第二章多级放大电路

模拟、数字及电力电子技术逾梦誓约1第二章(2)多级放大电路第一节多级放大电路介绍和分析一、多级放大电路的组成及耦合方式多级放大电路由输入级、中间放大级和输出级等组成。输入级直接与信号源相连，一般要求输入级有较高的输入电阻，噪声和漂移应尽可能小；输出级用来驱动负载，要求输出级能够为负载提供足够大的输出功率OP，这一级的输出电阻一般比较小；中间放大级的主要任务是放大信号的幅度，应该有足够大的电压放大倍数uA。多级放大电路的耦合是个很重要的问题，常用的耦合方式有直接耦合、阻容耦合、变压器耦合、光电耦合等。1、阻容耦合多级阻容耦合放大器的特点：由于电容的隔直作用，受零点漂移温度漂移的影响小；各级放大器的静态工作点相互独立，可以分别估算。很不容易集成化2、直接耦合直接耦合放大电路的特点：没有电容的隔直作用，各级放大器的静态工作点相互影响，不能分别估算；受零点漂移温度漂移的影响大；很容易集成化。（1）、解决合适静态工作点的几种办法a、电路中接入2eR，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。b、稳压管动态电阻很小，可以使第二级的放大倍数损失小。但集电极电压变化范围减小。c、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。d、可获得合适的工作点。为经常采用的方式。模拟、数字及电力电子技术逾梦誓约2（2）、零点漂移概念：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或老化而使Q点不稳定。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：a、引入直流负反馈以稳定Q点；b、利用热敏元采用差分放大电路。c、件补偿放大器的零漂二、多级放大电路的分析由于电容的隔直作用，阻容耦合放大电路的各级工作点相互独立，因此其静态分析与单级放大电路的分析方法一致。直接耦合放大电路由于各级静态工作点相互影响，需要求解多个联立方程，因此分析较为困难。多级阻容耦合放大器的电压放大倍数、输入电阻、输出电阻的计算前一级的输出电压是后一级的输入电压；后一级的输入电阻是前一级的交流负载电阻；总电压放大倍数=各级放大倍数的乘积。总输入电阻ri即为第一级的输入电阻ri1。总输出电阻即为最后一级的输出电阻。三、放大电路的频率特性模拟、数字及电力电子技术逾梦誓约3第二节差分放大电路当温度变化时，集电极电位变化，使输出电压变化，若采用直接耦合方式，这种变化会逐级放大，使电路无法正常工作。采用（b）所示电路，采用电路参数完全相同，管子特性也完全相同的电路，那么两只管子的集电极静态电位在温度变化时也将时时相等，电路以两只管子集电极电位差作为输出，就克服了温度漂移。共模信号：对于图（b）所示电路，当1IU与2IU所加信号为大小相等、极性相同的输入信号时，称为共模信号。共模输入信号的分析：当电路输入共模信号时，由于电路参数对称，1T管和2T管所产生的电流变化相等。因此，集电极电位的变化也相等，即输出电压021ccouuu，这说明差分放大电路对共模信号具有很强的抑制作用。差模信号：当1IU与2IU所加信号为大小相等、极性相反的输入信号时，称为差模信号。差模输入信号的分析：由于输入信号大小相等、极性相反，电路参数对称，1T管和2T管所产生的电流变化相等而变化方向相反，即21ccuu。输出电压1212cccouuuu，从而可以实现电压放大。模拟、数字及电力电子技术逾梦誓约4注意：1eR和2eR的存在使电路的电压放大能力变差，将发射极电阻1eR和2eR合二而一，成为一个电阻eR，如图（c）所示，则在差模信号作用下eR中的电流变化为零，即eR对差模信号无反馈作用（相当于短路），因此大大提高了对差模信号的放大能力。为了简化电路，便于调节Q点，也为了使电源与信号源能够“共地”，就产生了如图（d）所示的典型差分放大电路电。任意输入的信号:1iu、2iu都可分解成差模分量和共模分量。差模分量：221iiduuu共模分量：221iicuuudciuuu1dciuuu2模拟、数字及电力电子技术逾梦誓约5长尾差分放大电路如图所示为典型的差分放大电路，由于Re接负载电源EEV-，拖一个尾巴，故称为长尾式电路。电路参数理想对称：bbbRRR21，cccRRR21；1T管与2T管的特性相同，21，bebeberrr21；eR为公共的发射极电阻。1、静态分析当输入信号021IIuu时，电阻eR中的电流等于1T管与2T管的发射极电流之和，即EQEQEQRIIIIe221根据基极回路方程：EEeEQBEQbBQVRIURI2，其中BQI、bR很小，可以忽略不计，则：eBEQEEEQRUVI2集电极电位：cCQCCCQRIVV发射极电位：BEQBEQREQUUUVb)(因此，BEQcCQCCCEQURIVU2、动态分析——差模情况电路的两个输入端加大小相等，方向相反的输入。由于电路对称，两只管的基极、集电极和发射极的电流变化大小相等，方向相反。两只管集电极电位1CV、2CV的变化也是大小相等，方向相反。对于双端输出，ou的变化量是1CV变化量的两倍。eR上的差模动态电流为0，其上的实际电流和静态时相同。eR上方节点E称为差模地，它与负载的中心点电位都是交流零电位。模拟、数字及电力电子技术逾梦誓约6差模放大倍数：idodudUUA其中)(21bebBidrRiU，)2//(21LcCodRRiU所以bebLcidodudrRRRUUA)2//(如图所示，输入电阻)(2bebirRR；双端输出时，输出电阻coRR2；单端输出时，输出电阻coRR。3、动态分析——共模情况共模情况相当于输入端同时加入大小相等、方向相反的输入电压，此时，eR上的动态电流（相对于静态时的变化量）是发射极动态电流的2倍；双端输出电压为0。差分放大电路的四种接法1、双端输入、单端输出电路电路如图所示，为双端输入、单端输出差分放大电路。由于电路参数不对称，影响了静态工作点和动态参数。直流分析：双端输入、单端输出电路的直流通路如图所示，其中CCV'、cR'是利用戴维南定理进行变换得出的等效电源和电阻。CCcLLCCVRRRV'LccRRR//'模拟、数字及电力电子技术逾梦誓约7虽然输入回路参数对称，即静态电流21BQBQII,21CQCQII,但输出回路不对称，使1T管和2T管的集电极电位不相等，即21CCVV。cCQCCCQRIVU''1cCQCCCQRIVU2