多级放大器原理(转贴)

游鱼

多级放大器

  i$ n- Z: K/ o( D小信号放大电路的输入信号一般都是微弱信号，为了推动负载工作，输入信号必须经多级放大，多级放大电路各级间的连接方式称为耦合。通常使用的耦合方式有阻容耦合、直接耦合和变压器耦合。

阻容耦合在分立元件多级放大器中广泛使用，在集成电路中多用直接耦合，变压器耦合现仅在高频电路中有用。
. J+ i' ^' X) W8 \
5．6．1阻容耦合电压放大器
# g6 \6 W/ f+ S, y" R' p
! j* Y! w  q9 c- F) o. V1、电路的组成


  y/ v9 v6 ~2 p, `. N# `
5 a8 O# g2 z* b+ C3 ^" l9 D1 Z阻容耦合多级放大器是利用电阻和电容组成的RC耦合电路实现放大器级间信号的传递，两级阻容耦合放大器的电路如图5-36所示。

由图5-36可见，将两个共发射极电路用电容相连就组成两级阻容耦合电压放大器，第一级放大器的输出端为第二级放大器的输入端。
7 {& d  n" P! P  n" C
2、静态分析
# ]4 i6 _" `2 p
因为阻容耦合放大器中的耦合电容不仅可以为级间信号的传递提供通路，而且还可以阻断两级的直流通路，使两级电路的静态工作点不互相影响，所以两级电路的静态工作点可分别计算，而不影响结果。
2 S/ l& Y8 `5 c. e! ^! z
图5-36所示两级放大器的直流通路与图5-15完全相同，计算静态工作点的方法也相同，这里不再赘述。
% x, P/ w3 e8 Z& I- @. l
3、动态分析

6 H, N( J9 q0 ~: N两级阻容耦合放大器的微变等效电路如图5-37所示。




由图5-37可见，第一级的输出电压UO1就是第二级的输入电压Ui2，根据电压放大倍数的定义可得


（5-45）

+ i0 i$ F# [; Y5 q7 j. ?即，两级阻容耦合电压放大器的电压放大倍数是两个电压放大器电压放大倍数的乘积。此结论可推广到计算更多级阻容耦合放大器的电压放大倍数。
9 m5 C* I+ A# N% D- j9 D. L; j3 O
由图5-37可见输入电阻和输出电阻的值为
: V! x5 V  k: R5 h7 M! C( z1 O

（5-46）
( c  |% Z# V7 h1 N

（5-47）
* k: p: o  t# p$ F7 s; M! i
5．6．2 共射-共基放大器

1、电路的组成

由前面的 已知，共发射极电路的电压放大倍数较大，共基极电路的高频特性较好，将两个放大器组合起来可获得电压放大能力较强，又具有较好高频特性的共射-共基电路，该电路可作为彩色显示器或电视机的视频放大器。
1 W' J1 C) \7 @
7 _: {1 I; I9 N4 e7 d/ A共射-共基放大器的电路组成如图5-38所示。由图5-38可见，三极管T1为共射电路，三极管T2为共基电路。

& o. Y# S# }* F& W) L! u2、静态分析

静态分析所用的直流通路如图5-39所示。图5-39中已标出各支路电流的参考方向。在I1»IBQ1和I3»IBQ2的前提下，也可采用近似计算的方法计算两个三极管的静态工作点Q1和Q2。

6 j9 c5 V6 N4 F  S6 x' k

7 F$ P% n1 K% Y" k, ]

) T/ J$ a2 s, r0 W


  i/ I4 c' j7 W0 V. E# F& `- c



+ V% ^/ j1 e8 c! P

! H8 X0 m- B+ T, Y5 w
0 P7 o' y, y- q
' p; h0 D, F- h# t+ I* m
& c6 T6 V: f* E* }2 d( ]: w& G

, l( t. j! O) S





& x5 J! N3 C& H% t计算此类问题的静态工作点时通常不要计算UCEQ，只要计算UCQ即可。

$ {  b( {3 B4 y! ]$ J3 d利用支路电流法可对电路的静态工作点进行精确计算。计算的方法如下：


; ?! k) m  i6 e" U6 [. Q) I


0 u7 z4 S. |. J# G4 d, R4 _( W" @
! V: d9 e4 q/ q- G


# t# ^: J/ o& [& s" o: p4 ^: o0 X% m



* ?/ }7 O# r& K! P5 E# h- ~
! j2 S/ i) E) U: z
  Q. z: a; W' U* z' L1 J* {! a

" |2 f. }7 P, ~: n



1 U, h: g" S5 ]* M/ p4 R, {1 V
将上面的方程组整理成矩阵为


7 @3 B  \( x; o0 v, V2 \9 }


用附录D介绍的MATLAB语言可求解上述的矩阵。

3、动态分析
0 o6 y9 T9 P4 _, E8 q( ~
进行动态分析的微变等效电路如图5-40所示。
$ B7 \' j# M" q" J* O
0 y4 s5 a5 L0 h4 g* F
- X6 i2 \; J' U+ V
& w; f; U3 o  e; i
. S) M" g* O1 ]) V5 w1 A0 x$ ?根据电压放大倍数的定义可得




