多级放大器
共射放大电路放大系数大系数 β V = ? β R C R b 1 \beta_V=-\frac{\beta R_{C}}{R_{b1}} βV=?Rb1βRC
耦合方式
构成多级放大电路的每个基本电路称为一个,级与级之间的连接称为
有四种常见的耦合方法
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直接耦合
直流信号可以放大交流和变化缓慢,便于集成
但各级静态工作点会相互影响——基极和集电极电位会随着等级的增加而上升;并且存在
改进方法:
- 后射极接入电阻,提高后基极电位,但会导致二次放大倍数下降
- 将稳压二极管连接到后射极,并将电阻(启动电阻)拉到上Vcc,减少后级放大倍数损失,但会降低集电极电压的变化范围
- 前后两级采用反向稳压二极管耦合,后基底接入下拉电阻接地,不损失放大倍数,但稳压管噪声大,会影响输出信号
- 混合使用NPN管和PNP直接耦合管(对管)可以完美满足需求,这是实际常用的电路
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阻容耦合
用电容耦合前后级
静态工作点相互独立,在分立元件电路中广泛使用;但集成电路中难以制造大容量电容,不便于集成化
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变压器耦合
过去常用的耦合模式采用变压器的阻抗变换功能,但高频工作困难。过去,收音机放大电路通常采用这种方式
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光电耦合
前后耦合采用光耦装置,耦合效果好,抗干扰能力强,但线性放大难度大
动态分析多级放大器
性能参数
电压放大倍数
总电压放大倍数等于各级电压放大倍数的乘积
β A = β 1 × β 2 × ⋯ × β n \beta_A=\beta_1\times\beta_2\times\cdots\times\beta_n βA=β1×β2×⋯×βn
各级的放大倍数、静态值等可以独立计算
输入电阻、输出电阻等同于从输入端口、输出端口分别看入电路的总电阻
直接耦合放大电路的零点漂移问题
:直接耦合时,输入电压为0,但输出电压离开零点,并缓慢地发生不规则变化的现象
原因:放大器件的参数受温度影响而使Q点不稳定,所以零点漂移也称为温度漂移
多级放大器会使零点漂移更加严重
抑制零点漂移的方法:
- 引入直流负反馈
- 利用热敏元件补偿放大器零漂
- 使用差分放大电路,放大差分信号(只有这种方法可以达到完美抑制零点漂移)
差分放大电路
核心思想:构造电压源补偿由于零点漂移带来的电压不稳定
差分放大电路也称为差动放大电路,电路以两只并联的三极管集电极电位差为输出,以共模或差模信号为输入,其中共模信号会被直接忽略,由于零点漂移造成的信号也是一种共模信号,所以会被去除
差分放大电路中构造了两个“虚地”——负载电阻的中点电位在差模信号作用下不变,相当于“接地”;对管射极相连节点的电位由于差分信号而不变,构造了另一个“接地点”
差分放大器具有四种接法
- 双入双出
- 双入单出
- 单入双出
- 单入单出
单端情况下还是具有一定的共模抑制比,但是不如双端效果好
差模电压放大倍数、共模电压放大倍数与单端输入或双端输入无关,只与输出方式有关
双端输出时,共模电压放大倍数 A V C = 0 A_{VC}=0 AVC=0
差模输入电阻始终是基本放大电路的两倍
输出电阻双端输出时为 2 R C 2R_C 2RC,单端输出时为 R C R_C RC
双端输出时共模抑制比KCMR可认为等于无穷大,单端输出时为有限值
可搭配恒流源电路构造改进的差分放大电路
互补放大电路
基本要求:输出电阻低、最大不失真输出电压尽可能大
使用NPN、PNP对管采用图腾柱连接,实现推挽输出,一个三极管放大正半周信号,另一个放大负半周信号;但这种方案存在
解决方案如下:
- 使用两个二极管钳位输入,并使用射极-基极并联电阻给三极管提供静态电压
- 使用压敏电阻、NPN-PNP对管、构建UBE倍增电路等方式为对管提供静态电压
- 使用复合管结构,增大对管电流放大倍数,减小前级驱动电流