《放大电路基础(新1).ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《放大电路基础(新1).ppt（200页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、第二章 放大电路基础,第一节 概论,2.1.1 放大的概念,电子学中放大的目的是将微弱的变化信号放大成较大的信号。例如：电压放大电路。,电压放大电路可以用有输入口和输出口的四端网络表示，如图：,Av,放大电路（即放大器）是应用最为广泛的一类电子线路，它的功能是:将输入信号不失真地放大 在通信、自动控制、电子测量及广播、电视等方面和电子设备中，放大器是必不可少的组成部分。,一、放大电路的基本概念,所谓放大电路，就是指:由放大元件（如三极管、场效应管等）为核心元件构成的电路。由于三极管、场效应管是非线性的，故放大电路就是非线性电路。其作用是:将输入信号不失真地放大，使输出信号的强度（功率、电压或电
2、流）大于输入信号，且不失真地重现输入信号的波形。,在放大电路中，三极管是一个放大元件，它是组成放大电路的核心。其输出信号的幅度必须忠实地反映输入信号的变化，不能任意波动。（二极管、稳压管没有放大作用）另外，根据三极管的输入特性和输出特性，我们必须掌握一点：为实现线性放大，不应使三极管工作在输入特性的死区，而必须使之工作在放大区。（场效应管则必须工作在饱和区）,二、放大电路的分类：,1.根据非线性元件的数量分：简单放大电路：由一只晶体管（或FET）组成 且有（基本放大电路）共射极、共基极、共集电极、共源极、共漏极等基本组态。多级放大电路：由两只以上晶体管（或FET）组成，也可以有多种其他组合电路
3、形式。,2.根据放大信号不同特征来分：直流放大器：其工作信号（被放大的对象）是缓慢变化的信号。音频放大器：其工作信号（被放大的对象）是语言信号的放大器。视频放大器：其工作信号（被放大的对象）是图像信号。高频放大器：其工作信号（被放大的对象）是高频载波信号或已调制的信号。,3.根据工作信号的强弱分：小信号放大器工作信号幅度很小。大信号放大器工作信号幅度很大，常用作功率放大。,三、在这一章里，我们将以几种基本放大电路为例。介绍放大电路的组成原则、工作原理、性能指标、计算分析方法等；在此基础上再扩展到多级放大电路、差分放大电路、集成运算放大电路、功率放大电路等的工作原理及其频率特性。,第二节 放大电
4、路的组成原则,这一节我们将以NPN型管的单级共射放大电路为例，说明放大电路的组成原则以及电路中各元器件的作用。,1.电路各部分组成及作用：如下图所示,2.2.1 共射放大电路的基本组成原理,放大元件iC=iB，工作在放大区，要保证集电结反偏，发射结正偏。,输入,输出,？,参考点,作用：使发射结正偏，并提供适当的静态工作点。,基极电源与基极电阻,集电极电源，为电路提供能量。并保证集电结反偏。,集电极电阻，将变化的电流转变为变化的电压。,耦合电容：电解电容，有极性。大小为10F50F,作用：隔离输入输出与电路直流的联系，同时能使信号顺利输入输出。,可以省去,电路改进：采用单电源供电,同时，在一般的
5、单管共射电路中，为了使三极管能够工作在正常的放大状态，必须：使 Je 正偏，Jc反偏。,故：VCC、VBB、RC、Rb 之间一定要有一定的配合关系。,当我们不希望电路中的固定电压被引到信号源或负载时（我们只希望被放大的对象是信号源，然后输出到输出端上），就要采取隔离措施。使用C1和 C2等耦合电容，它们的作用是隔直通交。,C1的作用：隔离VBB与交流输入Vi，将Vi耦合到Je上 C2的作用：隔离Vcc对RL的影响，使RL只获得变化量。,二、实现放大的条件,1.晶体管必须偏置在放大区。发射结正偏，集电结反偏。,2.正确设置静态工作点，使整个波形处于放大区。,3.输入回路将变化的电压转化成变化的基
