模电课件:3-多级放大电路
模拟电路第三章3 多级大电路-PPT课件
功放级 输 入
第一级 放大电路 第二级
… 第 n-1 级
第n级
输 出
耦合:即信号的传送。 耦合方式:直接耦合;阻容耦合;变压器耦合。
多级放大电路对耦合电路要求:
1. 静态:保证各级Q点设置
2. 动态: 传送信号。
要求:波形不 失真,减少压 降损失。
(4-1)
3.11.1
82k
10k
T2 C3 RL 10k CE
C1
RS 20k
求: A 、 R 、 R vs i o
T1
RE1
i
u
R3 43k
RE2 8k
u
o
u
ห้องสมุดไป่ตู้
27k
S
前级
后级
(4-9)
性能分析
1. 静态: Q点同单级。
2. 动态性能:
+UCC 1M C1 C2 R2 82k
关键:考虑级间影响。 R1
RC2 10k
T2
ri 2
ro
(4-12)
1. Ri = Ri1 = R1 //[ rbe1 +( +1)RL1']
其中: RL1= RE1// ri2 = RE1// R2 // R3 // rbe1=RE1//RL1 = RE1//ri2= 27 // 1.7 1.7k
Ri =1000//(2.9+51×1.7) 82k
(+24V) C3 RL 10k CE
方法:
RS 20k u
i
T1
RE1 R3 43k
ui2
ri2 = RL1
RE2 8k
u
模拟电路课件第三章多级放大电路
直接耦合多级放大电路的调试与优化
01
调整偏置电路,减小静态工作点 漂移。
02
引入负反馈,改善电路的稳定性 。
阻容耦合多级放大电路的调试与优化
阻容耦合多级放大电路的调试 检查各级放大器的输入和输出阻抗,确保匹配。
调整耦合电容和旁路电容,避免信号失真。
阻容耦合多级放大电路的调试与优化
检查反馈电路,避免自激振荡。 阻容耦合多级放大电路的优化
分析时需要计算各级的电压增益和总 电压增益,并考虑信号的相位和频率 响应。
变压器耦合多级放大电路的分析方法
变压器耦合多级放大电路中,各级通过变压器进行耦合,可以实现阻抗变换和电平 移动。
分析时需要计算各级的电压增益和总电压增益,并考虑变压器的匝数比和信号的相 位和频率响应。
变压器耦合多级放大电路的优点是具有阻抗变换和电平移动功能,缺点是结构复杂、 体积较大。
04
多级放大电路的设计与实现
直接耦合多级放大电路的设计与实现
设计要点
选择合适的晶体管、电阻和电容元件,以实现信号的放大和 传输。同时,需要考虑零点漂移和噪声干扰等问题,采取相 应的措施进行抑制。
实现难点
直接耦合多级放大电路的零点漂移问题较为突出,需要采取 有效的措施进行抑制,以保证电路的稳定性和可靠性。
模拟电路课件第三章多级 放大电路
• 多级放大电路概述 • 多级放大电路的工作原理 • 多级放大电路的分析方法 • 多级放大电路的设计与实现 • 多级放大电路的调试与优化
01
多级放大电路概述
多级放大电路的定义与组成
定义
多级放大电路是由两个或两个以 上的单级放大电路按照一定的拓 扑结构组合而成的电路系统。
益和带宽。
直接耦合多级放大电路的优点是 结构简单、易于集成,缺点是级 间耦合较复杂,容易产生零点漂
模拟电子技术基础及实验 第3章 多级放大ppt课件
共模输入信号:
uic
=
1 2(ui1
ui2)
Rc
+VCC Rc
差模电压增益:
A ud
=
uod u id
Rb
共模电压增益:
Auc
=
u oc u ic
+ u i1
-
总输出电压:
+ uo _
T1
T2
R
_
e
V
EE
Rb
+ u i2 -
u o= u o d u o cA uu d id A u u i cc
4. 共模抑制比:
额定电流: 12A
电气寿命:≥10万回
机械寿命:≥1亿回
线圈参数:
阻值(士10%):55Ω 线圈功耗:450mW 额定电压:DC 5V 吸合电压:DC 3.5V 释放电压:DC 0.5V 任务温度:-40℃~+85℃ 绝缘电阻:≥100MΩ 线圈与触点间耐压:750VAC/1分钟 触点与触点间耐压:1500VAC/1分钟 HRS4T系列 HRS4-S-DC3V、HRS4-S-DC5V、HRS4S-DC6V、HRS4-S-DC9V、HRS4-S-DC12V、HRS4T-
直 流 通 路
交 流 通 路
原放大电路
微变等效电路:
动态三参量:
2.输入电阻:
R iR brb e(1)R e
3.输出电阻:
.
