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模电第3章.ppt

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第三章 多级放大电路,3.1 多级放大电路的耦合方式,3.2 多级放大电路动态分析,3.3 直接耦合放大电路,当单级放大电路不能满足多方面的性能要求(如Au=104、Ri=2MΩ、 Ro=100Ω)时,应考虑采用多级放大电路。组成多级放大电路时首先应考虑如何“连接”几个单级放大电路,耦合方式即连接方式。,常见耦合方式有:直接耦合、阻容耦合、变压器耦合、光电耦合等。,3.1 多级放大电路的耦合方式,3.1.1 直接耦合,将前级的输出直接连接到后级的输入端,称为直接耦合。,一. 直接耦合放大电路静态工作点的设置,静态时,UCEQ1=UBEQ2=0.7V,则T1管的Q点靠近饱和区,在动态信号作用时容易引起饱和失真。,如何设置合适的静态工作点?,抬高T2的基极 电位,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大?,若要UCEQ=5V,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=?,Re,但Re使T2电压放大 倍数下降!,对直流量,它相当一个电压源,对交流量,它等效一个小电阻,如何设置合适的静态工作点?,UCEQ1太小→加Re(Au2数值↓)→改用D→若要UCEQ1大,则改用DZ。,rz=Δu /Δi,小功率管多为几欧至二十几欧。,NPN型管和PNP型管混合使用,问题的提出:在用NPN型管组成N级共射放大电路,由于UCQi> UBQi,所以 UCQi> UCQ(i-1)(i=1~N),以致于后级集电极电位接近电源电压,Q点不合适。,UCQ1 ( UBQ2 ) > UBQ1 UCQ2 < UCQ1,如何设置合适的静态工作点?,二. 直接耦合方式的优缺点,低频特性好,可以放大变化缓慢的 信号;,缺点: 静态工作点不独立,相互影响; 零点漂移严重。,优点:,电路中没有大电容,便于集成。,3.1.2 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。,共射电路,共集电路,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。,3.1.3 变压器耦合,从变压器原边看到的等效电阻,可能是实际的负载,也可能是下级放大电路,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。,3.1.4 光电耦合,一. 光电耦合器及其传输特性,发光元件,光敏元件,电气隔离,传输特性,传输比,比β小得多,只有0.1~1.5,ID---二极管电流,二. 光电耦合放大电路,静态,IDQ→ICQ→UCEQ,动态,△iD→△iC →△uCE,当共集电路作为输入级,Ri与第二级的Ri2有关。,3.2 多级放大电路的动态分析,1.电压放大倍数,2. 输入电阻,3. 输出电阻,后级的Ri即是前级RL,注意,当共集电路作为输出级,Ron与末前级的Ro(n-1)有关。,分析举例,3.3 直耦放大电路,工业控制中很多物理量均为模拟量,如温度、流量、压力、长度等,往往比较微弱,要经过放大才能驱动负载;由于信号变化缓慢,所以采用直耦放大电路将其放大最为方便。,3.3.1 直耦放大电路的零点漂移问题,一. 零漂现象及其产生的原因,产生零漂的原因:,零漂的衡量方法:,由温度变化引起的。当温度变化使第一级放大器的静态工作点发生微小变化时,这种变化量会被后面的电路逐级放大,最终在输出端产生较大的电压漂移。因而零点漂移也叫温漂。,输入ui=0时,,输出有缓慢变化的电压产生。,将输出漂移电压按电压增益折算到输入端计算。,,例如,若输出有1 V的漂移电压 。,则等效输入有100 uV的漂移电压,假设,第一级是关键,二. 抑制零漂的措施,2. 采用温度补偿的方法,利用热敏元件来抵销放大管的变化;,3. 采用差分(动)放大电路。,等效 100 uV,漂移 1 V,1. 电路中引入直流负反馈;,一. 长尾式差分放大电路的组成,零输入零输出,零点漂移,参数理想对称: Rb1= Rb2,Rc1= Rc2, Re1= Re2; T1、T2在任何温度下特性均相同。,3.3.2 差分放大电路,V受温度控制, 始终保持UCQ=V,,,将两个射极电阻合并而为一,并将信号源一端接地即成长尾式电路。,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。,实现电源与 信号源“共地”,1. 差动放大电路一般有两个输入端:双端输入——从两输入端同时加信号。单端输入——仅从一个输入端对地加信号。,2. 差动放大电路可以有两个输出端。双端输出——从C1 和C2输出。单端输出——从C1或C2 对地输出。,几个基本概念,,差模信号与共模信号,差模信号:,共模信号:,ui1=-ui2,uid=ui1-ui2,uic=ui1=ui2,晶体管输入回路方程:,通常,Rb较小,且IBQ很小,故,二.长尾式差分
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