5第五章多级放大电路

信号特点？ 能否放大？
信号特点？能否放大？
共模信号：大小相等，极性相同。 差模信号：大小相等，极性相反.
电子线路
基本形式差分电路 （1）组成、原理 结构对称， 参数一致
Rb Rs Ui
1 1
UCC Rc c1 V1
1
Rc － V2 c2
2
＋
Uo
Rb
2
Rs
2
Ui1=Ui2=Ui=0时， Uo=UCQ1-UCQ2=0
1
Ui
2
温度↑→ICQ1↑、ICQ2↑→UCQ1↓、UCQ2↓→△Uo=UCQ1-UCQ2=0
（2）静态工作点：设Rb1>>rbe IBQ1=IBQ2=IBQ=(VCC-UBEQ)/Rb1 =(VCC-UBEQ)/Rb2 ，
Q点基本稳定！
ICQ1=ICQ2=ICQ=βIBQ ， UCEQ1=UCEQ2=UCQ=VCC-ICQRC 电子线路
一、零点漂移现象及其产生的原因
1. 什么是零点漂移现象：ΔuI＝0，ΔuO≠0的现象。
产生原因：温度变化，直流电源波动，元器件老化。其中晶 体管的特性对温度敏感是主要原因，故也称零漂为温漂。 克服温漂的方法：引入直流负反馈，温度补偿。 典型电路：差分放大电路 电子线路
二、差分放大电路的组成
零点漂移 零输入 零输出 理想对称
共模信号：数值相等、极性相同 的输入信号，即
uI1 uI2 uIc
iB1 iB2 iC1 iC2 uC1 uC2
uO uC1 uC2 (uCQ1 uC1) (uCQ2 uC2 ) 0
uOc 共模放大倍数 Ac ，参数理想对称时 Ac 0 uIc
uId uI，uIc uI / 2
Au1
Rs1 rbe
电子线路
差模信号：大小相等，极性相反.
讨论：
电路特点： ①“差动”电路——输入有差别，输出才变动； ② 增加1只晶体管为代价，克服温漂。 存在问题： ①要求参数完全对称——难！实际Uop≠0 ②单端输出时温漂无改善 Auc=Aud=- βRc/(Rs1+rbe)
uId iB 2( Rb rbe )
uOd
电子线路
RL iC 2( Rc ∥ ) 2
讨论
（1）Re 对uIC，单边等效为2Re ——稳定静Q点、抑制温漂 对uId，射极通地，不降低Aud （2）RL 对uIC，△iL=△uOC/Rc=0 ——RL开路
对uId，RL中点接地，单边为RL/2
U oc U oc1 U oc 2 Auc 0 U ic U ic
（理想对称）
共模信号：大小相等，极性相同。
电子线路
差模信号及差模电压放大倍数Aud
＋U 1 数值相同，极性 U i1 U i2 |R U idR| 相反 (有效信号) 2 R R
CC
＋UCC Rb Rs
1
U o1 R U o 2
Ri2 R5 ∥[rbe2 (1 2 )( R6 ∥ RL )]
Ri R1 ∥ R2 ∥ rbe1
R3 ∥ R5 rbe2 Ro R6 ∥ 1
电子线路
例
电子线路
电子线路
多级放大电路的频率响应
n级放大电路的频率特性：
电子线路
上限频率
fh
1 1 f h1
2

