第三章多级放大电路Word文档下载推荐.docx

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二、直接耦合式

直接耦合式多级放大电路如图所示。

1.元件少，体积小，易集成化。

2.既可放大交流信号，也可放大直流和缓变信号。

1.各级的直流工作点互不独立，彼此影响，计算和调试麻烦。

2.零点漂移严重。

尤其当第一级产生一定零点漂移时，经后面各级逐渐放大，最终会产生严重的零点漂移。

3.前后级放大电路需要互相配合，并采取适当措施，才能保证各级的正常工作，如图2-32所示。

三、变压器耦合式

变压器耦合式多级放大电路如图所示。

2.可以进行阻抗匹配，以满足最大功率传输的要求。

2.体积大，笨重，不能集成化，也不便于小型化。

3.频率特性较差。

3.2多级放大电路的动态分析

1.首先计算出各级放大电路的直流工作电流：

、

……

。

2.计算出各级放大电路的

3.画出微变等效电路。

4.从末级开始逐级向前推进，计算出各级的电压放大倍数

应当注意，后级放大电路是前级的负载。

5.计算总电压放大倍数

6.计算输入电阻

和输出电阻

一般情况下，多级放大电路的输入电阻等于第一级的输入电阻，输出电阻等于末级的输出电阻。

小结

1.多级放大电路的级间耦合方式有变压器耦合式、直接耦合式和阻容耦合式。

各有优缺点，应依据具体条件和要求选择之。

2.多级放大电路的级数越多，其总的放大倍数越大，而总的通频带越窄。

3.在一般情况下，多级放大电路的输入电阻等于其第一级的输入电阻，输出电阻等于末级的输出电阻。

4.在计算多级放大电路中各级的电压放大倍数时，应特别注意后级是前级的负载。

3.3直接耦合放大电路

3.3.1直接耦合放大电路

一.零点漂移：

1.零点：

Ui=0Uo=0时，称为放大电路电压零点

2.零漂：

放大电路零点随时间缓慢变化

二．零漂产生原因：

1.电源波动

2.温度变化导致晶体管参数变化

零漂计量：

当Ui=0时，Uco/Au之值为零漂计量

三.克服零漂的办法：

1.减小以上两因素的影响

2.采用差分放大电路

3.3.2差分放大电路

一、差模信号和共模信号的概念

1.概念

差分式放大电路是一个双口网络，每个端口有两个端子，可以输入两个信号，输出两个信号。

注意：

普通放大电路也可以看成是一个双口网络，但每个端口都有一个端子接地。

因此，只能输入一个信号，输出一个信号。

当差分放大电路的两个输入端子接入的输入信号分别为vi1和vi2时，两信号的差值称为差模信号，而两信号的算术平均值称为共模信号。

即

差模信号

共模信号

根据以上两式可以得到

可以看出，两个输入端的信号均可分解为差模信号和共模信号两部分。

2.两种信号的特点

差模分量：

大小相等，相位相反

共模分量：

大小相等，相位相同

3.增益

差模电压增益

共模电压增益

总输出电压 

其中，

表示由差模信号产生的输出

4.共模抑制比

共模抑制比是衡量放大电路抑制零点漂移能力的重要指标。

二、基本差分式放大电路

1.电路组成及特点

组成：

由两个共射级电路组成。

特点：

电路对称，

射级电阻共用，或射级直接接电流源（大的电阻和电流源的作用是一样的）

有两个输入端

有两个输出端

2．工作方式

双端输入双端输出

双端输入单端输出

单端输入双端输出

单端输入单端输出

3．工作原理

（1）静态分析

这是因为在静态时，Vi=0即Vi短路

静态时Vc1=Vc2,所以Vo=Vc1-Vc2=0。

即输入为0时，输出也为0。

（2）动态分析

当电路的两个输入端各加入一个大小相等极性相反的差模信号时，

vi1=vi2=vid/2

一管电流将增加，另一管电流减小，输出电压为：

vo=vc1-vc2≠0

即差模信号输入时，两管之间有差模信号输出。

4．抑制零点漂移的原理

（1）零点漂移

如果将直接耦合放大电路的输入端短路，其输出端应有一固定的直流电压，即静态输出电压。

但实际上输出电压将随着时间的推移，偏离初始值而缓慢地随机波动，这种现象称为零点漂移，简称零漂。

零漂实际上就是静态工作点的漂移。

对于差分电路，当输入端信号为0（短路）时，输出应为0。

但实际上输出电压将随着时间的推移，偏离0电位。

这种现象称为零点漂移。

（2）零漂产生的主要原因

a）温度的变化。

温度的变化最终都将导致BJT的集电极电流IC的变化，从而使静态工作点发生变化，使输出产生漂移。

因此，零漂有时也称为温漂。

b）电源电压波动。

电源电压的波动，也将引起静态工作点的波动，而产生零点漂移。

无论是温度变化还是电源波动，都会对两管产生相同的作用，其效果相当于在两个输入端加入了共模信号。

因此，当共模信号作用于电路时，必须分析电路的零漂情况。

（3）差动放大电路对零漂的抑制

a）双端输出时----靠电路的对称性和恒流源偏置抑制零漂。

温度变化两管集电极电流以及相应的集电极电压发生相同的变化在电路完全对称的情况下，双端输出（两集电极间）的电压可以始终保持为零（或静态值）抑制了零点漂移

b）单端输出时

由于电路中Re的存在，将对电路产生如下影响：

以上过程类似于分压式射极偏置电路的温度稳定过程。

