第3章多级放大器.ppt
为什么要多级放大？在第2章，我们主要研究了由一个晶体管组成基本放大电路，它们的电压放大倍数一般只有几十倍。但是在实际应用中，往往需要放大非常微弱的信号，上述的放大倍数是远远不够的。为了获得更高的电压放大倍数，可以把多个基本放大电路连接起来，组成“多级放大电路”。其中每一个基本放大电路叫做一“级”，而级与级之间的连接方式则叫做“耦合方式”。 实际上，单级放大电路中也存在电路与信号源以及负载之间的耦合问题。,引 言,第三章 多级放大电路,极间耦合形式：,直接 耦合,电路简单，能放大交、直流 信号，“Q” 互相影响，零点 漂移严重。,阻容 耦合,各级 “Q” 独立，只放大交流 信号，信号频率低时耦合电 容容抗大。,变压 器 耦合,用于选频放大器、 功率放大器等。,一. 多级放大器的耦合方式,1.阻容耦合通过电容将后级电路与前级相连接,优点：,各级放大器静态工作点独立。由于电容器隔直流而通交流，所以它们的直流通路相互隔离、相互独立的，这样就给设计、调试和分析带来很大方便。,输出温度漂移比较小。 在传输过程中，交流信号损失少。只要耦合电容选得足够大，则较低频率的信号也能由前级几乎不衰减地加到后级，实现逐级放大。 体积小，成本低,缺点：,不适合放大缓慢变化的信号。,不便于作成集成电路。,（放大频率不太低的交流信号交流放大器）,低频特性差；只能使信号直接通过，而不能改变其参数。,2.直接耦合将前级的输出端直接与后级的输入端相连接,优点：,各级放大器静态工作点相互影响。,输出温度漂移严重。,缺点：,可放大缓慢变化的信号。,电路中无电容，便于集成化,（低频特性好，能放大缓慢变化甚至直流信号直流放大器）,为了解决这个问题：可以采用如下的办法。,T1、T2都处于饱和,1）静态工作点不独立,（a）,R,R,B1,C1,u,i,u,o,T,T,1,2,U,CE1,R,C2,(a) 加入电阻RE2,方法一：,R,R,B1,C1,R,C2,u,i,u,o,T,T,1,2,R,Uz,+V,Dz,CC,（b）在T2的发射极加入稳压管,方法二：,R,R,B1,C1,R,E2,u,i,u,o,T,T,1,2,R,C2,方法三：可以在电路中采用不同类型的管子，即NPN和PNP管配合使用，如下图所示。,利用NPN型管和PNP型管进行电平移动,（1）电路可以放大缓慢变化的信号和直流信号。由于级间是直接耦合，所以电路可以放大缓慢变化的信号和直流信号。,（2）便于集成。由于电路中只有晶体管和电阻，没有电容器和电感器，因此便于集成。,缺点：,优点：,（1）各级的静态工作点不独立，相互影响。会给设计、计算和调试带来不便。,（2）引入了零点漂移问题。零点漂移对直接耦合放大电路的影响比较严重。,（2）直接耦合放大电路的优缺点,（3）直接耦合放大电路中的零点漂移问题,1）何谓零点漂移？,2）产生零点漂移的原因,3）零点漂移的严重性及其抑制方法,电阻，管子参数的变化，电源电压的波动。如果采用高精度电阻并经经过老化处理和采 用高稳定度的电源，则晶体管参数随温度的变化将成为产生零点漂移的主要原因。,如果零点漂移的大小足以和输出的有用信号相比拟，就无法正确地将两者加以区分。因此，为了使放大电路能正常工作，必须有效地抑制零点漂移。,为什么只对直接耦合多级放大电路提出这一问题呢？ 温度的变化和零点漂移都是随时间缓慢变化的，如果放大电路各级之间采用阻容耦合，这种缓慢变化的信号不会逐级传递和放大，问题不会很严重。但是，对直接耦合多级放大电路来说，输入级的零点漂移会逐级放大，在输出端造成严重的影响。特别时当温度变化较大，放大电路级数多时，造成的影响尤为严重。,抑制零点漂移的方法：,1）采用恒温措施，使晶体管工作温度稳定。需要恒温室或槽，因此设备复杂，成本高。,2）采用温度补偿法。就是在电路中用热敏元件或二极管（或晶体管的发射结）来与工作管的温度特性互相补偿。最有效的方法是设计特殊形式的放大电路，用特性相同的两个管子来提供输出，使它们的零点漂移相互抵消。这就是“差动放大电路”的设计思想。,3）采用直流负反馈稳定静态工作点。,4）各级之间采用阻容耦合。,3.