UCQ1 （ UBQ2 ） ＞ UBQ1
UCQ1 （ UBQ2 ） ＞ UBQ1 UCQ2 ＜ UCQ1
UCQ2 ＞ UCQ1
在用NPN型管组成N级共射放大电路，由于UCQi＞ UBQi，所 以 UCQi＞ UCQ(i-1）（i=1～N），以致于后级集电极电位接近 电源电压，Q点不合适。
电子线路
二、阻容耦合
电子线路
2. Re的共模负反馈作用
uOc 共模放大倍数 Ac uIc 参数理想对称时 Ac 0
对于每一边电 路，Re=?
uE=iE1.Re=iE1.2Re， 对单边T，射极等效电阻为 2Re Re的共模负反馈作用：温度变化所引起的变化等效为共模信号
如 T(℃)↑→IC1↑ IC2 ↑→UE↑→ IB1 ↓IB2 ↓→ IC1 ↓ IC2 ↓
RL：△uID1=-△uID2→△uOD1=-△uOD2（uC1↑uC2↓）
RL中点电位不变→交流接地——单边等效负载为RL/2 电子线路
差模信号作用时的动态分析
为什么？ 差模放大倍数
Ad
uOd uId
RL ( Rc ∥ ) 2 Ad Rb rbe
Ri 2( Rb rbe ) ，Ro 2Rc
共模信号及共模电压放大倍数
UCC Rb Rs Ui
1
＋UCC Rb Rc
1 1
Rc c1 V1
1
Rc － V2 c2
Rc － V2 c2
2
1
＋
Uo
Rb
2
2
Rs
Rs ＋
c1 V1
1
＋
Uo
Rb
2
Rs
2
2
1
Ui
UiUi
c
2
－
U i1 U i2 U iC （温漂、干扰）
数值相等极性相同
(a ) 共模信号 Uo=U oc=Uop—漂移电压
利用电容连接信号源与 放大电路、放大电路的 前后级、放大电路与负 载，为阻容耦合。 共射电路 共集电路 有零点漂移吗？
Q点相互独立。不能放大变化缓慢的信号，低频特 性差，不能集成化。 电子线路
三、变压器耦合
可能是实际的负载，也 可能是下级放大电路
理想变压器情况下， 负载上获得的功率 等于原边消耗的功 率。 电子线路
1. 双端输入单端输出
1. 差模信号作用下的分析
1 ( Rc ∥ RL ) Ad 2 Rb rbe
电子线路
Ri 2( Rb rbe )，Ro Rc
1. 双端输入单端输出
2. 共模信号作用下的分析
1 ( Rc ∥ RL ) Ad 2 Rb rbe
电子线路
三、长尾式差分放大电路的分析
在理想对称的情况下： 1. 克服零点漂移； 2. 零输入零输出； 3. 抑制共模信号； 4. 放大差模信号。
电子线路
1. Q点：
I BQ1 I BQ2 I BQ I CQ1 I CQ2 I CQ I EQ1 I EQ 2 I EQ U CQ1 U CQ2 U CQ uO U CQ1 U CQ2 0
电子线路
§5.2 多级放大电路的动态分析
一、动态参数分析 二、分析举例
电子线路
一、动态参数分析
1.电压放大倍数
n U U U U o o1 o2 o A A u uj U i U i U i2 U in j 1
抑制了每只差分管集电极电流、电位的变化。 电子线路
3. 放大差模信号
差模信号：数值相等，极性相反的输入信号.
uI1 uI2 uId / 2
iB1 iB2 , iC1 iC2 uC1 uC2 , uO 2uC1
△iE1=－△ iE2，Re中电流不变， 即Re 对差模信号无反馈作 用。
电子线路
4 动态参数:Ad、Ri、 Ro、 Ac、KCMR
共模抑制比KCMR：综合考察差分放大电路放大差模信号的 能力和抑制共模信号的能力。
K CMR Ad Ac
在参数理想对称的情况 下，K CMR 。
在实际应用时，信号源需要有“接地”点，以避免干 扰；或负载需要有“接地”点，以安全工作。 根据信号源和负载的接地情况，差分放大电路有四种接 法：双端输入双端输出、双端输入单端输出、单端输入双 端输出、单端输入单端输出。 电子线路
s1
b
c 1
c 2
1
c1
＋
Uo
－ V2
c2
b 2
1
＋ Ui A u1 －
U o1 U i1
V1
Rs
c1 V1 1 Uid 2
2
; Au 2
U o2 U i2
Ui
Rc 1 U ＋ o ＋ R L Uo 1 － －
2 Rb － 2 c2 ＋ Rs V2 2
Rcபைடு நூலகம்
1＋
＋
Uo 2 － ＋
Uid Ui －
晶体管输入回路方程： VEE I BQ Rb U BEQ 2I EQ Re 通常，Rb较小，且IBQ很小，故 I EQ
VEE U BEQ 2 Re
I BQ
I EQ 1
U CEQ VCC I CQ Rc U BEQ
电子线路
选合适的VEE和Re就 可得合适的Q
2. 抑制共模信号
第五章 多级放大电路
§5.1 多级放大电路的耦合方式 §5.2 多级放大电路的动态分析 §5.3 差分放大电路 §5.4 电流源电路
§5.1 多级放大电路的耦合方式
一、直接耦合 二、阻容耦合
三、变压器耦合
一、直接耦合
直接 连接 既是第一级的集电极电阻， 又是第二级的基极电阻 能够放大变化缓慢的信号， 便于集成化， Q点相互影
1 fh2
2
2

2
1 f hn
2
下限频率
fl f l1 fl 2 f ln
2
多级放大电路带宽低于其中任一单级放大 电路，级数越多，带宽越窄。 增益提高以牺牲带宽为代价。
电子线路
§5.3 差分放大电路
一、零点漂移现象及其产生的原因 二、差分放大电路的组成 三、长尾式差分放大电路的分析 四、差分放大电路的四种接法 五、具有恒流源的差分放大电路 六、差分放大电路的改进