第三章多級放大電路第三章多級放大電路§3.1多級放大電路的耦合方式§3.2多級放大電路的動態分析§3.3差分放大電路§3.4互補輸出級§3.5直接耦合多級放大電路讀圖(自學）§3.1多級放大電路的耦合方式一、直接耦合二、阻容耦合三、變壓器耦合一、直接耦合既是第一級的集電極電阻，又是第二級的基極電阻

能夠放大變化緩慢的信號，便于集成化，Q點相互影響，存在零點漂移現象。

當輸入信號為零時，前級由溫度變化所引起的電流、電位的變化會逐級放大。第二級第一級Q1合適嗎？直接連接輸入為零，輸出產生變化的現象稱為零點漂移求解Q點時應按各回路列多元一次方程，然后解方程組。如何設置合適的靜態工作點？對哪些動態參數產生影響？

用什么元件取代Re既可設置合適的Q點，又可使第二級放大倍數不至于下降太多？若要UCEQ1＝5V，則應怎么辦？用多個二極管嗎？二極管導通電壓UD≈？動態電阻rd特點？Re必要性？穩壓管伏安特性

UCEQ1太小→加Re（Au2數值↓）→改用D→若要UCEQ1大，則改用DZ。NPN型管和PNP型管混合使用

在用NPN型管組成N級共射放大電路，由于UCQi＞UBQi，所以UCQi＞UCQ(i-1）（i=1～N），以致于后級集電極電位接近電源電壓，Q點不合適。UCQ1

（UBQ2）

＞UBQ1UCQ2＜

UCQ1

UCQ1

（UBQ2）

＞UBQ1UCQ2＞

UCQ1

二、阻容耦合

Q點相互獨立。不能放大變化緩慢的信號，低頻特性差，不能集成化。共射電路共集電路有零點漂移嗎？

利用電容連接信號源與放大電路、放大電路的前后級、放大電路與負載，為阻容耦合。

可能是實際的負載，也可能是下級放大電路三、變壓器耦合

理想變壓器情況下，負載上獲得的功率等于原邊消耗的功率。從變壓器原邊看到的等效電阻§3.2多級放大電路的動態分析二、分析舉例一、動態參數分析一、動態參數分析Ri2=RL1Ri1=RiRo2=Ro將單級放大電路連接成多級放大電路后，要研究的主要問題:級間的相互影響。一、動態參數分析1.電壓放大倍數2.輸入電阻3.輸出電阻

對電壓放大電路的要求：Ri大，Ro小，Au的數值大，最大不失真輸出電壓大。二、分析舉例討論一

失真分析：由NPN型管組成的兩級共射放大電路共射放大電路共射放大電路飽和失真？截止失真？

首先確定在哪一級出現了失真，再判斷是什么失真。

比較Uom1和Uim2，則可判斷在輸入信號逐漸增大時哪一級首先出現失真。

在前級均未出現失真的情況下，多級放大電路的最大不失真電壓等于輸出級的最大不失真電壓。討論二：放大電路的選用1.按下列要求組成兩級放大電路：①Ri＝1～2kΩ，Au

的數值≥3000；②Ri≥10MΩ，Au的數值≥300；③Ri＝100～200kΩ，Au的數值≥150；④Ri≥10MΩ，Au的數值≥10，Ro≤100Ω。①共射、共射；②共源、共射；③共集、共射；④共源、共集。2.若測得三個單管放大電路的輸入電阻、輸出電阻和空載電壓放大倍數，則如何求解它們連接后的三級放大電路的電壓放大倍數？注意級聯時兩級的相互影響！§3.3差分放大電路一、引子二、長尾式差分放大電路的組成三、長尾式差分放大電路的分析四、差分放大電路的四種接法五、具有恒流源的差分放大電路六、差分放大電路的改進

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一、引子：為什么引入差分放大器？

1.直流信號的放大在無線電通信和其他領域中，常常需要對變化十分緩慢的信號進行放大。例如生物電的放大，或某些自動控制中的控制信號。把這種變化十分緩慢的信號（頻率很低，幾乎為零，但不能認為頻率等于零）稱為

直流信號。直流放大器是放大直流信號的一種放大器（當然也可以放大交流信號）。直流信號不同于直流電。

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一、引子：為什么引入差分放大器？

2.直流放大器面臨的問題電容耦合放大器無法放大直流信號，耦合電容很難傳送緩變信號。直流放大器常常采用直接耦合方式。兩個問題：1）級與級之間的直流工作狀態互相影響2）零點漂移