.
I 0
I
Re
R0
Ie
Re
//Rb rbe 1
1.电. . 压. 放大倍数:
.
Au
UO
.
IeRe
.
U ..
I
.
《多极放大电路》课件
多极放大电路的优缺点
优点
具有高增益、宽带宽、大输出功率和低失真等 优点。
缺点
需要多个级联放大器,造成电路复杂度和困难 增加。
结论
本PPT课件详细介绍了多极放大电路的基本概念、原理、应用和电路设计。同时对其性能指标、优缺点进行了 详细分析。希望通过本课件的学习,能够对多极放大电路有更深入的理解,并能应用于实践中。
特点
多极放大电路具有高增益、 宽带宽、大输出功率和低失 真等特点。
多极放大电路的应用
1
摆放放大器
用于放大音频信号,提升音响效距离的关键设备。
3
音频放大器
用于扩大音频信号,实现声音的更大音量和更好音质。
多极放大电路的分类
二极管放大器
通过二极管的特性来放大信号。
实例分析
通过一个实际案例的分析,展示多极放大电路的设计过程和关键考虑因素。
多极放大电路的性能指标
增益
表示信号放大倍数, 是评估放大器性能的 重要指标。
带宽
表示放大器能够放大 的信号频率范围,决 定了信号传输的能力。
输出功率
表示放大器的输出能 力,越大越能驱动负 载。
失真
表示信号经过放大器 后的畸变程度,应尽 量降低。
《多极放大电路》PPT课 件
多极放大电路是电子领域中重要的电路类型。本PPT课件介绍多极放大电路的 概念、原理和应用,旨在帮助学习者深入了解该电路并应用于实践中。
多极放大电路概述
定义
多极放大电路是一种电子电 路,利用多个放大器级联来 增大电压、电流或功率。
原理
通过多级放大器级联,将信 号的幅度不断放大,实现信 号放大的目的。
晶体管放大器
利用晶体管的特性来放大信号,并提供更大的功率输出。
《多级放大电路》课件
电压放大倍数等于输出电压与输入电压的比值,即A=Uo/Ui。
03
影响因素
影响电压放大倍数的因素包括晶体管的参数、电路元件的参数以及电路
的连接方式等。
输入输出电阻
输入电阻
输入电阻是指多级放大电路对信号源所呈现的电阻,反映 了电路对信号源的负载能力。输入电阻越大,信号源的有 效功率越大,电路的性能越好。
稳定性问题
总结词
稳定性问题是指多级放大电路在工作过程中,由于各种原因导致电路性能的不稳定,出现波形失真、增益下降等 现象。
详细描述
稳定性问题可能是由于电路中元器件的参数变化、温度和湿度等环境因素的影响、电源电压的波动等原因引起的。 解决稳定性问题需要采取一系列措施,如改善电路的散热条件、减小环境因素的影响、稳定电源电压等,以保证 多级放大电路的稳定可靠运行。
音频放大器性能指标
音频放大器的性能指标包括频率响应、失真度、信噪比和输出功率 等。
功率放大器
功率放大器概述
功率放大器是一种将微弱的信号放大到足够大的功率,以驱动负 载的电子设备。
功率放大器电路组成
功率放大器通常由输入级、中间级和输出级等部分组成。
功率放大器性能指标
功率放大器的性能指标包括功率增益、效率、失真度和带宽等。
稳定性
稳定性
稳定性是指多级放大电路在各种工作条件下保持性能稳定的 能力。稳定性是多级放大电路的重要性能指标之一。
影响因素
影响稳定性的因素包括温度、电源电压的变化、晶体管的参 数变化以及电路元件的老化等。为了提高稳定性,可以采用 负反馈、温度补偿、选用性能稳定的晶体管等措施。
03
多级放大电路的设计与实现
带宽原则
根据信号频率范围,选 择合适的元件和电路拓 扑,保证电路具有足够
模拟电路网络课件第十六节:多级放大电路
模拟电路网络课件第十六节:多级放大电路模拟电路网络课件第十六节:多级放大电路3.9 多级放大电路一、多级放大电路及其耦合方式在许多应用场合,要求放大器有较高的放大倍数及合适的输入、输出电阻,如用单级放大器很难达到要求。
因此,需要将多个不同组态的基本放大器级联起来,充分利用它们的特点,合理组合构成多级放大器,用尽可能少的级数,满足系统对放大倍数、输入、输出电阻等动态指标的要求。
多级放大器中各级之间连接方式称为耦合方式。
级间耦合时,一方面要确保各级放大器有合适的直流工作点,另一方面应使前级输出信号尽可能不衰减地加到后级的输入。
常用的耦合方式有阻容耦合、直接耦合、变压器耦合和光电耦合等。
二、阻容耦合方式连接方式框图阻容耦合的连接方框图如图1所示。
