1、2018/6/5,1,第9讲第三章 多级放大电路,功率放大,输出,由于单级放大电路的性能指标难以满足实际的需要，常采用多级放大电路 Multistage Amplifier,3.1 多级放大电路的耦合方式3.2 多级放大电路的动态分析3.3 直接耦合放大电路,2018/6/5,2,3.1多级放大电路的耦合方式,3.1.1 直接耦合 3.1.2 组容耦合 3.1.3 变压器耦合 3.1.4 光电耦合,2018/6/5,3,3.1.1 直接耦合,2 优点：,各级放大器静态工作点相互影响。,输出温度漂移严重。,3 缺点：,可放大缓慢变化的信号。,电路中无电容，便于集成化。,1 电路：,有时会将信号淹
2、没,2018/6/5,4,3.1.2 组容耦合,2 优点：,3 缺点：,1 电路：,各级放大器静态工作点独立。,输出温度漂移比较小。,不适合放大缓慢变化的信号。,不便于作成集成电路。,2018/6/5,5,3.1.3 变压器耦合,2 特点：,3 缺点：,1 电路：,具有阻抗变换功能。,适合大功率、高频放大。,不适合放大缓慢变化的信号。,不便于作成集成电路、非常笨重。,2018/6/5,6,3.1.4 光电耦合,2 电路结构：,3 特点：,1 光电耦合器：,主要用于电隔离。,传输比：,2018/6/5,7,3.2 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
3、的负载,一. 两级之间的相互影响,二. 电压放大倍数,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。,2018/6/5,8,三. 输入电阻,四. 输出电阻,Ri=Ri1（最前级） (可能与RL1有关）,Ro=Ron（最后级） (可能与RO(n-1)有关）,2018/6/5,9,例题1,：两级放大电路如下图示，求Q、Au、Ri、Ro,设：1=2=100，UBE1=UBE2=0.7 V。,解：,1. 静态工作点Q,2018/6/5,10,2. 三极管的输入电阻rbe,2018/6/5,11,3. 电压放大倍数Au,Aus？,4. 输入输出电阻Ri、Ro,Ri =Ri1 =rbe1 /
4、 Rb1 / Rb2 =2.55 k,Ro =Ro2 = RC2 =4.3 k,2018/6/5,12,例题2,：电路如下图示，求Au、Ri、Ro,静态工作点的计算同单级放大电路,画微变等效电路：,2018/6/5,13,举例2：电路如下图示，求Au、Ri、Ro,静态工作点的计算同单级放大电路,画微变等效电路：,2018/6/5,14,动 态 参 数 计 算关键:考虑级间影响,其中：,2018/6/5,15,作业：3-1、2(a)(d)、3,2018/6/5,16,3.3 直接耦合放大电路 3.3.1 零点漂移现象,直接耦合电路,电路参数(广义) 变化,本级输出变化,后级放大,输出可观的“漂移
5、”,即：出现uI0，而uO0的现象零点漂移,温漂,主要由温度变化引起,2018/6/5,17,温漂的表示：,用折算成输入漂移量来表示漂移输出。,即：,克服温漂的方法：,1. 加直流负反馈电阻Re。(不能根除漂移),2. 使用温敏元件。(如：热敏电阻、PN结),3用相同特性的晶体管抵消温漂差动放大电路。,例：,若第一级漂了100 uV，,则输出漂移 1 V。,若第二级也漂了100 uV，,则输出漂移10 mV。,假设：,漂了 100 uV,漂移 10 mV+100 uV,漂移 1 V+ 10 mV,漂移 1 V+ 10 mV,第一级是关键,2018/6/5,18,3.3.2 差分放大电路,一.