6、极电流。,4.输出回路将变化的集电极电流转化成变化的集电极电压，经电容滤波只输出交流信号。,三、如何判断一个电路是否能实现放大？,3.晶体管必须偏置在放大区。发射结正偏，集电结反偏。,4.正确设置静态工作点，使整个波形处于放大区。如果已给定电路的参数，则计算静态工作点来判断；如果未给定电路的参数，则假定参数设置正确。,1.信号能否输入到放大电路中。,2.信号能否输出。,与实现放大的条件相对应，判断的过程如下：,各点波形,四、输入信号在放大电路中的传输过程,输入信号在放大电路中的传输过程,Vi的波形如图，输入时相当于加在Je和Rb上的电压发生了变化如：VBBVBB+VI=VBB IBIB+IB=
7、iB基极电流的变化放大了倍后成为集电极电流的变化。ICIc+Ic=icIc流过Rc后产生电压变化为：VRCVRC+VRC VoVo=Vcc-(VRC+VRC)=Vo+Vo,放大管三个极端的电量均由两部分构成：,第一部分：IB、Ic、VCE等不随输入信号变化，称为直流量。第二部分：IB、IC、VRC、VCE都随输入信号变化，称为交流量。而且，所有交流量都是迭加在直流量之上的，具体到分析时，要用叠加定理。,五、有关电量的符号规定,VA,大写字母、大写下标，表示直流分量。,vA,小写字母、大写下标，表示全量（交直流混合量）。,Va,小写字母、小写下标，表示交流分量。,vA,va,全量,交流分量,t,
8、VA直流分量,讨论：,如果放大电路中晶体管工作在截止区，所有的直流量将很小，则输入信号在传输过程中将产生截止失真；如果它工作在饱和区，Ic将增大很多，输入信号在传输过程中产生饱和失真；这两种失真都是由于管子的非线性造成的，又称为非线性失真或平顶失真。,六、组成原则总结,根据放大电路的工作原理的分析，我们不难总结出放大电路的组成必须遵循以下原则：（1）必须要有直流电源，而且电源的极性必须与晶体管的类型相配合，以保证晶体管正常工作。即Je正偏，Jc反偏。（2）偏置电路中电阻的设置要与电源相配合，以保证为晶体管提供合适的静态工作电流，使其工作在合适的区域内，比如说放大区。,（3）既然要放大的是变化的
9、输入信号，就要保证它能产生变化的输入电流（如IB）或输入电压（VBB），同时还要保证已经放大了的信号从电路输出，得到尽量大的Vo或Io。即：在输入回路：变化电压产生变化电流ib(或ie)，因为ib控制ic。在输出回路：应使ic尽可能多地流到负载上去，以减少其它支路的分流作用。,（4）在电路各元件的选择以及信号幅度的大小等方面，都要注意不要使输出信号产生明显的非线性失真。即：必须为电路选择合理的静态工作点Q以及限制输入信号的幅度。保证变化信号顺利输入以及变化信号的顺利输出，顺利即有效。静态工作点Q：由各极直流电压和电流所确定的工作点称为直流工作点或静态工作点。包括：VBEQ、IBQ、ICQ、VC
10、EQ,由于电源的存在IB0,IC0,IBQ,ICQ,IEQ=IBQ+ICQ,静态工作点的概念,IBQ,ICQ,(ICQ,VCEQ),(IBQ,VBEQ),(IBQ,VBEQ)和(ICQ,VCEQ)分别对应于输入输出特性曲线上的一个点称为静态工作点。,IB,vCE怎么变化,？,假设vBE有一微小的变化,vCE的变化沿一条直线,vce相位如何,？,vce与vi反相！,第三节 放大电路的性能指标,各种放大电路均可统一表示为有源线性四端网络,放大电路四端网络表示示意图,一、增益：用A表示，又称放大倍数,A：定义为放大器输出变化量与输入变化量的比值，用以衡量放大器放大电信号的能力。,，,，,，,1、电压
11、放大倍数Av,Vi 和Vo 分别是输入和输出电压的有效值。,Av是复数，反映了输出和输入的幅值比与相位差。,以上四个公式中的电流、电压均为有效值！,它进一步表明输入信号源对放大器激励的程度大小,二、输入电阻ri 的定义：,放大电路一定要有前级（信号源）为其提供信号，那么就要从信号源取电流。输入电阻是衡量放大电路从其前级取电流大小的参数。输入电阻越大，从其前级取得的电流越小，对前级的影响越小。,即：ri越大，Ii 就越小，vi就越接近vS,Ri的意义：当输入信号电压加到放大电路的输入端时，总要产生一个输入电流，而当输入电流与电压同相时，从等效的观点出发，我们可以想象从输入端往放大器看去好象有一个