特点1)由于电容器隔直流而通交流,所以各级的直流工作点相互独立,而且,只要耦合电容选得足够大,则较低频率的信号也能由前级几乎不衰减地加到后级,实现逐级放大。
2)阻容耦合放大电路的低频特性差,不能放大变化缓慢的信号。
这是因为耦合电容对这类信号呈现出很大的容抗,信号的一部分甚至全部几乎衰减在耦合电容上。
3)由于集成电路中制造大容量电容很困难,所以这种耦合方式不便于集成化。
三、直接耦合方式直接耦合是把前级的输出端直接或通过恒压器件接到下级输入端。
特点1. 这种耦合方式不仅可放大缓变信号,而且便于集成。
2. 由于前后级之间的直流连通,使各级工作点互相影响,不能独立。
因此,必须考虑各级间直流电平的配置问题,以使每一级都有合适的工作点。
图1给出了几种电平配置的实例。
图1 直接耦合电平配置方式实例(a) 垫高后级的发射极电位;(b) 稳压管电平移位;(c) 电阻和恒流源电平移位;(d) NPN、PNP管级联3. 存在零点漂移,即前级工作点随温度的变化会被后级传递并逐级放大,使得输出端产生很大的漂移电压。
显然,级数越多,放大倍数越大,则零点漂移现象就越严重。
因此,在直接耦合电路中,如何稳定前级工作点,克服其漂移,将成为至关重要的问题。
模电多级放大电路
一. 多级电压放大倍数
多级放大器前级的输出即是后一级的输入 Au = Au1 · Au2 · …· Aun
二. 多级输入电阻
多级放大器的输入电阻即是第一级的输入电阻 Ri= Ri1
三. 多级输出电阻
多级放大器的输出电阻即是最后一级的输出电阻 RO= R0n
四. 多级通频带
多级通频带比任一单级通频带都窄 BW < BWi
IB1 = VCC/ RB1
T1: IC1=β 1IB1 UCE1 = VCC - IC1 RC1
IB2 = VCC/ RB2
T2: IC2=β 2IB2 UCE2 = VCC – IC2 RC2
多级放大器计算举例
(2)动态量计算 第一级: Au1 = -β 1RL1′/ rbe1 其中,RL1′=RC1∥Ri2 =RC1∥rbe2 Ri1 = rbe1 Ro1 = RC1 第二级: Au2 = Asu2 = -β 2RL2′ Ri2/ (Ri2 + Rs2)rbe2 其中,Rs2′ = RO1 = RC1 RL2′ = RC2∥RL Ri2 = rbe2 Ro2 = RC2 两级之间: Au = Au1 Au1 =β 1β 2RL1′ RL2′ / [ rbe1(rbe2 + RC1)] Ri = Ri1 = rbe1 Ro = Ro2 = RC2
多级放大器前后级关系
后级相当于前级的负载(后级的输入电阻Ri+1是前 级的负载RLi);
前级相当于后级的信号源(前级的输出电压UOi是后级 的信号源电压USi+1,前级的输出电阻ROi是后级的信号源 电阻RSi+1)。
多级放大器计算举例
如图所示两级放大器,三极 管的β 1、rbe1、 β 2、rbe2均已知。 (1)估算两管的静态工作点; (2)计算多级电压放大倍数、 输入电阻、输出电阻。 解: (1)静态工作点计算(两管分别计算)
模电课件-第三章多级放大电路
T2
IB
IE RE
IB
U EE U BE
RB 2(1 )RE
–UEE
+UCC
RB
IB
ui2
IC1= IC2= IC= IB
UE1= UE2 =-IBRB-UBE
UC1= UC2= UCC-ICRC UCE1= UCE2 = UC1-UE1
三、 动态分析
输入信号分类 (1)差模输入
ui1 = -ui2= ud
单端
输出端 双端 接法 单端
四种组合
前面所讲的是双端输入双端输出电路
双端输入单端输出电路
单端输入双端输出电路
单端输入单端输出电路
恒流源式差放电路
电路结构:
RC ic1 uoic2 RC
RB T1
T2
ui1 R ib1
E
+UCC RB ib2 R ui2
IC3
R1
T3
为什么要改进原
R3
R2
有的差动放大电
第三章 多级放大电路
§3.1 多级放大电路的耦合方式 §3.2 多级放大电路的动态分析 §3.3 直接耦合放大电路
§3.1 多级放大电路的耦合方式
输
第一级
入
放大电路
第二级 放大电路
……
输
第n级
出
放大电路
第 n-1 级 放大电路
单级——多级,必然存在耦合 耦合:即信号的传送。
功放级
耦合方式:级与级之间的连接方式。
差模信号通路
ui1
RC ic1 uoic2 RC
