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1、第三章 多级放大电路 3.1 多级放大电路的耦合方式,一、直接耦合 1、静态工作点的设置,直接耦合、阻容耦合、变压器耦合、光电耦合,T2导通时VB2=0.7V，则UCEQ1=0.7V，T1管的静态工作点接近饱和区。,提高电位VB2，使T1远离饱和区，可在T2发射极接一电阻Re2 。,VB2,但这样会降低电压放大倍数,可用二极管代替Re2，VB21.4V。（动态时二极管等效成一个小电阻。）,VB2,VB2,电阻R的作用是使稳压管工作在稳压的范围里。 （动态时稳压管等效成一个小电阻。）,或者可用稳压管代替Re2,NPN管的集电极电位总比基极高，经过几级放大后，输出电位不断升高，甚至越来越接近电源电
2、压。电源电压Vcc是一定的，级数越多，后级静态工作点越难以设置。,可使用NPN型和PNP型混合使用的方法解决这个问题。,Uo=Rc2/Re2Vcc(Uo+UEB2),只要适当选取电阻Rc2和Re2，就能使UoUo,2、直接耦合电路的优、缺点,缺点：静态工作点相互影响。,优点：（1）可放大变化缓慢的信号, 可放大直流信号，低频特性好。 （2）易于集成（因为不使用电容） 。,缺点：（1）不能放大变化缓慢的信号和直流信号。 （2）由于有电容，不易于集成，多用于分立 元件电路。,二、阻容耦合,优点：静态工作点不互相影响。,三、变压器耦合,变压器耦合,缺点：不能放大直流信号，低频特性不好，体积大、重量大
3、。,优点：工作点不影响，可以实现阻抗匹配。,电流传输比：,光电耦合器将发光二极管与光电三极管相互绝缘地组合在一起。发光二极管为输入回路，将电能转换成光能；光电三极管为输出回路，将光能再转换成电能。在输出回路常采用复合管以提高电流放大能力。,传输特性：,CTR比小，只有0.1到0.5,四、光电耦合 1、光电耦合器,参数：,图1电路中，当输入信号ui为低电平时，晶体管V1处于截止状态，光电耦合器B1中发光二极管的电流近似为零，输出端Q11、Q12间的电阻很大，相当于开关“断开”；当ui为高电平时，v1导通，B1中发光二极管发光，Q11、Q12间的电阻变小，相当于开关“接通”,对于开关电路，往往要求
4、控制电路和开关电路之间要有很好的电隔离，这对于一般的电子开关来说是很难做到的，但采用光电耦合器就很容易实现了。,光电耦合器的应用之一：组成开关电路,2、光电耦合放大电路,优点：输入与输出在电气上完全隔离, 抗干扰能力强。,3.2 多级放大电路的动态分析,一、电压放大倍数,放大电路中前一级的输出电压是后一级的输入电压：,注意：每级电压放大倍数的计算，它的负载电阻就是后一级的输入电阻。,二、输入电阻,三、输出电阻,多级放大电路的输出电阻就是最后一级的输入电阻。,多级放大电路的输入电阻就是第一级的输入电阻。,（注意：第一级是共集放大电路时，输入电阻与第二级的输入电阻 有关。）,（注意：最后一级是共集
5、放大电路时，输出电阻与倒数第二级的 输出电阻有关。）,例题1：,1、静态分析： 第一级：,第二级：,动态分析：,例题2:,试求图示电路的,例题3:,试求图示电路的,3.3直接耦合放大电路,一、直接耦合放大电路的零点漂移现象,1、什么是零点漂移？,2、产生零点漂移的原因,输入电压为零而输出电压不为零且缓慢变化的现象。（主要 由温度变化引起，又称为温度漂移。）,3、克服零点漂移的方法,二、差动放大电路,（1）引入直流负反馈（Re）； （2）温度补偿（p110 图2.4.6 利用二极管进行温度补偿电路）； （3）采用差动放大电路。,1、抑制零漂的原理,Vc1=Vc2，uo= Vc1Vc2=0 温度升
