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第三章 多级放大电路

出于对放大电路性能的多方面要求，需要将多个基本放大电路合理连接，从而构成多级放大的电路，其中级与级之间的连接称为级间耦合。

3.1 多级放大电路的耦合方式

直接耦合、阻容耦合、变压器耦合、光电耦合

3.1.1直接耦合

一、 定义：将前一级的输出端直接连接到后一级的输入端。 二、 静态工作点的设置。（如图3.1.1所示）

1． 直接连接：由于T1的集电极电位较低，容易引起饱和失真；（图3.1.1a） 2． 加发射极电阻：静态工作点得以保证，但第二级放大倍数下降；（图3.1.1b） 3． 加二极管或稳压管：提高了T1的集电极电位，保证的放大倍数，但不宜级数过多，

否则集电极电位逐级升高，以至于接近电源电压，势必使得后级的静态工作点不合适；（图3.1.1c）

4． 不同类型晶体管混合使用。（图3.1.1d） 三、 优缺点。

1． 调试困难； 2． 零点漂移； 3． 低频特性好； 4． 易于集成。

3.1.2阻容耦合

一、 定义：将前级输出端通过电容接到后级输入端。 二、 电路组成：（图3.1.2） 三、 优缺点：

1． 各级静态工作点独立；

2． 适合输入信号频率高的情况； 3． 在分立元件电路中广泛应用； 4． 低频特性差； 5． 不利于集成。

3.1.3变压器耦合

一、 定义：将前级的输出端通过变压器接到后级的输入端或负载电阻上。 二、 电路组成：（图3.1.3） 三、 优缺点：

1． 静态工作点独立；

2． 可以实现阻抗变换，从而获得足够电压放大倍数及功率；（图3.1.4） 3． 在分立元件功率放大电路中广泛应用； 4． 低频特性差； 5． 笨重不能集成化。

3.1.4光电耦合

一、 定义：将前级的输出端通过光电耦合器接到后级的输入端或负载电阻上，是以光信

号为媒介来实现电信号的耦合和传递的，因此其抗干扰能力强。

二、 光电耦合器：（图3.1.5）

1． 结构：输出回路采用达林顿结构来增大放大倍数；

2． 传输特：iC?f(uCE)I

D3． 传输比：CTR??iC?iD比较小，只有0.1～0.5。

UCE三、 电路组成：（图3.1.6）

四、 优缺点：采用不同地，避免受到各种电干扰。

3.2 多级放大电路的动态分析（图3.2.1）

一、 二、 三、 四、 五、

多级放大电路的电压放大倍数等于组成它的各级放大电路电压放大倍数之积； 前一级的放大倍数计算时，应该将后级的输入电阻作为负载； 输入电阻为第一级的输入电阻，此时将后级的输入电阻作为负载；

输出电阻为最后一级的输出电阻，此时将前级的输出电阻作为信号源内阻。

例3.2.1（如图3.1.2）各参数已知，求解Q点、放大倍数、输入电阻、输出电阻。交流等效电路图（图3.2.2）

3.3 直接耦合放大电路

针对工控中，很大物理量变化缓慢且比较微弱，所以利用直接耦合放大电路进行放大最为方便，因为其利于集成化，可放大变化缓慢的信号。

3.3.1直接耦合放大电路的零点漂移现象

一、 零点漂移现象及其产生的原因（图3.3.1）

1. 定义：输入电压为零而输出电压不为零且缓慢变化的现象（使用直流表测量）。 2. 产生原因：（静态工作点的变化）

（1） 电源电压波动；（采用高质量的稳压电源克服） （2） 元件的老化；（使用经过老化实验的元件） （3） 半导体元件参数随温度变化。

3. 温度漂移：由温度变化所引起的半导体器件参数的变化从而产生的零点漂移。 二、 抑制温度漂移的方法

1． 引入直流负反馈；

2． 采用温度补偿的方法，利用热敏元件来抵消放大管的变化； 3． 采用差分放大电路。

3.3.2 差分放大电路

一、 特点：采用特性相同的管子，使它们的温漂相互抵消，由典型的工作点稳定电路演

变而来。

二、 电路的组成（思路的形成过程）（图3.3.2）

1． 即使采用工作点稳定电路，依然存在温漂；（图3.3.2a）

2． 改变电压输出端，采用受温度控制的直流电压源，保持电压源的电压变化与晶体管

集电极静态电位变化一致，从而消除温漂；（图3.3.2b） 3． 采用与原电路完全对称的电路来模仿直流电压源（图3.3.2c）；

(1) 抑制共模信号； (2) 放大差模信号；

(3) 射极电阻影响放大倍数。

4． 将对称电路的射极电阻合二为一，消除射极电阻对放大倍数的影响；（图3.3.2d） 5． 引入负直流电压源，使电源与信号源能够“共地”（长尾式差分放大电路）（图3.3.2e）。 6． 分析条件：电路参数理想对称（指在对称位置的电阻值绝对相等，两只晶体管在任

何温度下输入特性曲线与输出特性曲线都完全重合）。

三、 长尾式差分放大电路（图3.3.3）

1． 静态分析（一般情况下，基极电阻阻值很小，基极静态电流也很小，基极电阻上

到压降可以忽略不计，则UEQ??UBEQ）

2． 对共模信号的抑制作用（图3.3.4）

（1） 温度变化时，管子电流的变化相同，可等效为共模信号； （2） 对称性所体现的抑制共模信号作用；

（3） 射极电阻的负反馈作用（受电压源限制，射极电阻不能太大）；

（4）

共模放大倍数AC??u0C ?uIC3． 对差模信号的放大作用（图3.3.5）

（1） 等效电路（射极电阻消除，负载电阻被分为二）；