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多级放大器分析

发布时间:2011/12/15 13:59:56 访问次数:3231

      为求说明清楚,我们以图6.33电容耦合的二级放大器为例。请注意,这两个单级放大器的电路完全相同,都是共发射极放大器,只是将第一级的输出,以电容器耦合到第二级的输入端。电容器耦合可以防止某级的直流偏压,影响另一级的直流偏压,但是交流信号却能没有衰减地通过耦合电容器,这是因为在放大器工作频率范围中,电容阻抗Xc≈0。也请注意,我们已经将两个晶体管分别标示为Q1和Q2。

                
   1.负载效应
    计算第一级放大器的电压增益时,必须考虑到第二级放大器所造成的负载效应。因为在信号频率下,耦合电容可以实际上视为短路,所以第二级的输入咀抗就成为第一级的交流负载。
    从Q1集电极方向看过去,第二级的两个偏压电阻R5和R6与Q2的基极输入阻抗并联。换句话说,集电极端的信号可以看见R3、R5、R6和Rin(base2它们都是并联且交流接地。因此Q1的集电极交流有效阻抗,是上述四个阻抗的并联总阻抗值,如图6.34所示。因为第一级的集电极交流有效阻抗,比实际的集电极电阻R3小,所以第二级放大器形成的负载效应,使第一级的电压增益下降。请记住,Av=Rc/re'。

                  
    2.第一级电压增益
    第一级的集电极交流阻抗为
    Rc=R3∥R5∥R6∥Rin(base2)
    请记住,像足这样具有斜体小写下角标的物理量,代表它是交流数值。
    可以求得IE =1.05mA,re'=23.8Ω及Rin(base2)=3.57kΩ。第一级有效的集电极交流阻抗可以计算如下:
    Rcl=4.7kΩ∥47kΩ∥lOkΩ∥3.57kΩ=l.63kΩ
    所以第一级从基极到集电极的电压增益等于
    Av1=Rc1/re'=1.63kΩ/23.8Ω
    3.第二级电压增益
    因为第二级没有负载电阻,所以集电极交流阻抗为R7,而电压增益等于
    Av2=R7/re'=4.7kΩ/23.8Ω=197
    与笫一级的电压增益比较,可以发现,第一级的增益受第二级负载效应所降低的幅度有多大。
   4.总电压增益
    在输出端没有负载的情形下,放大器总电压增益为
    Av'=Av1Av2=(68.5)×(197)≈l3495
    例如,如果把lOOriV的信号输入第一级放大器,假设信号源的内部阻抗很小,使得基极输入电路不会产生
衰减,则第二级的输出将产生(lOOμV)×(13495)≈1.35V。总电压增益以dB表示的结果如下:
    Av(dB)'=20lg(13 495) =82.6dB
    5.电容器耦合多级放大器的直流电压

                     
    既然图6. 33中,两个单级放大器的电路完全相同,Q1和Q2的直流电压也会相同。既然βDCR4》R2和βDCR8》R6,Q1和Q2的基极直流电压为
    发射极和集电极的直流电压计算如下:

                  
    6.直接耦合多级放大器
    图6.35显示直接耦合二级放大器的基本电路图。请注意,电路图中没有任何耦合或旁路电容器。第一级的集电极直流电压,直接作为第二级的基极偏压。当工作频率很低时,电容器耦合多级放大器的耦合或旁踣电容阻抗,会比正常值大很多;相反地,直接耦合多级放大器就拥有比较好的低频响应。低频时,耦合冀旁路电容器电容阻抗值提高,使得电容器耦合放大器的增益下降.

