1、 模模 拟拟 电电 子子 技技 术术第第2 2章章 基本放大电路基本放大电路2.2 放大电路的基本分析方法放大电路的基本分析方法2.3放大电路静态工作点的稳定放大电路静态工作点的稳定2.4共集放大电路和共基放大电路共集放大电路和共基放大电路2.6多级放大电路多级放大电路2.5 场效应管放大电路场效应管放大电路2.1 概述概述 模模 拟拟 电电 子子 技技 术术 引言引言 2.6.1 多级放大电路级间耦合方式多级放大电路级间耦合方式 及其电路组成及其电路组成2.6.2 多级放大电路的分析多级放大电路的分析2.6多级放大电路多级放大电路 举举 例例 模模 拟拟 电电 子子 技技 术术 为为什什么么
2、要要多多级级放放大大？前前面面我我们们主主要要研研究究了了由由一一个个晶晶体体管管组组成成基基本本放放大大电电路路，它它们们的的电电压压放放大大倍倍数数一一般般只只有有几几十十倍倍。但但是是在在实实际际应应用用中中，往往往往需需要要放放大大非非常常微微弱弱的的信信号号，上上述述的的放放大大倍倍数数是是远远远远不不够够的的。为为了了获获得得更更高高的的电电压压放放大大倍倍数数，可可以以把把多多个个基基本本放放大大电电路路连连接接起起来来，组组成成“多多级级放放大大电电路路”。其其中中每每一一个个基基本本放放大大电电路路叫叫做做一一“级级”，而而级级与与级级之之间间的的连连接方式则叫做接方式则叫做
3、“耦合方式耦合方式”。实实际际上上，单单级级放放大大电电路路中中也也存存在在电电路路与与信信号号源源以以及及负负载载之之间的耦合问题。间的耦合问题。引言引言 模模 拟拟 电电 子子 技技 术术2.6.1 2.6.1 多级放大电路耦合方式及其电路组成多级放大电路耦合方式及其电路组成多级放大电路耦合方式及其电路组成多级放大电路耦合方式及其电路组成 级间耦合方式：级间耦合方式：直接直接耦合耦合A1A2优点是具有良好的低频特性，可以放大变化缓慢优点是具有良好的低频特性，可以放大变化缓慢的信号；并且由于电路中没有大容量电容，所以的信号；并且由于电路中没有大容量电容，所以易于将全部电路集成在一片硅片上，构
4、成集成放易于将全部电路集成在一片硅片上，构成集成放大电路。大电路。缺点是缺点是Q点相互影响，给电路的分析、设点相互影响，给电路的分析、设计和调试带来一定的困难；存在零点漂移现象。计和调试带来一定的困难；存在零点漂移现象。使用各种计算机辅助分析软件可使电路的设计和使用各种计算机辅助分析软件可使电路的设计和Q点的求解过程大大简化；采用差分放大电路克服点的求解过程大大简化；采用差分放大电路克服零点漂移现象。零点漂移现象。阻容阻容耦合耦合A1A2各级各级 “Q” 独立，只放大交流信号，信号频率低时独立，只放大交流信号，信号频率低时耦合电容容抗大。耦合电容容抗大。低频特性差低频特性差，不能放大变化缓，不
5、能放大变化缓慢的信号。此外，在集成电路中制造大容量电容慢的信号。此外，在集成电路中制造大容量电容很困难，甚至不可能，所以这种耦合方式不便于很困难，甚至不可能，所以这种耦合方式不便于集成化。集成化。变压器变压器耦合耦合A1A2其低频特性差，不能放大变化缓慢的信号，且非其低频特性差，不能放大变化缓慢的信号，且非常笨重，更不能集成化。最大特点是可以常笨重，更不能集成化。最大特点是可以实现阻实现阻抗变换抗变换，因而在分立元件功率放大电路中得到广，因而在分立元件功率放大电路中得到广泛应用。泛应用。光电光电耦合耦合光电耦合是以光信号为媒介来实现电信号的耦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，
