第9講多級放大電路

1、第9講 多級放大電路2.8多級放大電路多級放大電路2.8.1多級放大電路的耦合方式多級放大電路的耦合方式三種耦合方式三種耦合方式阻容耦合阻容耦合直接耦合直接耦合變壓器耦合變壓器耦合一、阻容耦合一、阻容耦合圖圖 2.8.1阻容耦合放大電路阻容耦合放大電路C1RC1Rb1+VCCC2RL+VT1+ iUoU+Rc2Rb2C3VT2+第第 一一 級級第第 二二 級級優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：(1) (1) 前、后級直流電路互不相通，靜態(tài)工作點(diǎn)相前、后級直流電路互不相通，靜態(tài)工作點(diǎn)相互獨(dú)立；互獨(dú)立；(2) (2) 選擇足夠大電容，可以做到前一級輸出信號(hào)選擇足夠大電容，可以做到前一級輸出信號(hào)幾乎不衰減地加到后一級輸入

2、端，使信號(hào)得到充分利幾乎不衰減地加到后一級輸入端，使信號(hào)得到充分利用。用。不足：不足： (1) (1) 不適合傳送緩慢變化的信號(hào)；不適合傳送緩慢變化的信號(hào)；(2) (2) 無法實(shí)現(xiàn)線性集成電路。無法實(shí)現(xiàn)線性集成電路。二、變壓器耦合二、變壓器耦合選擇恰當(dāng)?shù)淖儽?，可在?fù)載上得到盡可能大的輸出選擇恰當(dāng)?shù)淖儽龋稍谪?fù)載上得到盡可能大的輸出功率。功率。圖圖 2.8.8變壓器耦合放大電路變壓器耦合放大電路第 二 級第 二 級VT2、VT3組組成推挽式放大成推挽式放大電路，信號(hào)正電路，信號(hào)正負(fù)半周負(fù)半周 VT2、VT3 輪流導(dǎo)電。輪流導(dǎo)電。變壓器耦合阻抗變換變壓器耦合阻抗變換L2L2c21RIRIPPl，從

3、變壓器原從變壓器原邊看到的等邊看到的等效電阻效電阻 可能是實(shí)際的負(fù)載，也可能是實(shí)際的負(fù)載，也可能是下級放大電路可能是下級放大電路 理想變壓器情理想變壓器情況下，負(fù)載上獲況下，負(fù)載上獲得的功率等于原得的功率等于原邊消耗的功率。邊消耗的功率。實(shí)現(xiàn)阻抗變換L221L2c2L)(RNNRIIRl優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：( (1) ) 能實(shí)現(xiàn)阻抗變換；能實(shí)現(xiàn)阻抗變換；( (2) ) 靜態(tài)工作點(diǎn)互相獨(dú)立。靜態(tài)工作點(diǎn)互相獨(dú)立。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：( (1) ) 變壓器笨重；變壓器笨重；( (2) ) 無法集成化；無法集成化；( (3) ) 直流和緩慢變化信號(hào)不能通過變壓器。直流和緩慢變化信號(hào)不能通過變壓器。三、直接耦合三、直接

4、耦合Rc1Rb1+VCC+VT1+ iUOURc2Rb2VT2圖圖 2.8.2兩個(gè)單管放大電路簡單的直接耦合兩個(gè)單管放大電路簡單的直接耦合特點(diǎn)：特點(diǎn)：( (1) ) 可以放大交流和可以放大交流和緩慢變化及直流信號(hào)；緩慢變化及直流信號(hào)；( (2) ) 便于集成化。便于集成化。( (3) )各級靜態(tài)工作點(diǎn)互相影各級靜態(tài)工作點(diǎn)互相影響；基極和集電極電位會(huì)隨著響；基極和集電極電位會(huì)隨著級數(shù)增加而上升；級數(shù)增加而上升；( (4) )零點(diǎn)漂移。零點(diǎn)漂移。1. 解決合適靜態(tài)工作點(diǎn)的幾種辦法解決合適靜態(tài)工作點(diǎn)的幾種辦法改進(jìn)電路改進(jìn)電路( (a) )電路中接入電路中接入 Re2，保證第一級集電極有保證第一級集電

