多级放大器和反馈放大器.ppt
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1、第第 4 章多级放大器和反馈放大器章多级放大器和反馈放大器本章学习目标本章学习目标晶体二极管晶体二极管负反馈放大器负反馈放大器三种组态电路性能比较三种组态电路性能比较本章小结本章小结本章学习目标本章学习目标1.清楚多级放大器间耦合方式。清楚多级放大器间耦合方式。2.理解阻容放大器的频率特性,理解通频带的概念。理解阻容放大器的频率特性,理解通频带的概念。3.理理解解反反馈馈的的概概念念,清清楚楚反反馈馈的的分分类类,掌掌握握判判别别反反馈馈的方法。的方法。4.理解负反馈对放大器性能的影响。理解负反馈对放大器性能的影响。5.清清楚楚射射极极输输出出器器的的电电路路组组成成,掌掌握握该该电电路路输输
2、入入电电阻阻、输出电阻的工作特点。输出电阻的工作特点。6.了解三种组态的电路性能。了解三种组态的电路性能。多级放大器多级放大器放大器的级间耦合方式放大器的级间耦合方式阻容耦合多级放大器阻容耦合多级放大器多级放大器多级放大器 多多级级放放大大器器:把把多多个个单单级级放放大大电电路路串串接接起起来来,使使输输入入信信号号 vi 经过多次放大的电路。经过多次放大的电路。特点:特点:电压放大倍数高,通频带窄。电压放大倍数高,通频带窄。放大器的级间耦合方式放大器的级间耦合方式级级间间耦耦合合:放放大大器器级级与与级级之之间间的的连连接接,其其方方式式有有三三种种:阻阻容耦合、变压器耦合、直接耦合。容耦
3、合、变压器耦合、直接耦合。1阻阻容容耦耦合合:级级间间通通过过电电容容 C2 和和基基极极电电阻阻 Rb(Rb12/Rb22)连接。连接。由由于于电电容容 C2 的的“隔隔直直通通交交”作作用用,使使各各级级静静态态工工作作点点独独立立;交交流流信信号号顺顺利利通通过过 C2 输送到下一级。输送到下一级。2变变压压器器耦耦合合:级级间间通通过过变变压压器器 T1 连连接接。由由于于 T1 一一、二二次次线线圈圈之之间间具具有有“隔隔直直通通交交”的的性性能能,使使各各级级静静态态工工作作点点独独立立,而交流信号通过而交流信号通过 T1 互感耦合顺利输送到下一级。互感耦合顺利输送到下一级。3直直
4、接接耦耦合合:级级间间通通过过导导线线(或或电电阻阻)直直接接连连接接。前前级级输输出出信号直接输送到下一级;但各级静态工作点相互影响。信号直接输送到下一级;但各级静态工作点相互影响。对耦合方式的基本要求:对耦合方式的基本要求:(1)信号传输无损失。信号传输无损失。(2)静态工作正常。静态工作正常。(3)信号失真小,传输效率高。信号失真小,传输效率高。阻容耦合多级放大器阻容耦合多级放大器一、阻容耦合多级放大器的放大倍数一、阻容耦合多级放大器的放大倍数电路:电路:交流通路:交流通路:一、阻容耦合多级放大器的放大倍数一、阻容耦合多级放大器的放大倍数 第一级的输入电阻为第一级的输入电阻为第二级的输入
5、电阻为第二级的输入电阻为 第一级交流负载为第一级交流负载为第二级交流负载为第二级交流负载为 一、阻容耦合多级放大器的放大倍数一、阻容耦合多级放大器的放大倍数由放大倍数的定义得由放大倍数的定义得第一级电压放大倍数第一级电压放大倍数第二级电压放大倍数第二级电压放大倍数两级电压放大倍数应为两级电压放大倍数应为 因因 Vi2=Vo1所以所以得得Av=Av1 Av2结论:结论:两两级级放放大大器器的的电电压压放放大大倍倍数数 Av 等等于于单单级级电电压压放放大大倍倍数数 Av1 与与 Av2 的乘积。的乘积。同理,同理,n 级放大器的放大倍数为级放大器的放大倍数为注注意意,分分析析多多级级放放大大器器
6、的的放放大大倍倍数数时时要要考考虑虑后后级级对对前前级级的的影响。即把后级的输入电阻作为前级负载来考虑。影响。即把后级的输入电阻作为前级负载来考虑。例例 两两级级阻阻容容耦耦合合放放大大器器中中,按按给给定定的的参参数数,并并设设两两管管的的 1=2=40,rbe1=1.3 k ,rbe2=1 k,试试估估算算:(1)各各级级的的电电压压放放大大倍倍数数;(2)总的电压放大倍数。总的电压放大倍数。解解(1)先估算有关参数先估算有关参数(2)估算各级电压放大倍数估算各级电压放大倍数(3)总的电压放大倍数总的电压放大倍数 例例 某某多多级级放放大大器器其其各各级级电电压压增增益益为为:第第一一级级