6、因其合和传递的，因其抗干扰能力强抗干扰能力强而得到越来越而得到越来越广泛的应用。广泛的应用。 模模 拟拟 电电 子子 技技 术术1、阻容耦合、阻容耦合阻阻容容耦耦合合是是通通过过电电容容器器将将后后级级电电路路与与前前级级相相连连接接，其其方方框图所示。框图所示。阻容耦合放大电路的方框图阻容耦合放大电路的方框图 模模 拟拟 电电 子子 技技 术术单级阻容耦合放大电路单级阻容耦合放大电路两级阻容耦合放大电路两级阻容耦合放大电路 模模 拟拟 电电 子子 技技 术术2、 变压器耦合变压器耦合变压器可以通过磁路的耦合把一次侧的交流信号传送到二次侧，变压器可以通过磁路的耦合把一次侧的交流信号传送到二次侧
7、，因此可以作为耦合元件。因此可以作为耦合元件。变压器耦合共射放大电路变压器耦合共射放大电路交流等效电路交流等效电路在在实际系统中，负载电阻的数值往往很小。例如扩音系统中的扬声实际系统中，负载电阻的数值往往很小。例如扩音系统中的扬声器，其阻值一般为器，其阻值一般为3 、4 、8 和和16 等几种。把它们接到直接耦等几种。把它们接到直接耦合或阻容耦合的任何一种放大电路的输出端，都将使其电压放大倍合或阻容耦合的任何一种放大电路的输出端，都将使其电压放大倍数的数值变得很小，从而使负载上无法获得大功率。数的数值变得很小，从而使负载上无法获得大功率。 模模 拟拟 电电 子子 技技 术术为什么要采用变压器耦
8、合？为什么要采用变压器耦合？因为变压器在传送交流信号因为变压器在传送交流信号的同时，可以实现电流、电压以及阻抗变换。的同时，可以实现电流、电压以及阻抗变换。变压器耦合的阻抗变换变压器耦合的阻抗变换工作原理：工作原理：因为变压器副边电流与原边电流之比等于原边线圈匝数因为变压器副边电流与原边电流之比等于原边线圈匝数N1与副边线匝数与副边线匝数N2之之比，所以比，所以（前后功率相等）（前后功率相等）根据所需的电压放大倍数，可以根据所需的电压放大倍数，可以选择合适的匝数比选择合适的匝数比，使负载电阻上获得足够大的电压。并且当匹配，使负载电阻上获得足够大的电压。并且当匹配得当时，负载可以获得足够大的功率
9、。在集成功率放大电路产生之前，几乎所有的功率放大电路都得当时，负载可以获得足够大的功率。在集成功率放大电路产生之前，几乎所有的功率放大电路都采用变压器耦合的形式。而目前，只有在集成功率放大电路无法满足需要的情况下，例如需要输出采用变压器耦合的形式。而目前，只有在集成功率放大电路无法满足需要的情况下，例如需要输出特大功率或实现高频功率放大时，才考虑用分立元件构成变压器耦合放大电路。特大功率或实现高频功率放大时，才考虑用分立元件构成变压器耦合放大电路。（前电路）（前电路） 模模 拟拟 电电 子子 技技 术术3、 直接耦合直接耦合直接耦合两级放大电路直接耦合两级放大电路存在两个问题：存在两个问题：1
10、）第一级的静态工作点已接近饱和区。第一级的静态工作点已接近饱和区。2）采用同种类型的管子，级数不能太多。）采用同种类型的管子，级数不能太多。（1）直接耦合的具体形式）直接耦合的具体形式 模模 拟拟 电电 子子 技技 术术为了解决第一个问题：可以采用如下的办法为了解决第一个问题：可以采用如下的办法(a) 第二级加射极电阻第二级加射极电阻RE2或二极管或二极管E2R（a）RRB1C1uiuoTT12UCE1RC2+VCC 模模 拟拟 电电 子子 技技 术术RUz zDz z（b）第二级第二级T2发射极加稳压管发射极加稳压管RRB1C1R C2uiuoTT12+VCC 模模 拟拟 电电 子子 技技
11、术术RRB1C1R E2uiuoTT12RC2VCC+为了解决第二个问题：可以在电路中采用不同类型为了解决第二个问题：可以在电路中采用不同类型的管子，即的管子，即NPN和和PNP管配合使用，如下图所示管配合使用，如下图所示。利用利用NPN型管和型管和PNP型管混合使用型管混合使用采用同种类型的管子，级数不能太多。采用同种类型的管子，级数不能太多。原因是：原因是：为使各级晶体管都工作在放大区，如前面电路均为为使各级晶体管都工作在放大区，如前面电路均为NPN管构成的共射电路，那么由于集电极电位逐级升高，以至于接近电源电压，势必使后级的静态管构成的共射电路，那么由于集电极电位逐级升高，以至于接近电源
