6.16.2多级放大电路的耦合方式及分析方法

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第6章 章

集成运算放大电路

6.1、 6.1、多级放大电路的耦合方式 及分析方法一、多级放大电路的耦合方式 二、多级放大电路的动态分析

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一、耦合方式当单级放大电路不能满足多方面的性能要求 (如Au=104、Ri=2M 、 Ro=100 )时，应考 虑采用多级放大电路。组成多级放大电路时首 虑采用多级放大电路。 先应考虑如何“连接”几个单级放大电路， 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。 合方式即连接方式。 常见耦合方式有：直接耦合、阻容耦合、 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。 压器耦合、光电耦合等。

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1.阻容耦合 1.阻容耦合利用电容连接信号 源与放大电路、 源与放大电路、放大 电路的前后级、 电路的前后级、放大 电路与负载， 电路与负载，为阻容 耦合。 耦合。 共射电路 共集电路

Q点相互独立。不能放大变化缓慢的信号，低频 点相互独立。不能放大变化缓慢的信号， 点相互独立 特性差，不能集成化。 特性差，不能集成化。

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2. 直接耦合既是第一级的集电极电阻， 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， 信号，便于集成化， Q 点相互影响， 点相互影响，存在零点 漂移现象。 漂移现象。 第一级 第二级 输入为零，输出 输入为零， 产生变化的现象 称为零点漂移

当输入信号为零时，前级由温度变化所引起的电流、 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。 电位的变化会逐级放大。

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如何设置合适的静态工作点？ 如何设置合适的静态工作点？Q1合适吗？ 合适吗？ 对哪些动态参 数产生影响？ 数产生影响？Re

用什么元件取代R 既可设置合适的Q点 用什么元件取代 e既可设置合适的 点，又可使第 二级放大倍数不至于下降太大？ 二级放大倍数不至于下降太大？ 二极管导通电压U =?动态电阻 动态电阻r 二极管导通电压 D=?动态电阻 d=?

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如何设置合适的静态工作点？ 如何设置合适的静态工作点？稳压管 伏安特性

小功率管多为5mA 小功率管多为 由最大功耗得出 必要性？ 必要性？

rz= u / i,小功率管多为几欧至二十几欧。 ,小功率管多为几欧至二十几欧。 UCEQ1太小 加Re(Au2数值 )→改用 太小→加 数值↓) 改用 改用D→若要 CEQ1大 若要U 若要 则改用D ,则改用 Z。

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NPN型管和 型管和PNP型管混合使用 型管和 型管混合使用问题的提出： 问题的提出： 在用NPN型管组成 级 型管组成N级 在用 型管组成 共射放大电路， 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， 点不合 接近电源电压，Q点不合 适。

UCQ1 ( UBQ2 ) > UBQ1 UCQ2 < UCQ1

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3.变压器耦合 3.变压器耦合可能是实际的负载， 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， 况下，负载上获 得的功率等于原 边消耗的功率。 边消耗的功率。

' P = P2,I c2 RL = I l2 RL 1

从变压器原 边看到的等 效电阻

I l2 N ' RL = 2 RL = ( 1 ) 2 RL Ic N2 实现阻抗变换

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4、光电耦合 、(1)光电器件 复合管

输入与输出采 用不同电源和 地

避免受到各种电干扰 输入回路 将电能转 换为光能 输出回 路将光 能转换 为电能U CE = C

传输比: CTR = ic iD

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二、多级放大电路的动态分析1.电压放大倍数 1.电压放大倍数

n U o U o1 U o2 Uo Au = = = ∏ Auj U i U i U i2 U in j =1

2. 输入电阻 3. 输出电阻

Ri = Ri1Ro = Ron

对电压放大电路的要求： 对电压放大电路的要求：Ri大， Ro小，Au的数值 最大不失真输出电压大。 大，最大不失真输出电压大。

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分析举例1 分析举例

= β ( R3 ∥ Ri2 ) Au1 rbe1 (1+β 2 ) ( R6 ∥ RL ) Au 2 = rbe2 + (1+β 2 ) ( R6 ∥ RL ) A = A Au u1 u2

