多级放大电路模电华成英课件.ppt
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第三章多级放大电路,第三章多级放大电路,3.1多级放大电路的耦合方式,3.2多级放大电路的动态分析,3.3差分放大电路,3.4互补输出级,3.5直接耦合多级放大电路读图,3.1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,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点相互影响,存在零点漂移现象。
当输入信号为零时,前级由温度变化所引起的电流、电位的变化会逐级放大。
Q1合适吗?
直接连接,求解Q点时应按各回路列多元一次方程,然后解方程组。
如何设置合适的静态工作点?
对哪些动态参数产生影响?
用什么元件取代Re既可设置合适的Q点,又可使第二级放大倍数不至于下降太多?
若要UCEQ5V,则应怎么办?
用多个二极管吗?
二极管导通电压UD?
动态电阻rd特点?
Re,必要性?
稳压管伏安特性,UCEQ1太小加Re(Au2数值)改用D若要UCEQ1大,则改用DZ。
NPN型管和PNP型管混合使用,在用NPN型管组成N级共射放大电路,由于UCQiUBQi,所以UCQiUCQ(i-1)(i=1N),以致于后级集电极电位接近电源电压,Q点不合适。
UCQ1(UBQ2)UBQ1UCQ2UCQ1,UCQ1(UBQ2)UBQ1UCQ2UCQ1,二、阻容耦合,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。
有零点漂移吗?
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。
可能是实际的负载,也可能是下级放大电路,三、变压器耦合,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。
从变压器原边看到的等效电阻,讨论:
两级直接耦合放大电路,选择合适参数使电路正常工作,电位高低关系,从Multisim“参数扫描”结果分析两级放大电路Q点的相互影响。
R1取何值时T2工作在饱和区?
3.2多级放大电路的动态分析,二、分析举例,一、动态参数分析,一、动态参数分析,1.电压放大倍数,2.输入电阻,3.输出电阻,对电压放大电路的要求:
Ri大,Ro小,Au的数值大,最大不失真输出电压大。
二、分析举例,讨论一失真分析:
由NPN型管组成的两级共射放大电路,共射放大电路,共射放大电路,饱和失真?
截止失真?
首先确定在哪一级出现了失真,再判断是什么失真。
比较Uom1和Uim2,则可判断在输入信号逐渐增大时哪一级首先出现失真。
在前级均未出现失真的情况下,多级放大电路的最大不失真电压等于输出级的最大不失真电压。
清华大学华成英,讨论二:
放大电路的选用,1.按下列要求组成两级放大电路:
Ri12k,Au的数值3000;Ri10M,Au的数值300;Ri100200k,Au的数值150;Ri10M,Au的数值10,Ro100。
共射、共射;共源、共射;共集、共射;共源、共集。
2.若测得三个单管放大电路的输入电阻、输出电阻和空载电压放大倍数,则如何求解它们连接后的三级放大电路的电压放大倍数?
注意级联时两级的相互影响!
3.3差分放大电路,一、零点漂移现象及其产生的原因,二、长尾式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,一、零点漂移现象及其产生的原因,1.什么是零点漂移现象:
uI0,uO0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,零点漂移,零输入零输出,理想对称,二、长尾式差分放大电路的组成,共模信号:
大小相等,极性相同。
差模信号:
大小相等,极性相反.,典型电路,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。
三、长尾式差分放大电路的分析,Rb是必要的吗?
1.Q点:
晶体管输入回路方程:
通常,Rb较小,且IBQ很小,故,选合适的VEE和Re就可得合适的Q,2.抑制共模信号,共模信号:
数值相等、极性相同的输入信号,即,2.抑制共模信号:
Re的共模负反馈作用,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,对于每一边电路,Re=?
如T()IC1IC2UEIB1IB2IC1IC2,抑制了每只差分管集电极电流、电位的变化。
3.放大差模信号,iE1=iE2,Re中电流不变,即Re对差模信号无反馈作用。
差模信号:
数值相等,极性相反的输入信号,即,为什么?