RB R ib1
T1
uod1 uod2
T2
RB ib2 R
ui2
模电 3多级放大电路
单端输出:Re对共模 输入信号起负反馈作用, 抑制共模信号。
Re对共模输入信号起负反馈作用
定义: A c
u oc u ic
— 共模放大倍数
左图电路:Ac=0
图3.1.5 光电耦合器及其传输特性
二、光电耦合放大电路
图3.1.6 光电耦合放大电路
3.2 多级放大电路的动态分析
Au
U0 Ui
U01 Ui
U02 Ui 2
U0 Uin
Au1 Au2 Aun
即
注意:必须将后级输入 电阻作为前级的负载;前级
输出电阻视为后级的信号源
314光电耦合图315光电耦合器及其传输特性一光电耦合器二光电耦合放大电路图316光电耦合放大电路32多级放大电路的动态分析un2u1uin02i02i01i0uaaauuuuuuuua??????????????????即注意
第三章 多级放大电路
主要内容: 3.1 多级放大电路的耦合方式 3.2 多级放大电路的动态分析 3.3 直接耦合放大电路
uid 2
差模信号:极性相反,幅度相同
二.长尾式差分放大电路
1).静态分析
由基极回路:
IBQR b UBEQ 2IEQR e VEE
IEQ
VEE UBEQ 2R e
UCQ1 UCQ2 VCC ICQR C
uo UCQ1 UCQ2 0
2).对共模信号的抑制作用
2)对称性好。
关于互补输出 电路常作为功率放 大电路,将在第九 章进一步讨论。
华成英模电课件
华成英 hchya@
2. 抑制共模信号 :Re的共模负反馈作用
共模放大倍数 参数理想对称时 Ac u Oc u Ic
Ac 0
对于每一边电 路,Re=?
Re的共模负反馈作用:温度变化所引起的变化等效为共模信号 如 T(℃)↑→IC1↑ IC2 ↑→UE↑→ IB1 ↓IB2 ↓→ IC1 ↓ IC2 ↓ 抑制了每只差分管集电极电流、电位的变化。
可能是实际的负载,也 可能是下级放大电路
从变压器原 边看到的等 效电阻 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。
P1 P2, I c R L I l R L
2 ' 2
R
' L
Il
2 2
Ic
RL (
N1 N2
) R L,实现了阻抗变换。
2
华成英 hchya@
R i2 R 5 ∥ [ rbe 2 (1 2 )( R 6 ∥ R L )]
R i R1 ∥ R 2 ∥ rbe1
Ro R6 ∥ R 3 ∥ R 5 rbe2 1
Au Au 1 Au 2
华成英 hchya@
讨论一
Rb是必要的吗?
V 晶体管输入回路方程:EE I BQ R b U BEQ 2 I EQ R e
通常,Rb较小,且IBQ很小,故
U CEQ V CC I CQ R c U BEQ
I EQ
V EE U BEQ 2 Re
I BQ
I EQ 1
选合适的VEE和Re就 可得合适的Q
华成英 hchya@
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注意级联时两级的相互影响! 思考:习题3.3
2. 若测得三个单管放大电路的输入电阻、输出电阻和空载 电压放大倍数,求解它们连接后的三级放大电路的空载电 压放大倍数?
§3.3 差分放大电路
一、零点漂移现象及其产生的原因
什么是零点漂移现象:ΔuI=0,ΔuO≠0的现象。
产生原因:温度变化,直流电源波动,元器件老化。其中晶 体管的特性对温度敏感是主要原因,故也称零漂为温漂。 克服温漂的方法:引入直流负反馈,温度补偿,差分放大电路。
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。
二、分析举例
已知电路元件参数,求Q点, Au 、Ri和 Ro
若 R1∥R2 (1 )R4
U B1Q
R2 R1 R2
VCC
IB1Q
IE1Q
1 1
I C1Q
I E1Q
U B1Q
U BE1Q R4
由VCC (IC1Q IB2Q ) (R3∥R5 ) U BE 2Q IE 2Q (R6∥RL )解出IB2Q , I E 2Q
二、阻容耦合
共射电路
共集电路
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。
有零点漂移吗?
