两级直接耦合放大电路的调试

直接耦合是级与级连接方式中最简单的，就是将后级的输入与前级的输出连接在一起，一个放年夜电路的输出端与另一个放年夜电路的输入端直接连接的耦合方式称为直接耦合.另外直接耦合放年夜电路既能对交流信号进行放年夜，也可以放年夜变动缓慢的信号：而且由于电路中没有年夜容量电容，所以易于将全部电路集成在一片硅片上，构成集成放年夜电路.由于电子工业的飞速发展，使集成放年夜电路的性能越来越好，种类越来越多，价格也越来越廉价，所以直接耦合放年夜电路的使用越来越广泛.除此之外很多物理量如压力、液面、流量、温度、长度等经过传感器处置后转酿成微弱的、变动缓慢地非周期信号，这类信号还缺乏以驱动负载，必需经过放年夜.这类信号不能通过耦合电容逐级传递，所以，要放年夜这类信号，采纳阻容耦合放年夜电路显然是不成的，必需采纳直接耦合放年夜电路.可是各级之间采纳了直接耦合的连接方式后却呈现了前后级之间静态工作点相互影响及零点漂移的问题，在此主要分析零点漂移的发生原因，并寻找解决的法子.

关键词：直接耦合；静态工作点；零点漂移

目录

1、绪论1 2、方案简直定2

3、总体电路设计和仿真分析4

4、工作原理、硬件电路的设计或参数的计算6 5、心得体会8 参考文献8 附

录

9

1、绪论

直接耦合两级放年夜电路

为了传递变动缓慢的直流信号，可以把前级的输出端直接接到后级的输入端.这种连接方式称为直接耦合.如图1所示.直接耦合式放年夜电路有很多优点，它既可以放年夜和传递交流信号，也可以放年夜和传递变动缓慢的信号或者是直流信号，且便于集成.实际的集成 运算放年夜器其内部就是一个高增益的直接耦合多级放年夜电路.直接耦合放年夜电路，由于前后级之间存在着直流通路，使得各级静态工作点互相制约、互相影响.因此，在设计时必需采用一定的办法，以保证既能有效地传递信号，又要使各级有合适的工作点.

图1直接耦合两级放年夜电路

直接耦合放年夜电路的特殊问题 ──零点漂移

直接耦合放年夜电路存在的最突出的问题是零点漂移问题.所谓零点漂移是指当把一个直接耦合放年夜电路的输入端短路时由于种种原因引起输出电压发生漂移（摆荡）. 发生零点漂移的原因很多.如晶体管的参数（ICEO、UBE、等）随温度的变动、电源电压的摆荡等，其中，温度的影响是最重要的.在多级放年夜电路中，又以第一、二级的漂移影响最为严重.因此抑制零点漂移着重点在于第一、二级.在直接耦合放年夜电路中，抑制零点漂移最有效的方法是采纳差动式放年夜电路.因此直接耦合放年夜电路的输入 级广泛采纳这种电路.

2、方案简直定

两级耦合放年夜电路 直接耦合放年夜电路

级与级之间不经电抗元件而直接连接的方式，称为直接耦合.

能够放年夜变动缓慢的信号，便于集成化，Q点相互影响，存在零点漂移现象.输入为零，输动身生变动的现象称为零点漂移.当输入信号为零时，前级由温度变动所引起的电流、电位的变动会逐级放年夜.Rc1既是第一级的集电极电阻，又是第二级的基极电阻.

图2直接耦合放年夜电路

零点漂移

当输入信号为零时，输出端电压偏离原来的起始电压缓慢地无规则的上下漂动，这种

现

象

叫

零

点

漂

移

.

发生原因---温度变动、电源电压的摆荡、电路元件参数的变动等等. 第一级发生的零漂对放年夜电路影响最年夜.

零点漂移是指当放年夜电路输入信号为零时，由于受温度变动，电源电压不稳等因素的

影响，使静态工作点发生变动，并被逐级放年夜和传输，招致电路输出端电压偏离原固定值而上下漂动的现象.显然，放年夜电路级数愈多、放年夜倍数愈年夜，输出真个漂移现象愈严重.严重时，有可能使输入的微弱信号湮没在漂移之中，无法分辩，从而达不到预期的传输效果，因此，提高放年夜倍数、降低零点漂移是直接耦合放年夜电路的主要矛

盾

.

发生零点漂移的原因很多，如电源电压不稳、元器件参数变值、环境温度变动等.其

中最主要的因素是温度的变动，因为晶体管是温度的敏感器件，当温度变动时，其参数

UBE、、ICBO都将发生变动，最终招致放年夜电路静态工作点发生偏移.另外，在诸因

素

中

，

最

难

控

制

的

也

是

温

度

的

变

动

.

温度变动发生的零点漂移，称为温漂.它是衡量放年夜电路对温度稳定水平的一个指标，界说为：

UipUopAuTo(℃) （1）

即温度每升高1℃时，输出真个漂移电压

Uop折合到输入真个等效输入电压

Uip.式中

Au为放年夜电路总的电压放年夜倍数，To（℃）为温度变动量 抑

制

零

点

漂

移

的

办

法

抑制零点漂移的办法，除精选元件、对元件进行老化处置、选用高稳定度电源以及用第二单位中讨论的稳定静态工作点的方法外，在实际电路中常采纳赔偿和调制两种手段.赔偿是指用另外一个元器件的漂移来抵消放年夜电路的漂移，如果参数配合适当，就能把漂移抑制在较低的限度之内.在分立元件组成的电路中经常使用二极管赔偿方式来稳定静态工作点.在集成电路内部应用最广的单位电路就是基于参数赔偿原理构成的差动式放年夜电路.调制是指将直流变动量转换为其它形式的变动量（如正弦波幅度的变动），并通过漂移很小的阻容耦合电路放年夜，再没法将放年夜了的信号还原为直流成分的变动（有关调制的概念将在第九单位中讨论）.这种方式电路结构复杂、本钱高、频率特性差. 阻容耦合放年夜电路

图3为两级阻容耦合放年夜电路.图中两级都有各自自力的分压式偏置电路，以便稳定各级的静态工作点.前级的输出与后级的输入之间通过电阻Rc1和C2相连接，所以叫阻容耦合放年夜电路.阻容耦合不适合于传递变动缓慢的信号，更不能传递直流信号.在集成电路中，由于制作工艺的限制，无法采纳阻容耦合.

