第二章多级放大电路.doc
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第二章(2) 多级放大电路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,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。
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,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。
(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
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,当与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,管和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,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:当与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,管和管所产生的电流变化相等而变化方向相反,即。输出电压,从而可以实现电压放大。
注意:和的存在使电路的电压放大能力变差,将发射极电阻和合二而一,成为一个电阻,如图(c)所示,则在差模信号作用下中的电流变化为零,即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:、都可分解成差模分量和共模分量。
差模分量:
共模分量:
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,拖一个尾巴,故称为长尾式电路。电路参数理想对称:,;管与管的特性相同,,;为公共的发射极电阻。
1、静态分析
当输入信号时,电阻中的电流等于管与管的发射极电流之和,即
根据基极回路方程:,其中、很小,可以忽略不计,则:
集电极电位:
发射极电位:
因此,
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、的变化也是大小相等,方向相反。对于双端输出,的变化量是变化量的两倍。上的差模动态电流为0,其上的实际电流和静态时相同。
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。
差模放大倍数:
其中,
所以
如图所示,输入电阻;双端输出时,输出电阻;单端输
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