12、电阻。Ri越大，表明它从信号源取得电流越小，放大电路输入端取得端入信号Vi越接近于Vs，抗干扰性越好。,三、输出电阻ro,放大电路对其负载而言，相当于信号源，我们可以将它等效为戴维南等效电路，这个戴维南等效电路的内阻就是输出电阻。,如何确定电路的输出电阻ro？,步骤：,1.所有的电源置零(将独立源置零，保留受控源)。,2.加压求流法。,方法一：计算。,方法二：测量。,1.测量开路电压。,2.测量接入负载后的输出电压。,步骤：,3.计算：,放大电路的幅频特性,放大电路的相频特性,四、通频带,工程上，为表明增益幅值近似为恒值的频率范围，规定A()自中频区增益AI下降到倍（即0.707倍或衰减3dB
13、）所对应的频率分别称为上限频率或下限频率（fH和fL），并将其差值称为放大器的通频带fbw。即：,通频带：,BW0.7=fH fL,放大倍数随频率变化曲线幅频特性曲线,五、非线性失真度系数,放大电路的失真是指：输出信号不能真实地重现输入信号波形的一种物理现象。,线性失真：频率失真：瞬变失真：非线性失真：由半导体器件VAR曲线的非线性引起,放大脉冲信号时由于电抗性元件上的电压或电流不能跃变而引起的输出波形失真,放大输入信号的频率变化时引起输出波形失真,六.最大不失真输出电压 当输入电压再增大时，就会使输出波形产生非线性失真时的输出电压。,七.最大输出功率和效率 当输出信号时不失真时，负载上能够获
14、得最大功率即为最大输出功率。,晶体管放大电路有三种形式,共射放大器,共基放大器,共集放大器,以共射放大器为例讲解工作原理,第四节 放大电路的基本分析方法,一、放大电路的分析方法分类,放大电路分析,静态分析,动态分析,估算法,图解法,微变等效电路法即小信号等效电路法,图解法,计算机仿真,三极管的输入特性和输出特性都是非线性的，因此对放大电路进行定量分析时，主要矛盾是如何处理三极管的非线性问题。而要解决这个问题，常用以下两种方法：1.图解法 2.小信号等效电路法（微变等效电路法）,所谓图解法：就是在承认三极管特性为非线性的前提下，在管子的特性曲线上用作图的方法求解。而小信号等效电路法：（又称微变等
15、效电路法）其实质是:在静态工作点附近一个比较小的变化范围内，近似地认为三极管的特性是线性的，由此导出三极管的等效电路以及一系列小信号等效参数，从而将非线性问题转化为线性问题，这样我们就可以利用电路原理中学过的有关线性电路的各种规律来求解三极管放大电路。,另一方面，在放大电路中我们要处理的信号通常是交、直流的混合量，故在计算时可以将交直流分开考虑；（叠加定理）重要问题 所谓对放大电路的分析，就是要确定外电路在晶体管或场效应管各极上产生的电压和电流值。因此有两个工作要做：(1)直流分析确定静态Q点；(2)交流分析计算电路的动态性能指标，如AV、Ri、Ro等。,二、直流通路和交流通路,直流通路和交流
16、通路的划分依据：叠加定理。直流通路：在直流电源作用下，直流电流流经的通路 交流通路：在输入信号作用下，交流信号流经的通路 在分析放大电路时，应遵循“先静态、后动态”的原则，即：求解静态工作点时应利用直流通路。求解交流动态参数时应利用交流通路。,1.直流通路：,直流通路（实际就是放大电路的偏置电路）当输入信号Vi=0时，电路中只有直流量，我们就把Vi=0时形成的电流通路称为直流通路。直流通路画法原则：（举例）对直流来讲，电容视为开路，电感视为短路。令Vi=0（输入信号为0）；耦合电容C1、C2等视为开路，电感等视为短路；保留直流电压源Vcc或Ec。,例：,对直流信号（只有+EC作用时）,2.交流
