华北科技学院模拟电路第三章教学.ppt
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1、1,第3章 多级放大电路,重点:,1.多级放大电路的耦合方式,2.多级放大电路的动态分析,3.直接耦合放大电路的零点漂移,4.差分放大电路的分析与计算,5.多级放大电路中的互补输出级工作原理,2,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,3.1,3,直接耦合,具体措施如下:,可见,静态时,,T1管靠近饱和区,而产生饱和失真。因此,要提高UCEQ1,就要提高 T2 发射极电位。,一、直接耦合放大电路静态工作点的设置,4,(1)T2射
2、极串接Re2,(2)T2射极串接D,5,(3)T2射极串接稳压管DZ,6,常采用NPN管和PNP管混合使用的方法,解决共射电路集电极点位逐渐升高以至接近Vcc,获得合适的工作点。,(1)具有良好的低频特性,可放大交流信号、缓慢变 化的信号及直流信号。,优点:,(2)便于集成放大电路。,缺点:,(1)各级静态工作点相互影响,给电路的分析设计 和调试带来一些困难。,(2)直接耦合放大电路存在零点漂移问题。,二、直接耦合方式的优缺点,7,阻容耦合,阻容耦合放大电路,第 一 级,第 二 级,1.优点:各级静态工作点相互独立,在求解或实际调试Q点 时,可分别按单级处理,所以分析、设计和调试方 便,在分立
3、元件电路中广泛应用。,2.缺点:(1)低频特性差,不能放大缓慢变化的信号和直流信 号,只能放大交流信号。(2)在集成电路中制造大容量电容困难,所以阻容耦 合方式不便于集成化。,8,变压器耦合,变压器耦合共射放大电路,变压器耦合优缺点与阻容耦合相同,但是变压器耦合可以实现阻抗变换,在分立元件功率放大电路中广泛应用。,9,变压器耦合的阻抗变换,10,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。,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,(传输比)小,一、光电耦合器,11,二、光电耦合放大电路,信号源部分可以是真实的信号源,也可
4、以是前级放大电路。当动态信号为零时,输入回路有静态电流 IDQ,输出回路有静态电流 ICQ,从而确定出静态管压降UCEQ。,当有动态信号时,随着 iD 的变化,ic 将产生线性变化,电阻 RC 将电流的变化转换成电压的变化。,12,多级放大电路的动态分析,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,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。,3.2,注:,13,3.输入电阻,4.输出电阻,Ri=Ri1(最前级),Ro=Ron(最后级),14,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
5、级放大电路的静态值(UBE=0.6V)及电路的动态参数。,例1:,15,两级放大电路的静态值可分别计算。,解:,第一级是射极输出器:,16,第二级是分压式偏置电路,17,计算 r i和 r0,小信号等效电路,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。,18,小信号等效电路,19,20,求各级电压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,21,第二级放大电路为共发射极放大电路,总电压放大倍数,22,一、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
6、电压离开零点,并缓慢地发生不规则变化的现象。,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。,直接耦合放大电路,直接耦合放大电路的零点漂移现象,3.3,1.零点漂移现象,23,在直接耦合电路中,前级的零漂将被逐级放大,从而在输出端可能将有用的信号淹没,严重时甚至使后级电路进入饱和或截止状态而无法正常地工作。所以要抑制零点漂移。,由温度变化引起的半导体器件参数的变化,是产生零点漂移的主要原因,因而零点漂移也称为温度漂移,简称温漂。,2.产生零点漂移的原因,24,二、抑制温度漂移的方法,1.在电路中引入直流负反馈,如 静态工作点稳定电路 中RE的作用;,2.利用热敏元件补偿放大
7、器的零漂;,利用热敏元件补偿零漂,3.采用差分放大电路。,25,1.电路的组成及特点,它由两个对称的基本共射电路组成。,(1)T1、T2 特性对称。,(2)对应电阻元件的阻值对称。,(3)电路具有两个输入端和两 个输出端。,2.工作原理,(1)抑制零点漂移,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。,3.3.2 差分放大电路,一、基本差分放大电路,26,可见,差分放大电路能抑制零点漂移。,27,(2)输入信号分类,当uI1和uI2为大小相等极性相同的输入信号,称为共模输入 信号。,当uI1和uI2为大小相等极性相反的输入信号,称为差模 输入信号。,当uI1和uI2既非共模亦非差模,
8、可将他们等效为一对共模 分量和一对差模分量,即,(3)对差模信号的放大作用,由于,可见,对差模信号实现电压放大。也称差分放大电路为差动放大电路。,28,二、长尾式差分放大电路,1.问题的提出,基本差分电路存在的问题:,(1)基本差分放大电路单靠电路的对称性来抑制零漂是有限度的。,(2)每个管子的集电极对地电压的漂移并未受到抑制。若采用单端输出,漂移根本无法抑制。改进的方向应该着重在如何使每个管子的漂移尽量地小。前述具有发射极反馈电阻Re的工作稳定电路,就能抑制温度变化对静态工作点的影响。,2.电路的引出,在基本差分放大电路的基础上加一个射极电阻,如图示,好象从发射极拖出一个尾巴,所以称为长尾式
9、电路。它是典型的差分放大电路。,29,(1)Re 的作用,Re的负反馈作用,可抑制每个管子的漂移范围,进一步减少零漂。对于差模信号,由于管子对称,所以对差模信号没有负反馈作用,所以Re称为共模负反馈电阻。Re对差模信号相当于短路。,(2)VEE的作用,R愈大,共模负反馈作用愈大,每个管子的零漂愈小。但是,输出电压变化范围减小。为保证输出电压变化范围,引入负电源VEE来 补偿R上的直流压降。,30,3.静态分析,直流通路,31,温度漂移等效成共模信号。可见,差分放大电路对共模信号有很强的抑制作用。,4.对共模信号的抑制作用,当输入共模信号时,,则,可见,Re对共模信号起负反馈作用;且每边管子发射
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