模拟电子技术基础 -- 3. 多级放大电路
多级放大电路的耦合方式
直接耦合
- 多级放大电路,最容易想到的形式即为a中所示,Rc1R_{c1}Rc1既作为T1的集电极电阻,又作为第二级的基极电阻。
如何选取合适的c1阻值?
然而这种多级放大电路有一个缺点,通常情况下,UBEQ2U_{BEQ2}UBEQ2约为0.7V,则T1管的静态工作点将靠近饱和区,在动态信号放大时会引起饱和失真。为此,增加电阻e2,抬高T2的基极电位,如图b。 - 但是,增加了e2电阻后,会使得T2管的电压放大倍数大大下降。
为什么
。因此需要选择一种器件取代Re2R_{e2}Re2,它应对直流量和交流量表现出不同特性。应对直流量,它表现为一个电压源,抬高T2的基极电位;应对交流量,它等效成一个小电阻。二极管和稳压管都具有上述特性。 - 如图c。用稳压管代替电阻e2。
- 另外一个多级放大电路需要面对的问题是,为了使各级晶体管都工作在放大区,必然要求T2的集电极电位高于基极。可以设想,如果级数增多,且仍都为NPN管构成的共射电路,则集电极的电位会逐级升高,以至于接近电源电压,使后级的静态工作点不合适。采用NPN和PNP型晶体管混合使用的方法解决上述问题,如图d。
- 直接耦合方式的优缺点
- 各级之间的直流通路相连,静态工作点相互影响,给电路的分析、设计和调试带来困难。需要采用计算机软件辅助分析。
- 突出优点是具有良好的低频特性,可以放大缓慢变化的信号;没有大容量电容,易于实现电路集成。
阻容耦合
第一级为共射电路,第二级为共集放大电路。
- 阻容耦合的特点
- 各级静态工作点独立。在分立元件电路中,阻容耦合方式得到非常广泛的应用。
- 低频特性差。
- 通常,只有在信号频率高、输出功率很大等特殊情况下,才会采用阻容耦合方式的分立元件放大电路。
变压器耦合
- 特点
- 低频特性差
- 笨重,不能集成
- 可以实现阻抗变换
在实际系统中,负载阻抗的数值往往很小。如扩音器的扬声器,阻值一般为3、4、8和16欧姆等几种。如果用直接耦合的方式,电压放大倍数不够。用变压器实现阻抗变换,可以得到电压放大倍数Au=−βRL′rbeA_u = - \frac{\beta R_L'}{r_{be}}Au=−rbeβRL′, RL′=N12/N22RLR_L' = N_1^2/N_2^2R_LRL′=N12/N22RL
光电耦合
发光二极管和光敏元件(光电三极管)相互绝缘的组合在一起,实现了电气隔离,从而可有效地抑制电干扰。
在输出回路常采用复合管(也称达林顿结构)形式以增大放大倍数。
多级放大电路的动态分析
- 每一级的放大倍数应当是以后级输入电阻作为负载时的放大倍数。
- 多级放大电路的输入电阻就是第一级的输入电阻
- 输出电阻就是最后一级的输出电阻
直接耦合多级放大电路的调试 – 基于LTspice
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