差模信号作用时的动态分析,差模放大倍数,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。
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。
四、差分放大电路的四种接法,由于输入回路没有变化,所以IEQ、IBQ、ICQ与双端输出时一样。
但是UCEQ1UCEQ2。
1.双端输入单端输出:
Q点分析,1.双端输入单端输出:
差模信号作用下的分析,1.双端输入单端输出:
共模信号作用下的分析,1.双端输入单端输出:
问题讨论,
(1)T2的Rc可以短路吗?
(2)什么情况下Ad为“”?
(3)双端输出时的Ad是单端输出时的2倍吗?
2.单端输入双端输出,输入差模信号的同时总是伴随着共模信号输入:
在输入信号作用下发射极的电位变化吗?
说明什么?
2.单端输入双端输出,问题讨论:
(1)UOQ产生的原因?
(2)如何减小共模输出电压?
测试:
静态时的值,3.四种接法的比较:
电路参数理想对称条件下,输入方式:
Ri均为2(Rb+rbe);双端输入时无共模信号输入,单端输入时有共模信号输入。
输出方式:
Q点、Ad、Ac、KCMR、Ro均与之有关。
五、具有恒流源的差分放大电路,Re越大,每一边的漂移越小,共模负反馈越强,单端输出时的Ac越小,KCMR越大,差分放大电路的性能越好。
但为使静态电流不变,Re越大,VEE越大,以至于Re太大就不合理了。
需在低电源条件下,设置合适的IEQ,并得到得到趋于无穷大的Re。
解决方法:
采用电流源取代Re!
具有恒流源差分放大电路的组成,等效电阻为无穷大,近似为恒流,1)RW取值应大些?
还是小些?
2)RW对动态参数的影响?
3)若RW滑动端在中点,写出Ad、Ri的表达式。
六、差分放大电路的改进,1.加调零电位器RW,2.场效应管差分放大电路,若uI1=10mV,uI2=5mV,则uId=?
uIc=?
uId=5mV,uIc=7.5mV,讨论一,若将电桥的输出作为差放的输入,则其共模信号约为多少?
如何设置Q点时如何考虑?
1、uI=10mV,则uId=?
uIc=?
2、若Ad=102、KCMR103用直流表测uO,uO=?
uId=10mV,uIc=5mV,uO=AduId+AcuIc+UCQ1,=?
=?
=?
讨论二,3.4互补输出级,二、基本电路,三、消除交越失真的互补输出级,四、准互补输出级,一、对输出级的要求,互补输出级是直接耦合的功率放大电路。
对输出级的要求:
带负载能力强;直流功耗小;负载电阻上无直流功耗;最大不失真输出电压最大。
一、对输出级的要求,不符合要求!
二、基本电路,静态时T1、T2均截止,UB=UE=0,1.特征:
T1、T2特性理想对称。
2.静态分析,T1的输入特性,3.动态分析,ui正半周,电流通路为+VCCT1RL地,uo=ui,两只管子交替工作,两路电源交替供电,双向跟随。
ui负半周,电流通路为地RLT2-VCC,uo=ui,4.交越失真,消除失真的方法:
设置合适的静态工作点。
信号在零附近两只管子均截止,开启电压,静态时T1、T2处于临界导通状态,有信号时至少有一只导通;偏置电路对动态性能影响要小。
三、消除交越失真的互补输出级,四、准互补输出级,为保持输出管的良好对称性,输出管应为同类型晶体管。
3.5直接耦合多级放大电路读图,一、放大电路的读图方法,二、例题,一、放大电路的读图方法,1.化整为零:
按信号流通顺序将N级放大电路分为N个基本放大电路。
2.识别电路:
分析每级电路属于哪种基本电路,有何特点。
3.统观总体:
分析整个电路的性能特点。
4.定量估算:
必要时需估算主要动态参数。
二、例题,第一级:
双端输入单端输出的差放,第二级:
以复合管为放大管的共射放大电路,第三级:
准互补输出级,动态电阻无穷大,1.化整为零,识别电路,2.基本性能分析,输入电阻为2rbe、电压放大倍数较大、输出电阻很小、最大不失真输出电压的峰值接近电源电压。
整个电路可等效为一个双端输入单端输出的差分放大电路。
清华大学华成英,3.交流等效电路,可估算低频小信号下的电压放大倍数、输入电阻、输出电阻等。
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