模電筆記-多級放大電路基礎(chǔ)
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一 多級放大電路的耦合方式
組成多級放大電路的每一個(gè)基本放大電路稱為一級，級與級之間的連接稱為級間耦合；
直接耦合：將前一級的輸出直接連接到后一級的輸入端，稱為直接耦合；采用直接耦合方式使各級之間的直流通路相連，因而靜態(tài)工作點(diǎn)相互影響，這樣就給電路分析、設(shè)計(jì)和調(diào)試帶來一定的困難；實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)采用計(jì)算機(jī)軟件輔助分析；直接耦合放大電路的突出優(yōu)點(diǎn)是低頻特性好，可以放大變化緩慢的信號，并且由于電路中沒有大容量電容，易于構(gòu)成集成放大電路；
阻容耦合：將放大電路的前級輸出端通過電容連接到后級輸入端，成為阻容耦合方式；這樣各級之間直流通路獨(dú)立，靜態(tài)工作點(diǎn)獨(dú)立，分析時(shí)可按單級處理；不足是低頻特性差，不能放大變化緩慢的信號，且大容量電容不易于集成化；
變壓器耦合：將放大電路前級的輸出信號通過變壓器接到后級的輸入端或負(fù)載電阻上，稱為變壓器耦合；優(yōu)點(diǎn)在于使每級放大電路直流通路獨(dú)立，便于分析設(shè)計(jì)，以及可以實(shí)現(xiàn)阻抗變換，以使負(fù)載得到足夠功率；缺點(diǎn)與阻容耦合類似，不能放大直流信號且不易于集成；
光電耦合：光電耦合是以光信號為媒介來實(shí)現(xiàn)電信號的耦合和傳遞的，因其抗干擾能力強(qiáng)而得到廣泛應(yīng)用；光電耦合器將發(fā)光元件如發(fā)光二極管與光敏元件如光電三極管相互絕緣地組合在一起，其特性類似于光電三極管，重要參數(shù)包括傳輸比CTR；目前，集成光耦已具有較強(qiáng)放大能力，光電耦合最主要優(yōu)點(diǎn)即抗干擾能力強(qiáng)。
二 多級放大電路動(dòng)態(tài)分析方法
動(dòng)態(tài)放大倍數(shù)：多級放大電路動(dòng)態(tài)放大倍數(shù)為各級放大倍數(shù)的乘積；
輸入電阻：多級放大電路輸入電阻為第一級放大電路的輸入電阻；
輸出電阻：多級放大電路輸出電阻為最后一級放大電路的輸出電阻；應(yīng)當(dāng)注意的是：當(dāng)共集放大電路作為輸入級（即第一級）時(shí)，其輸入電阻與其負(fù)載即第二級電路的輸入電阻有關(guān)；而當(dāng)共集放大電路作為輸出級（即最后一級）時(shí)，其輸出電阻與其信號源內(nèi)阻，即倒數(shù)第二級的輸出電阻有關(guān)；
非線性失真：判斷多級放大電路的失真，應(yīng)首先確定是在哪一級先出現(xiàn)的失真，然后再判斷是飽和失真還是截止失真，然后調(diào)整電路參數(shù)。
三 直接耦合放大電路
零點(diǎn)漂移現(xiàn)象：輸入端短路即輸入為零時(shí)，輸出端仍有緩慢變換的輸出電壓，這種現(xiàn)象稱為零點(diǎn)漂移現(xiàn)象，其本質(zhì)為靜態(tài)工作點(diǎn)的緩慢變化；導(dǎo)致零點(diǎn)漂移的原因很多如電源電壓的波動(dòng)、元件的老化、半導(dǎo)體器件的溫度敏感性；阻容耦合或變壓器耦合電路不會將漂移傳遞至下一級，但直接耦合電路會加劇這種現(xiàn)象，甚至使電路不能正常工作；導(dǎo)致零點(diǎn)漂移的最普遍原因?yàn)闇囟茸兓虼肆泓c(diǎn)漂移也稱為溫度漂移、溫漂；抑制零點(diǎn)漂移即是抑制Q點(diǎn)漂移，因此方法主要有：引入直流負(fù)反饋；溫度補(bǔ)償；構(gòu)成“差分放大”，自身抵消；
差分放大電路基礎(chǔ)：差分放大電路采用對稱電路，其對共模信號如溫度漂移有較強(qiáng)抑制作用，僅放大差模信號即有用信號；差放采用的對稱電路即一般單管放大電路，分析并不復(fù)雜，關(guān)鍵是要理解共模信號、差模信號的定義以及在電路上是如何抑制共模信號的；
差分放大電路分析方法：分析差分放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)時(shí)，關(guān)鍵在于射級電阻的接法，確定射級電流、基極電流及C-E電壓；差分放大電路對共模信號的抑制既利用了電路對稱性，也利用了射極電阻對共模信號的負(fù)反饋?zhàn)饔?，因此射極電阻也稱為共模負(fù)反饋電阻，此電阻越大，反饋越強(qiáng)，抑制共模信號導(dǎo)致集電極電流變化的能力就越強(qiáng)，衡量差分放大電路對共模信號抑制能力的為共模放大倍數(shù)，即共模輸出電壓與共模輸入電壓之比；對于有用輸入信號即差模信號，其放大倍數(shù)的分析同樣采用動(dòng)態(tài)等效電路法；
差分放大電路四種接法：四種接法即雙輸入雙輸出、雙輸入單輸出、單輸入雙輸出、單輸入單輸出，四種接法的輸入電阻相同，但輸出電阻、共模放大倍數(shù)、差模放大倍數(shù)有所不同，雙入雙出共模放大倍數(shù)為0，差模放大倍數(shù)由公式計(jì)算，輸出電阻為2倍集電極電阻；雙入單出共模放大倍數(shù)不為零，與射極電阻值成反比，差模放大倍數(shù)由公式計(jì)算，輸出電阻等于集電極電阻；單入雙出和單入單出電路的輸入信號自身包含共模和差模兩種分量，因此可等價(jià)變換為雙入雙出和雙入單出電路，動(dòng)態(tài)參數(shù)計(jì)算也類似；
差分放大電路改進(jìn)：在單端輸出差分放大電路中，共模放大倍數(shù)與射極電阻成反比，因此可采用電流源電路取代長尾式差分放大電路的射極電阻，因?yàn)槔硐腚娏髟淳哂袩o窮大內(nèi)阻，可盡量減小共模放大倍數(shù)，提高共模抑制比；為提高差分放大電路的輸入電阻也可以采用場效應(yīng)管作為輸入級；
直接耦合互補(bǔ)輸出級：電壓放大電路輸出級的一般要求為輸出電阻低和最大不失真輸出電壓大；直接耦合互補(bǔ)輸出極具有此特點(diǎn)，由雙電源分別提供交流信號的正負(fù)半周輸出電流，稱雙向跟隨，并且其在輸入信號為0時(shí)，輸出也可靠為零；為消除一般互補(bǔ)輸出級的交越失真現(xiàn)象，可采用改進(jìn)的互補(bǔ)電路，使得輸出晶體管在靜態(tài)時(shí)也微弱導(dǎo)通，常用的改進(jìn)電路有二極管形式和倍增電路形式；為提高輸出級電流放大倍數(shù)（能夠減小前級驅(qū)動(dòng)電流）也可采用復(fù)合管構(gòu)成準(zhǔn)互補(bǔ)電路。
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