第四版模拟电子技术第三章教案课件.ppt

模拟电子技术基础童诗白、华成英主编,主讲人：叶双信息工程系电子技术教研室,模拟电子技术基础童诗白、华成英主编主讲人：叶双,第三章 多级放大电路,3.1 多级放大电路的耦合方式,3.3 直接耦合放大电路,3.2 多级放大电路的动态分析,第三章 多级放大电路 3.1 多级放大电路的耦合方式 3.3,本章重点和考点：,1、掌握多级放大电路的耦合方式，为集成电路的学习打好基础,2、掌握直接耦合放大电路中差分放大电路的组态及动态参数的计算,3、了解多级放大电路中的互补输出级,本章重点和考点：1、掌握多级放大电路的耦合方式，为集成电,本章讨论的问题：,1.单管放大电路为什么不能满足多方面性能的要求？,2.如何将多个单级放大电路连接成多级放大电路？各种连接方式有和特点？,3.直接耦合放大电路的特殊问题是什么？如何解决？,4.差分放大电路与其它基本放大电路有什么区别？为什么它能抑制零点漂移？,5.直接耦合放大电路输出级的特点是什么？如何根据要求组成多级放大电路？,本章讨论的问题：1.单管放大电路为什么不能满足多方面性能的要,3.1 多级放大电路的耦合方式,将多个单级基本放大电路合理联接，构成多级放大电路,组成多级放大电路的每一个基本电路称为一级，级与级之间的连接称为级间耦合。,四种常见的耦合方式：直接耦合阻容耦合变压器耦合光电耦合,3.1 多级放大电路的耦合方式将多个单级基本放大电路合理联接,3.1.1直接耦合,特点：,(1)可以放大交流和缓慢变化及直流信号；(2)便于集成化。,(3)各级静态工作点互相影响；基极和集电极电位会随着级数增加而上升；(4)零点漂移（如何克服）。,第一级,第二级,直接连接,Q点合适吗？,3.1.1直接耦合特点：(1)可以放大交流和缓慢变化,直接耦合放大电路静态工作点的设置,对哪些动态参数产生影响,直接耦合放大电路静态工作点的设置对哪些动态参,第四版模拟电子技术第三章教案课件,第四版模拟电子技术第三章教案课件,3.1.2阻容耦合,图 3.1.2阻容耦合放大电路,第 一 级,第 二 级,特点：静态工作点相互独立，在分立元件电路中广泛使用,但不能放大缓慢变化的信号。在集成电路中无法制造大容量电容，不便于集成化，尽量不用。,有零点漂移吗？,3.1.2阻容耦合图 3.1.2阻容耦合放大电路第 一,3.1.3变压器耦合,以前功率放大电路广泛采用此耦合方式。目前基本不用。,3.1.3变压器耦合以前功率放大电路广泛采用此耦合方式。,3.1.4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，因而其抗干扰能力强而得到越来越广泛的应用。,一、光电耦合,光电耦合器及其传输特性,发光元件,光敏元件,3.1.4光电耦合光电耦合是以光信号为媒介来实现电信号的耦,二、光电耦合放大电路,目前市场上已有集成光电耦合放大电路，具有较强的放大能力。,二、光电耦合放大电路目前市场上已有集成光电耦合放大电路，,3.2多级放大电路的动态分析,一、电压放大倍数,二、输入电阻和输出电阻,通常，多级放大电路的输入电阻就是输入级的输入电阻；输出电阻就是输出级的输出电阻。,具体计算时，有时它们不仅仅决定于本级参数，也与后级或前级的参数有关。,3.2多级放大电路的动态分析一、电压放大倍数二、输入电阻和,第四版模拟电子技术第三章教案课件,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)及电路的动态参数。,RB1,C1,C2,RE1,+,+,+,RC2,C3,CE,+,+,+24V,+,T1,T2,1M,27k,82k,43k,7.5k,510,10k,例:1,如图所示的两级电压放大电路，RB1C1C2RE1+,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,解:,两级放大电路的静态值可分别计算。