。采全个扰全个扰 的全全个扰制差完完直↑了模时器时时→用对问信对输信 变对对问信共动全全流零信，中，，I差称题号称入号 化称称题号模放C对对压输号输，输输1分，端， 将，信大((((称称降↑入有理理理理出直出出→放它间它 直它号电，，，零很想想想想电流电电V大和加和 接和的路调调从输强情情情情C压量压压电有入有 传有能1RR而出的况况况况△可△△pp↓路用一用 送用力使的抑))))使使→以VVV，，，，的对的 到的就差OOO要制得 得△相静静静静不不不输放输 下输愈动求作电电V互态态态态等等等出大出 一出强O放。用路路传值值值值d于于于信相信 级信。大，1在在送相相相相＜零零零号等号 并号电而静静，同同同同0，，，电，电 被电路对；态态各。。。。在在在压对压 放压有差时时级静静静混地混 大混一模VV的态态态在的在 。在CC个信静11工工工一极一 一合==号态VV作作作起性起 起适没工CC电电电，， ，(22的有相作，，压压压而而 而静影位点即即的的的难难 难态响)相相使使基基基以以 以工，互反△△础础础区区 区作因影的VV上上上分分 分点oo此响信==出出出。。 。既00、号现现现能相，缓缓缓抑互即慢慢慢制牵△的的的零制V、、、漂I。d无无无1,又=规规规△不则则则V影的的的Id响，、、、放△持持持大V续续续I有d的的的2用=变变变-信△动动动号V。。。I。d 。
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IBQ1=IBQ2 =IEQ1/(1+ β ) UCEQ1=UCEQ2≈UCC+UEE―(RC+2Re)IEQ1 Uo= UCEQ1-UCEQ2 = 0
图 3.3.3
长尾式差分放大电路
2.抑制共模信号的基本原理
共模信号的输入使两管集 电极电压有相同的变化。
Rb1 Rb2
所以
+ uI1
-
u u u 0 oc oc1 oc2
u OC Ac = u IC
图3.3.10共模信号作用下的双入 单出电路
= R r ( 1 ) 2 R b be e
<C> 单入、双出
<D> 单入、单出
思考：“单端”的情况，还具有共模抑制能力吗？ 如何进一步改进呢？
四种接法的对比
R
C1
uI1
u
Id
Rb1
+ uod -
R
C2
Rb2
uI2
+
+ 2 uI -+
d -
E
Re VE
E
Rb1
Rb2
u 2
Id
-
+ u
I -
-
uI
uI
1. 双端输入单端输出电路 静态工作点
IE1=IE2=(UEE―UBE)∕2RE
分析时注意二个“虚 地”
uI2
uI1 + 2 uId -
u
E
Re -VEE
+
E点电位在差模信号作用 下不变，相当于接 “地”。 负载电阻的中点电位在差 模信号作用下不变，相当 于接“地”。
u 2
Id
-
图3.3.5差分放大电路加差模信号（a)
训练：请画出差分放大电路的微变等效电路，并计算动态参数
先画出交流通路，再用简化的h参数替换三极管
i
2
B2
图3.3.5差分放大电路加差模信号（b)
Rod=2RC
A KCMR 20 lg D dB A C
共模抑制比
K CMR
AD AC
K CMR
4. 电压传输特性
放大电路的输出电压和输入电压之间的关系曲线。
uo ＝ f( uI )
uo
如改变uI的极性，可 得另一条图中虚线所 示的曲线，它与实线 完全对称。
uI
差分放大器（2）阅读提纲
• 差分放大器有哪几种接法？各种接法的特 点是什么？ • 改进型差分放大器有何重要改进？改进后 的静态工作点如何计算？ • 计算图3.3.5（a）中所示的双入双出差分电 路的静态工作点和动态参数。
三、 差分放大电路的四种接法
基于不同的应用场合，有双、单端输入和双、单端输出的情况。 所谓“单端”指一端接地。 <A> 双入、双出 <B> 双入、单出
2 u Od
Rid=2(Rb +rbe;) Rod=RC
思考：如输出信号取自 T2管的集电极，动态分 析结果如何？
u Id
-
u-Od
R L 2
-
iB 2
Rb2
i
2
B2
图3.3.9 图3.3.7所示电路对 差模信号的等效电路
如输入共模信号： 共模电压增益
uoc=―ICR'L; uic=―IB[rbe+(1+β )2Re];
Rb1 Rb2
IB1=IB2 =IE1/(1+ β )
+ uI
-
图3.3.7双端输入单端输出 差分放大电路
UCE1=Uo+UEE―REIE 注意：由于输出回路的不 对称性，UCEQ1≠UCEQ2。
动态分析（双入、单出）
Rb1 +
i
1
B1
iB1
RL R
+ +
L
1 (R // R ) c L A = d 2 R r b be
直接耦合放大电 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。
uI
O uO
输入电压为零
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。
输出电压发生漂移
-
Rb2 + uI2
-
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
VBB
VBB
C 对称电路加共模信号
电路以两只管子集电极电位 差为输出，可克服温度漂移。
Rb1
Rb2
Rb1
Rb2
+ uI1
-
+ uI2 u I1
Re
+ -
uI2
Re -VEE
+
VBB
d 加差模信号
AC
△u △u
oc Ic
+ uI1
-
Re -VEE
共模增益
图 3.3.4差分放大电路输入共模信号
电路参数的理想对称性，温度变化时管子的电流变化完 全相同，故可以将温度漂移等效成共模信号，差分放大电 路对共模信号有很强的抑制作用。
3.对差模信号的放大作用
RC1 Rb1
+
Id
+ uod-
RC2 Rb2
（e） 实用 差分放大电路
将发射极电阻合二为一、 对差模信号Re相当于短路。
便于调节静态工作点， 电源和信号源能共地
二、长尾式差分放大电路
1. 静态工作点计算
RC1 Rb1 RC2 Rb2
uI1
uI2
由于Rb较小，其上的电压降 可忽略不计。
IEQ1=IEQ2=(UEE―UBE)∕2Re ；
Re -VEE
t
O
t
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；
R1 R + uI
iC1 T1 Re
Rc
+VCC + uO
uB1 T2 R2
图
利用热敏元件补偿零漂
(3) 采用差分放大电路。
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
a. 带电流负反馈的放大器
b.带温控电压源的放大电路
利用射极电阻稳定Q点 但仍存在零点漂移问题
T的UCQ变化时，直流电 源V始终与之保持一致。
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， 极性相同。
Rb1 + uI1
Tቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Re
（a）看看一半边的电路图
（b）先画出一半边的交流通路
（c）复制镜像，形成完整的交流通路
适当调整，生产微变等效电路
Rb1
i
1
B1
+
iB1
R L 2
+
u Id
iB 2
u Od
R L 2
-
Rb2 （d）上下镜像，更加符合习惯
i
2
B2
（e）用h参数替换三极管
差模信号作用下的等效电路
动态参数
Rb1
i
1
B1
+
iB1
R L 2
+
u 0 u o1 u o 2 Ad = u id u i1 u i 2 2 u o1 2 u i1 1 ( R c // R L ) 2 R b rbe
u Id
-
u Od
R L 2
-
iB 2
Rb2
Rid=2(Rb +rbe;)