《模拟电子技术基础》ch5.ppt
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1、多级放大电路的耦合方式,多级放大电路的动态分析,5.1 多级放大电路,多级放大电路的耦合方式,在实际应用中,常对放大电路的性能提出多方面的要求。例如,要求一 个放大电路输入电阻大于2M,电压放大倍数大于2000,输出电阻小于1000等,仅靠前面所讲的任何一种放大电路都不可能同时满足上述要求。 这时,就可以选择多个基本放大电路,并将它们合理连接,从而构成多级放大的电路。,组成多级放大电路的每一个基本放大电路称为一级,级与级之间的连接称为级间耦合。多级放大电路有四种常见的耦合方式:直接耦合、阻容耦合、变压器耦合和光电耦合。,一. 直接耦合,将前一级的输出端用能通过直流的元件或直接连接到后一级的输入
2、端,称为直接耦合方式。,图示直接耦合电路说明:,电路省去了第二级的基极电阻,而使Rc1既作为第一 级的集电极电阻,又作为第二级的基极电阻,只要Rc1取值合适,就可以为T2管提供合适的基极电流 。所以前后级静态会互相影响。,1. 直接耦合放大电路静态工作点的设置,静态时: Tl:VCEQlVBEQ20.7V。 则Tl管的静态工作点靠近饱和区,在动态信号作用时容易引起饱和失真。 因此,为使第 一级有合适的静态工作点,就要抬高T2管的基极电位。,电路的静态工作分析, 有利因素:增加Re2后,在参数取值恰当时,两级均可有合适的静态工作点; 不利因素:Re2的接入会使第二级的电压放大倍数大大下降,从而影
3、响整个电路的放大能力。,改进方案1:增加Re2,电路说明:,在T2管的 发射极加电阻Re2。,改进方案2:将电阻Re2换成稳压二极管。,稳压二极管的特点:,对直流量和交流量呈现出不同的特性:直流电阻RDC大;交流电阻RAC小。,改进方案3:多级放大电路NPN型和PNP型管混合使用,(b)所示电路中,为使各级晶体管都工作在放大区,必然要求T2管的集电极静态电位高于其基极电位,也就是要高于Tl管的集电极静态电位。可以设想,如果级数增多,且均为NPN管构成的共射电路,那么由于集电极电位逐级升高,以至于接近电源电压,势必使后级的静态工作不合适。 因此,直接耦合多级放大电路常采用NPN型和PNP型管混合
4、使用的方法解决 上述问题。如图(d)所示。,2. 直接耦合方式的优缺点,零点漂移(零漂),一个理想的直接耦合放大电路,输入信号为0时,输出应保持不变。但实际中,输出会发生变化。,引起零漂的原因有温度变化、电源波动等许多因素,其中温度的影响最为严重。温度引起的漂移称温漂。 多级放大电路中第一级的漂移影响最严重。,二. 阻容耦合,将放大电路的前级输出端通过电容接到后级输入端,称为阻容耦合方式。,电路说明: 静态:电容相当于开路,因而阻容耦合放大电路各级之间的直流通路各不相通,各级的静态工作点相互独立,在求解或实际调试Q点时可按单级处理,所以电路的分析、设计和调试简单易行。而且输出温度漂移比较小。,
5、 当信号频率较低时,信号在电容上的衰减较大,故其低频特性较差。同时不容易集成化。,三. 变压器耦合,将放大电路前级的输出端通过变压器接到后级的输入端或负载电阻上,称为变压器耦合。,由于变压器耦合电路的前后级靠磁路耦合,所以与阻容耦合电路一样,它的各级放大电路的静态工作点相互独立,便于分析、设计和调试。而它的低频特性差,不能放大变化缓慢的信号,且非常笨重,更不能集成化。与前两种耦合方式相比,其最大特点是可以实现阻抗变换,因而在分立元件功率放大电路中得到广泛应用。,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,因其抗干扰能力强而得到越来越广泛的应用。,若信号源回路和输出回路分
6、别采用独立电源且不共地,则具有很强的抗干扰性,适于远距离传输。,多级放大电路的动态分析,一. 电压放大倍数, 前级的输出阻抗是后级的信号源阻抗, 后级的输入阻抗是前级的负载,前后级之间的相互影响,注意:计算前级放大倍数时,要把后级的输入阻抗作为前级的负载。,多级放大电路的动态分析,二. 输入电阻,三. 输出电阻,多级放大电路的动态分析,注意:,1 多级放大电路中,后级的输入电阻为前级的负载,前级的输出电阻为后级信号源内阻; 2 当共集放大电路作为输入级时,它的输入电阻与其负载,即第二级的输入电阻有关;当共集放大电路作为输出级时,其输出电阻与前一级的输出电阻有关; 3 当多级放大电路出现失真时,
