多级放大电路
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[教学目的]
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
[教学重点和难点]
1、差分放大电路的作用
2、差分放大电路双入、双出组态中静态工作点的计算,差模电压增益、共模电压增益、共模抑制比、差模输入电阻及输出电阻的分析计算
3、消除交越失真的措施
[教学时数]4学时
[教学内容]
第一节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
四、光电耦合
第二节多级放大电路的动态分析
第三节直接耦合放大电路
一、直接耦合放大电路的零点漂移
二、差分放大电路
三、直接耦合互补输出级
四、直接耦合多级放大电路
[电子教案]
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
3.1.1直接耦合
多级放大电路的连接,产生了单元电路间的级联问题,即耦合问题。放大电路的级间耦合必须要保证信号的传输,且保证各级的静态工作点正确。
直接耦合——耦合电路采用直接连接或电阻连接,不采用电抗性元件。直接耦合电路可传输低频甚至直流信号,因而缓慢变化的漂移信号也可以通过直接耦合放大电路。
3.1.2阻容耦合
电抗性元件耦合——级间采用电容或变压器耦合。电抗性元件耦合,只能传输交流信号,漂移信号和低频信号不能通过。
根据输入信号的性质,就可决定级间耦合电路的形式。
3.1.3变压器耦合
采用变压器耦合也可以隔除直流,传递一定频率的交流信号,因此各放大级的Q互相独立。变压器耦合的优点是可以实现输出级与负载的阻抗匹配,以获得有效的功率传输。变压器耦合阻抗匹配的原理见(a)。
在理想条件下,变压器原副边的安匝数
相等,
I1 N1=I2 N2
I2 =(I1 N1 / N2)
=I1 (V1 / V2)=(V2 /R L)
(V1 /R1)(V1 / V2)=(V2 /R L)
(N1 / N2 )2=R1 /R L
n2=R1 /R L
可以通过调整匝比n来使原副端阻抗匹配。
当变压器的原端作为谐振回路使用时,
为了使较小的三极管输出电阻不影响谐振回
路的Q值,在原端采用抽头的方式以实现匹Array
配。此时将V1接在
a b之就可以减轻三极管对Q值的影响。如图(b)所示。
3.1.4光电耦合
耦合电路的简化形式如图所示。
(a) 阻容耦合(b) 直接耦合(c) 变压器耦合
耦合电路形式
直接耦合或电阻耦合使各放大级的工作点互相影响,应认真加以解决。
3.2多级放大电路的动态分析
一、多级放大电路电压放大倍数的计算
在求分立元件多级放大电路的电压放大倍数时有两种处理方法。一是将后一级的输入电阻作为前一级的负载考虑,即将第二级的输入电阻与第一级集电极负载电阻并联,简称输入电阻法。二是将后一级与前一级开路,计算前一级的开路电压放大倍数和输出电阻,并将其作为信号源内阻加以考虑,共同作用到后一级的输入端,简称开路电压法。
现以图的两级放大电路为例加以说明,将该图给出参数后示于图中。
两级放大电路计算例
三极管的β1=β2=β=100,V BE1=V BE2=0.7 V 。计算总电压放大倍数。分别用输入电阻法和开路电压法计算。
1 用输入电阻法求电压增益
(1)求静态工作点 A 9.3=mA 0.0093=mA 7
.2101)20//51(7
.038.3)+(1+)//('=
e1b2b1BE1CC BQ1μβ⨯+-=-R R R V V I
mA 93.0BQ 1CQ 1==I I β
V 26.7V )1.593.012(c1CQ 1cc B2C1=⨯-=-==R I V V V
V
7.4V )8.793.012()
()(=e1c1CQ1cc e1BQ1CQ1c1CQ1cc CEQ1=⨯-=+-≈+--R R I V R I I R I V V
V 96.7V )7.026.7(BE2B2E2=+=+=V V V
V
47.4V )3.404.1(mA 04.1mA 9.3/04.4mA ]9.3/)96.712[(/)(c2CQ2C2e2E2CC CQ2EQ2=⨯====-=-=≈R I V R V V I I
V 45.3V )96.747.4(E2C2CEQ 2-=-=-=V V V
(2)求电压放大倍数
先计算三极管的输入电阻
Ω
=Ω⨯+Ω=++Ω
=Ω⨯+Ω=++k 8.2 04
.126
101 300mA)(mV)(26)
1(=k 1.3 93.026
101 300mA)(mV)(26)
1(=E2bb be2E1bb be1I r r I r r ββ
电压增益
be2
i2be1
i2c113
.581.3)
8.2//1.5(100)
//(=r R r R R A v =-=⨯-
=-
式中β
6.1538
.23
.4100)
//(=be2
L c22-=⨯-
=-
r R R A v β
8955)6.153(3.5821=-⨯-==v v v A A A 如果求从V S 算起的电压增益,需计算输入电阻 Ω===k 55.220//51//1.3//// b2b1be1i1R R r R 9.41)3.58(55
.2155
.21i1S i1s1-=-⨯+=+=
v v A R R R A
6436)6.153(9.412s1s =-⨯-==v v v A A A
2 用开路电压法求电压增益
第一级的开路电压增益
8932
)3.54()5.164(==3
.548.23
.41008.21.58.2=5.1641
.31
.5100=2O1be2c2i2o1i22c1
o1be1
c1
O1=-⨯--=⨯⨯+-=⨯+-≈-=⨯-
=-
v v v v v A A A r R R R R A R R r R A ββ
3.3直接耦合放大电路
3.3.1 直接耦合放大电路的零点漂移现象
直接耦合或电阻耦合使各放大级的工作点互相影响,这是构成直接耦合多级放大电路时必
须要加以解决的问题。
一、直接耦合放大电路 (1) 电位移动直接耦合放大电路
如果将基本放大电路去掉耦合电容,前后级直接连接,如图07.02所示。于是