6、高：Vc1=Vc2 uo= (Vc1+ Vc1)(Vc2+ Vc2 )=0,差动放大电路以增加一套相同电路的代价来换取对零漂的抑制。,(1)静态：,对称,两个输入,（2）动态,共模信号 ui1=ui2,差模信号ui1= ui2,差模信号作用下Re中电流变 化为零，Re对差模信号相当于短路。,温度变化对电路的影响相当于 共模信号作用于电路,抑制共模信号,放大差模信号-“差动”,任意输入信号：,例：ui1=2sint V ui2=4 V,则 uic=sint+2 V uid=2sint4 V,2、参数计算,（2）共模放大倍数,(Rb一般很小,可忽略。),（1）静态工作点,（3）差模放大倍数,（4）
7、共模抑制比,KCMR越大，对差模信号的放大能力越强，对共模信号的抑制能力越强。,3、差分电路的四种接法,（1）双端输入双端输出,（2）双端输入单端输出,静态分析,静态电流IBQ1=IBQ2，ICQ1=ICQ2,动态分析 a、输入差模信号,（思考：什么时候输入与输出同相？）,b、输入共模信号,输入共模信号时，Re电阻上的电流变化iRE=2 iE，发射级电位的变化uE=2 iE Re ，所以对每一个晶体管来说，可认为iE流过阻值为2 Re的射级电阻。,Re越大，KCMR越大。,（3）单端输入、双端输出,如果电路参数理想对称，则Ac=0,单端输入，若输入信号为,（4）单端输入、单端输出,单端输入、双
8、端输出电路与双端输入、双端输出电路的静态工作点和动态参数的分析完全相同。,（分析与双端输入、单端输出相同）,单端输入、双端输出电路与双端输入、双端输出电路的区别：单端输入、双端输出电路在差模信号输入的同时，伴随着共模信号输入。,注意：,四种接法的动态参数归纳： 输入电阻 双端输出 单端输出 单端输入，若输入信号为,C1输出,4、具有恒流源的长尾式差动放大电路,Re越大，KCMR越大，抑制温漂的作用越强，但为了保持原来的静态工作点，电源电压就要增加，且集成电路中，制作大电阻也不容易，故靠增大Re的阻值来提高KCMR是不现实的。用晶体管电路来代替Re：,若忽略UBE3的影响，则IC3基本上是恒定电
9、流。,恒流源的内阻为无穷大，相当于T1管和T2管的发射极接了一个阻值为无穷大的电阻，使电路的Ac=0, KCMR,5、零点可调的差分放大电路,调零：输入端短路，输出也为零，但T1和T2无法做到绝对对称，所以在前面电路中加一小电阻的电位器Rw在两个管子的发射极之间。,例题1：,已知Rb=1K，Rc=10 K，RL=5.1 K，VCC=12V，VEE=6V，晶体管的=100，rbe= 2K。 （1）若T1管和T2管的发射极静态电流均为0.5mA，则Re的取值为多少？T1管和T2管的管压降等于多少？ （2）计算Au、Ri和Ro的数值； （3）若将电路改成单端输出，用直流表测得输出电压u0=3V，试问
10、输入电压uI约为多少？设IEQ=0.5mA，且共模输出电压忽略不计。,（3）直流表测得的输出电压中既含有直流（静态）量又含有变化量（信号作用的结果）。,例题2:,电路如图所示，T1管和T2管的均为40，rbe均为3k。试问：若输入直流信号uI1=20mv，uI2=10mv，则电路的共模输入电压uIC=？差模输入电压uId=？输出动态电压uO=?,解：电路的共模输入电压uIC、差模输入电压uId、差模放大倍数Ad和动态电压uO分别为 :,由于恒流源差动电路的共模放大倍数为零，故uO仅由差模输入电压和差模放大倍数决定。,例题3:,电路如图所示，所有晶体管均为硅管，均为60， rbb=100，静态时
