模擬電子技術(shù)-第三章

模擬電子技術(shù)電子教案沈陽工業(yè)大學電子技術(shù)教研室第三章多級放大器目錄

第三章多級放大器

第一節(jié)多級放大器的概念

第二節(jié)差分放大器

第三節(jié)互補輸出級第三章多級放大器概述：實用的放大電路多為多級放大電路，隨著集成電路的發(fā)展，直接耦合多級放大電路成為模擬電子電路中常用的放大電路。教學要求：本章重點是多級放大電路的四種耦合方式和動態(tài)參數(shù)的分析方法，差分放大電路的工作原理，主是參數(shù)和四種接法，以及互補輸出級。第三章多級放大器目錄第三章多級放大器1.必要性：單管放大器的性能單一，無法保證工程上對功能和性能上提出的各種要求，需要不同功能和性能的單級放大器進行組合。第一節(jié)多級放大器的概念2.級間耦合原則如何“連接”幾個單級放大電路，耦合方式即連接方式。﹡保證各級工作點合適；﹡保證信號傳輸暢通﹡四種耦合方式：直接、阻容、變壓器、光電耦合一、多級放大器的必要性目錄第三章多級放大器二、四種耦合方式特點1.直接耦合﹡定義：各級之間，末級與負載之間，第一級與信號源之間，直接用導線連接，不需其它元件。第一節(jié)多級放大器的概念Q1不合適，如何調(diào)整e2接電阻？二極管、穩(wěn)壓管，PNP(T2)目錄第三章多級放大器﹡直接耦合電路性能：低頻響應(yīng)好（因無電容）易于集成化（最大優(yōu)點），集成電路最常用兩級Q點之間互相影響存在零點漂移（最大缺點）第一節(jié)多級放大器的概念﹡零點漂移

目錄第三章多級放大器零點：指放大器的ui=0時uo值（為零或定值）零漂：指零點隨外界條件變化，而發(fā)生的隨機緩慢變化“零漂”危害：零漂屬于假信號，它干擾正常放大，嚴重時會損壞放大器“零漂”產(chǎn)生原因：溫度變化、電源波動、元器件老化等，導至ICQ變化，uo變化抑制“零漂”措施：最好的措施是采用差分放大器第一節(jié)多級放大器的概念﹡關(guān)于零漂的幾個問題

