多级放大电路和集成

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1、多级放大电路和集成电路运算放大器第三章3.1多级放大电路3.3集成电路运算放大器小结3.2差分放大电路引　言3.1.1级间耦合问题3.1.2多级放大电路的分析3.1多级放大电路为什么要多级放大？在第2章，我们主要研究了由一个晶体管组成基本放大电路，它们的电压放大倍数一般只有几十倍。但是在实际应用中，往往需要放大非常微弱的信号，上述的放大倍数是远远不够的。为了获得更高的电压放大倍数，可以把多个基本放大电路连接起来，组成“多级放大电路”。其中每一个基本放大电路叫做一“级”，而级与级之间的连接方式则叫做“耦合方式”。实际上，单级放大电路中也存在电路与信号源以及负

2、载之间的耦合问题。引　言3.1.1级间耦合问题极间耦合形式：直接耦合A1A2电路简单，能放大交、直流信号，“Q”互相影响，零点漂移严重。阻容耦合A1A2各级“Q”独立，只放大交流信号，信号频率低时耦合电容容抗大。变压器耦合A1A2用于选频放大器、功率放大器等。1、阻容耦合阻容耦合是通过电容器将后级电路与前级相连接，其方框图所示。阻容耦合放大电路的方框图单级阻容耦合放大电路两极阻容耦合放大电路1）各级的直流工作点相互独立。由于电容器隔直流而通交流，所以它们的直流通路相互隔离、相互独立的，这样就给设计、调试和分析带来很大方便。2）在传输过程中，交流信号损失少。

3、只要耦合电容选得足够大，则较低频率的信号也能由前级几乎不衰减地加到后级，实现逐级放大。优点：3）电路的温漂小。4）体积小，成本低。缺点：2）低频特性差；1）无法集成；3）只能使信号直接通过，而不能改变其参数。2、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，因此可以作为耦合元件。变压器耦合的两级放大电路为什么要讲变压器耦合？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。图4-5变压器的等效电路工作原理：优点：1）变压器耦合多级放大电路前后级的静态工作点是相互独立、互不影响的。因为变压器不能传送直流信号。2）变压器耦合

4、多级放大电路基本上没有温漂现象。3）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。缺点：1）高频和低频性能都很差；2）体积大，成本高，无法集成。3直接耦合直接耦合和两级放大电路存在两个问题：1）第一级的静态工作点已接近饱和区。2）由于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为了解决第一个问题：可以采用如下的办法。（a）RRB1C1uiuoTT12UCE1E2RRC2(a)加入电阻RE2RRB1C1RC2uiuoTT12RUz+VDzCC（b）在T2的发射极加入稳压管RRB1C1RE2uiuoTT12RC2VCC+为了解决第二

5、个问题：可以在电路中采用不同类型的管子，即NPN和PNP管配合使用，如下图所示。利用NPN型管和PNP型管进行电平移动（1）电路可以放大缓慢变化的信号和直流信号。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。（2）便于集成。由于电路中只有晶体管和电阻，没有电容器和电感器，因此便于集成。缺点：优点：（1）各级的静态工作点不独立，相互影响。会给设计、计算和调试带来不便。（2）引入了零点漂移问题。零点漂移对直接耦合放大电路的影响比较严重。（2）直接耦合放大电路的优缺点（3）直接耦合放大电路中的零点漂移问题1）何谓零点漂移？2）产生零点漂移的原因3

6、）零点漂移的严重性及其抑制方法电阻，管子参数的变化，电源电压的波动。如果采用高精度电阻并经经过老化处理和采用高稳定度的电源，则晶体管参数随温度的变化将成为产生零点漂移的主要原因。如果零点漂移的大小足以和输出的有用信号相比拟，就无法正确地将两者加以区分。因此，为了使放大电路能正常工作，必须有效地抑制零点漂移。注意：为什么只对直接耦合多级放大电路提出这一问题呢？原来温度的变化和零点漂移都是随时间缓慢变化的，如果放大电路各级之间采用阻容耦合，这种缓慢变化的信号不会逐级传递和放大，问题不会很严重。但是，对直接耦合多级放大电路来说，输入级的零点漂移会逐级放大，在输出

7、端造成严重的影响。特别时当温度变化较大，放大电路级数多时，造成的影响尤为严重。抑制零点漂移的方法：1）采用恒温措施，使晶体管工作温度稳定。需要恒温室或槽，因此设备复杂，成本高。2）采用温度补偿法。就是在电路中用热敏元件或二极管（或晶体管的发射结）来与工作管的温度特性互相补偿。最有效的方法是设计特殊形式的放大电路，用特性相同的两个管子来提供输出，使它们的零点漂移相互抵消。这就是“差动放大电路”的设计思想。3）采用直流负反馈稳定静态工作点。4）各级之间采用阻容耦合。4）零点漂移大小的衡量△uIdr=△uOdr/Au△T△uOdr是输出端的漂移电压；△uIdr就

8、是温度每变化1℃折合到放大电路输入端的漂移电压。△T是温度的变化；