模拟电子技术第三章

2. 输入电阻 3. 输出电阻
Ri = Ri1
Ro = Ron
对电压放大电路的要求： 对电压放大电路的要求：Ri大， Ro小，Au的数值 最大不失真输出电压大。 大，最大不失真输出电压大。
第三章 多级放大电路
分析举例
= β ( R3 ∥ Ri2 ) Au1 rbe1 (1＋β 2 ) ( R6 ∥ RL ) Au 2 = rbe2 + (1＋β 2 ) ( R6 ∥ RL ) A = A A
第三章 多级放大电路
3.1 多级放大电路的耦合方式
将多个单级基本放大电路合理联接， 将多个单级基本放大电路合理联接，构成多级放大电路
组成多级放大电路的每一个基本电路称为一级 一级， 组成多级放大电路的每一个基本电路称为一级， 级间耦合。 级与级之间的连接称为级间耦合 级与级之间的连接称为级间耦合。 四种常见的耦合方式：
R1 R + uI
iC1 T1 Re
Rc
+VCC + uO
uB1 T2 R2
利用热敏三极管补偿零漂
(3) 采用差分放大电路。 ) 采用差分放大电路。
第三章 多级放大电路
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
差分放大电路的组成(a) 图 3.3.2差分放大电路的组成 差分放大电路的组成
选择恰当的变比，可在负载上得到尽可能大的输出功率。 选择恰当的变比，可在负载上得到尽可能大的输出功率。
第三章 多级放大电路
四
光电耦合
光电耦合是以光信号为媒介来实现电信号的耦合和 传递的，因而其抗干扰能力强而得到越来越广泛的应用。 传递的，因而其抗干扰能力强而得到越来越广泛的应用。
发光元件
光敏元件
第三章 多级放大电路
第三章 多级放大电路
差分放大电路的改进图
典型差分放大电路
Rb1 + uI1
-
Rb2 + uI2 u I1
-
Rb1
Rb2 uI2 Re -VEE
+
Re
+
VBB
差分放大电路的组成(d) 图 3.3.2差分放大电路的组成 差分放大电路的组成
差分放大电路的组成(e) 图 3.3.2差分放大电路的组成 差分放大电路的组成
差分放大电路的组成(b) 图 3.3.2差分放大电路的组成 差分放大电路的组成
利用射极电阻稳定Q点 利用射极电阻稳定 点 但仍存在零点漂移问题
T的UCQ变化时，直流电 的 变化时， 始终与之保持一致。 源V始终与之保持一致。 始终与之保持一致
第三章 多级放大电路
采用与图（ ） 采用与图（a）所示电路参数完 全相同， 全相同，管子特性也相同的电路 共模信号 输入信号u 大小相等， 输入信号 I1和uI2大小相等，
u u1 u2
Hale Waihona Puke Ri2 = R5 ∥[rbe 2 + (1 + β 2 )( R6 ∥ RL )]
Ri = R1 ∥ R2 ∥ rbe1
Ro = R6 ∥ R3 ∥ R5 + rbe2 1+ β
第三章 多级放大电路
讨论
放大电路的选用
按下列要求组成两级放大电路： 按下列要求组成两级放大电路： ① Ri＝1～2k ，Au 的数值 的数值≥3000； ～ ； ② Ri＝100～200k ， Au的数值 的数值≥300； ～ ；
uI2
IE1=IE2=(UEE―UBE)∕2 e ； ∕2R I ∕2 IB1=IB2 =IE1/(1+ β) I I
Re -VEE
图 3.3.3
长尾式差分放大电路
UCE1=UCE2≈UCC+UEE―(RC+2Re)IE1 Uo=0； ；
第三章 多级放大电路
2.对共模信号的抑制作用 对共模信号的抑制作用
第三章 多级放大电路
三
变压器耦合
可能是实际的负载， 可能是实际的负载，也 可能是下级放大电路
理想变压器情 况下， 况下，负载上获 得的功率等于原 边消耗的功率。 边消耗的功率。
' P = P2，I c2 RL = I l2 RL 1
从变压器原 边看到的等 效电阻
I l2 N ' RL = 2 RL = ( 1 ) 2 RL Ic N2 实现阻抗变换
第三章 多级放大电路
3.1 多级放大电路的耦合方式
第 四 版 童 诗 白
3.2 多级放大电路的动态分析 3.3 直接耦合放大电路
本章重点和考点： 本章重点和考点：