目錄第三章多級放大器2.阻容耦合第一節(jié)多級放大器的概念﹡電路性能：

各級工作點互相獨立、無零漂、能傳輸交流、低頻響應(yīng)差、不易集成化

﹡定義：兩級之間、末級與負載之間、或第一級與信號源之間，用電容器連接目錄第三章多級放大器3.變壓器耦合第一節(jié)多級放大器的概念﹡電路性能：傳輸交流有隔離作用（隔直流、無零漂、兩級工作點互相獨立）有阻抗變換作用，體大價貴有電磁干擾。低頻場合用的很少﹡定義：兩級之間、末級與負載之間、或第一級與信號源之間，用變壓器連接目錄第三章多級放大器4.光電耦合第一節(jié)多級放大器的概念﹡電路性能：抗干擾能力強，應(yīng)用較多。傳輸時線性不好﹡定義：兩級之間用光電耦合器連接目錄第三章多級放大器三、多級放大電路的動態(tài)分析第一節(jié)多級放大器的概念1.分析方法：﹡劃多級為單級，從單級入手分析性能。﹡分析單級性能時要考慮級間影響。前級放大器等效為相鄰后級的信號源（US－RS）其中，US是后級開路時，前級的輸出電壓Uo，RS是前級放大器的輸出電阻Ro后級放大器的輸入電阻Ri，是相鄰前級的負載RL目錄第三章多級放大器2.多級放大器的動態(tài)指標分析：第一節(jié)多級放大器的概念Au（總）=Au1×Au2×……×AunRi（總）=Ri1（第一級的）Ro（總）=Ron（末級的）注意：共集放大器作為第一級和最末級時，Ri和Ro的求法。目錄第三章多級放大器3.多級放大器的分析示例：第一節(jié)多級放大器的概念第一級共射、第二級共集目錄第三章多級放大器概述：差分放大電路是抑制零漂、抗干擾的重要措施；是模擬集成電路輸入級的基本單元電路，應(yīng)用較多。第二節(jié)差分放大器一、長尾式差分放大電路的分析1.電路的組成結(jié)構(gòu)特點：﹡正、負雙電源供電﹡電路結(jié)構(gòu)對稱﹡有兩個輸入端，兩個輸出端﹡信號輸入方式單端輸入、雙端輸入﹡信號輸出方式雙端輸出、單端輸出目錄第三章多級放大器2.靜態(tài)（直流）分析直流雙電源保證發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏；各極相應(yīng)直流電壓、電流相等。通常，Rb較小，且IBQ很小，故晶體管輸入回路方程：第二節(jié)差分放大器目錄第三章多級放大器3.差放存在兩種輸入信號①共模輸入信號uIc：數(shù)值相等、相位相同差模輸入信號uId：數(shù)值相等、相位相反②在本電路中﹡若uI1=uI2，稱加入共模輸入信號uIc﹡若uI1=-uI2，稱加入差模輸入信號記作uId1=uI1uId2=uI2=-uId1﹡若uI1和uI2不等則一定分解出uIc和uId兩個分量，即，uId=uI1-uI2稱差模輸入電壓uId1=(1/2)uIduId2=-(1/2)uIduIc=uIc1=uIc2=(1/2)(uI1+uI2)第二節(jié)差分放大器目錄第三章多級放大器4.對共模信號的抑制能力①共模信號作用下的工作狀態(tài)﹡各極電壓、電流變化量數(shù)值相等相位相同，負載中無電流（因Uoc=Uoc1-Uoc2=0）對共模信號呈開路﹡對每一支管的發(fā)射極而言相當于接入2Re②差放對共模信號的抑制作用﹡電路對稱相減輸出，使共模輸出相抵消﹡

Re對共模信號起強烈抑制作用。數(shù)值越大抑制能力越強。(Re↑Ac↓即uoc↓)單端輸出時抑制共模第二節(jié)差分放大器目錄第三章多級放大器5.對差模信號的放大作用①加差模信號時工作狀態(tài)由于兩基極所加輸入電壓數(shù)值相等，相位相反。對差模信號：RL中點、e點是虛地點②計算動態(tài)參數(shù)：Ad、Rid、Rod、Ac、KCMR第二節(jié)差分放大器目錄第三章多級放大器5.對差模信號的放大作用②計算動態(tài)參數(shù)：Ad、Rid、Rod、Ac、KCMRAc=0共模抑制比KCMR：反映差分放大電路放大差模信號、抑制共模信號的能力。第二節(jié)差分放大器在參數(shù)理想對稱的情況KCMR=∞

目錄第三章多級放大器二、差分放大電路的四種接法在實際應(yīng)用時，信號源需要有“接地”點，以避免干擾；或負載需要有“接地”點，以安全工作。第二節(jié)差分放大器6.差動放大器的輸出信號差動放大器正常工作時，差模信號與共模信號共存（瞬時值）UO=AudUId+AucUIC+UCQ雙入：信號分別從b1和b2輸入單入：僅從一個基極與地之間輸入雙出：從C1與C2之間輸出,單出：僅從C1或C2與地之間輸出四種連接方式：雙入雙出