17、通路：,交流通路：在只考虑交流信号作用时，电路中只有交流量，电路为动态的，此时凡是固定不变的量均为零，即恒定电压源视为短路，恒定电流源视为开路。交流通路画法原则：（举例1、2）令Vi0（在输入端加入输入信号Vi）；电容C1、C2对交流信号视为短路；将直流电压源视为自身短路，即Vcc或Ec=0。,对交流信号(只有输入信号vi 作用时),三、静态分析（直流分析）,1、估算法,（1）根据直流通道估算IB,RB称为偏置电阻，IB称为偏置电流。,（2）根据直流通道估算VCE、IB,IC,VCE,例题：分压偏置电路（电子线路p73 页）,（3）根据分压偏置电路的直流通道估算Q点参数,2、图解法,先估算 I
18、B，然后在输出特性曲线上作出直流负载线，与 IB 对应的输出特性曲线与直流负载线的交点就是Q点。,四、图解法,图解法：就是以作图的方法，求解出放大电路的主要参数和性能指标即：放大电路的工作状态。图解法的关键：是利用晶体管的特性曲线来表示其电流、电压的关系，管外电路的电流、电压关系也要用伏安特性曲线来描述。图解法的基本分析过程：在晶体三极管伏安特性曲线上作出描述管外电路的负载线，它们的交点坐标便是所求的电路变量。,一、图解法的过程,(一)图解分析静态,1.先用估算的方法计算输入回路 IBQ、VBEQ。,2.用图解法确定输出回路静态工作点的值,方法：根据 VCE=VCC-iCRc 式确定两个特殊点
19、,输出回路,输出特性,图 2.4.2,由静态工作点 Q 确定的 ICQ、VCEQ 为静态值。,图 2.4.3(a),【例】图示单管共射放大电路及特性曲线中，已知 Rb=280 k，Rc=3 k，集电极直流电源 VCC=12 V，试用图解法确定静态工作点。,解：首先估算 IBQ,做直流负载线，确定 Q 点,根据 VCEQ=VCC ICQ Rc,iC=0，VCE=12 V；,VCE=0，iC=4 mA.,0,iB=0 A,20 A,40 A,60 A,80 A,1,3,4,2,2,4,6,8,10,12,M,IBQ=40 A，ICQ=2 mA，VCEQ=6 V.,VCE/V,由 Q 点确定静态值为
20、：,iC/mA,图 2.4.3(b),(二)图解分析动态,1.交流通路的输出回路,图 2.4.4,输出通路的外电路是 Rc 和 RL 的并联。,2.交流负载线,交流负载线斜率为：,3.动态工作情况图解分析,图 2.4.5(a)输入回路工作情况,图 2.4.5(b)输出回路工作情况分析,4.电压放大倍数,图 2.4.3(a),【例】用图解法求图示电路电压放大倍数。输入、输出特性曲线如右图，RL=3 k。,VCE=(4.5 7.5)V=-3 V,VBE=(0.72 0.68)V=0.04 V,解：,求 确定交流负载线,取 iB=(60 20)A=40A,则输入、输出特性曲线上有,单管共射放大电路当
21、输入正弦波 VI 时，放大电路中相应的 VBE、iB、iC、VCE、VO 波形。,图 2.4.6单管共射放大电路的电压电流波形,二、图解法的应用,(一)用图解法分析非线性失真,1.静态工作点过低，引起 iB、iC、VCE 的波形失真,ib,Vi,结论：iB 波形失真,截止失真,iC、VCE(Vo)波形失真,NPN 管截止失真时的输出 Vo 波形。,Vo=Vce,O,IB=0,Q,t,O,O,t,iC,VCE/V,VCE/V,iC/mA,Vo=Vce,ib(不失真),ICQ,VCEQ,2.Q 点过高，引起 iC、VCE的波形失真饱和失真,(二)用图解法估算最大输出幅度,输出波形没有明显失真时能够
