模拟电子技术第三章教案.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,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,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？,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,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？,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,阻容耦合,图 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？,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。,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,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。,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。,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:1,两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:,第一级是射极输出器:,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。,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,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 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,直接耦合放大电路的零点漂移现象,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。,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。,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,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,二、长尾式差分放大电路,图 长尾式差分放大电路,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。,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?,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”。,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。,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？,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？,输入共模信号：,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,差模输出,共模输出,静态的值,4.差动放大器四种方法比较,四、改进型差分放大电路,等效电阻为无穷大,近似为恒流,讨论一:,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,一、基本电路,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,准互补输出级,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。,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,+,+,+,+,P181 3.2,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,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,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,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：,动态分析：,（2）Ri增大，Ri4.1k；,减小，,1.92。,