多級放大電路

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在多級放大電路，尤其是直接耦合多級放大電路中，當放大電路輸入信號為零（即沒有交流輸入）時，由于受溫度變化、電源電壓不穩、元件參數變化等因素的影響，使靜態工作點發生變化，并被逐級放大和傳輸，導致電路輸出端電壓偏離原固定值而上下漂動的現象。

簡單說，沒有輸入卻有輸出，很神奇的現象，先來檢測一下吧。

零點漂移

如下圖所示，在直接耦合兩級放大電路中，將輸入端短路，分別檢測第一級放大電路的輸出端和第二級放大電路的輸出端：

運行仿真，可見，在交流輸入短路的情況下，第一級放大電路和第二級放大電路的輸出端均有電壓產生，

V1p-p=6.55pV，V2p-p=69.0pV

可想而知，如果有三級、四級……放大電路，則該小信號將被不斷放大，最終在輸出端產生不可忽略的大信號。這就是直接耦合多級放大電路中的零點漂移。

那么，零點漂移是如何產生的呢？

1.零點漂移的產生

在放大電路中，電源電壓波動、元件老化、半導體元件參數隨溫度的變化等，都將引起靜態工作點（晶體管各極的電位與電流）的緩慢變化（可視為交流信號），放大電路對這些緩慢變化的信號同樣具有放大能力，在單級放大電路中，由于放大能力弱而忽略掉這種信號，但是在多級放大電路中，經過層層放大后，它便成為不可忽視的存在。

在阻容耦合多級放大電路中，同樣存在零點漂移，但由于耦合電容的存在，各級放大電路的靜態工作點相互獨立，換句話說，前一級靜態工作點的變化不會對后一級產生影響，因此，一般不把阻容耦合多級放大電路中的零點漂移作為重點。

那么零點漂移可以消除嗎？

答案是不可以，只能做到最大程度地抑制。比如，在直接耦合放大電路中，采用高質量的穩壓電源和處理過的元件可以大大減小由此產生的電壓漂移，但是有一種不好控制，那就是由于溫度變化而引起的零點漂移。

2.溫度漂移

多級放大電路的核心仍然是晶體管，晶體管屬于半導體元件，半導體材料本身的熱敏性使得溫度變化時，其參數“必然”發生變化。

所以在應用中，溫度變化而導致的半導體元件參數的改變是零點漂移產生的主要原因，因此，零點漂移也稱為溫度漂移，簡稱溫漂。

對直接耦合多級放大電路進行溫度掃描分析，設置溫度掃描參數為：起始溫度0℃，終止溫度100℃；掃描的點數為2點。得到如圖所示的溫度分析結果：

（1）交流輸入為零時的掃描結果。

可見，溫度升高100℃，在多級放大電路的輸出端產生約3nV的漂移電壓。

（2）交流輸入為5mV，1kHz零時的掃描結果。

從圖所示的溫度掃描分析特性曲線及參數中可以看出：

①多級放大電路的電壓放大倍數呈正溫度系數變化，

②當溫度從0℃上升到100℃時，產生的最大輸出電壓偏差為

△V=(489.5-474)mV=15.5 mV

最大輸出電壓值大約升高了：

15.5mV/474mV≈3.3%

像這樣，溫度升高時，靜態工作點升高，晶體管的電壓放大倍數增大，這部分額外增加的電壓是溫度變化引起的，理解為溫度漂移。

3. 抑制措施

(1)采用高質量的硅晶體管，并對制造工藝嚴格要求；

(2)引入直流負反饋，對靜態工作點進行穩定——后續將介紹反饋的類型、意義及引入方法；

(3)溫度補償，利用熱敏元件的漂移來抵消放大管的漂移，有時也用二極管，但效果一般，適合要求不高的電路；

(4)受溫度補償法的啟發，利用2只型號和特性都相同的晶體管來進行補償，收到了較好的抑制零點漂移的效果，這就是差動放大電路——后續將介紹差分放大電路的結構與功能。