多级放大器

作者：信息来源:电子市场 2007-1-26

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小信号放大电路的输入信号一般都是微弱信号，为了推动负载工作，输入信号必须经多级放大，多级放大电路各级间的连接方式称为耦合。阻容耦合在分立元件多级放大器中广泛使用，在集成电路中多用直接耦合，变压器耦合现仅在高频电路中有用。5．6．1阻容耦合电压放大器1、电路的组成阻容耦合多级放大器是利用电阻和电容组成的RC...

小信号放大电路的输入信号一般都微弱信号，为了推动负载工作，输入信号必须经多级放大，多级放大电路各级间的连接方式称为耦合。通常使用的耦合方式有阻容耦合、直接耦合和变压器耦合。

阻容耦合在分立元件多级放大器中广泛使用，在集成电路中多用直接耦合，变压器耦合现仅在高频电路中有用。

5．6．1阻容耦合电压放大器

1、电路的组成

阻容耦合多级放大器是利用电阻和电容组成的RC耦合电路实现放大器级间信号的传递，两级阻容耦合放大器的电路如图5-36所示。

由图5-36可见，将两个共发射极电路用电容相连就组成两级阻容耦合电压放大器，第一级放大器的输出端为第二级放大器的输入端。

2、静态分析

因为阻容耦合放大器中的耦合电容不仅可以为级间信号的传递提供通路，而且还可以阻断两级的直流通路，使两级电路的静态工作点不互相影响，所以两级电路的静态工作点可分别计算，而不影响结果。

图5-36所示两级放大器的直流通路与图5-15完全相同，计算静态工作点的方法也相同，里不再赘述。

3、动态分析

两级阻容耦合放大器的微变等效电路如图5-37所示。

由图5-37可见，第一级的输出电压U_O1就是第二级的输入电压U_i2，根据电压放大倍数的定义可得

（5-45）

即，两级阻容耦合电压放大器的电压放大倍数是两个电压放大器电压放大倍数的乘积。此结论可推广到计算更多级阻容耦合放大器的电压放大倍数。

由图5-37可见输入电阻和输出电阻的值为

（5-46）

（5-47）

5．6．2 共射-共基放大器

1、电路的组成

由前面的讨论已知，共发射极电路的电压放大倍数较大，共基极电路的高频特性较好，将两个放大器组合起来可获得电压放大能力较强，又具有较好高频特性的共射-共基电路，该电路可作为彩色显示器或电视机的视频放大器。

共射-共基放大器的电路组成如图5-38所示。由图5-38可见，三极管T₁为共射电路，三极管T₂为共基电路。

2、静态分析

静态分析所用的直流通路如图5-39所示。图5-39中已标出各支路电流的考方向。在I₁»I_BQ1和I₃»I_BQ2的前提下，也可采用近似计算的方法计算两个三极管的静态工作点Q₁和Q₂。

计算此类问题的静态工作点时通常不要计算U_CEQ，只要计算U_CQ即可。

利用支路电流法可对电路的静态工作点进行精确计算。计算的方法如下：

将上面的方程组整理成矩阵为

用附录D介绍的MATLAB语言可求解上述的矩阵。

3、动态分析

进行动态分析的微变等效电路如图5-40所示。

根据电压放大倍数的定义可得

输入电阻和输出电阻为

5．6．3直接耦合电压放大器

1、电路的组成

阻容耦合放大器是通过电容实现级间信号的耦合，因电容的容抗是频率的函数，所以阻容耦合放大器对低频信号的耦合作用较差，采用直接耦合放大器可解决这一问题。直接耦合放大器电路的组成如图5-41所示。

由图5-41可见，只要将阻容耦合放大器中的电容全部拿掉，用导线直接相连即可组成直接耦合放大器。

2、静态分析

由前面的分析中已知，静态分析的任务是确定放大器在输入信号等于零时所处的状态。输入信号等于零，相当于信号源短路，计算静态工作点的直流通路如图5-42所示。

根据节点电位法可得

（5-48）

（5-49）

（5-50）

（5-51）

（5-52）

（5-53）

设T₁和T₂均为β=50的硅管，Vcc=12V，R_b1=200kΩ，R_S=20kΩ，R_C1=R_C2=5kΩ，U_on1=U_on2，计算静态工作点的过程如下：

由5-48式可得，I_BQ1=0.022mA

将式5-51和5-53代入5-48式可得，I_BQ2=1.16mA

将5-52式代入5-50式可得

（5-54）

计算结果表明，两级直接耦合放大器因两级的静态工作点互相影响，使两级的静态工作点都不正常。第一级放大器，因U_CEQ1=U_on2=0.7V，限制了该级放大器输出信号的幅度，使它工作在接近饱和的状态；而第二级放大器因I_BQ2太大，将工作在饱和区，不能对输入信号实施正常的放大作用。解决这个问题的办法是：提高第二级三极管发射极的电位，使两级放大器都有合适的静态工作点，具体的电路如图5-43（a）、（b）所示。