7、应首先确定失真首先在哪一级出现,然后再判断失真类型。,多级放大电路的动态分析,例1,1 计算各级放大电路的静态工作点; 2 画微变等效电路,求各级电压放大倍数和总的电压放大倍数; 3 计算整个电路的输入电阻和输出电阻。,共射共集两级放大电路。,第一级:,阻容耦合多级放大电路的各级静态工作点独立估算,互不影响。,1. 静态分析,第二级:,2. 动态分析,3. 求输入输出电阻,例2:电路如下图示,求Q、Aus、Ri、Ro,us,画微变等效电路:,2,源,例,1 计算各级放大电路的静态工作点; 2 画微变等效电路,求各级电压放大倍数和总的电压放大倍数; 3 计算整个电路的输入电阻和输出电阻。,共射共
8、集两级放大电路。,第一级:,直接耦合多级放大电路的各级静态工作点相互存在影响。,1. 静态分析,第二级:,两级之间相互影响,2. 动态分析,3. 求输入输出电阻,例3:共射共基放大电路,共射共基放大电路,所以,因为,因此,电压增益,共射共基放大电路,输入电阻,Ri,Rb|rbe1Rb1|Rb2|rbe1,输出电阻,Ro Rc2,实际上,T1、T2可等效为一只三极管,称为复合管,可等效为一个NPN管,(a) 原理图 (b)交流通路,例4 共集共集放大电路,1. 复合管组成及电流放大系数,(1) NPN + NPN = NPN,(2) PNP + PNP = PNP,rberbe1(11)rbe2
9、,共集共集放大电路,(3) PNP + NPN = PNP,(4) NPN + PNP = NPN,结论:复合管的类型与构成复合管中的第一个管子的类型相同。,rberbe1,共集共集放大电路,复合管的电流放大系数,T1:1; T2:2,iC,iC2,iC1,2. 复合管组成原则:,(1) 在正确的外加电压下,每只管子的各极电流均有合适的通路,且工作在放大区;,(2) 为了实现电流放大,应将一只管的集电极或发射极电流作为第二只管子的基极电流。,共集共集放大电路,输入电阻大,对信号源影响小; 输出电阻小,带负载能力强。,利用复合管求得共集共集放大电路的Av、 Ri 、Ro,式中 12 rberbe
10、1(11)rbe2 RLRe|RL,RiRb|rbe(1)RL,共集共集放大电路,输入电阻大,对信号源影响小;输出电阻小,带负载能力强。,例5 复合管共射放大电路,动态参数计算,(和单管相当),(输入电阻比单管大,对信号源影响小),(动态参数直接利用复合管计算结果接近),多级放大电路如下图所示。已知T1的Kn=0.5mA/v2, VT=1V, T2的40,VBE忽略不计,C1,C2,C3,C4的容量足够大。 (1)估算静态工作点; (2)画出该放大电路的简化微变参数等效电路; (3)计算电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。,5.2.1 BJT电流源电路,1. 镜像电流源,T1、T2的参数全同,即
11、12,ICEO1ICEO2,当BJT的较大时,基极电流IB可以忽略,IoIC2IREF,代表符号,5.2.1 BJT电流源电路,1. 镜像电流源,动态电阻,一般ro在几百千欧以上,5.2.1 BJT电流源电路,电路简单,应用广泛; 要求IC2电流较大情况下,R 的功耗较大,集成电路应避免; 要求IC2电流较小时,要求R 数值较大,集成电路难以实现。,改进型电流源电路,加射极输出器的电流源,利用T2的电流放大作用,减小了基极电流IB0和IB1对基准电流IR的分流;更好的保持镜像特性。,5.2.1 BJT电流源电路,2. 微电流源,所以IC2也很小。,rorce2(1 ),5.2.1 BJT电流源
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