22、输出最大电压。即输出特性的 A、B 所限定的范围。,Q 尽量设在线段 AB 的中点。则 AQ=QB，CD=DE,(三)用图解法分析电路参数对静态工作点的影响,1.改变 Rb，保持VCC，Rc，不变；,Rb 增大，,Rb 减小，,Q 点下移；,Q 点上移；,2.改变 VCC，保持 Rb，Rc，不变；,升高 VCC，直流负载线平行右移，动态工作范围增大，但管子的动态功耗也增大。,Q2,图 2.4.9(a),图 2.4.9(b),3.改变 Rc，保持 Rb，VCC，不变；,4.改变，保持 Rb，Rc，VCC 不变；,增大 Rc，直流负载线斜率改变，则 Q 点向饱和区移近。,Q2,增大，ICQ 增大，
23、VCEQ 减小，则 Q 点移近饱和区。,图 2.4.9(c),图 2.4.9(d),五、等效电路分析方法,由于电路中直流、交流并存，必须分开处理，故又分为两步走：1.工程近似分析法（直流等效电路法）2.小信号等效电路法（交流微变等效电路法）在此之前，先为电路中的交流、直流信号分清各自的流通路径；工程近似分析法必须借助直流通路；小信号等效电路法则必须借助交流通路和小信号等效电路。,1、对直流通路采用工程近似法对放大电路进行直流分析,采用工程近似法分析时，必须确定晶体三极管的工作模式，才能采用相应的电路模型。而管子的工作模式又能是要通过分析来确定的。因此，直流分析前，一般都是先假定管子工作在放大模
24、式，再由分析结果进行验证或确定实际的工作模式，再进行下一步分析。在这里，直流通路及晶体管的直流等效模型。（以NPN型管的共发射极电路为例）。,直流模型和静态工作点估算法,直流模型的推导静态工作点估算法,2、对交流通路采用小信号等效电路法进行交流动态分析：,交流通路小信号等效电路的推导共射放大电路动态参数的分析,1、晶体管的小信号电路模型的建立,以共射电路为例：若设晶体三极管各级电压和电流均为直流量上叠加增量（或交流量）组成，直流量是由直流工作点Q所确定的电压和电流值,将晶体三极管看作一非线性四端网络：,将它们的幂级数在Q点上对交流量展开,其中，,忽略高阶项，得,其中,式中,rbe的计算：,共射
25、级接法的小信号等效电路,共基级接法的小信号等效电路,共集电极接法小信号等效电路,输出电导,反馈电导,第五节 Q点的稳定及交流电路的分析,为了保证放大电路的稳定工作，必须有合适的、稳定的静态工作点。但是，温度的变化严重影响静态工作点。,对于前面的电路（固定偏置电路）而言，静态工作点由VBE、和ICEO 决定，这三个参数随温度而变化，温度对静态工作点的影响主要体现在这一方面。,T,VBE,ICEO,Q,一、Q点不稳定的原因：,1、温度对VBE的影响,2、温度对 值及ICEO的影响,总的效果是：,小结：,固定偏置电路的Q点是不稳定的。Q点不稳定可能会导致静态工作点靠近饱和区或截止区，从而导致失真。为
26、此，需要改进偏置电路，当温度升高、IC增加时，能够自动减少IB，从而抑制Q点的变化。保持Q点基本稳定。,常见措施即：采用分压式偏置电路来稳定静态工作点。电路见下页。,二、稳定静态工作点的措施：,分压式偏置电路：,1、静态分析,RE射极直流负反馈电阻,CE 交流旁路电容,本电路稳压的过程实际是由于加了RE形成了负反馈过程,1）静态工作点稳定的原理,2）求静态工作点,算法一：,上述四个方程联立，可求出IE，进而，可求出VCE。,本算法比较麻烦，通常采用下面介绍的算法二、三。,方框中部分用戴维南定理等效为：,进而，可求出IE、VCE。,算法二：,算法三：,可以认为与温度无关。,似乎I2越大越好，但是
27、RB1、RB2太小，将增加损耗，降低输入电阻。因此一般取几十k。,例：已知=50，EC=12V，RB1=7.5k，RB2=2.5k，RC=2k，RE=1k，求该电路的静态工作点。,算法一、二的结果：,算法三的结果：,结论：三种算法的结果近似相等，但算法三的计算过程要简单得多。,2、交流动态分析,+EC,Vo,问题1：如果去掉CE，放大倍数怎样？,去掉 CE 后的交流通路和微变等效电路：,用加压求流法求输出电阻。,可见，去掉CE后，放大倍数减小、输出电阻不变，但输入电阻增大了。,问题2：如果电路如下图所示，如何分析？,静态分析：,直流通路,动态分析：,交流通路,交流通路：,微变等效电路：,问题：
