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多級放大電路的組成分析問題及實戰訓練例

更新時間:2024-02-24 文章作者:佚名 信息來源:網絡整理 閱讀次數:

分析問題時,首先問自己,耦合方式是什么(直接耦合、阻容耦合……)以及為什么要采用這種耦合方式? (不懂的話看前面的文章)考慮各級基本放大電路bOl物理好資源網(原物理ok網)

要求輸入電阻很大(兆歐級)——輸入級場效應晶體管放大電路輸出電阻很小(bOl物理好資源網(原物理ok網)

要求獲得盡可能大的輸入電壓——場效應晶體管和共集電極放大電路,以及獲得大的輸入電流——共基極放大電路bOl物理好資源網(原物理ok網)

需要電壓放大 - 共發射極和共基極放大器電路以實現電壓跟隨 - 共集電極放大器電路和共漏極放大器電路bOl物理好資源網(原物理ok網)

實現電流跟隨——共基極放大電路bOl物理好資源網(原物理ok網)

上述結論僅給出了達到一定性能指標的可能性。 要真正達到設計目標,必須充分考慮級聯后前后級的相互影響,因為這種影響可能會導致電路失去作為單級放大電路的性能。 例如,雖然共集電極放大電路具有輸入電阻大的特點,可以實現電壓跟隨,但共集電極放大電路采用共基極放大電路作為負載電路,后者的輸入電阻為小至幾十Ω,導致前者的輸入電阻明顯變小,輸出電壓明顯小于輸入電壓,無法跟隨輸入電壓。bOl物理好資源網(原物理ok網)

2. 實踐培訓bOl物理好資源網(原物理ok網)

例1.電路如圖所示。 晶體管T1、T2、T3的電流放大倍數分別為β1、β2、β3。 be之間的動態電阻為rbe1-rbe3。 適用于各種級別的靜態工作點。bOl物理好資源網(原物理ok網)

1.電壓放大系數Au、輸入電阻Ri、輸出電阻Ro的表達式bOl物理好資源網(原物理ok網)

2. 如果電阻R4短路,輸出電壓是多少?bOl物理好資源網(原物理ok網)

(1)如圖所示為兩級放大電路。 第一級為共發射極共集電極組合放大電路,第二級為共集電極放大電路。bOl物理好資源網(原物理ok網)

第二級輸入電阻:Ri2=rbe3+(1+β3)(R5//RL)bOl物理好資源網(原物理ok網)

由于T2管的集電極電流IC2是發射極電流Ie2的α倍,且Ie2等于T1管的集電極電流Ie1bOl物理好資源網(原物理ok網)

Ie2= alpha 2Ie2= frac{beta2}{1+beta2} Ie2 Ie2=Ie1bOl物理好資源網(原物理ok網)

交流等效電路bOl物理好資源網(原物理ok網)

第一級電路放大倍數:Au1= frac{Uo1}{Ui} =——frac{Ic2(R4//Ri2)}{} —— frac{Ic1(R4//Ri2)} {} = —— frac{beta1(R4//(rbe3+(1+beta3))(R5//RL))}{rbe1}bOl物理好資源網(原物理ok網)

第二級電壓放大倍數:Au2= frac{Uo}{Ui2} = frac{(1+beta3)(R5//RL)}{rbe3+(1+beta3)(R5//RL) }bOl物理好資源網(原物理ok網)

整個電壓的放大倍數Au=Au1 times Au2bOl物理好資源網(原物理ok網)

輸入電阻Ri=R2//R3//rbe1bOl物理好資源網(原物理ok網)

輸出電阻Ro=R5// frac{rbe3+R4}{1+beta3}bOl物理好資源網(原物理ok網)

也可以認為是三級放大電路。 第一級為共發射極放大電路,第二級為共基極放大電路,第三級為共集電極放大電路。bOl物理好資源網(原物理ok網)

(2)如果R4短接,T3的基極接+VCC,沒有交流信號,所以輸出電壓為0bOl物理好資源網(原物理ok網)

例2 如圖所示,已知晶體管T1~T7的電流放大系數為β1~β7,且β1=β2,β4=β6,β5 = β 7. T1~T7的動態電阻為rbe1~rbe7且rbe1=rbe2,rbe4=rbe6,rbe5=rbe7。 靜態時,T1~T7的U_{BEQ}和二極管的導通電壓UD均為0.7V,輸出電壓為0bOl物理好資源網(原物理ok網)

問:(1)uo靜止時,UCQ3和UBQ6各是多少伏?bOl物理好資源網(原物理ok網)

(2) 如果I=200μA,T1和T2的集電極電流大約是多少?bOl物理好資源網(原物理ok網)

(3) 如果R3=200Ω,R4=15KΩ,VCC=24V,T3的靜態集電極電流大約是多少?bOl物理好資源網(原物理ok網)

(4) 如果靜態時輸出電壓稍微偏離0V,應調整哪個元件參數? 如果靜態時輸出電壓為0V,需要調整哪些原始參數?bOl物理好資源網(原物理ok網)

(5) 電流電壓放大倍數Au、輸入電阻Ri、輸出電阻Ro的表達式bOl物理好資源網(原物理ok網)