5、極有較高的靜態(tài)電位，但較高的靜態(tài)電位，但第二級放大倍數(shù)嚴(yán)重第二級放大倍數(shù)嚴(yán)重下降。下降。 改進(jìn)電路改進(jìn)電路( (b) )穩(wěn)壓管動(dòng)態(tài)電阻穩(wěn)壓管動(dòng)態(tài)電阻很小，可以使第二級很小，可以使第二級的放大倍數(shù)損失小。的放大倍數(shù)損失小。但集電極電壓變化范但集電極電壓變化范圍減小。圍減小。VDZRc1Rb1+VCC+VT1+ iUOURc2RVT2( (b) )Rc1Rb1+VCC+VT1+ iUOURc2Re2VT2( (a) )改進(jìn)電路改進(jìn)電路( (c) )+VCCRc1Rb1+VT1+ iUOURc2Rb2VT2VDz改進(jìn)電路改進(jìn)電路( (d) ) 可降低第二級的可降低第二級的基極電位，又不損失基極電位，

6、又不損失放大倍數(shù)。但穩(wěn)壓管放大倍數(shù)。但穩(wěn)壓管噪聲較大。噪聲較大?？色@得合適的工可獲得合適的工作點(diǎn)。為經(jīng)常采用的作點(diǎn)。為經(jīng)常采用的方式。方式。( (c) )Rc1Rb1+VCC+VT1+ iUOURe2Rc2VT2 ( (d) )圖圖 2.8.3直接耦合方式實(shí)例直接耦合方式實(shí)例2. 零點(diǎn)漂移零點(diǎn)漂移直接耦合時(shí)，輸入電壓為零，但輸出電壓離開零點(diǎn)，直接耦合時(shí)，輸入電壓為零，但輸出電壓離開零點(diǎn)，并緩慢地發(fā)生不規(guī)則變化的現(xiàn)象。并緩慢地發(fā)生不規(guī)則變化的現(xiàn)象。原因：原因：放大器件的參數(shù)受溫度影響而使放大器件的參數(shù)受溫度影響而使 Q 點(diǎn)不穩(wěn)定。點(diǎn)不穩(wěn)定。圖圖 2.8.5零點(diǎn)漂移現(xiàn)象零點(diǎn)漂移現(xiàn)象uOtOuItO

7、放大電路級數(shù)愈多，放放大電路級數(shù)愈多，放大倍數(shù)愈高，零點(diǎn)漂移問題大倍數(shù)愈高，零點(diǎn)漂移問題愈嚴(yán)重。愈嚴(yán)重。 當(dāng)輸入信號(hào)為零時(shí)，前級由當(dāng)輸入信號(hào)為零時(shí)，前級由溫度變化所引起的電流、電位溫度變化所引起的電流、電位的變化會(huì)逐級放大。的變化會(huì)逐級放大。抑制零點(diǎn)漂移的措施：抑制零點(diǎn)漂移的措施：( (1) ) 引入直流負(fù)反饋以穩(wěn)定引入直流負(fù)反饋以穩(wěn)定 Q 點(diǎn)；點(diǎn)；( (2) ) 利用熱敏元件補(bǔ)償放大器的零漂；利用熱敏元件補(bǔ)償放大器的零漂；圖圖 2.8.6利用熱敏元件補(bǔ)償零漂利用熱敏元件補(bǔ)償零漂R2R1+VCC+VT2+ RcVT1uIuOiC1ReRuB1( (3) ) 采用差分放大電路。采用差分放大電路。

8、【例例】圖示兩級直接耦合放大電路中，已知：圖示兩級直接耦合放大電路中，已知：Rb1 = 240 k ，Rc1 = 3.9 k ，Rc2 = 500 ，穩(wěn)壓管，穩(wěn)壓管 VDz 的工作的工作電壓電壓 UZ = 4 V，三極管，三極管 VT1 的的 1 = 45，VT2 的的 2 = 40，VCC = 24 V，試計(jì)算各級靜態(tài)工作點(diǎn)。試計(jì)算各級靜態(tài)工作點(diǎn)。圖圖 2.8.4例題的電路例題的電路Rc1Rb1+VCC+VT1+ Rc2VT2VDzuIuOiB1iC1iRc1iB2iC2解：設(shè)解：設(shè) UBEQ1 = UBEQ2 = 0.7 V，則則UCQ1 = UBEQ2 + Uz = 4.7 VmA 4.

9、95mA )9 . 37 . 424(c1CQ1CCc1 RUVIRmA1 . 0mA)2407 . 024(b1BEQ1CCBQ1 RUVI如如 ICQ1 由于溫度的由于溫度的升高而增加升高而增加 1%，計(jì)算靜態(tài)輸出電壓，計(jì)算靜態(tài)輸出電壓 的變化。的變化。ICQ1 = 1 IBQ1 = 4.5 mAIBQ2 = IRc1 ICQ1 = (4.95 4.5 ) mA = 0.45 mAICQ2 = 2 IBQ2 = (40 0.45 ) mA = 18 mAUO= UCQ2 = VCC ICQ2RC2= (24 18 0.5 ) V = 15 V UCEQ2 = UCQ2 UEQ2 = ( 1