RB1C1C2R,第一级是射极输出器:,第一级是射极输出器:,第二级是分压式偏置电路,第二级是分压式偏置电路,计算 r i和 r 0,小信号等效电路,2,b,I,2,c,I,rbe2,RC2,rbe1,RB1,1,b,I,1,c,I,RE1,+,_,+,_,+,_,由等效电路可知，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。,计算 r i和 r 0小信号等效电路2bI2cIrbe2RC,2bI2cIrbe2RC2rbe1RB11bI1cIRE1+,2,b,I,2,c,I,rbe2,RC2,rbe1,RB1,1,b,I,1,c,I,RE1,+,_,+,_,+,_,2bI2cIrbe2RC2rbe1RB11bI1cIRE1+,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,+,_,+,_,+,_,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,第二级放大电路为共发射极放大电路,总电压放大倍数,第二级放大电路为共发射极放大电路总电压放大倍数2bI2cIr,第四版模拟电子技术第三章教案课件,第四版模拟电子技术第三章教案课件,一、零点漂移现象及其产生的原因,直接耦合时，输入电压为零，但输出电压离开零点，并缓慢地发生不规则变化的现象。,图 3.3.1零点漂移现象,放大电路级数愈多，放大倍数愈高，零点漂移问题愈严重。,3.3直接耦合放大电路,3.3.1直接耦合放大电路的零点漂移现象,一、零点漂移现象及其产生的原因直接耦合时，输入电压为零，但,二、抑制温度漂移的方法：,(1)引入直流负反馈以稳定 Q 点；,(2)利用热敏元件补偿放大器的零漂；,图 利用热敏元件补偿零漂,R2,R1,+VCC,+,T2,+,Rc,T1,uI,uO,iC1,Re,R,uB1,(3)采用差分放大电路。,二、抑制温度漂移的方法：(1)引入直流负反馈以稳定 Q 点,3.3.2 差分放大电路,差分放大电路是构成多级直接耦合放大电路的基本单元电路,一、电路的组成,利用射极电阻稳定Q点但仍存在零点漂移问题,T的UCQ变化时，直流电源V始终与之保持一致。,3.3.2 差分放大电路差分放大电路是构成多级直接耦合放大,采用与图（a）所示电路参数完全相同，管子特性也相同的电路,图 3.3.2差分放大电路的组成(c),电路以两只管子集电极电位差为输出，可克服温度漂移。,共模信号输入信号uI1和uI2大小相等，极性相同。,差模信号输入信号uI1和uI2大小相等，极性相反。,差分放大电路也称为差动放大电路,动画avi6-2.avi,理想对称,采用与图（a）所示电路参数完全相同，管子特性也相同的电路图,差分放大电路的改进图,将发射极电阻合二为一、对差模信号Re相当于短路。,典型差分放大电路,长尾式差分放大电路,便于调节静态工作点，电源和信号源能共地,信号特点,差分放大电路的改进图将发射极电阻合二为一、典型差分放大电路长,二、长尾式差分放大电路,图 3.3.3长尾式差分放大电路,二、长尾式差分放大电路图 3.3.3长尾式差分放大电路,1.静态分析,1.静态分析,2.对共模信号的抑制作用,共模信号的输入使两管集电极电压有相同的变化。,2.对共模信号的抑制作用共模信号的输入使两管集电极电压有相同,对于每一边电路，Re=?,对于每一边电路，Re=?,3.对差模信号的放大作用,分析时注意二个“虚地”,E点电位在差模信号作用下不变，相当于接“地”。,电阻Re有反馈作用吗?,3.对差模信号的放大作用分析时注意二个“虚地”E点电位在差模,为什么,负载电阻的中点电位在差模信号作用下不变，相当于接“地”。,为什么负载电阻的中点电位在差模信号作用下不变，相当于接“地”,第四版模拟电子技术第三章教案课件,4.