12、电压，势必使后级的静态工作不合适。故直接耦合多级放大电路常采用工作不合适。故直接耦合多级放大电路常采用NPN型和型和PNP型管混合使用的方法解决上述问题。型管混合使用的方法解决上述问题。 模模 拟拟 电电 子子 技技 术术低频特性好，能够放大变化缓慢的信号，便于集成化，低频特性好，能够放大变化缓慢的信号，便于集成化，而得到越来越广泛的应用而得到越来越广泛的应用由于级间是直接耦合，所由于级间是直接耦合，所以电路可以放大缓慢变化的信号和直流信号。以电路可以放大缓慢变化的信号和直流信号。缺点：缺点：优点：优点：（1）各级的静态工作点不独立，相互影响）各级的静态工作点不独立，相互影响。会给设计、。会给
13、设计、计算和调试带来不便。计算和调试带来不便。（2）存在温度漂移问题。）存在温度漂移问题。（2）直接耦合放大电路的优缺点）直接耦合放大电路的优缺点工业控制中的很多物理量均为模拟量，如温度、流量工业控制中的很多物理量均为模拟量，如温度、流量、压力压力、液面液面、长长度等等，它们通过各种不同传感器转化成的电量也均为变化缓慢的非周度等等，它们通过各种不同传感器转化成的电量也均为变化缓慢的非周期性信号，而且比较微弱，这类信号只有通过放大才能驱动负载；由于期性信号，而且比较微弱，这类信号只有通过放大才能驱动负载；由于信号变化缓慢，所以采用直接耦合放大电路将其放大最为方便。信号变化缓慢，所以采用直接耦合放
14、大电路将其放大最为方便。 模模 拟拟 电电 子子 技技 术术（3）直接耦合放大电路的零点漂移现象）直接耦合放大电路的零点漂移现象人们在实验中发现，在直接耦合放大电路中，即使将输入端短路，用人们在实验中发现，在直接耦合放大电路中，即使将输入端短路，用灵敏的直流表测量输出端，也会有变化缓慢的输出电压。灵敏的直流表测量输出端，也会有变化缓慢的输出电压。这种输入电压为零而输出电压不为零且缓慢变化的现象，称为这种输入电压为零而输出电压不为零且缓慢变化的现象，称为零点漂零点漂移现象移现象。由温度变化所引起的半导体器件参数的变化是产生零点漂移。由温度变化所引起的半导体器件参数的变化是产生零点漂移现象的主要原
15、因，因而也称零点漂移为现象的主要原因，因而也称零点漂移为温度漂移温度漂移，简称，简称温漂温漂。测试电路测试电路输出电压的漂移输出电压的漂移 模模 拟拟 电电 子子 技技 术术产生零点漂移的原因：产生零点漂移的原因：在在放大电路中，任何参数的变化，如电源电压的波动、元件的老放大电路中，任何参数的变化，如电源电压的波动、元件的老化、半导体元件参数随温度变化而产生的变化，都将产生输出电化、半导体元件参数随温度变化而产生的变化，都将产生输出电压的漂移。压的漂移。在阻容耦合放大电路中，这种缓慢变化的漂移电压都将降落在耦在阻容耦合放大电路中，这种缓慢变化的漂移电压都将降落在耦合电容之上，而不会传递到下一级
16、电路进一步放大。合电容之上，而不会传递到下一级电路进一步放大。在直接耦合放大电路中，由于前后级直接相连，前一级的漂移电在直接耦合放大电路中，由于前后级直接相连，前一级的漂移电压会和有用信号一起被送到下一级，而且逐级放大，以至于有时压会和有用信号一起被送到下一级，而且逐级放大，以至于有时在输出端很难区分什么是有用信号、什么是漂移电压，放大电路在输出端很难区分什么是有用信号、什么是漂移电压，放大电路不能正常工作。不能正常工作。采用高质量的稳压电源和使用经过老化实验的元件就可以大大减采用高质量的稳压电源和使用经过老化实验的元件就可以大大减小由此而产生的漂移。小由此而产生的漂移。所以由温度变化所引起的半导体器件参数所以由温度变化所引起的半导体器件参数的变化是产生零点漂移现象的主要原因，因而也称零点漂移为温的变化是产生零点漂移现象的主要原因，因而也称零点漂移为温度漂移，简称温漂。度漂移，简称温漂。 模模 拟拟 电电 子子 技技 术术对于直接耦合放大电路，如果不采取措施抑制温度漂移，对于直接耦合放大电路，如果不采取措施抑制温度漂移，其它方面的性能再优良，也不能成为实用电路。从某种其它方面的性能再优