11、UBEQ0.7V。试求： （1）静态时T1管和T2管的发射极电流。 （2）若静态时uO0，则应如何调节Rc2的值才能使 uO 0V？(3)若静态uO 0V，则Rc2 ？电压 放大倍数为多少？,解：（1）T3管的集电极电流 IC3（UZUBEQ3）/ Re30.3mA 静态时T1管和T2管的发射极电流 IE1IE20.15mA （2）若静态时uO0，则应减小 Rc2。,u0,IC4（ IE4 ）,IB4,IB4= IC2 IRC2,IRC2,RC2,当uI0时uO0，T4管的集电极电流IC4VEE / Rc40.6mA。Rc2的电流及其阻值分别为：,电压放大倍数求解过程如下：,恒流源电路，只有差
12、模放大倍数，即Au1=Aud1,三、直接耦合互补输出级（ OCL ）,电压放大电路的输出级基本要求（1）输出电阻低；（2）最大不失真输出电压尽可能大。,射极输出器输出电阻小，带负载能力强，可以做输出极吗？,答：不适合，因为最大不失真输出电压小。,改进办法：提出“互补输出电路”,由一对互补三极管组成，T1管为NPN管，T2管为PNP管，它们参数相同，特性对称。这个电路也称为OCL（输出无电容）互补输出电路。,一、基本电路,两个三极管基极接在一起，发射极接在一起。输入信号从基极加入，输出接在发射极。,静态工作点：,T1管:,互补输出级电路怎么工作？,输入正弦波，,ui0时， T1管导通， T2管截
13、止，u0= ui ；（画电流走向）,ui 0时， T2管导通， T1管截止， u0= ui 。（ 画电流走向，电流实际向上，值为负，电压为负）,交越失真： 输入信号很小时，达不到三极管的开启电压，三极管不导通。因此在正负半周过零处会出现一些非线性失真，称为交越失真。,克服交越失真： 在输入信号未输入之前，人为地给发射结一个静态偏置，使得一旦加入输入信号，三极管就能导通。,2、消除交越失真的互补输出级,动态时，二极管动态电阻很小，可认为 T1和T2的基极动态电位近似相等，且均为ui 。在输入信号作用下，即使输入电压小于死区电压，也能保证至少有一个管子导通，实现双向跟随。,静态时，即在ui =0时
14、， 电流从Vcc-R1-D1-D2-R2，D1、D2导通，压降为1.4V，使T1和T2都处于临界导通状态，有电流，但由于T1和T2对称，u0=0,在电路中增加R1-D1-D2-R2 支路，输入加在D1-D2中间,如果T1、T2都是复合管，称为准互补电路,还有一种克服交越失真的办法：,集成电路中，一般采用倍增电路。,合理选择R3和R4的参数，可以得到UBE任意倍数的直流电压。,四、直接耦合多级放大电路,直接耦合多级放大电路常用差分电路做为输入级，这样可以减小电路的温漂，增大共模抑制比，输出级一般多采用OCL电路，这样可以输出电阻小，带负载能力强，而且最大不失真电压幅值可接近电源电压。,例题：,（1）说明电路是几级放大电路，各级分别是哪几种基本放大电路；输出电压u0与uI1、 uI2的 极性关系。 （2）设晶体管T1T9的电流放大倍数为19，试求出Au、Ri、R0的表达式。,解： （1）电路是一个三级放大电路。第一级是双端输入单端输出的差动放大电路（ T1、T2 ）；第二级是共射放大电路（ T3和T4 构成复合管）；第三级是准互补电路（ R2、R3、T5构成倍增电路）。 uI1与u0同相， uI2与u0反相,交流通路,交流通路,（2）,交流通路,