1、 掌握多级放大电路的耦合方式 ， 为集成电 、 掌握多级放大电路的耦合方式， 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 第 四 版 童 诗 白 3、了解多级放大电路中的互补输出级
第三章 多级放大电路
3.对差模信号的放大作用 对差模信号的放大作用
RC1 Rb1 uI1 + 2 uId -
+ uod-
RC2 Rb2
分析时注意二个“虚 分析时注意二个“ 地”
uI2
u
+
Id
E
Re -VEE
+
E点电位在差模信号作用 点电位在差模信号作用 下不变， 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， 模信号作用下不变，相当 于接“ 于接“地”。
后级集电极电位接近电源电压
第三章 多级放大电路
二
阻容耦合
利用电容连接信号 源与放大电路、 源与放大电路、放大 电路的前后级、 电路的前后级、放大 电路与负载 －－阻容耦合 －－阻容耦合 共射电路 共集电路
Q点相互独立。不能放大变化缓慢的信号， 点相互独立。不能放大变化缓慢的信号， 点相互独立 低频特性差，不能集成化。 低频特性差，不能集成化。
第三章 多级放大电路
如何设置合适的静态工作点？ 如何设置合适的静态工作点？
稳压管 伏安特性
小功率管多为5mA 小功率管多为 由最大功耗得出 必要性？ 必要性？
rz＝u /i，小功率管多为几欧至二十几欧。 ，小功率管多为几欧至二十几欧。
第三章 多级放大电路
电路改进思路： 电路改进思路：
UCEQ1太小 加Re（Au2数值 ）→改用 太小→加 数值↓） 改用 改用D→若要 CEQ1大 若要U 若要 则改用D ，则改用 Z。 还存在问题吗？ 还存在问题吗？ 用NPN型管组成 级共射放大电路， 型管组成N级共射放大电路 型管组成 级共射放大电路， UCQi＞ UBQi Q点不合适 点不合适 NPN型管和 型管和PNP型管混合使用 型管和 型管混合使用 UCQ1 （ UBQ2 ） ＞ UBQ1 UCQ2 ＜ UCQ1 UCQi＞ UCQ(i-1） ）
共模信号的输入使两管集 电极电压有相同的变化。 电极电压有相同的变化。 所以
Rb1 + uI1
-
Rb2 + uI1
-
uoc = uoc1 uoc2 ≈ 0
AC =
△u △u
oc Ic
共模增益
Re -VEE
图 3.3.4差分放大电路输入共模信号 差分放大电路输入共模信号
射极电阻Re对共模信号的负反馈作用，抑制了每只晶体 电路参数的理想对称性，温度变化时管子的电流变化完全 射极电阻R 对共模信号的负反馈作用， 电路参数的理想对称性， 管集电极电流的变化，从而抑制集电极的电位的变化。 相同，故可以将温度漂移等效成共模信号 将温度漂移等效成共模信号， 管集电极电流的变化，从而抑制集电极的电位的变化。 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。 对共模信号有很强的抑制作用。
Rb1 + uI1
-
Rb2 + uI2
-
极性相同。 极性相同。 差模信号 输入信号u 大小相等， 输入信号 I1和uI2大小相等， 极性相反。 极性相反。 差分放大电路也称为 分放大电路也称为 差动放大电路
VBB
VBB
差分放大电路的组成(c) 图 3.3.2差分放大电路的组成 差分放大电路的组成
电路以两只管子集电极电位差 为输出，可克服温度漂移。 为输出，可克服温度漂移。
①共射、共射；②共集、共射； 共射、共射； 共集、共射；
第三章 多级放大电路
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 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， 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。 并缓慢地发生不规则变化的现象。 uI 原因： 原因：放大器件的参 数受温度影响而使 Q 点不 O 稳定。也称温度漂移 温度漂移。 稳定。也称温度漂移。 t u
将发射极电阻合二为一、 将发射极电阻合二为一、 对差模信号R 相当于短路。 对差模信号Re相当于短路。
长尾式差分放大电路 便于调节静态工作点，电源 便于调节静态工作点， 和信号源能共地
第三章 多级放大电路
二、长尾式差分放大电路
1.