                   
    相反的,直接耦合放大器可以在频率相当低的状况,T2316162A-45S执行放大的工作,即使信号频率变成0,电压增益也不会减少,因为电路里不会出现任何电容阻抗。但是直接耦合放大器也有其缺点,当温度或电源供应发生变化,造成电路的直流偏置改变,改变即使很小,也会被后面几级放大器加以放大,而造成整个电路明显地直流偏移。

      为求说明清楚,我们以图6.33电容耦合的二级放大器为例。请注意,这两个单级放大器的电路完全相同,都是共发射极放大器,只是将第一级的输出,以电容器耦合到第二级的输入端。电容器耦合可以防止某级的直流偏压,影响另一级的直流偏压,但是交流信号却能没有衰减地通过耦合电容器,这是因为在放大器工作频率范围中,电容阻抗Xc≈0。也请注意,我们已经将两个晶体管分别标示为Q1和Q2。

                
   1.负载效应
    计算第一级放大器的电压增益时,必须考虑到第二级放大器所造成的负载效应。因为在信号频率下,耦合电容可以实际上视为短路,所以第二级的输入咀抗就成为第一级的交流负载。
    从Q1集电极方向看过去,第二级的两个偏压电阻R5和R6与Q2的基极输入阻抗并联。换句话说,集电极端的信号可以看见R3、R5、R6和Rin(base2它们都是并联且交流接地。因此Q1的集电极交流有效阻抗,是上述四个阻抗的并联总阻抗值,如图6.34所示。因为第一级的集电极交流有效阻抗,比实际的集电极电阻R3小,所以第二级放大器形成的负载效应,使第一级的电压增益下降。请记住,Av=Rc/re'。

                  
    2.第一级电压增益
    第一级的集电极交流阻抗为
    Rc=R3∥R5∥R6∥Rin(base2)
    请记住,像足这样具有斜体小写下角标的物理量,代表它是交流数值。
    可以求得IE =1.05mA,re'=23.8Ω及Rin(base2)=3.57kΩ。第一级有效的集电极交流阻抗可以计算如下:
    Rcl=4.7kΩ∥47kΩ∥lOkΩ∥3.57kΩ=l.63kΩ
    所以第一级从基极到集电极的电压增益等于
    Av1=Rc1/re'=1.63kΩ/23.8Ω
    3.第二级电压增益
    因为第二级没有负载电阻,所以集电极交流阻抗为R7,而电压增益等于
    Av2=R7/re'=4.7kΩ/23.8Ω=197
    与笫一级的电压增益比较,可以发现,第一级的增益受第二级负载效应所降低的幅度有多大。
   4.总电压增益
    在输出端没有负载的情形下,放大器总电压增益为
    Av'=Av1Av2=(68.5)×(197)≈l3495
    例如,如果把lOOriV的信号输入第一级放大器,假设信号源的内部阻抗很小,使得基极输入电路不会产生
衰减,则第二级的输出将产生(lOOμV)×(13495)≈1.35V。总电压增益以dB表示的结果如下:
    Av(dB)'=20lg(13 495) =82.6dB
    5.电容器耦合多级放大器的直流电压

                     
    既然图6. 33中,两个单级放大器的电路完全相同,Q1和Q2的直流电压也会相同。既然βDCR4》R2和βDCR8》R6,Q1和Q2的基极直流电压为
    发射极和集电极的直流电压计算如下:

                  
    6.直接耦合多级放大器
    图6.35显示直接耦合二级放大器的基本电路图。请注意,电路图中没有任何耦合或旁路电容器。第一级的集电极直流电压,直接作为第二级的基极偏压。当工作频率很低时,电容器耦合多级放大器的耦合或旁踣电容阻抗,会比正常值大很多;相反地,直接耦合多级放大器就拥有比较好的低频响应。低频时,耦合冀旁路电容器电容阻抗值提高,使得电容器耦合放大器的增益下降.

                   
    相反的,直接耦合放大器可以在频率相当低的状况,T2316162A-45S执行放大的工作,即使信号频率变成0,电压增益也不会减少,因为电路里不会出现任何电容阻抗。但是直接耦合放大器也有其缺点,当温度或电源供应发生变化,造成电路的直流偏置改变,改变即使很小,也会被后面几级放大器加以放大,而造成整个电路明显地直流偏移。

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