28、AV 和 AVs 的关系如何？,定义：,第六节 共集电极放大电路射极输出器,一、静态分析,二、动态分析,1.电压放大倍数,1.,所以,但是，输出电流Ie增加了。,2.,输入输出同相，输出电压跟随输入电压，故称电压跟随器。,结论：,2.输入电阻,输入电阻较大，作为前一级的负载，对前一级的放大倍数影响较小且取得的信号大。,3.输出电阻,用加压求流法求输出电阻。,一般：,所以：,射极输出器的输出电阻很小，带负载能力强。,所谓带负载能力强，是指当负载变化时，放大倍数基本不变。,例：已知射极输出器的参数如下：RB=570k，RE=5.6k，RL=5.6k，=100，EC=12V,求AV、ri和ro。设：
29、RS=1 k，求：AVs、ri和ro。3.RL=1k时，求AV。,RB=570k，RE=5.6k，RL=5.6k，=100，EC=12V,RB=570k，RE=5.6k，RL=5.6k，=100，EC=12V,1.求AV、ri和ro。,rbe=2.9 k，RS=0,2.设：RS=1 k，求：AVs、ri和ro,RB=570k，RE=5.6k，RL=5.6k，=100，EC=12V,rbe=2.9 k，RS=0,RL=1k时,3.RL=1k和时，求AV。,比较：空载时,AV=0.995RL=5.6k时,AV=0.990RL=1k时,AV=0.967,RL=时,可见：射极输出器带负载能力强。,射极
30、输出器的使用,1.将射极输出器放在电路的首级，可以提高输入电阻。,2.将射极输出器放在电路的末级，可以降 低输出电阻，提高带负载能力。,3.将射极输出器放在电路的两级之间，可以起到电路的匹配作用。,2采用复合管进一步提高输入电阻,放大倍数：=（1+1）2 12 输入电阻：R i=rbe1+(1+1)rbe2+(1+2)RL（射极输出）输入电阻与单管相比，提高了倍。复合管（达林顿管），有串接式复合管和互补型复合管。复合管的目的是：提高放大系数和输入电阻。,第七节 共基极电路 的交直流分析,信号从射极入，集电极输出,直流电流同射极偏置电路,（1）直流分析求Q点VB=VCC R b2/(R b1+R
31、 b2)I C I E=(VB VBE)/R e I B=I C/VCE=VCC-I c(R c+R e),（2）小信号等效电路 求出 AV、Ri、Ro,Vi=-I b rbe V o=-I c RL=-I b RL A v=v o/v i=RL/rbe,R i=Re r ebr eb=vi/I e=rbe/(1+)R i rbe/(1+)R o=Rc r cb Rc,电压放大增益数值同共射电路，不同点是vo 与vI 同相。,结论：1.输入信号与输出信号同相 2.有电压增益而无电流增益，故称“电流跟随器”3.输入电阻很低用途：低阻抗输入放大电路，如射频信号放大（阻抗75）。,第八节 三种基本电
32、路组态的比较,1基本电路,2等效电路（小信号模型）,共发射极 共集电极 共基极,3静态工作点：,共发射极 共集电极 共基极,4放大增益及输入/输出电阻,共发射极 共集电极 共基极,耦合方式：直接耦合；阻容耦合；变压器耦合；光电耦合。,2.9 多级及改进型放大电路,耦合：即信号的传送。,多级放大电路对耦合电路要求：,1.静态：保证各级Q点设置,2.动态:传送信号。,要求：波形不失真，减少压降损失。,2.9.1多级放大电路的耦合方式,三种耦合方式,阻容耦合,直接耦合,变压器耦合,一、阻容耦合,图 2.9.1阻容耦合放大电路,第 一 级,第 二 级,优点：,(1)前、后级直流电路互不相通，静态工作点