6、电路结构,为了克服温漂，采取如下措施：,1. 电路中添加Re。,2. 改变输出端，,电压源用对称管。,3. 信号双端输入。,4. 合并Re。,5. 为了信号源接地，采用双电源。,尾巴！长尾式差分电路,电路要求：参数严格对称,集成电路可以实现,The Differential Amplifier,2018/6/5,19,第10讲,二. 电路计算,1. 静态工作点的计算：,忽略URb，有：UB1=UB2=0V,(因为Rb一般是Rs),设置Q：调整Re即可,2018/6/5,20,2. 抑制零漂的原理:,uo= uC1 - uC2 = 0,uo= (uC1 + uC1 ) - (uC2 + uC2
7、) = 0,当uI1 = uI2 = 0 时(无温漂):,当温度变化时(出现温漂)：,uC1 = uC2, uC1 = uC2,没有温漂！,另外，Re的存在也减小了绝对温漂 (且Re有2倍的功效)。,2018/6/5,21,定义：,大小相等、极性相同的二个信号共模信号,温漂是一种共模信号,common-mode,共模放大倍数：,理想差分放大电路有：,3. 对差模信号的放大:,定义：,大小相等、极性相反的二个信号差模信号,differential-mode,总差模信号：,差模放大倍数：,2018/6/5,22,Re对差模放大的作用：,即UE没有变化，表明Re对差模信号相当于短路,差模信号等效电路
8、：,由于RL中点的电压为0，可以接地。,由于上下电路对称，所以只需讨论上部分。,2018/6/5,23,动态参数计算：,与单管一样。另一个管子呢？,(从2个输入端看入),(从2个输出端看入),定义：,共模抑制比,Common-mode rejection ratio: CMRR,理想差分电路：KCMR,2018/6/5,24,4. 差模信号电压传输特性: DC Transfer Characteristic,线性区,非线性区,-VCC,VCC,2018/6/5,25,差动放大器共有四种输入输出方式: 1. 双端输入、双端输出（双入双出） 2. 双端输入、单端输出（双入单出） 3. 单端输入、双
9、端输出（单入双出） 4. 单端输入、单端输出（单入单出） 主要讨论的问题有： 差模电压放大倍数、共模电压放大倍数 差模输入电阻 输出电阻,三.差分放大电路的四种接法,2018/6/5,26,1.双端输入双端输出,(1)差模电压放大倍数,(2)共模电压放大倍数,(3)差模输入电阻,(4)输出电阻,KCMR,2018/6/5,27,2. 双端输入单端输出,(2)差模电压放大倍数,(3)差模输入电阻,(4)输出电阻,这种方式适用于将差分信号转换为单端输出的信号。,(1)电路结构,2018/6/5,28,(5)共模电压放大倍数,共模等效电路：,如何增大？,作业：3-6、3-7,2018/6/5,29,
10、3. 单端输入双端输出,任意信号的分解,对于任意的输入信号ui1、ui2，可以分解为一个差模信号uid和一个共模信号uic。,差模分量:,共模分量:,分解,叠加,2018/6/5,30,动态参数计算,输入信号：,uI1 = uI，uI2 = 0,等效输入：,（这样单端输入就等效成了双端输入）,电压放大：,当f(Re)很大时,2018/6/5,31,4. 单端输入单端输出,2018/6/5,32,(1)差模电压放大倍数,与单端输入还是双端输入无关，只与输出方式有关：,差动放大器动态参数计算总结,双端输出时：,单端输出时：,(2)共模电压放大倍数,与单端输入还是双端输入无关，只与输出方式有关：,双
11、端输出时：,单端输出时：,2018/6/5,33,(3)差模输入电阻,不论是单端输入还是双端输入，差模输入电阻Ri是基本放大电路的两倍。,(4)输出电阻,双端输出时：,单端输出时：,(5)共模抑制比,双端输出时： KCMR,单端输出时：,2018/6/5,34,1. 提高共模抑制比(减小Ac ),(1)提高电路的对称性,(2)增加Re的值,问题：ICQ随之减小， 从而使Ad下降。,改进：用电流源来替代Re。,IC3IE常数,电流源电路,电路分析,恒流源相当于阻值很大的电阻。,三.差分放大电路的改进,2018/6/5,35,2. 增加调零电路(使uO0 ),3. FET差分放大电路,为了提高Ri，把BJT换成FET。,2018/6/5,36,例题1,求：Ad，Ri，Ro；,解：,2018/6/5,37,例题2,解：,求： uO3.5V(万用表测)，uI？,Ac可以忽略,作业：3-8、11、13,2018/6/5,38,一. 电路如图，晶体管的80，rbe=1k。 （1）画直流通路，求Q点； （2）画微变等效电路，求Au和Ri； （3）求出Ro。 （无需计算数值）,二. 电路如图。 (1)画直流通路和微变等效电路 (2)写出Ro和Ri的表达式,模拟电路阶段检查1,2018/6/5,39,三. 电路如图。 (1)写出Au的表达式。 (2)写出Ro和Ri的表达式,