6 S' b: P' H9 i4 B
3 Y  k. Z2 K' z; r) i+ c0 |




. T/ E+ }% a% L

: b, L* T' h! {4 g
8 N, w' E! c% b" M! `  Z, _

9 m' _. D3 T8 Z( L/ J2 b1 h输入电阻和输出电阻为



8 k! w# a# O% X  a( j# E- M6 m

; l- e! W* F3 O4 Q% N7 Y

5．6．3直接耦合电压放大器
; E# h2 {: i7 |" t2 ?6 C" c
+ ^8 I5 z# i$ A1、电路的组成
' A. ]4 c& F6 ^2 k( c# S( J
/ N" y9 I% n! e! \+ c/ C

阻容耦合放大器是通过电容实现级间信号的耦合，因电容的容抗是频率的函数，所以阻容耦合放大器对低频信号的耦合作用较差，采用直接耦合放大器可解决这一问题。直接耦合放大器电路的组成如图5-41所示。

" E2 `7 I$ v" @7 h8 w$ D由图5-41可见，只要将阻容耦合放大器中的电容全部拿掉，用导线直接相连即可组成直接耦合放大器。

2、静态分析
% o* f5 v" A+ R
" G1 z# S) J3 O) r由前面的分析中已知，静态分析的任务是确定放大器在输入信号等于零时所处的状态。输入信号等于零，相当于信号源短路，计算静态工作点的直流通路如图5-42所示。
5 l% p1 b, }+ h7 Y9 ?
9 l/ C: J: F& o. U  T0 U( m根据节点电位法可得



+ B  Z( G* G( w1 O
: }0 `8 k( f0 v  \9 J （5-48）

9 N4 G9 Q. r- u+ {& N" \
（5-49）
8 X! v* ]/ N) ?9 v! a1 p
- D/ k! v0 P5 p. n% E: x, F# I, ]
（5-50）


（5-51）


（5-52）
0 J  Z; ?& c8 m/ `3 v
) R3 }7 N( M& b
! M+ `3 g: `' q4 a9 o: U! h （5-53）
( I: @- L$ X3 l0 t- P
设T1和T2均为β=50的硅管，Vcc=12V，Rb1=200kΩ，RS=20kΩ，RC1=RC2=5kΩ，Uon1=Uon2，计算静态工作点的过程如下：
, {6 j- m2 k! N. T' g
由5-48式可得，IBQ1=0.022mA

  O' d, T1 `- M9 Z: ?- j2 G8 g" \将式5-51和5-53代入5-48式可得，IBQ2=1.16mA

6 ~$ {2 R8 L4 k. \- ^; J将5-52式代入5-50式可得


, `- D3 d$ p. P0 W0 `! a （5-54）

计算结果表明，两级直接耦合放大器因两级的静态工作点互相影响，使两级的静态工作点都不正常。第一级放大器，因UCEQ1=Uon2=0.7V，限制了该级放大器输出信号的幅度，使它工作在接近饱和的状态；而第二级放大器因IBQ2太大，将工作在饱和区，不能对输入信号实施正常的放大作用。解决这个问题的办法是：提高第二级三极管发射极的电位，使两级放大器都有合适的静态工作点，具体的电路如图5-43（a）、（b）所示。

4 p3 G) Q7 x( \! P. W. ?
) }8 l' e3 B3 b; d4 v

图5-43（a）用电阻来提高第二级放大器发射极的电位，对交流信号有反馈作用，使两级放大器的电压放大倍数下降。图5-43（b）电路利用稳压管导通电阻很小，两端电压较大的特点代替电阻，既可以提高第二级放大器发射极的电位，对第二级放大器电压放大倍数的影响又很小。

, Z1 i- l4 `& o3、零点漂移

若将直接耦合放大器的输入端短路，在输出端接记录仪可记录到缓慢的无规则的信号输出，这种现象称为零点漂移。
# a& E& E! h. N. D' {
; Y3 Q- w& N9 W/ ~4 n; k所谓的零点漂移是指放大器在无输入信号的情况下，却有缓慢的无规则信号输出的现象。产生零点漂移的原因很多，且温度变化对零点漂移的影响最大，故零点漂移又称为温漂。
: x2 [" u/ s' f. F- b8 T
产生温漂的主要原因是：因温度变化而引起各级放大器静态工作点的变动，尤其是第一级的温漂，经后级电路放大后，在输出端将无法区分温漂信号和实际放大的信号，这样的放大器将没有使用的价值。解决直接耦合放大器温漂的问题，主要是解决第一级放大器温漂的问题，采用差动放大器能很好地解决放大器温漂的问题。