如圖所示電路是一個三級放大電路。 第一級是帶有恒流源的單端輸入單端輸出差分放大電路。 第二級是共發射極放大電路。 第三級是使用復合管的準互補輸出級。 R3、D1、D2的作用是消除輸出級的交越失真。bOl物理好資源網(原物理ok網)

1、由于T4~T7靜態時UBEQ為0.7V,而輸入為0時電路輸出為0什么比例運算電路的輸入電阻大,所以uo=0V,UCQ3=1.4V,UBQ6=-0.7VbOl物理好資源網(原物理ok網)

2、由于差分放大電路是對稱的,且I=200μA,β1=β2>>1,因此ICQ1=ICQ2\frac{I}{2}=100μAbOl物理好資源網(原物理ok網)

3、如果R4=15KΩ,則在忽略互補輸出級基極電流的情況下,T3的靜態集電極電流大約為R4的電流。bOl物理好資源網(原物理ok網)

ICQ3 frac{UCQ6-(-VCC)}{R4} = frac{-0.7+24}{15} 1.55mAbOl物理好資源網(原物理ok網)

為什么不能用R3的阻值及其電壓來求解?如果用R3的阻值及其電壓來求解T3的靜態集電極電流,則:bOl物理好資源網(原物理ok網)

ICQ3= frac{UBEQ4+UBEQ5+UBEQ6-UD1-UD2}{R3} = frac{0.7}{0.2} 3.5mAbOl物理好資源網(原物理ok網)

分析基于以下事實:導通時晶體管be與二極管之間的結壓降為常數(0.7V)。 但實際上,無論是晶體管還是二極管,導通時的結壓降都不是一個常數(0.7V),因為用這種方法計算的數據存在較大誤差:而結電壓0.6~0.8V的壓降對R4上的電壓影響不大,R4上的電壓遠大于結壓降可能的變化范圍,因此通過R4的電阻及其電壓計算出的電流接近實際目前什么比例運算電路的輸入電阻大,誤差可以忽略不計。bOl物理好資源網(原物理ok網)

4、如果靜態時輸出電壓稍稍偏離0V,則應調整R3的阻值。如果靜態時輸出電壓偏離0V較遠,則應調整兩對復合管,使其參數基本對稱; 如果確定兩對復合管對稱性良好,則應調整R4的阻值bOl物理好資源網(原物理ok網)

5、交流等效電路如圖所示。 圖中R3、D1、D2上的動態電阻忽略不計,相當于短路。 互補輸出級的兩對復合管在信號的正負半周交替工作,所以只有T4和T5部分退出bOl物理好資源網(原物理ok網)

交流等效電路bOl物理好資源網(原物理ok網)

第二級和第三級的輸入電阻bOl物理好資源網(原物理ok網)

Ri2=rbe3+(1+β3)R2bOl物理好資源網(原物理ok網)

Ri3=rbe4+(1+β4)[rbe5+(1+β5)RLbOl物理好資源網(原物理ok網)

首先求出各級電路的電壓放大倍數,然后求出整個電路的電壓放大倍數Au。bOl物理好資源網(原物理ok網)

Au1=- frac{1}{2} frac{beta(R1//Ri2)}{rbe1} =- frac{1}{2} frac{beta1[R1//(rbe3+(1+ beta3)R2]}{rbe1}bOl物理好資源網(原物理ok網)

Au2=- frac{beta3(R4//Ri3)}{rbe3+(1+beta3)R2} =- beta 3 frac{R4//[rbe4+(1+beta4)[rbe5+(1+ beta5)RL]}{rbe3+(1+beta3)R2}bOl物理好資源網(原物理ok網)

Au3= frac{(1+beta4)(1+beta5)RL}{rbe4+(1+beta4)[rbe5+(1+beta5)RL}bOl物理好資源網(原物理ok網)

Au=Au1 × Au2 × Au3bOl物理好資源網(原物理ok網)

輸入電阻:Ri=2rbe1bOl物理好資源網(原物理ok網)

輸出電阻:Ro= frac{rbe5+ frac{rbe4+R4}{1+beta4}}{1+beta5}bOl物理好資源網(原物理ok網)

三、總結bOl物理好資源網(原物理ok網)

經過兩個例子,我發現分析方法和基本放大電路是一樣的。 思路比較簡單,容易思考,但是計算量可能太大。 比較困難的是交流等效電路的畫法。 這個需要牢記直流電源接地,電容接地,電流源短路,自己試試,多畫,多用筆,這里的規律性很強,可以看畫得熟練,一看就知道,不用畫通訊路徑也能快速解決問題bOl物理好資源網(原物理ok網)

等電位點分析法:首先分析電路中各點電位的高低關系,然后根據各點電位的高低關系依次排列。 將等電位的點畫在一起,然后將各個元件依次連接到相應的點上,就可以看到電路結構bOl物理好資源網(原物理ok網)

電流分析方法:從電源的一極開始,依次畫出電流的開啟和關閉。 注意:如果有點,則必須先繪制完一條線,然后才能開始第二條線。 不要錯過任何一條。一般先畫主路,然后畫支路。bOl物理好資源網(原物理ok網)

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