RC1 Rb1 uI1 RC2 Rb2
静态分析
由于R 较小， 由于Rb较小，其上的电压降 可忽略不计。 可忽略不计。
O
放大电路级数愈多， 放大电路级数愈多，放 大倍数愈高， 大倍数愈高，零点漂移问题 愈严重。 愈严重。
O 零点漂移现象
t
第三章 多级放大电路
二、抑制温度漂移的方法： 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； ) 利用热敏元件补偿放大器的零漂；
iB1
+
RL 2
u Id
放大电路
目前，市场上已有集成光电耦合放大电路， 目前，市场上已有集成光电耦合放大电路， 具有较强的放大能力。 具有较强的放大能力。
第三章 多级放大电路
3.2多级放大电路的动态分析 多级放大电路的动态分析
1.电压放大倍数 1.电压放大倍数
n U o U o1 U o2 Uo Au = = = ∏ Auj U i U i U i2 U in j =1
u Id 2-
差分放大电路加差模信号（ 图3.3.5差分放大电路加差模信号（a) 差分放大电路加差模信号
第三章 多级放大电路
差模信号作用下的等效电路 Rb1 β 1 iB1
+
动态参数
u 0 u o1 u o 2 Ad = = u id u i1 u i 2 2 u o1 = 2 u i1 1 β ( R c // R L ) 2 = R b + rbe
直接耦合 阻容耦合 变压器耦合 光电耦合
第三章 多级放大电路
一
直接耦合
既是第一级的集电 极电阻， 极电阻，又是第二 级的基极电阻 当输入信号为零时， 当输入信号为零时， 前级由温度变化所引 起的电流、 起的电流、电位的变 化会逐级放大。 化会逐级放大。 第一级 第二级
特点： 特点： (1) 可以放大交流和 ) 缓慢变化及直流信号。 缓慢变化及直流信号。 (2) 便于集成化。 ) 便于集成化。
(3)各级静态工作点互相 ) 影响。 影响。 (4) 零 点 漂 移 （ 如 何 克 ) 服）。
第三章 多级放大电路
如何设置合适的静态工作点？ 如何设置合适的静态工作点？
Q1合适吗？ 合适吗？ 对哪些动态参 数产生影响？ 数产生影响？ 直流 交流 电压源 小电阻
Re
用什么元件取代R 既可设置合适的Q点 用什么元件取代 e既可设置合适的 点，又可使第 二级放大倍数不至于下降太大？ 二级放大倍数不至于下降太大？ 二极管导通电压U ＝？动态电阻 动态电阻r 二极管导通电压 D＝？动态电阻 d＝？ 若要U 若要 CEQ＝5V，则应怎么办？用多个二极管吗？ ，则应怎么办？用多个二极管吗？
本章教学时数： 学时 本章教学时数： 4学时
本章讨论的问题： 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？ 单管放大电路为什么不能满足多方面性能的要求？ 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？ 如何将多个单级放大电路连接成多级放大电路？ 如何将多个单级放大电路连接成多级放大电路 各种连接方式有何特点？ 各种连接方式有何特点？ 3.直接耦合放大电路的特殊问题是什么？如何解决？ 直接耦合放大电路的特殊问题是什么？如何解决？ 直接耦合放大电路的特殊问题是什么 第 四 版 童 诗 白 4.差分放大电路与其它基本放大电路有什么区别？ 差分放大电路与其它基本放大电路有什么区别？ 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？ 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 直接耦合放大电路输出级的特点是什么？ 直接耦合放大电路输出级的特点是什么 要求组成多级放大电路？ 要求组成多级放大电路？