雙入單出單入雙出單入單出目錄第三章多級放大器1.雙端輸入單端輸出：第二節(jié)差分放大器﹡靜態(tài)分析：由于輸入回路沒有變化，所以IEQ、IBQ、ICQ與雙端輸出時一樣，但是UCEQ1≠UCEQ2目錄第三章多級放大器﹡差模信號作用下的分析1.雙端輸入單端輸出：Ro=RcRi=2(Rb+rbe)從T1管輸出，Ad為“負”；從T2管輸出，Ad為“正”第二節(jié)差分放大器目錄第三章多級放大器﹡共模信號作用下的分析1.雙端輸入單端輸出：第二節(jié)差分放大器目錄第三章多級放大器2.單端輸入雙端輸出：第二節(jié)差分放大器輸入差模信號的同時，總是伴隨著共模信號輸入3.四種連接方式下的交流性能uId=uIuIc=uI/2①輸入電阻Rid：四種連接方式完全相同，僅取決于輸入回路參數(shù)Rid均為2（Rb+rbe）②Ad、Ac、KCMR、Ro、Q點均與輸出方式有關(guān)雙出：Aud=Au(單)、Ro=2Rc單出：Aud=(1/2)Au(單)、Ro=Rc目錄第三章多級放大器三、提高差放性能的幾點措施1.提高共模抑制比KCMR以恒流源取代BJT差放中的射極電阻Re2.調(diào)整電路的對稱性RW調(diào)整電路的對稱性，取值小好第二節(jié)差分放大器目錄第三章多級放大器3.提高差分電路的輸入阻抗Rid第二節(jié)差分放大器﹡采用場效應(yīng)管組成差分放大器；﹡晶體管采用共集接法組成差動放大器4.改善頻響晶體管采用共基或共集接法組成差動放大器5.集成化三、提高差放性能的幾點措施目錄第三章多級放大器四、具有恒流源的差分放大電路第二節(jié)差分放大器1.恒流源差放原因Re↑→KCMR↑，但使工作點UCEQ變化。為使Q點穩(wěn)定→VEE↑不實用。2.以恒流源取代Re對提高KCMR有效恒流源特性：﹡對直流可只有幾伏直流壓降﹡

對交流等效成幾十KΩ以上大電阻目錄第三章多級放大器3.恒流源差分電路（示例）第二節(jié)差分放大器T3組成恒流源電路：UR2恒定→IE3恒定→IC3近似恒流IC3≈IE3IE1=IE2=IC3／2該電路的靜態(tài)分析從恒流源開始目錄第三章多級放大器一、多級電壓放大器對輸出級的要求1.輸出電阻Ro低，提高帶載能力---------共集電路2.最大不失真輸出電壓Uom盡可能大----------正負雙電源供電3.直流功耗小，負載電阻上無直流功耗----------靜態(tài)工作電流小，零輸入零輸出第三節(jié)互補輸出級二、基本電路1.組成特點﹡

T1、T2管為性能相同的互補管﹡正負雙電源供電﹡對每只管而言構(gòu)成射極輸出器﹡直接耦合。輸出端無耦合電容，稱OCL功放目錄第三章多級放大器2.靜態(tài)分析靜態(tài)時基極沒有直流偏壓，T1、T2均截止，無靜態(tài)。UB=UE=03.動態(tài)分析兩只管子交替工作，兩路電源交替供電，雙向跟隨。在負載上合成一個完整正弦波。第三節(jié)互補輸出級4.交越失真（缺點）﹡定義：在ui過零附近，uo不按正弦規(guī)律變化或幾乎為零﹡原因：無靜態(tài)工作點，所以當|ui|<Uon時晶體管截止，uo≈0﹡消除的措施：設(shè)置合適的靜態(tài)工作點（較?。┠夸浀谌露嗉壏糯笃魅?、消除交越失真的互補輸出級第三節(jié)互補輸出級﹡雙電源使D1和D2始終處于導通狀態(tài)﹡

D1和D2的交流電阻rd很小，可近似認為ui直接作用于基極1.利用二極管目錄第三章多級放大器2.設(shè)置偏壓其它方法

第三節(jié)互補輸出級三、消除交越失真