游鱼

正弦振荡电路(一)

0 v! S3 @8 s* r6 M1 t一. 阵线振荡电路的基本原理
在负反馈稳定性分析中，由于放大器的附加相移，以至在三级或在三级以上的负反馈放大电路中使负反馈变成了正反馈，显然破坏了一个原本性能得到改善的负反馈电路的基本的放大功能。如果设想到有一个具有选频特性的正反馈网络，则正是产生自激振荡的基本原理，所谓自激是指无需外加激励信号电路本身产生信号。
1.自激条件，见图8.1.1
/ v) c5 {3 V" x7 i2 L: }0 v8 ~


/ h: E- c6 A' O( C8 R3 T2 `) {Δ当开关S→1，
& {) i- E, i! u: W0 T5 E
# P3 ^0 y: q$ d, [2 g/ G: i. O5 L，反馈电压

. V0 J! e! {# \. |$ O
) B3 a) Y) k) U. Q/ t) s6 VΔ若开关S→2 （忽略开关S的切换时间），且使
" p( D, B( {; d3 [. u
，而

4 r6 [" [! q, [4 o替代原外加激励
( r4 V9 N  k) j% N# ]) f% O1 f" `
" m/ w1 T) ]0 O( [。只要满足
* x' j) Y# `) Q! I1 G/ ]. e0 ?
* L# b3 P7 K& o  f


) T$ m2 B' z9 P1 }9 I7 g/ {
电路即可输出，产生自激振荡。
2. 振荡的建立和幅度的稳定
(1)建立：必须具有选频特性的正反馈放大器。
. ^' t9 J; P% g7 c2 t当电路电源启动瞬间和或有扰动或噪声使电路输入端有微笑的增量，相当于一个初始信号，经过放大→反馈→再放大→再反馈循环，振荡由小→大建立起来，尤其是其中特定ωo(由选频网络而定)的信号幅度最大。其它频率被衰减。前面提到的
6 [; y/ ^: u9 f& N1 o& v
0 x) V: U  W$ s9 ^6 v+ y; r是振荡建立后平衡条件，而从微弱信号逐渐睁大，电路处于增幅，则
4 p$ |& f4 a: l
也称为起振条件。另外要指出的是，刚起振时，信号幅度小，可用先行分析法求ωo及决定起振条件。
/ v" R$ j9 _* x; l0 w(2)稳定，靠非线性条件限制振荡幅度。实际上，当幅度足够后，再增大Uo，将出现非线性失真(截止或饱和)，此时Au↓限制幅度继续增长，直至AF=1最终达到平衡，获得稳幅振荡。
5 q. b+ X. O( [0 _5 ^! j( x8 M- Q3. 电路组成：由上面分析可知，一个正弦振荡电路应具有四个功能的部分组成：放大电路，正反馈网络，选频网络，稳幅电路。
5 b, F% L6 l7 ]1 n0 a5 l) A/ N6 f4. 正弦振荡器分类：按选频网络组件不同，可分为RC，LC，石英晶体正弦振荡电路。
二. RC阵线振荡器，适用于频率较低的场合(几Hz～几十Hz)
5 q" R$ f6 \6 d1 T1. 移相式RC振荡器
  Y( Y8 a, L2 W+ X(1) 构成框图见图8.1.2

" M. w& h& t0 F9 W& [/ r

' P3 ~" c/ v! }7 z用瞬时极性判定，输入端款开，加一

1 D1 B+ Q0 t7 {1 h: N信号，Uo为－，Uf为
4 i2 ^) o2 I0 i  Z' {: n' E( ]6 G
9 y/ Z- W2 p; \: i- J+ P，下面看移相器
(2) 单极RC移相器
+ j7 I+ W& I; t5 P  \, k1 i
" J" _4 o( m8 F6 h& g 见图8.1.3
Δ超前型



* P3 ]- _5 p$ g. w! q
5 C7 d6 c" K1 u  E* p. V
7 H4 [2 T  V( _( z; f, Z
) N2 Y3 z+ V- nΔ滞后型
% b; a  a& x' N/ B& f+ f



6 e1 ]$ i, U) R4 u9 X
( p9 o5 e2 H. m) u
超前型与滞后型单极RC移相器幅频相频特性见图8.1.4
- Q) B+ c1 V! @! {/ @
6 N) R& l4 g$ c4 R为截止频率

2 e- u: y( O) p: ~
" l  J! R- q3 k2 R2 c* i
Δ说明：二种单极移相器最大可得

. }2 B% }+ Y8 K- x! B相移，但此时反馈是

. J+ F+ F0 g( K: [( d$ a! H# C，可见若要使

$ _0 D9 T: Z& r/ z，至少需三级或三级以上得移相器级联起来。

天空之子

似懂非懂–以后認認真真的學習！