5-1多级放大电路.pptVIP

* 第5章 多级放大电路与 集成运算放大器 5.1多级放大电路 * 在实际的电子设备中，为了得到足够大的放大倍数或者使输入电阻和输出电阻达到指标要求，一个放大电路往往由多级组成。 多级放大电路一般由输入级、中间级及输出级组成，如图所示： 5.1.1多级放大电路的组成 阻容耦合是利用电容器作为耦合元件将前级和后级连接起来的耦合方式。 5.1.2 多级放大电路的耦合方式 图5-2 阻容耦合放大电路 1.阻容耦合 1）各级的直流工作点相互独立。由于电容器隔直流而通交流，所以它们的直流通路相互隔离、相互独立的，这样就给设计、调试和分析带来很大方便。 2）在传输过程中，交流信号损失少。只要耦合电容选得足够大，则较低频率的信号也能由前级几乎不衰减地 加到后级，实现逐级放大。 优点： 3）电路的温漂小。 4）体积小，成本低。 缺点： 2）低频特性差； 1）无法集成； 2. 直接耦合 直接耦合是将前级放大电路和后级放大电路直接相连的耦合方式 。 图5-3 直接耦合放大电路 1）电路可以放大缓慢变化的信号和直流信号。由于级间是直接耦合，所以电路可以放大缓慢变化的信号和直流信号。 2）便于集成。由于电路中只有晶体管和电阻，没有电容器和电感器，因此便于集成。 缺点： 优点： 1）各级的静态工作点不独立，相互影响。会给设计、计算和调试带来不便。 2）引入了零点漂移问题。零点漂移对直接耦合放大电路的影响比较严重。 变压器耦合是利用变压器将前级的输出端与后级的输入端连接起来的耦合方式 3. 变压器耦合 图5-4 变压器耦合放大电路 优点： 1）变压器耦合多级放大电路前后级的静态工作点是相互独立、互不影响的。因为变压器不能传送直流信号。 2）变压器耦合多级放大电路基本上没有温漂现象。 3）变压器在传送交流信号的同时，可以实现电流、 电压以及阻抗变换。 缺点： 1）低频性能很差； 2）体积大，成本高，无法集成。 5.1.3 多级放大电路的分析方法 一、静态分析 1.阻容、变压器耦合放大电路的Q点 对于阻容耦合和变压器耦合的多级放大电路，由于各级的工作点相互独立，静态工作点的计算与第二章的计算方法相同。 2. 直接耦合放大电路的Q点 直接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。 对于直接耦合放大电路，放大电路的各级工作点会互相影响，如下图所示。为了使T1管的UCEQ有2～3V，以保证较大的动态范围，脱离饱和状态，就必须在T2管的发射极上串接电阻Re2来提高其基极的静态电位。 于是: VC1=VB2, VC2= VB2+ VCB2＞VB2 这样，集电极电位就要逐级提高，为此后面的放大级要加入较大的发射极电阻，从而无法设置正确的工作点。这种方式只适用于级数较少的电路。 级间采用NPN管和PNP管搭配的方式，如图所示。由于NPN管集电极电位高于基极电位，PNP管集电极电位低于基极电位， 它们的组合使用 可避免集电极电 位的逐级升高。 电路的优化 二、动态分析 1.输入电阻和输出电阻 图5．2两级阻容耦合放大电路的微变等效电路如图5．5 (a)所示。根据输入电阻、输出电阻的概念，由图5.5 (a)可以看出整个多级放大电路的输入电阻即为从第一级看进去的输入电阻。对于图5.5有 其中：Rl = R11// R12 为第一级的等效偏流电阻。 同理多级放大电路的输出电阻即为从最后一级看进去的输出电阻，对于图5．5 (a)有： RO = RO2 ≈ RC2 图5.5 两级耦合电路的微变等效电路 2.电压放大倍数 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。 输入电阻法 开路电压法 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。 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。 例：用输入电阻法为例求图5.5的电压增益 图5．5 (b)为图5．5 (a)的简化电路，其中Rl = R11// R12，Ri2 = R21//R22//r be2 ，RO =RC2，由图5．5 (b)为可知，第一、二级的电压放大倍数分别为： 总的电压放大倍数为： 推广到n级放大电路，总的电压放大倍数为： 需要强调的是，在计算每一级的电压放大倍数时，要把后一级的输入电阻视为它的负载电阻 ！ 那么根据图5.5有： 其中：R/L1 = RC1//