由于Re的存在，使Ic得到了稳定，所以在双端输出的情况下，两管的输出会稳定在0（静态）值。

抑制了零点漂移。

Re越大，抑制零漂的作用越强。

即使电路处于单端输出方式时，仍有较强的抑制零漂能力。

但由于Re上流过两倍的集电极变化电流，其稳定能力比射极偏置电路更强。

5．差模输入时主要技术指标的计算

（1）双端输入双端输出

交流通路和差模等效电路

（a）差模输入时，vi1=-vi2=vid/2,当一管电流ic1增加时，另一管的电流ic2必然减小。

由于电路对称，ic1的增加量必然等于ic2的减少量。

所以流过恒流源（或Re）的电流不变，ve=0.故如图所示的交流通路中Re为0（短路）。

（b）差模输入时，vi1=-vi2=vid/2,每一管上的电压仅为总的输入电压vid的1/2。

故虽然电路由两管组成，但总的电压放大倍数仅与单管的相同。

即Av=-βRc/rbe

（c）如果在输出端接有负载电阻RL,由于负载两端的电位变化量相等，变化方向相反，故负载的中点处于交流地电位。

因此，如图所示的交流通路中每一管的负载为RL/2。

此时，总的电压放大倍数与单管的相同。

即Av=-βRL’/rbe.

（d）由于双端输入，故输入电阻为两管输入电阻的串联，即Rid=2rbe

（e）由于双端输出，故输出电阻为两管输出电阻的串联，即Ro=2Rc

动态指标计算结果如下：

（2）双端输入单端输出

电路和差模等效电路

（a）由于单端输出时负载上输出的只是一个管子的变化量，而输入情况与双端输出时完全一样。

故放大倍数是双端输出的一半。

（b）单端输出时，输出电阻是一个管子的输出电阻。

故输出电阻为双端输出的一半。

动态指标计算结果：

（3）单端输入

应用：

有时要求放大电路的输入端有一端接地，就要使用这种放大器

单端输入时的交流通路如上图所示。

（1）图中的ro很大（Re或者电流源的等效电阻），满足ro>

>

re（发射结电阻），故ro可视为开路。

（2）Ro开路后，可认为Vi均分在两管的输入回路上。

即每管的输入电压为Vi/2.

（3）于是，单端输入时电路的工作状态与双端输入时近似一致。

各指标也近似相同。

双入双出时的差模指标：

结论：

（1）电压放大倍数Av和输出电阻Ro只与输出端的方式有关；

单端输出时为双端输出的一半；

（2）输入电阻Ri只与输入端的方式有关；

单端输入时为双端输入的一半；

6．共模输入时技术指标及共模抑制比

（1）双端输出

交流通路如图

共模电压增益：

双端输出时的共模电压增益是指电路的双端输出电压与共模输入电压之比。

在电路完全对称的情况下，vo1=vo2,vo=vo1-vo2=0

共模增益为

输入电阻

共模情况下，两输入端是并联的，因此

（2）单端输出

单端输出时的共模等效电路如图所示。

它等效于一个射级电阻为2ro的共射放大电路。

共模增益为：

一般情况下，2ro>

rbe,β>

1,则有

（3）共模抑制比

共摸抑制比的定义

共摸抑制比定义为差模增益与共模增益之比，即

或

（dB）

电路的共摸抑制比KCMR显示电路对零漂的抑制能力的大小。

因此希望KCMR越大越好。

双端输出时，电路完全对称的理想情况下，由于共模增益Aoc=0，所以

KCMR=。

单端输出时，

若用电流源替换Re，则共模抑制比为

差分式放大电路几种接法的性能指标比较

3.3.3直接耦合互补输出级

一、

基本电路

1、电路组成:

互补对称电路如图所示。

该电路是由两个射极输出器组成的。

图中,T1和T2分别为NPN型管和PNP型管，两管的基极和发射极相互连接在一起，信号从基极输入，从射极输出，RL为负载。

（1）工作原理:

（a）乙类放大电路:

由于该电路无基极偏置，所以VBE1=VBE2=Vi。

当Vi=0时，T1、T2均处于截止状态，所以该电路为乙类放大电路。

（b）互补电路:

考虑到BJT发射结处于正向偏置时才导电，因此当信号处于正半周时，VBE1=VBE2>

0，则T2截止，T1承担放大任务，有电流通过负载RL；

这样，一个在正半周工作，而另一个在负半周工作，两个管子互补对方的不足，从而在负载上得到一个完整的波形，称为互补电路。

互补电路解决了乙类放大电路中效率与失真的矛盾。

（c）互补对称（OCL）电路:

为了使负载上得到的波形正、负半周大小相同，还要求两个管子的特性必须完全一致，即工作性能对称。

所以该电路通常称为乙类互补对称电路。

（2）工作波形

实际的乙类互补对称电路，由于没有直流偏置，只有当输入信号Vi大于管子的门坎电压（NPN硅管约为0.6V，PNP锗管约为0.2V）时，管子才能导通。

当输入信号Vi低于这个数值时，T1和T2都截止，ic1和ic2基本为零，负载RL上无电流通过，出现一段死区。

这种现象称为交越失真。

二、消除交越失真的互补输出级

1.基本电路

为了克服乙类互补对称电路的交越失真，需要给电路设置偏置，使之工作在甲乙类状态。

T3组成前置放大级（注意，图中未画出T3的偏置电路），给功放级提供足够的偏置电流。

T1和T2组成互补对称输出级。

静态时，在D1、D2上产生的压降为T1、T2提供了一个适当的偏压，使之处于微导通状态，工作在甲乙类。

这样，即使vi很小（D1和D2的交流电阻也小），基本上可线性地进行放大。