图3 阻容耦合放年夜电路

多级放年夜器的第一级叫输入级，最后一级叫输出级.多级放年夜器的输入电阻，就是第一级的输入电阻；多级放年夜器的输出电阻，就是最后一级放年夜电路的输出电阻.多级放年夜器总的电压放年夜倍数即是各级电压放年夜倍数的乘积，即 AuAu1•Au2•......•Aun (2) 因为每一级共射接法的放电路对所放年夜的交流信号都有一次倒相作用，因此，在图3所示的两级阻容耦合放年夜电路中，其输出电压U0与输入电压Ui同相.

••3、总体电路设计和仿真分析

仿真电路

图4中所示电路为两级直接耦合放年夜电路，第一级为双端输入，单端输入差分放年夜电路，第二级为公设放年夜电路.

由于在分立元件中很难找到在任何温度下均具有完全相同特性的两只晶体管，因而就很难实现共模抑制比很高的差分放年夜电路.在Multisim环境下可以做到两只晶体管特性基秘闻同.

静态工作点调试电路如图4所示.

图4静态工作点调试电路图

（a）

(b) (c)

图5 两级直接耦合放年夜电路测试

（a） 静态工作点的调试和电压放年夜倍数的测试

(b)(c)为电压表读数

图6 共模放年夜倍数测试电路

图7 共模放年夜倍数的测试

4、工作原理、硬件电路的设计或参数的计算

仿真内容

（1）调整电路的静态工作点，使电路在输入电压为零时输出电压为零.用直流电压表丈

量Q2、Q3集电极静态点位，测试电路见图4所示.

（2）测试电路的电压放年夜倍数，输入电压的峰值为2mV的正弦波，从示波器可读出输

出电压的峰值，由此得电压放年夜倍数.测试方法见图4所示.

（3）测试电路的共模抑制比.加共模信号，从示波器可读出输出电压的峰值，得共模放年夜倍数，从而的共模抑制比.测试电路见图6所示. 仿真结果

（1）静态工作点的调试见表1

表1 静态工作点的调试

-1103

-1282

Rc2/kΩ

UCQ2UCQ3/V /mV

（2）电压放年夜倍数的测试见表2

表2 电压放年夜倍数的测试

输入差模信号/mV 2

第一级输出电压峰值/mV

第一级差模放年夜倍数

第二级输出第二级电压电压峰值/mV 放年夜倍数

整个电路的电

压放年夜倍数

（3）共模放年夜倍数的测试见表3

表3 共模放年夜倍数的测试

输入共模信号电压峰值/mV

100

第一级输出电压峰值/pV

第二级输出电压峰值/pV

第一级共模放年夜倍数

整个电路的共模放年夜倍数

共模抑制比

8.9109 1.68109 2.461011

结论

（1）由于直接耦合方年夜电路各级之间的静态工作点互相影响，一般情况下，应高通过EDA软件调试各级之间的静态工作点，基本合适后再搭建电路，进行实际测试. （2）当输入级为差分放年夜电路时，电路的电压放年夜倍数是指差模放年夜倍数. （3）具有理想对称的差分放年夜电路抑制共模信号的能力很强，因此以它作直接耦合多级放年夜电路的输入级可提高整个电路的的共模抑制比.

5、心得体会

经过这段时间的艰苦奋斗，我的课程设计终于完结了.我在这次课程设计中可以说是受益匪浅，不单将书本上的理论知识进行了深入理解，同时也明白了实践的重要性.要想设计出一个较好的电路，光靠书本上的知识还远远不够，要结合实际情况全方面的去思考，经过屡次不竭修改验证后使其到达需要的性能指标.在设计的过程中方案的选择尤为重要，不经要考虑到是否满足设计的性能指标，还要尽量使其电路结构简单.设计的过程

中难免会遇到许多问题，这时则需要我们开动脑筋，查阅资料，结合所学知识去分析解决问题.课程设计不单是一门任务，更多的是教会我们怎样灵活运用书本上所学的知识，培养我们善于调查研究，勤于缔造思维，勇于年夜胆开拓的自主学习和工作作风.虽然这段时间设计非常辛苦，但更多的是收获的喜悦.

参考文献

《低频电子线路》 张肃文 高等教育出书社 《电子线路集》 人民邮电出书社 《电子技术基础数字部份》 康华光 高等教育出书社 《模拟电子技术基础》 童诗白 高等教育出书社

附录

元器件清单如表1

表1 元器件清单

编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 器件 三极管 三极管 直流电压源 稳压二极管 电阻 电阻 电阻 电阻 电阻 型号 BJT_NPN_VIRTUAL BJT_PNP_VIRTUAL AC_POWER ZENER_VIRTUAL  2k 500 10k 12k 数量 3 1 2 1 1 1 1 1 1 标号 Q1、Q2、Q4 Q3 V1、V2 D1 Rc2 R2 R3 R4 R1