第三章多级放大电路

第 10 次课，第 6 周 星期 六 第 1--2 节

课时 2

授课方式

理论课√ 讨论课□ 习题课□ 实验课□上机课□ 技能课□其他□ 授课题目

多级放大电路的耦合方式、多级放大电路的动态分析 目的掌握各种多级放大电路耦合方式的特点；掌握多级放大电路的动态分析

与要方法。

求

重点 各种耦合方式的特点；动态参数的分析方法。

与难

点

教学基本内容

多级放大电路的耦合方式

为获得足够大的放大倍数,需将单级放大器串接,组成多级放大器。组成多级放大电 路的每一个基本放大电路称为一级，级与级之间的连接称为级间耦合。 多级放 大电路的常见耦合方式：直接耦合、阻容耦合、变压器耦合和光电耦合。 对耦合电路要求：

静态：保证各级Q点设置

动态：传送信号（波形不失真、减少压降损失） 1、直接耦合

直接耦合放大电路的特点：

(1) 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。

方法及手段

(2) 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。

(3) 总电压放大倍数=各级放大倍数的乘积。

(4) 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。

(5) 受零点漂移温度漂移的影响大。 (6) 很容易集成化 2、阻容耦合

多级阻容耦合放大器的特点：

(1) 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。

(2) 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。

(3) 总电压放大倍数=各级放大倍数的乘积。

(4) 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。

(5) 很不容易集成化。

由上述特点可知，射极输出器接在多级放大电路的首级可提高输入电阻；接在末 级可减小输出电阻；接在中间级可起匹配作用，从而改善放大电路的性能。 3、变压器耦合

将放大电路前级的输出信号通过变压器接到后级的输入端或负载电阻上，成为变 压器耦合。

由于变压器耦合电路的前后级靠磁路耦合，所以各级放大电路的静态工作点相互 独立，便于分析、设计和调试。它的低频特性差，不能放大变化缓慢的信号，而 且笨重，更不能集成化。优点是可以实现阻抗变换，在分立元件功率放大电路中 应用广泛。 4、光电耦合

光电耦合是以光信号为媒介来实现电信号的耦合和传递的，因其抗干扰能力强而 得到越来越广泛的应用。

多级放大电路的动态分析

多级放大电路的电压放大倍数等于组成它的各级放大电路电压放大倍数之积。对 于第一级到（N-1）级，每一级的放大倍数均应该是以后级输入电阻作为负载时的 放大倍数。

多级放大电路的输入电阻就是第一级的输入电阻。 多级放大电路的输出电阻就是最后一级的输出电阻。 多级阻容耦合放大器：

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。

ri2第二级的输入电阻。 ri= ri 1 = R11

3.3.1

3.3.2

态分析

2.对共模信号的抑制作用

利用发射极电阻Re对共模信号的抑制：利用Re对共模信号的负反馈作用，Re 阻值愈大，负反馈作用愈强，集电极电位的变化愈小，差分放大电路对共模信号 的抑制能力愈强。但Re取值不能过大，它受电源电压VEE的限制。 共模放大倍数Ac：定义为 Ac

uOcuIc式中  u Ic 为共模输入电压， u Oc 是  u Ic 作用下的输出电压。

3.对差模信号的放大作用

任意输入的信号: ui1 , ui2 ，都可分解成差模分量和共模分量。

ui1ui2 2uui2共模分量: uci1

2差模分量: ud注意：ui1 = uC + ud ；ui2 = uC - ud 三、差分放大电路的四种接法 1.双端输入单端输出电路 在差模信号作用时：

输出电压 输入电压 差模放大倍数电路的输入电阻电路的输出电阻

2.单端输入、双端输出电路

3.单端输入、单端输出电路

该电路对静态工作点、差模增益、共模增益、输 入与输出电阻的分析与单端输出电路相同。对输 入信号的作用分析与单端输入电路相同。 四、改进型差分放大电路

为了既能采用较低的电源电压，又能采用很大的等效电阻Re，可采用恒流源电路 来取代Re。晶体管工作在放大区时，其集电极电流几乎仅决定于基极电流而与管 压降无关，当基极电流是一个不变的直流电流时，集电极电流就是一个恒定电流。 因此，利用工作点稳定电路来取代Re，就得如图所示电路。

恒流源电路在不高的电源电压下既为差分放大电路设置了合适的静态工作电流， 又大大增强了共模负反馈作用，使电路具有更强的抑制共模信号的能力。

为了获得高输入电阻的差分放大电路，可用场效应管取代晶体管，如下图所示。 这种电路特别适于做直接耦合多级放大电路的输入级。通常情况下可以认为其输 入电阻为无穷大。其应用和晶体管差分放大电路相同。

3.3.3 直接耦合互补输出级

对于电压放大电路的输出级一般有两个基本要求：一是输出电阻低，二是最大不 失真输出电压尽可能大。共集放大电路满足前一要求，但它带上负载后静态工作 点会产生变化，且输出不失真电压也将减少。为了满足后一要求，并且做到输入 电压为零时输出电压为零，便产生了双向跟随的互补输出级。

设输入正弦波，当ui>0时，T1管导通，T2管截止，T1管以射极输出形式将正半 周信号传递到负载。此时正电源＋VCC供电，电流方向如图所示。

设输入正弦波，当ui<0时，T1管截止，T2管导通，T2管以射极输出形式将负半 周信号传递到负载。此时正电源－VCC供电，电流方向如图所示。

电路存在问题：只有当输入电压ui大于晶体管的开启电压时Uon，输出电压才能 跟随输入电压ui的变化。因此，当输入电压为正弦波时，输出电压在ui过零附近 产生失真，波形如图所示，这种失真为交越失真。

消除交越失真的方法：在静态时T1管与T2管均处于临界导通或微导通状态，则 当输入信号作用时，就能保证至少有一只管子导通，实现了双向跟随。

二、消除交越失真的互补输出级

如图所示，如果晶体管与二极管采用同一种材料，就可使T1管和T2管均处于微 导通状态。由于二极管的动态电阻很小，可认为T1管基极动态电位和T2管动态 电位近似相等。

为消除交越失真，在集成电路中采用如下图所示电路。合理选择R3和R4，可以 得到UBE任意倍数的直流电压，故称该电路为UBE倍增电路。同时，也可得到

PN结任意倍数的温度系数，故可用于温度补偿。

为增大T1管和T2管的电流放大系数，以减小前级驱动电流，常采用复合管结构。 如图所示，图中T1管和T2管复合而成NPN型管，T3管与T4管复合而成PNP 型管。从输出端看进去，T2管与T4管均采用同类型管，较容易做到特性相同。 这种输出管为同一类型管的电路称为准互补电路。

思考题、作 业、参考文 献 课 后 小 结