33、相互独立；(2)选择足够大电容，可以做到前一级输出信号几乎不衰减地加到后一级输入端，使信号得到充分利用。,不足：,(1)不适合传送缓慢变化的信号；(2)无法实现线性集成电路。,二、直接耦合,图 2.9.2两个单管放大电路简单的直接耦合,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。,1.解决合适静态工作点的几种办法,改进电路(a),电路中接入 Re2，保证第一级集电极有较高的静态电位，但第二级放大倍数严重下降。,改进电路(b),稳压管动态电阻很小，可以使第二级的放大倍数损失小。但集电极电压
34、变化范围减小。,改进电路(c),+VCC,改进电路(d),可降低第二级的集电极电位，又不损失放大倍数。但稳压管噪声较大。,可获得合适的工作点。为经常采用的方式。,(c),图 2.9.3直接耦合方式实例,【例】,图示两级直接耦合放大电路中，已知：Rb1=240 k，,Rc1=3.9 k，Rc2=500，稳压管 VDz 的工作电压 UZ=4 V，三极管 VT1 的 1=45，VT2 的 2=40，VCC=24 V，试计算各级静态工作点。,图 2.8.4例题的电路,解：设 UBEQ1=UBEQ2=0.7 V，,则UCQ1=UBEQ2+Uz=4.7 V,如 ICQ1 由于温度的升高而增加 1%，计算静
35、态输出电压 的变化。,ICQ1=1 IBQ1=4.5 mA,IBQ2=IRc1 ICQ1=(4.95 4.5)mA=0.45 mA,ICQ2=2 IBQ2=(40 0.45)mA=18 mA,UO=UCQ2=VCC ICQ2RC2=(24 18 0.5)V=15 V,UCEQ2=UCQ2 UEQ2=(15 4)V=11 V,当 ICQ1 增加 1%时，即,ICQ1=(4.5 1.01)mA=4.545 mA,IBQ2=(4.95-4.545)mA=0.405 mA,ICQ2=(40 0.405)mA=16.2 mA,UO=UCQ2=(24 16.2 0.5)V=15.9 V,比原来升高了 0.
36、9 V，约升高 6%。,2.零点漂移,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。,原因：放大器件的参数受温度影响而使 Q 点不稳定。,图 2.8.5零点漂移现象,放大电路级数愈多，放大倍数愈高，零点漂移问题愈严重。,抑制零点漂移的措施：,(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；,(3)采用差分放大电路。,三、变压器耦合,选择恰当的变比，可在负载上得到尽可能大的输出功率。,图 2.8.8变压器耦合放大电路,第二级VT2、VT3组成推挽式放大电路，信号正负半周 VT2、VT3 轮流导电。,优点：,(1)能实现阻抗变换；,(2)静态
37、工作点互相独立。,缺点：,(1)变压器笨重；(2)无法集成化；(3)直流和缓慢变化信号不能通过变压器。,三种耦合方式的比较,2.8.2多级放大电路的电压放大倍数,和输入、输出电阻,一、电压放大倍数,总电压放大倍数等于各级电压放大倍数的乘积，即,其中，n 为多级放大电路的级数。,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。,【例】图示电路中，Rb1=240 k，Rc1=3.9 k，,Rc2=500，UZ=4 V，1=45，2=40，VCC=24 V，设稳压管的 rz=
38、50。试估算总的电压放大倍数，,以及输入、输出电阻 Ri 和 Ro。,解：估算 Au1 时，应将第二级 Ri2 作为第一级的负载电阻。,所以,设:1=2=50,rbe1=2.9k,rbe2=1.7 k,2.9.2 典型电路,关键:考虑级间影响。,1.静态:Q点同单级。,2.动态性能:,方法:,ri2=RL1,2.9.3 性能分析,考虑级间影响,1,微变等效电路:,1.ri=R1/rbe1+（+1)RL1,其中:RL1=RE1/ri2=RE1/R2/R3/rbe1=RE1/RL1=RE1/ri2=27/1.7 1.7k,ri=1000/(2.9+511.7)82k,2.ro=RC2=10k,3.