电压传输特性,放大电路的输出电压和输入电压之间的关系曲线。,uo f(uI),如改变uI的极性，可得另一条图中虚线所示的曲线，它与实线完全对称。,4.电压传输特性放大电路的输出电压和输入电压之间的关系曲线,三、差分放大电路的四种接法,“单端”的情况，还具有共模抑制能力吗？,如何进一步改进呢？,三、差分放大电路的四种接法“单端”的情况，还具有共模抑制能,1.双端输入单端输出电路,静态分析,1.双端输入单端输出电路静态分析,动态分析(差模信号）,Rid=2(Rb+rbe),Rod=RC,问题：如输出信号取自T2管的集电极，动态分析结果如何？,动态分析(差模信号）Rid=2(Rb+rbe)Rod=RC,输入共模信号：,输入共模信号：,问题讨论,问题讨论,2.单端输入、双端输出,共模输入信号,差模输入信号,输入差模信号的同时都伴随着共模信号,2.单端输入、双端输出共模输入信号差模输入信号输入差模信号,差模输出,共模输出,静态的值,差模输出共模输出静态的值,4.差动放大器四种方法比较,4.差动放大器四种方法比较,四、改进型差分放大电路,四、改进型差分放大电路,等效电阻为无穷大,近似为恒流,等效电阻为无穷大近似为恒流,第四版模拟电子技术第三章教案课件,第四版模拟电子技术第三章教案课件,讨论一:,讨论一:,3.3.3直接耦合互补输出级,基本要求：输出电阻低，带负载能力强，直流功耗小，负载上无直流功耗，最大不失真输出电压尽可能大。,射级输出形式,输入为零时输出为零,静态工作电流小,3.3.3直接耦合互补输出级基本要求：输出电阻低，带负载能,一、基本电路,一、基本电路,3、动态分析,3、动态分析,4、存在的问题：交越失真,信号在零附近两只管子均截止,4、存在的问题：交越失真信号在零附近两只管子均截止给 T1,第四版模拟电子技术第三章教案课件,准互补输出级,准互补输出级,3.3.4直接耦合多级放大电路,直接耦合多级放大电路的构成：,输入级：差分放大电路或FET差分放大电路，从而减小温漂，增大共模抑制比。,中间级：共射放大电路，从而获得高电压放大倍数。,输出级：采用复合管的准互补输出级电路，从而使输出电阻小，带负载能力增强，而且最大不失真输出电压幅值接近电源电压。,3.3.4直接耦合多级放大电路直接耦合多级放大电路的构成：,第四版模拟电子技术第三章教案课件,1、化整为零，识别电路,第一级：双端输入单端输出的差放电路,第二级：复合管为放大管的共射放大电路,第三级：准互补电路,动态电阻无穷大,+,+,+,+,1、化整为零，识别电路第一级：双端输入单端输出的差放电路第二,第四版模拟电子技术第三章教案课件,P181 3.2,P181 3.2,第四版模拟电子技术第三章教案课件,第四版模拟电子技术第三章教案课件,第四版模拟电子技术第三章教案课件,P182 3.6,解：,双入双出差分放大电路,P182 3.6解：双入双出差分放大电路,P182 3.7,解：,双入单出差分放大电路,P182 3.7解：双入单出差分放大电路,P169 3.12,解：,带恒流源的双入单出差分放大电路,交流等效电路,Ui,Uo,P169 3.12解：带恒流源的双入单出交流等效电路Ui,P183 3.10,解：,三级放大电路,带恒流源的双入单出差分放大电路,共射放大电路(PNP管）,共集放大电路（射集跟随器）,交流等效电路,P183 3.10解：三级放大电路UiIirbe1r,UiIirbe1rbe2R2rbe4R5R6rbe5,2.13 电路如图P2.13所示，晶体管的100，=100。（1）求电路的Q点、Ri和Ro；（2）若电容Ce开路，则将引起电路的哪些动态参数发生变化？如何变化？,解：（1）静态分析：,2.13 电路如图P2.13所示，晶体管的100，=1,动态分析：,（2）Ri增大，Ri4.1k；,减小，,1.92。,动态分析：（2）Ri增大，Ri4.1k；减小，,