多级放大电路
(资料图片仅供参考)
从前面的学习中,了解到基本共射极放大电路常用于各种放大器,但是它的放大能力一般。而在实际中,经常需要将微弱的电信号进行放大,基本放大电路是远远不够的。因此常用到多级放大电路。
输入级用于接收输入信号,中间级用于将信号放大到足够大,输出级用于输出信号。
接下来,以阻容耦合两级放大电路为例,说明多级放大电路的性能特点。
阻容耦合两级放大电路
如下图所示,该电路由两个基本共射极放大电路构成,其中Q1的集电极输出第一级信号,经过电容C2(因此称为阻容耦合)后被Q2的基极接收,放大后从Q2集电极输出:
为了说明该电路的工作特点,我们对它进行直流分析和交流分析。
1.直流分析
对以上电路进行直流工作点分析,得到数据如下:
可见,
Vb1≈2.75V(探针1)
Vc1≈5.74V(探针2)
Ve1≈2.10V(探针3)
则晶体管Q1(发射极正偏、集电结反偏)工作于放大状态。
Vb2≈2.57V(探针4)
Vc2≈6.25V(探针5)
Ve2≈1.93V(探针6)
则晶体管Q2(发射极正偏、集电结反偏)工作于放大状态。
2.交流分析
示波器测得的阻容耦合两级放大电路传输波形如上图,蓝色-通道A为输入波形(刻度:5mV/Div),绿色-通道B为级间波形(刻度:50mV/Div),红色-通道C为输出波形(刻度:500mV/Div)。
2.1 电压放大倍数
第一级放大电路的电压放大倍数为:
第二级放大电路的电压放大倍数为:
两级放大电路的整体电压放大倍数为:
近似满足:
结论:多级放大电路的电压放大倍数为每级电路的电压放大倍数之积。
2.2 输入输出电阻
一般将第一级电路的输入电阻作为多级放大电路的输入电阻Ri,将最后一级电路的输出电阻作为多级放大电路的输出电阻Ro(Ri与Ro的测量方法请参考基本放大电路,此处不再赘述)。
2.3 频率分析
多级放大电路的幅频特性和相频特性如下图,红色曲线为第一级放大电路的频率特性,蓝色曲线为多级放大电路的频率特性。可见,其低频特性较差,不能用于放大缓慢变化的信号。
问题:如何理解幅频特性与相频特性?
假定有A、B、C三个毕业生应聘同一岗位,A为面试做了充分准备;B在准备面试的同时,还不忘玩游戏;C天天睡觉玩游戏。面试这天,A、B都提前准备妥当去了面试地点,C照常睡懒觉,起床晚了匆匆赶往面试地点,结果忘带简历被取消面试资格。紧张的面试开始了,A很快就通过了面试官的认可,B则用了更长的时间才通过面试。
将面试当作一个系统,应聘者A、B、C当作系统的输入信号。A、B两个信号都能通过,C则不能通过系统,反映了系统的选择性,即幅频响应。A很快就通过了,B则通过慢一些,这反映的是相频响应,即系统对不同信号的处理时间。
以上就是今天的两级阻容耦合放大电路的性能分析。
另外,还想多提两点,其一,阻容耦合有利于高频信号的传输,且电容隔断了前后级之间的直流联系,使得各级放大电路的(静态)工作状态便于控制,这是阻容耦合方式的优点;其二,缺点,除了不能放大缓慢变化的信号,前后级的静态状态相互影响,增加了控制难度,还由于电解电容C2自身体积大小的影响,使这种耦合方式在高度集成化的元件中处处受限。
实际上,多级放大电路一般采用直接耦合形式。与阻容耦合相比,直接耦合的优势在哪里,不足有哪些,请关注明天的更新。
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