Q点相互独立。不能放大变化缓慢的信号,低频 特性差,不易集成化。
三、变压器耦合
可能是实际的负载,也 可能是下级放大电路
从变压器原 边看到的等 效电阻
RL'
Il2 Ic2
RL
A u A u1 A u2
Ri2 R5 ∥[rbe2 (1 2 )( R6 ∥ RL )]
Ri R1 ∥ R2 ∥ rbe1
Ro
R6∥
R3∥R5
1 1
rbe2
讨论一
失真分析:由NPN型管组成的两级共射放大电路, 输出电压如图,它的失真是饱和失真还是截止失真?
ui
共射放 大电路
共射放 大电路
1. 按下列要求组成两级放大电路:
共基?
• ① Ri=1~2kΩ,Au 的数值≥3000;
①共射、共射
• 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。
②共源、共射 ③共集、共射 ④共源、共集
二、长尾式差分放大电路的组成
零点漂移
电路理想对称
放大差模信号
共模信号 输出为零
零点漂移可等效为共模信号作用
共模信号:大小相等,极性相同。
差模信号:大小相等,极性相反。
典型电路
I BQ1 I BQ2 I BQ ICQ1 ICQ2 ICQ I EQ1 I EQ2 I EQ U CQ1 U CQ2 U CQ uO U CQ1 U CQ2 0
输入为零,输出产生变 化的现象称为零点漂移
第一级
第二级
Q1不合适? 应抬高T2射极电压
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?
会减小电压 放大倍数
Re
一定需要?
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多?
若要UCEQ1=5V,则应怎么办?用多个二极管吗? 求解Q点时应按各回路列多元一次方程,然后解方程组。
第三章 多级放大电路
第三章 多级放大电路
§3.1 多级放大电路的耦合方式 §3.2 多级放大电路的动态分析 §3.3 差分放大电路 §3.4 互补输出级
作业: 3.5、3.7、3.10
§3.1 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
一、直接耦合
直接 连接
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。
NPN型管和PNP型管混合使用
UCQ1 ( UBQ2 ) > UBQ1 UCQ2 > UCQ1
UCQ1 ( UBQ2 ) > UBQ1 UCQ2 < UCQ1
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(靠近截止区),Q点不合适。
uo
首先确定在哪一级出现了失真,再判断是什么失真。
若第二级失真—饱和失真
若第一级失真—截止失真
比较Uom1和Uim2,则可判断在输入信号逐渐增大时 哪一级首先出现失真(哪一级的数据小则先失真)。
在前级均未出现失真的情况下,多级放大电路的 最大不失真电压等于输出级的最大不失真电压。
讨论二:放大电路类型的选用
则:UCE1Q Vcc (IC1Q IB2Q ) (R3∥R5 ) IE1Q R4
UCE2Q VCC IE2Q (R6 / / RL )
求Au 、Ri和 Ri2
A u1
1
( R3∥Ri2 ) rbe1
A u2
(1+2 ) (R6∥RL ) rbe2 (1+ 2 ) ( R6∥RL )
( N1 N2
)2
RL,可实现阻抗变换!
§3.2 多级放大电路的动态分析
一、动态参数分析 二、分析举例
一、动态参数分析
1.电压放大倍数
Au
U o U i
U o1 U i
U o2 U i2
U o U in
n j 1
Auj
2. 输入电阻 3. 输出电阻
Ri Ri1 后级的输入电阻是前级的负载 Ro Ron 前级的输出电阻作为后级的源内阻
在理想对称(结构对称、参数对称) 的情况下:
1. 可克服零点漂移; 2. 零输入零输出; 3. 抑制共模信号; 4. 放大差模信号。
三、长尾式差分放大电路的分析
1. Q点:
I BQ1 I BQ2 I BQ ICQ1 ICQ2 ICQ I EQ1 I EQ2 I EQ U CQ1 U CQ2 U CQ uO U CQ1 U CQ2 0
输入回路方程: VEE I BQ Rb U BEQ 2IEQRe
通常,Rb较小,且IBQ很小,故
I EQ
VEE U BEQ 2Re
I BQ
I EQ
1
U CEQ VCC ICQ Rc U BEQ
选合适的VEE和Re就 可得合适的Q
2. 抑制共模信号
共模信号:数值相等、极性相同的 输入信uC1 uC2
uO uC1 uC2 (uCQ1 uC1 ) (uCQ2 uC2 ) 0