3.1多级放大电路.ppt

3.1 多级放大电路 ;图 3-1 阻容耦合放大电路 ; 2. 变压器耦合 变压器能传递交流信号，因此将放大电路的前后级利用变压器连接起来，称为变压器耦合，如图3-2所示。图中第一级的输出信号经变压器Tr1传送到第二级，第二级的输出信号经变压器Tr2传送给负载并进行阻抗变换，Cb是偏置电阻Rb21、Rb22的旁路电容，主要防止信号被偏置电阻所衰减。 ;图 3-2 变压器耦合放大电路 ; 变压器耦合方式的优点是不但可以传递信号，而且还能实现阻抗变换，利用这一特点，根据所需要的放大倍数，选择适当的匝数比，使负载电阻上获得足够大的电压，并且当匹配得当时，负载还可获得足够大的功率。由于变化缓慢的信号和直流信号也不能通过变压器，因此变压器耦合方式的放大电路， 各级静态工作点相互独立。该方式的缺点是体积大、造价高、 不易于集成，目前即使是功率放大电路也较少采用变压器耦合方式。 ; 3. 直接耦合 将前一级的输出端直接连接到后一级的输入端，称为直接耦合，如图3 -3（a）所示。直接耦合方式的优点是既能放大交流信号，也能放大变化缓慢的信号。更为重要的是，直接耦合方式电路中没有大容量的电容，因此易于集成，在实际使用的集成放大电路中一般都采用直接耦合方式。  由于直接耦合的放大电路前后级之间是直接连接，因此前后级之间存在着直流通路，这就造成了各级静态点相互影响， 若处理不当，会使放大电路无法正常工作。对于直接耦合的放大电路， 需要解决以下两个问题。 ;图 3-3 直接耦合放大电路; 1） 级间的匹配问题 在图3-3（a）中，V1管的集电极电位被V2管的基极限制在0.7 V左右，使V1管的Q点接近于饱和区，因而不能正常放大。 为此，可以在V2管的发射极加发射极电阻Re2，如图3-3（b）所示。由于Re2的接入，提高了第二级基极电位UB2，从而保证了V1管的集电极得到较高的静态电位，使V1管不致工作在饱和区。 然而，Re2接入后，使后一级的电压放大倍数大大下降，从而影响整个电路的放大能力。 ; 为了解决上述问题，在图3-3（c）所示电路中用一只稳压管VDZ取代电阻Re2，对于直流量，稳压管相当于一个稳压电源，限流电阻R的作用是保证稳压管工作在稳压状态；对于交流量， 稳压管等效成一个动态电阻。由于稳压管的动态电阻很小，一般为十几至几十欧姆，因此几乎不会影响到第二级的放大倍数。 为了使各级三极管都工作在放大区，必然要求V2的集电极电位高于基极电位，也就是高于V1管的集电极电位，这样，当放大电路的级数增加时，势必使基极和集电极电位逐级上升，最终接近电源电压，这样会使后级的静态工作点不合适。改进的方法是将NPN管和PNP管组合，构成直接耦合放大电路，如图3-3（d）所示。由于后级采用了PNP管，其集电极电位比基极电位低， 即使耦合级数较多，也可以使各级获得合适的静态工作点。 ; 2） 零点漂移问题 人们在实验中发现，在直接耦合放大电路中，若将输入端短路，用灵敏的直流表测量输出端，有一个相当可观的、随时间缓慢变化的不规则信号输出， 即输出电压在静态值上下随机偏离， 如图3-4所示。这种输入电压为零，输出电压不为零且缓慢变化的现象称为零点漂移，简称零漂。 ; 在放大电路中，任何参数的变化，如电源电压的波动、元件的老化、器件参数随温度的变化等，都会产生零点漂移。在阻容耦合的放大电路中，这种缓慢变化的漂移电压被耦合电容阻隔， 不会传送到下一级放大电路进一步放大。但是，在直接耦合放大电路中，这种缓慢变化的漂移电压会被毫无阻隔地传输到下一级， 并且被逐级放大，以致于有时在输出端很难分辨出哪个是有用信号，哪个是漂移电压。换句话说，有用信号被漂移电压“淹没”了，放大电路不能正常工作。 ;图 3-4 零点漂移现象 ; 一般来说，直接耦合放大电路的零点漂移主要取决于第一级，而且级数越多，放大倍数越大，零点漂移越严重。通常， 零点漂移的大小不能以输出端漂移电压的绝对大小来衡量。因为输出端的漂移电压与放大倍数成正比，所以零漂一般都用输出的漂移电压折合到输入端后来衡量。 对于电源电压的波动、元件的老化所引起的零漂可采用高质量的稳压电源或经过老化实验的元件来减小，因此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的主要原因，故也将零点漂移称为温度漂移，简称温漂，定义为温度每变化1℃所产生的折合到输入端的等效零漂电压，即 ;3.1.2 多级放大电路的动态分析 在多级放大电路中，各级之间是相互串行连接的，前一级的输出信号就