7、是是 20 dB、第第二二级级是是 30 dB、第第三三级级为为 35 dB,求求该该放放大大器器总总的的电电压压增增益益是多少分贝?是多少分贝?解解该多级放大器总电压增益应为各级电压增益之和该多级放大器总电压增益应为各级电压增益之和 例例 有有一一收收音音机机,其其各各级级功功率率增增益益为为:天天线线输输入入级级-3 dB、变变频频级级 20 dB、第第一一中中放放级级 30 dB、第第二二中中放放级级 35 dB、检检波波级级-10 dB、末末前前级级 40 dB、功功放放级级 20 dB,求求收收音音机机的的总总功率增益。功率增益。解解总功率增益为各级功率增益之和。总功率增益为各级功率
8、增益之和。二、阻容耦合放大器的频率特性二、阻容耦合放大器的频率特性1放大器的频率特性放大器的频率特性理想放大器:理想放大器:对于不同频率的信号具有相同的放大倍数。对于不同频率的信号具有相同的放大倍数。实际放大器:实际放大器:对不同频率的信号,放大倍数不一样。对不同频率的信号,放大倍数不一样。频频率率特特性性:放放大大器器的的放放大大倍倍数数与与频频率率之之间间的的关关系系,又又称称为为频率响应。频率响应。单级放大器频响曲线单级放大器频响曲线(1)中中频频段段 信信号号频频率率在在 fL 和和 fH 之之间间,放放大大倍倍数数基基本本不不随信号频率而变化。随信号频率而变化。中频放大倍数中频放大倍
9、数|Avo|:中频段的放大倍数。:中频段的放大倍数。上上限限频频率率 fH 和和下下限限频频率率 fL:|Av|下下降降到到|Av|时时所所对对应应的两个频率。的两个频率。通频带通频带 BW:可分为三个频段:可分为三个频段:(2)低低频频段段信信号号频频率率小小于于 fL,放放大大倍倍数数随随频频率率下下降降而而减减小。小。在在低低频频段段,放放大大倍倍数数下下降降的的主主要要原原因因是是耦耦合合电电容容和和射射极极旁旁路电容的容抗增大、分压作用增大。路电容的容抗增大、分压作用增大。(3)高高频频段段信信号号频频率率大大于于 fH ,放放大大倍倍数数随随频频率率升升高高而而减小。减小。在在高高
10、频频段段,放放大大倍倍数数下下降降的的主主要要原原因因是是晶晶体体管管结结电电容容的的容容抗抗减减小小、分分流流作作用用增增大大;另另外外,频频率升高,率升高,值降低。值降低。2多级放大器的频率特性多级放大器的频率特性 两级放大器的通频带:两级放大器的通频带:在在 fL 和和 fH 处处总总电电压压放放大大倍倍数数为为可可见见,两两级级放放大大器器的的 fL 和和 fH 两两点点间间的的频频率率范范围围比比 fL 和和 fH 的范围减小了。的范围减小了。结结论论,多多级级放放大大器器的的放放大大倍倍数数提提高高了了,但但通通频频带带比比每每个个单单级放大器的通频带窄。级数越多,通频带越窄。级放
11、大器的通频带窄。级数越多,通频带越窄。两两级级放放大大器器中中频频段段的的电电压压放放大大倍数为。倍数为。两级放大器的通频带两级放大器的通频带负反馈放大器负反馈放大器反馈及其分类反馈及其分类负反馈对放大器性能的改善负反馈对放大器性能的改善射极输出器射极输出器反馈及其分类反馈及其分类反馈放大器框图反馈放大器框图反反馈馈:把把放放大大器器输输出出端端或或输输出出回回路路的的输输出出信信号号通通过过反反馈馈电电路送到输入端或输入回路,与输入信号一起控制放大器的过程。路送到输入端或输入回路,与输入信号一起控制放大器的过程。反馈电路:反馈电路:由电阻或电容等元件组成。由电阻或电容等元件组成。图中图中 v
12、i 为输入信号,为输入信号,vo 为输出信号,为输出信号,vf 为反馈信号。为反馈信号。反馈的分类及判别方法:反馈的分类及判别方法:一、正反馈和负反馈一、正反馈和负反馈正反馈:正反馈:反馈信号起到增强输入信号的作用。反馈信号起到增强输入信号的作用。判断方法:判断方法:若反馈信号与输入信号同相,则为若反馈信号与输入信号同相,则为正反馈正反馈。负反馈:负反馈:反馈信号起到削弱输入信号的作用。反馈信号起到削弱输入信号的作用。判断方法:判断方法:若反馈信号与输入信号反相,则为负反馈。若反馈信号与输入信号反相,则为负反馈。二、电压反馈和电流反馈二、电压反馈和电流反馈电压反馈电压反馈:反馈信号与输出电压成
