多级放大电路〖本章主要内容〗本章重点讲述多级放大电路的.DOC

多级放大电路 〖本章主要内容〗 本章重点讲述多级放大电路的耦合方式及动态性能的分析；差分放大电路的功能；静态、动态参数的计算。 〖本章学时分配〗 本章分为3讲，每讲2学时。 第十讲 多级放大电路耦合方式及动态分析 一、主要内容 1、单管放大电路的局限性和多级放大电路的提出 在实际应用中，一般对放大电路的性能有多方面的要求：如输入电阻大于2MΩ、电压放大倍数大于2000、输出电阻小于100Ω等，依靠单管放大电路的任何一种，都不可能同时满足要求。这时，就可以选择多个基本放大电路，并将它们合理连接，从而构成多级放大电路。 组成多级放大电路的每一个基本单管放大电路称为一级，级与级之间的连接称为级间耦合。 2、多级放大电路的基本耦合方式及其特点 1）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。直接耦合放大电路存在温度漂移问题，但因其低频特性好，能够放大变化缓慢的信号且便于集成，而得到越来越广泛的应用。但直接耦合电路各级静态工作点之间会相互影响，应注意静态工作点的稳定问题。 2）阻容耦合：将放大电路前一级的输出端通过电容接到后一级的输入端。阻容耦合放大电路利用耦合电容隔离直流，较好地解决了温漂问题，但其低频特性差，不便于集成，因此仅在分立元件电路中采用。 3）变压器耦合：将放大电路前一级的输出端通过变压器接到后一级的输入端或负载电阻上。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，各放大级的Q互相独立。但低频特性差，不便于集成。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。常用作调谐放大电路或输出功率很大的功率放大电路。 4）光电耦合：以光信号为媒介来实现电信号的耦合与传递。光电 耦合放大电路利用光电耦合器将信号源与输出回路隔离，两部分可采用独立电源且分别接不同的“地”，因而，即使是远距离传输，也可以避免各种电干扰。 3、直接耦合多级放大电路静态工作点的设置 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首先要加以解决的问题。 (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，则VC1=VB2 ，VC2 = VB2+ VCB2＞VB2（VC1）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或在后级的发射极加稳压管，如P108图2.32所示。由于集电极电位逐级升高，以至于接近电源电压，从而使后级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。 (2)NPN+PNP组合电平移动直接耦合放大电路 级间采用NPN管和PNP管搭配的方式，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，如P109图2.33所示。 (3)电流源电平移动放大电路 在模拟集成电路中常采用一种电流源电平移动电路，电流源在电路中的作用实际上是个有源负载，其上的直流压降小，通过R1上的压降可实现直流电平移动。但电流源交流电阻大，在R1上的信号损失相对较小，从而保证信号的有效传递。同时，输出端的直流电平并不高，实现了直流电平的合理移动。如图2.34所示。 4、直接耦合多级放大电路的零点漂移问题 1）零点漂移：当放大器的输入信号时，其输出电压往往不为常数，或者三极管的工作点随时间而逐渐偏离原有静态值的现象。 2）产生零点漂移的原因：电路中参数变化，如电源电压波动、元件老化、半导体元件参数随温度而变化。其中主要原因是温度的影响，所以有时也用温度漂移或时间漂移来表示。工作点参数的变化往往由相应的指标来衡量。 一般将在一定时间内，或一定温度变化范围内的输出级工作点的变化值除以放大倍数，即将输出级的漂移值归算到输入级来表示的。例如 (V/(C 或 (V/min。 5、多级放大电路的静态分析 1）直接耦合放大电路的静态分析 直接耦合放大电路各级之间的直流通路相连，静态工作点相互影响，因而在求解Q点时，应写出直流通路中各个回路的方程，然后求解。使用各种计算机辅助分析软件可使电路设计和Q点的求解过程大大简化。 2）阻容耦合多级放大电路的静态分析 阻容耦合多级放大电路中，由于级间耦合电容的隔直作用，所以，每一级Q点都可以按单管放大电路求解。 6、多级放大电路的动态分析 多级放大电路的总电压放大倍数等于组成它的各级放大电路电压放大倍数的乘积，即，其输入电阻是第一级的输入电阻，输出电阻是末级的输出电阻。在求解某一级电压放大倍数时，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（后级的Ri就是前级的），简称输入电阻法；二是将后一级与前一级之间开路，计算前一级的开路电压和输出电阻，作为后一级的信号源和内阻，简称开路电压法。 举例：两级放大电路的分析，如P110图2.35所示