10、5 4 ) V = 11 V當(dāng)當(dāng) ICQ1 增加增加 1% 時(shí)，即時(shí)，即ICQ1 = (4.5 1.01) mA = 4.545 mAIBQ2 = (4.95 4.545) mA = 0.405 mAICQ2 = (40 0.405) mA = 16.2 mAUO = UCQ2 = (24 16.2 0.5)V = 15.9 V比原來升高了比原來升高了 0.9 V ， 約升高約升高 6%。三種耦合方式的比較三種耦合方式的比較阻容耦合阻容耦合直接耦合直接耦合變壓器耦合變壓器耦合特點(diǎn)特點(diǎn)各級工作點(diǎn)互各級工作點(diǎn)互不影響；不影響；結(jié)構(gòu)簡單結(jié)構(gòu)簡單能放大緩慢變能放大緩慢變化的信號(hào)或直流化的信號(hào)或直流成分

11、的變化；成分的變化； 適合集成化適合集成化有阻抗變換作用；有阻抗變換作用；各級直流通路互各級直流通路互相隔離。相隔離。存在存在問題問題 不能反應(yīng)直流不能反應(yīng)直流成分的變化，成分的變化，不適合集成化不適合集成化有零點(diǎn)漂移現(xiàn)有零點(diǎn)漂移現(xiàn)象；象；各級工作點(diǎn)互各級工作點(diǎn)互相影響相影響不能反應(yīng)直流成不能反應(yīng)直流成分的變化；不適合分的變化；不適合放大緩慢變化的信放大緩慢變化的信號(hào)；號(hào)；不適合集成化不適合集成化適合適合場合場合分立元件交流分立元件交流放大電路放大電路集成放大電路，集成放大電路，直流放大電路直流放大電路低頻功率放大，低頻功率放大，調(diào)諧放大調(diào)諧放大2.8.2多級放大電路的電壓放大倍數(shù)多級放大電路

12、的電壓放大倍數(shù)和輸入、輸出電阻和輸入、輸出電阻一、電壓放大倍數(shù)一、電壓放大倍數(shù)總電壓放大倍數(shù)等于各級電壓放大倍數(shù)的乘積，即總電壓放大倍數(shù)等于各級電壓放大倍數(shù)的乘積，即unuuuAAAA 21其中，其中， n 為多級放大電路的級數(shù)。為多級放大電路的級數(shù)。二、二、 輸入電阻和輸出電阻輸入電阻和輸出電阻 通常，多級放大電路的輸入電阻就是通常，多級放大電路的輸入電阻就是輸入級的輸入電輸入級的輸入電阻阻；輸出電阻就是；輸出電阻就是輸出級的輸出電阻。輸出級的輸出電阻。 具體計(jì)算時(shí)，有時(shí)它們不僅僅決定于本級參數(shù)，也與具體計(jì)算時(shí)，有時(shí)它們不僅僅決定于本級參數(shù)，也與后級或前級的參數(shù)有關(guān)。后級或前級的參數(shù)有關(guān)。二

13、、多級放大電路的動(dòng)態(tài)分析二、多級放大電路的動(dòng)態(tài)分析1.1.電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù) njujnuAUUUUUUUUA1ioi2o2io1io2. 輸入電阻輸入電阻i1iRR 3. 輸出電阻輸出電阻nRRoo 對電壓放大電路的要求：對電壓放大電路的要求：Ri大，大， Ro小，小，Au的數(shù)值的數(shù)值大，最大不失真輸出電壓大。大，最大不失真輸出電壓大。)(1 (L622be5i2RRrRR21L62be2L6221bei231)( ) 1 ()( ) 1 ()( uuuuuAAARRrRRArRRAbe121irRRR1be2536orRRRR分析舉例分析舉例圖圖 2.8.4例題的電路例題的電路Rc1Rb1+VCC+VT1+ Rc2VT2VDzuIuOiB1iC1iRc1iB2iC2 【例例】圖示電路中，圖示電路中， Rb1= 240 k ，Rc1 = 3.9 k ， Rc2 = 500 ，UZ = 4 V， 1 = 45， 2 = 40， VCC = 24 V，設(shè)設(shè)穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓管的 rz = 50 。試估算總的電壓放大倍數(shù)，。試估算總的電壓放大倍數(shù)，IOuuAu 以及輸入、輸出電阻以及輸入、輸出電阻 Ri 和和 Ro。解：解：估算估算 Au1 時(shí)，時(shí)，應(yīng)將第二級應(yīng)將第二級 Ri2 作為第一作為第一級的負(fù)載電阻。級的負(fù)載電阻。 k 2.4409 2)5041(