第3章多级放大电路及集成

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1、第第3章章 多级放大电路及集成运算放大器多级放大电路及集成运算放大器 第第3章章 多级放大电路及集成运多级放大电路及集成运算放大器算放大器 3.1多级放大电路多级放大电路 3.2 差动式放大电路差动式放大电路3.3 功率放大电路功率放大电路 3.4 集成运算放大器简介集成运算放大器简介 第第3章章 多级放大电路及集成运算放大器多级放大电路及集成运算放大器 3.1多级放大电路多级放大电路 在实际的电子设备中，为了得到足够大的放大倍数或者使输入电阻和输出电阻达到指标要求，一个放大电路往往由多级组成。多级放大电路由输入级、中间级及输出级组成，如图3.1所示。于是，可以分别考虑输入级如何与信号源配合，

2、输出级如何满足负载的要求，中间级如何保证放大倍数足够大。各级放大电路可以针对自己的任务来满足技术指标的要求，本章只讨论由输入级到输出级组成的多级小信号放大电路。第第3章章 多级放大电路及集成运算放大器多级放大电路及集成运算放大器 信号源输入级中间级输出级负载多级放大电路 图3.1 多级放大电路框图 第第3章章 多级放大电路及集成运算放大器多级放大电路及集成运算放大器 3.1.1 级间耦合方式级间耦合方式 多级放大电路是将各单级放大电路连接起来，这种级间连接方式称为耦合。要求前级的输出信号通过耦合不失真地传输到后级的输入端。常见的耦合方式有阻容耦合、变压器耦合及直接耦合三种形式。下面分别介绍三种

3、耦合方式。 1. 阻容耦合阻容耦合 阻容耦合是利用电容器作为耦合元件将前级和后级连接起来。这个电容器称为耦合电容，如图3.2所示。第一级的输出信号通过电容器C2和第二级的输入端相连接。 第第3章章 多级放大电路及集成运算放大器多级放大电路及集成运算放大器 V1V2Ui.C1Rb1Rc1C2Rb2Rc2C3Uo.UCC(a) 图3.2 阻容耦合两级放大电路 (a)电路; (b)直流通路第第3章章 多级放大电路及集成运算放大器多级放大电路及集成运算放大器 图3.2 阻容耦合两级放大电路 (a)电路; (b)直流通路V1V2Rb1Rc1Rb2Rc2 UCC(b)第第3章章 多级放大电路及集成运算放大

4、器多级放大电路及集成运算放大器 阻容耦合的优点是：前级和后级直流通路彼此隔开，每一级的静态工件点相互独立，互不影响。便于分析和设计电路。因此，阻容耦合在多级交流放大电路中得到了广泛应用。 阻容耦合的缺点是：信号在通过耦合电容加到下一级时会大幅衰减，对直流信号（或变化缓慢的信号）很难传输。在集成电路里制造大电容很困难，不利于集成化。所以，阻容耦合只适用于分立元件组成的电路。 第第3章章 多级放大电路及集成运算放大器多级放大电路及集成运算放大器 2. 变压器耦合变压器耦合 变压器耦合是利用变压器将前级的输出端与后级的输入端连接起来，这种耦合方式称为变压器耦合，如图3.3所示。将V1的输出信号经过变

5、压器T1送到V2的基极和发射极之间。V2的输出信号经T2耦合到负载RL上。Rb11、Rb12和Rb21、Rb22分别为V1管和V2管的偏置电阻，Cb2是Rb21和Rb22的旁路电容，用于防止信号被偏置电阻所衰减。 第第3章章 多级放大电路及集成运算放大器多级放大电路及集成运算放大器 V1V2Ui.C1Rb11Ce1UCCRb12Re1Cb2Rb21Rb22Re2Ce2RLT1T2 图3.3 变压器耦合两级放大电路第第3章章 多级放大电路及集成运算放大器多级放大电路及集成运算放大器 变压器耦合的优点是：由于变压器不能传输直流信号，且有隔直作用，因此各级静态工作点相互独立，互不影响。变压器在传输信