Ri2 = R5 ∥[rbe 2 + (1 + β 2 )( R6 ∥ RL )]

Ri = R1 ∥ R2 ∥ rbe1Ro = R6 ∥ R3 ∥ R5 + rbe2 1+ β

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分析举例2 分析举例放大电路的选用按下列要求组成两级放大电路： 按下列要求组成两级放大电路： ① Ri=1~2k ,Au 的数值≥3000; ~ 的数值 ； ② Ri ≥ 10M ,Au的数值 的数值≥300; ; ③ Ri=100~200k ,Au的数值 的数值≥150; ~ ; ④ Ri ≥ 10M 的数值≥10,Ro≤100 。 ,Au的数值 ，

①共射、共射；②共源、共射； 共射、共射； 共源、共射； 共集、共射； 共源、共集。 ③共集、共射；④共源、共集。

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多级放大电路的频率响应： 三、多级放大电路的频率响应：分析举例一个两级放大电路每一级( 一个两级放大电路每一级(已考虑了它们的相 互影响)的幅频特性均如图所示。 互影响)的幅频特性均如图所示。

20 lg Au = 20 lg Au1 + 20 lg Au 2 = 40 lg Au16dB 3dB

≈0.643fH1fL fH

fL> fL1, fH< fH1,频带变窄！ 频带变窄！

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对于N级放大电路，若各级的下、上限频率分别为 对于 级放大电路，若各级的下、上限频率分别为fL1~ 级放大电路 fLn、 fH1~ fHn,整个电路的下、上限频率分别为 L、 fH, 整个电路的下、上限频率分别为f 则 f L > f Lk f H < f Hk f < f bwk bwn

(k = 1,2, …, n)

20 lg A u = 由于 n = ∑1 k k=

∑ 20 lgk =1

A uk

求解使增益下降3dB的频 的频 求解使增益下降 经修正， 率，经修

正，可得

f L ≈ 1 .1

∑

n

k =1

f L2k

1 ≈ 1 .1 fH

∑

n

k =1

1 f H2k

1.1为修正系数 为修正系数

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例1已知某放大电路的幅频 特性如图所示， 特性如图所示，讨论下列问 题： 1. 该放大电路为几级放大电路 该放大电路为几级放大电路? 2. 耦合方式 耦合方式? 3. 在 f =104Hz 时，附加相移 =? 附加相移φ’=? 4. 在 f =105Hz 时，相移 ？ 相移φ≈? 5. fH=?

Au = ?

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解:(1)f从104Hz变到105Hz增益下降了60dB,则说明电 路为三级放大电路。 (2)无下限频率则采用的是直接耦合。 (3)f=104Hz每级附加相移为-45, 则总附加相移 为-135。 (4)f=105Hz,每级相移为-270,则总的相移为-710。 103 Au = , f H 1 = 10 4 H z f (1 + j ) f H1.

(5)

f H ≈ 1 .1

∑k =1

n

1 3 = 1.1 2 ≈ 0.52 f H 1 = 5.2kHz 2 f Hk f H1

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6.2集成运算放大电路简介 集成运算放大电路简介

一、概述集成运算放大电路，简称集成运放， 集成运算放大电路，简称集成运放，是一个高性能的直接 耦合多级放大电路。因首先用于信号的运算，故而得名。 耦合多级放大电路。因首先用于信号的运算，故而得名。

1. 集成运放的特点(1)直接耦合方式，充分利用管子性能良好的一致性采 直接耦合方式， 用差分放大电路和电流源电路。 用差分放大电路和电流源电路。 用复杂电路实现高性能的放大电路， (2)用复杂电路实现高性能的放大电路，因为电路复 …… 此处隐藏：2119字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……