变压器耦合（隔离性能好）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,优点：,1、各级电路的静态工作点相互独立，改变匝数比可以实现阻抗变换，获得大的输出功率。2、变压器耦合多级放大电路前后级的静态工作点是相互独立、互不影响的。因为变压器不能传送直流信号。3、变压器耦合多级放大电路基本上没有温漂现象。,缺点：,体积大，成本高，不便于集成； 不能传送直流或者频率低的信号，高频和低频性能都很差,4. 光电耦合,光电耦合方式是通过光电耦合器件实现的 .,思路：根据电路的约束条件和管子的IB、IC和IE的相互关系，列出方程组求解。如果电路中有特殊电位点，则应以此为突破口，简化求解过程。,多级放大电路的分析,1、静态工作点的分析,变压器耦合 同第二章单级放大电路 阻容耦合 直接耦合,二. 多级放大器的分析, 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,1. 两级之间的相互影响,2. 电压放大倍数（以两级为例）,注意：在算前级放大倍数时，要把后级的输入阻抗作为前级的负载！,扩展到n级：,Au1(dB) = Au1 (dB) + Au2 (dB) + · · · + Aun (dB),3. 输入电阻,4. 输出电阻,（最前级） (一般情况下）,（最后级） (一般情况下）,设：1=2=100，UBE1=UBE2=0.7 V。,举例1：两级放大电路如图示，求Q、Au、ri、ro,解：（1）求静态工作点,（2）求电压放大倍数,先计算三极管的输入电阻,画微变等效电路：,电压增益：,（3）求输入电阻,ri =ri1 =rbe1 / Rb1 / Rb2 =2.55 k,（4）求输出电阻,rO =RC2 =4.3 k,例2:,如图所示的两级电压放大电路， 已知1= 2 =50, T1和T2均为3DG8D。 计算前、后级放大电路的静态值(UBE=0.6V);,解:,两级放大电路的静态值可分别计算。,RB1,C1,C2,RE1,+,+,+,RC2,C3,CE,+,+,+24V,+,T1,T2,1M,27k,82k,43k,7.5k,510,10k,第一级是射极输出器:,第二级是分压式偏置电路,解:,RB1,C1,C2,RE1,+,+,+,RC2,C3,CE,+,+,+24V,+,T1,T2,1M,27k,82k,43k,7.5k,510,10k,例4:,如图所示的两级电压放大电路， 已知1= 2 =50, T1和T2均为3DG8D。,（1）求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数。 （2）求放大电路的输入电阻和输出电阻,（1）求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数,第一级放大电路为射极输出器,2,b,I,2,c,I,rbe2,RC2,rbe1,RB1,1,b,I,1,c,I,RE1,+,_,+,_,+,_,第二级放大电路为共发射极放大电路,总电压放大倍数,(2) 计算 r i和 r 0,微变等效电路,由微变等效电路可知，放大电路的输入电阻 ri 等于第一级的输入电阻ri1。第一级是射极输出器，它的输入电阻ri1与负载有关，而射极输出器的负载即是第二级输入电阻 ri2。,2,b,I,2,c,I,rbe2,RC2,rbe1,RB1,1,b,I,1,c,I,RE1,+,_,+,_,+,_,1 = 60, 2 = 100; rbe1= 2 k, rbe2 = 2.2 k。 求 Au, Ri, Ro。,例 5:,解,Ri2 = R6 / R7 / rbe2,RL1 = R3 / Ri2,AU=AU1AU2,Ri = Ri1= R1 / R2 / rbe1 + (1+ 1)R4,Ro = R8 = 4.7 k,3、三种耦合方式放大电路的应用场合,阻容耦合放大电路：用于交流信号的放大。,变压器耦合放大电路：用于功率放大及调谐放大。,直接耦合放大电路：一般用于放大直流信号或缓慢变化的信号。,集成电路中的放大电路都采用直接耦合方式。为了抑制零漂，它的输入级采用特殊形式的差动放大电路。,