6、号的同时还能够进行阻抗、电压、电流变换。变压器耦合的缺点是：体积大、笨重等，不能实现集成化应用。 第第3章章 多级放大电路及集成运算放大器多级放大电路及集成运算放大器 3. 直接耦合直接耦合 直接耦合是将前级放大电路和后级放大电路直接相连的耦合方式，这种耦合方式称为直接耦合，如图3.4所示。直接耦合所用元件少，体积小，低频特性好，便于集成化。直接耦合的缺点是：由于失去隔离作用，使前级和后级的直流通路相通，静态电位相互牵制，使得各级静态工作点相互影响。另外还存在着零点漂移现象。现讨论如下： （1）静态工作点相互牵制。如图3.4所示，不论V1管集电极电位在耦合前有多高，接入第二级后，被V2管的基极

7、钳制在0.7V左右，致使V2管处于临界饱和状态，导致整个电路无法正常工作。 第第3章章 多级放大电路及集成运算放大器多级放大电路及集成运算放大器 V1V2Ui.Rb1Rc1Rb2Rc2Uo. UCC 图3.4 直接耦合放大电路第第3章章 多级放大电路及集成运算放大器多级放大电路及集成运算放大器 (2)零点漂移现象。由于温度变化等原因，使放大电路在输入信号为零时输出信号不为零的现象称为零点漂移。产生零点漂移的主要原因是由于温度变化而引起的。因而，零点漂移的大小主要由温度所决定。 要使用直接耦合的多级放大电路，必须解决静态工作点相互影响和零点漂移问题，解决方法我们将在差动式放大电路中讨论。第第3章

8、章 多级放大电路及集成运算放大器多级放大电路及集成运算放大器 3.1.2耦合对信号传输的影响耦合对信号传输的影响 1. 信号源和输入级之间的关系信号源和输入级之间的关系 信号源接放大电路的输入级，输入级的输入电阻就是它的负载，因此可归结为信号源与负载的关系。如图3.5所示，放大电路的输入电压和输入电流可用下面两式计算： iSSSiiSiSiRRRIIRRRUU(31) (32) 第第3章章 多级放大电路及集成运算放大器多级放大电路及集成运算放大器 RSUS.RiUi.输入级RSRi输入级(a)Ii.(b)IS. 图3.5 信号源内阻、放大电路输入电阻对输入信号的影响(a)信号源内阻降低输入电压

9、; (b)信号源内阻降低输入电流 第第3章章 多级放大电路及集成运算放大器多级放大电路及集成运算放大器 2. 各级间关系各级间关系 中间级级间的相互关系归结为：前级的输出信号为后级的信号源，其输出电阻为信号源内阻，后级的输入电阻为前级的负载电阻。如图3.6所示,第二级的输入电阻为第一级的负载，第三级的输入电阻为第二级的负载，依次类推。 1）多级放大电路电压放大倍数 因为 )1(3221222111,nionioiiinonuniouiouUUUUUUUUAUUAUUA第第3章章 多级放大电路及集成运算放大器多级放大电路及集成运算放大器 所以总的电压放大倍数为 unuuionuAAAUUA 21

10、1 即总的电压放大倍数为各级放大倍数的连乘积。 2）多级放大电路的输入、输出电阻 多级放大电路的输入电阻就是第一级的输入电阻，其输出电阻就是最后一级的输出电阻，如图3.6所示。 第第3章章 多级放大电路及集成运算放大器多级放大电路及集成运算放大器 例例3.1电路如图3.2所示，已知UCC=6V，Rb1=430，Rc1=2k，Rb2=270k，Rc2=1.5k，rbe2=1.2k，1=2=50,C1=C2=C3=10F，rbe1=1.6k，求：(1)电压放大倍数；(2)输入电阻、输出电阻。 解解 (1)电压放大倍数 5 .1462)5 .62()4 .23(5 .622 . 15 . 1504

11、.236 . 175. 05075. 02 . 1/2/2 . 12 . 1/270/21222111211222uuubecubeLuicLbebiAAAkkrRAkkrRAkkkrRRkkkrRr第第3章章 多级放大电路及集成运算放大器多级放大电路及集成运算放大器 在工程上电压放大倍数常用分贝表示，折算公式为uuAdBAlg20)()( 3 .639 .356 .27)()(9 .355 .62lg20)()(4 .274 .23lg20)()()(lg20lg20)lg(20lg20)(21112111dBdBAdBdBAdBdBAdBAdBAAAAAAbBAuuuuuuuuuuu上题用