13、正比。反馈信号与输出电压成正比。判判断断方方法法:把把输输出出端端短短路路,如如果果反反馈馈信信号号为为零零,则则为为电电压反馈。压反馈。电流反馈电流反馈:反馈信号与输出电流成正比。反馈信号与输出电流成正比。判判断断方方法法:把把输输出出端端短短路路,如如果果反反馈馈信信号号不不为为零零,则则为为电流反馈。电流反馈。三、串联反馈和并联反馈三、串联反馈和并联反馈串联反馈串联反馈:净输入电压由输入信号和反馈信号串联而成。净输入电压由输入信号和反馈信号串联而成。判判断断方方法法:把把输输入入端端短短路路,如如果果反反馈馈信信号号为为零零,则则为为并并联联反馈。反馈。判判断断方方法法:把把输输入入端端
14、短短路路,如如果果反反馈馈信信号号不不为为零零,则则为为串串联反馈。联反馈。并联反馈并联反馈:净输入电流由反馈电流与输入电流并联而成。净输入电流由反馈电流与输入电流并联而成。例例 判别电路中反馈元件引进的是何种反馈类型。判别电路中反馈元件引进的是何种反馈类型。解解(1)电压反馈和电流反馈的判别电压反馈和电流反馈的判别当当输输出出端端分分别别短短路路后后,图图(a)中中 vf 消消失失,而而图图(b)中中,管管子子 V2 的的 iE2 不不消消失失,即即 vf 不不等等于于零零,所所以以图图(a)是是电电压压反反馈馈,图图(b)是电流反馈。是电流反馈。(2)串联反馈和并联反馈的判别串联反馈和并联
15、反馈的判别当当输输入入端端分分别别短短路路后后,图图(a)中中 vf 不不消消失失,图图(b)中中的的 vf 消失,所以图消失,所以图(a)是串联反馈,图是串联反馈,图(b)是并联反馈。是并联反馈。(3)正反馈和负反馈的判别正反馈和负反馈的判别采采用用信信号号瞬瞬时时极极性性法法判判别别,设设某某一一瞬瞬时时,输输入入信信号号 vi 极极性性为为正正“+”“+”,并并标标注注在在输输入入端端晶晶体体管管基基极极上上,然然后后根根据据放放大大器器的的信信号号正正向向传传输输方方向向和和反反馈馈电电路路的的信信号号反反向向传传输输方方向向,在在晶晶体体管管的的发射极、基极和集电极各点标注同一瞬时的
16、信号的极性。发射极、基极和集电极各点标注同一瞬时的信号的极性。可可见见,图图(a)中中反反馈馈到到输输入入回回路路的的 vf 的的极极性性是是“+”“+”,与与输输入入电电压压 vi 反反相相,削削弱弱了了 vf f 的的作作用用,所所以以是是负负反反馈馈;而而图图(b)中中,反反馈馈到到输输入入端端的的 vf 极极性性是是“-”“-”,它它削削弱弱了了 vi 的的作作用用,所所以以也也是负反馈。是负反馈。负反馈对放大器性能的改善负反馈对放大器性能的改善一、提高了放大倍数的稳定性一、提高了放大倍数的稳定性由图可知,由图可知,反馈电压反馈电压反馈系数反馈系数 电压串联负反馈的电路框图电压串联负反
17、馈的电路框图设设 Av 放大器无反馈时的放大倍数;放大器无反馈时的放大倍数;v i 净输入电压;净输入电压;Avf 加入负反馈后的放大倍数,则加入负反馈后的放大倍数,则因因故故 所以所以 即即Avf 1 时,则时,则 可可见见,在在深深度度负负反反馈馈条条件件下下,反反馈馈放放大大器器的的放放大大倍倍数数 Avf 仅仅取取决决于于反反馈馈系系数数 F,而而与与 Av 无无关关。当当晶晶体体管管参参数数、电电源源电电压压、环环境境温温度度及及元元件件参参数数发发生生变变化化时时,负负反反馈馈放放大大器器的的放放大大倍倍数数受受其影响很小,基本不变,从而使放大倍数稳定性获得了提高。其影响很小,基本
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- 多级 放大器 反馈
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