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一、引子：為什么引入差分放大器？

1）級與級之間的直流工作狀態互相影響調整某一級工作狀態就會導致其他各級工作狀態的改變。這一點對直接耦合放大器的設計和調整帶來很多不便。

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一、引子：為什么引入差分放大器？

現象：輸入電壓為零，輸出端電壓表指針偏離零點或起始值，出現忽大忽小的不規則擺動。2）零點漂移ΔuI＝0，ΔuO≠0的現象。定義：

輸入電壓為零時，輸出還有緩慢變化的電壓產生，輸出電壓偏離起始值而上下波動，使輸出端產生緩慢變化的電壓。零點漂移簡稱零漂。引起零漂的外界因素：

時間漂移：由于晶體管和其他元件的參數本身老化作用引起的，與電

路設計無關。

溫度漂移：由于晶體管的參數隨著環境溫度的變化而變化所造成的。

電源電壓變化引起的漂移：當電源電壓變化時，電路的直流電平配制

受到某種破壞而導致輸出零點的變動。若第一級漂了100uV，則輸出漂移1V。若第二級也漂100uV，則輸出漂移10mV。例如

假設第一級是關鍵！=100,AV3=1。AV2

AV1=100,漂移10mV+100uV漂了100uV漂移1V+10mV漂移：1V+10mV

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一、引子：為什么引入差分放大器？

為什么是矛盾？

為了獲得高的直流增益，可以增加級數，但同時輸出漂移電壓也加大。

為了減小零漂可以引入負反饋，但同時放大器對直流信號的放大能力

也減弱了。尋求新方法解決矛盾！抵消采用特殊形式的電路使漂移電壓互相抵消。引入特殊的負反饋對零點漂移有很強的負反饋，對有用直流信號無負反饋。例如乙類推挽功放電路，每個管子產生大量的諧波失真，但在負載上，偶次諧波互相抵消了。高質量的直流放大器應該具有高的電壓增益和小的零點漂移。矛盾！調制型直流放大器（框圖）

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基本差分電路形式（長尾電路）兩個性能完全相同的共發射極電路拼接而成。如何消除零漂？

輸入信號為零，電路對稱

某種因素產生零漂，如溫度升高，

電路對稱，晶體管參數相同，靠電路對稱消除零漂！二、長尾式差分放大電路的組成理想對稱二、長尾式差分放大電路的組成信號特點？能否放大？共模信號：大小相等，極性相同。差模信號：大小相等，極性相反.信號特點？能否放大？共模信號和差模信號示意圖

差分放大電路僅對差模信號具有放大能力，對共模信號不予放大。

溫度對三極管電流的影響相當于加入了共模信號。差分放大電路是模擬集成運算放大器輸入級所采用的電路形式。二、長尾式差分放大電路的組成StrainGaugeThermalCouple通過電阻應變計測量荷重通過熱電偶測溫度差模信號舉例二、長尾式差分放大電路的組成.TheElectrocardiogram(ECG)位移電流電力線心電測量中的差模信號與共模信號共模干擾舉例二、長尾式差分放大電路的組成差模信號共模信號二、長尾式差分放大電路的組成典型電路在理想對稱的情況下：1.克服零點漂移；2.零輸入零輸出；3.抑制共模信號；4.放大差模信號。二、長尾式差分放大電路的組成三、長尾式差分放大電路的分析

Rb是必要的嗎？1.