39、中频电压放大倍数:,其中：,多级阻容耦合放大器的特点：,(1)由于电容的隔直作用，各级放大器的静态工作点相互独立，分别估算。(2)前一级的输出电压是后一级的输入电压。(3)后一级的输入电阻是前一级的交流负载电阻。(4)总电压放大倍数=各级放大倍数的乘积。(5)总输入电阻 ri 即为第一级的输入电阻ri1。(6)总输出电阻即为最后一级的输出电阻。,由上述特点可知，射极输出器接在多级放大电路的首级可提高输入电阻；接在末级可减小输出电阻；接在中间级可起匹配作用，从而改善放大电路的性能。,例1：放大电路由下面两个放大电路组成。已知EC=15V，R1=100k，R2=33k，RE1=2.5k，RC=5k
40、，1=60，；RB=570k，RE2=5.6k，2=100，RS=20k，RL=5k,求直接采用放大电路一的放大倍数AV和AVs。若信号经放大电路一放大后，再经射极输出器输出，求放大倍数AV、ri和ro。若信号经射极输出器后，再经放大后放大电路一输出，求放大倍数AVs。,ri=R1/R2/rbe=1.52 k,(1)由于RS大，而ri小，致使放大倍数降低；(2)放大倍数与负载的大小有关。例：RL=5k 时,AV=-93；RL=1k 时,AV=-31。,求直接采用放大电路一的放大倍数AV和AVs。,rbe1=1.62 k，rbe2=2.36 k,2.若信号经放大电路一放大后，再经射极输出器输出，
41、求放大倍数AV、ri和ro。,讨论：带负载能力。,2.输出不接射极输出器时的带负载能力：,RL=5k 时：AV=-93RL=1k 时：AV=-31,即：当RL由5k变为1k时，放大倍数降低到原来的92.3%。,放大倍数降低到原来的30%,RL=5 k时：AV1=-185，AV2=0.99，ri2=173 k,RL=1 k时：AV1=-174，AV2=0.97，ri2=76 k,1.输出接射极输出器时的带负载能力：,可见输出级接射极输出器后，可稳定放大倍数AV。,3.若信号经射极输出器后，再经放大后放大电路一输出，求放大倍数AVs。,AV2=-93 ri2=1.52 k,AV1=0.98 ri=
42、101 k,输入不接射极输出器时：,可见输入级接射极输出器后，由于从信号源取的信号增加，从而可提高整个放大电路的放大倍数AVs。,思考题：若首级接射极输出器、中间级接共射放大电路、末级接射极输出器，射极输出器和共射放大电路的参数同前。求该三级放大电路的放大倍数AV、AVs、ri和ro。,1=100，2=60，3=100,1=100，2=60，3=100,rbe1=2.36 k，rbe2=1.62 k，rbe3=2.36 k,RL=5 k时：ri2=173 k，AV2=-185，AV3=0.99,RL=1 k时：ri2=76 k，AV2=-174，AV3=0.97,RL=5 k时：ri2=173
43、 k，AV2=-185，AV3=0.99,RL=1 k时：ri2=76 k，AV2=-174，AV3=0.97,，RS=20k，,RL=5 k时：,RL=1 k时：,例2：设 gm=3mA/V，=50，rbe=1.7k,求：总电压放大倍数、输入电阻、输出电阻。,（1）估算各级静态工作点:（略）,（2）动态分析:,微变等效电路,首先计算第二级的输入电阻：ri2=R3/R4/rbe=82/43/1.7=1.7 k,第二步：计算各级电压放大倍数,第三步：计算输入电阻、输出电阻,ri=R1/R2=3/1=0.75M,ro=RC=10k,第四步：计算总电压放大倍数,AV=AV1AV2=(-4.4)(-147)=647,阻容耦合电路的频率特性：,耦合电容造成,三极管结电容造成,采用直接耦合的方式可放大缓慢变化的信号，扩大通频带。下面将要介绍的差动放大器即采用直接耦合方式。,阻容耦合电路缺点：不能放大直流信号。,2.10 改进型放大电路,多级放大电路方框图,多级放大电路组合原则,共射共基放大电路的交流通路,共集共射放大电路的交流通路,共集共基放大电路的交流通路,