Q點：晶體管輸入回路方程：通常，Rb較小，且IBQ很小，故選合適的VEE和Re就可得合適的Q2.抑制共模信號

共模信號：數值相等、極性相同的輸入信號，即三、長尾式差分放大電路的分析

2.抑制共模信號：Re的共模負反饋作用Re的共模負反饋作用：溫度變化所引起的變化等效為共模信號對于每一邊電路，Re=?如

T(℃)↑→IC1↑IC2↑→UE↑→IB1↓IB2↓→IC1↓IC2↓抑制了每只差分管集電極電流、電位的變化。三、長尾式差分放大電路的分析

3.放大差模信號△iE1=－△iE2，Re中電流不變，即Re

對差模信號無反饋作用。差模信號：數值相等，極性相反的輸入信號，即＋－＋－三、長尾式差分放大電路的分析

電阻Re上無交流電流，T1、T2發射極“虛地”。為什么？差模信號作用時的動態分析差模放大倍數三、長尾式差分放大電路的分析

電阻Re上無交流電流，T1、T2發射極虛地。Ad與單級共射電路的放大倍數相同，可見，差放電路是用“數量換質量”。4.動態參數：Ad、Ri、Ro、Ac、KCMR

共模抑制比KCMR：綜合考察差分放大電路放大差模信號的能力和抑制共模信號的能力。

在實際應用時，信號源需要有“接地”點，以避免干擾；或負載需要有“接地”點，以安全工作。

根據信號源和負載的接地情況，差分放大電路有四種接法：雙端輸入雙端輸出、雙端輸入單端輸出、單端輸入雙端輸出、單端輸入單端輸出。三、長尾式差分放大電路的分析

四、差分放大電路的四種接法（其他三種）由于輸入回路沒有變化，所以IEQ、IBQ、ICQ與雙端輸出時一樣。但是UCEQ1≠UCEQ2。1.雙端輸入單端輸出：Q點分析1.雙端輸入單端輸出：差模信號作用下的分析四、差分放大電路的四種接法（其他三種）1.雙端輸入單端輸出：共模信號作用下的分析四、差分放大電路的四種接法（其他三種）

1.雙端輸入單端輸出：問題討論（1）T2的Rc可以短路嗎？（2）什么情況下Ad為“＋”？（3）雙端輸出時的Ad是單端輸出時的2倍嗎？四、差分放大電路的四種接法（其他三種）2.單端輸入雙端輸出共模輸入電壓差模輸入電壓

輸入差模信號的同時總是伴隨著共模信號輸入：

在輸入信號作用下發射極的電位變化嗎？說明什么？四、差分放大電路的四種接法（其他三種）2.單端輸入雙端輸出問題討論：（1）UOQ產生的原因？（2）如何減小共模輸出電壓？測試:差模輸出共模輸出靜態時的值四、差分放大電路的四種接法（其他三種）3.單端輸入單端輸出Q點及動態性能同雙入單出電路四、差分放大電路的四種接法（其他三種）4.四種接法的比較：電路參數理想對稱條件下輸入方式：Ri均為2(Rb+rbe)；雙端輸入時無共模信號輸入，單端輸入時有共模信號輸入。輸出方式：Q點、Ad、Ac、KCMR、Ro均與之有關。四、差分放大電路的四種接法（其他三種）輸入信號分類(1)差模(differentialmode)輸入ui1=－ui2=uid

/2(2)共模(commonmode)輸入ui1

=ui2=uic差模電壓放大倍數:共模電壓放大倍數:(3)任意輸入的信號:ui1,

ui2注意：ui1

=uc+

ud/2

；ui2=uc-

ud

/2首先將信號分解：例:ui1=20mV,ui2=10mV則：ud

/2=5mV,uc=15mV差模分量:共模分量:ui1

=uc+

ud/2=15+5=20mV

；ui2=uc-

ud

/2=15-5=10mV四、差分放大電路的四種接法(補充)四、差分放大電路的四種接法(補充)五、具有恒流源的差分放大電路

為什么要采用電流源？

Re越大，共模負反饋越強，單端輸出時的Ac越小，KCMR越大，差分放大電路的性能越好。但為使靜態電流不變，Re越大，VEE越大，以至于Re太大就不合理了。

需在低電源條件下，得到趨于無窮大的Re。解決方法：采用電流源取代Re。具有恒流源差分放大電路的組成等效電阻為無窮大近似為恒流五、具有恒流源的差分放大電路1)RW取值應大些？還是小些？2)RW對動態參數的影響？3)若RW滑動端在中點，寫出Ad、Ri的表達式。六、差分放大電路的改進1.加調零電位器

RW2.場效應管差分放大電路六、差分放大電路的改進若uI1=10mV，uI2=5mV，則uId=？uIc=？uId=5mV，uIc=7.5mV討論一

若將電橋的輸出作為差放的輸入，則其共模信號約為多少？如何設置Q點時如何考慮？1、uI=10mV，則uId=?uIc=?2、若Ad=－102、KCMR＝103用直流表測uO

，uO=?uId=10mV，uIc=5mVuO=AduId+AcuIc+UCQ1=?=?=?討論二作業：

3.1、3、6、7

§3.4互補輸出級二、基本電路三、消除交越失真的互補輸出級四、準互補輸出級一、對輸出級的要求

互補輸出級是直接耦合的功率放大電路。對輸出級的要求：帶負載能力強；直流功耗小；負載電阻上無直流功耗；最大不失真輸出電壓最大。一、對輸出級的要求射極輸出形式靜態工作電流小輸入為零時輸出為零

雙電源供電時Uom的峰值接近電源電壓。單電源供電Uom的峰值接近二分之一電源電壓。不符合要求！二、基本電路靜態時T1、T2均截止，UB=UE=01.特征：T1、T2特性理想對稱。2.靜態分析T1的輸入特性理想化特性3.動態分析ui正半周，電流通路為