电子技术基础项目化教程课件 项目四 分立元器件放大电路的设计 多级放大电路

4.4拓展知识4.4.2多级放大电路下页总目录1.多级放大电路的组成及耦合方式

1）多级放大电路的组成

大多数电子放大电路或系统，需要把微弱的毫伏级或微伏级信号放大为具有足够大的输出电压或电流信号去推动负载工作。而前面讨论的基本单元放大电路，其性能通常很难满足电路或系统的这种要求，因此，在实际使用时往往需采用两级或两级以上的基本单元放大电路连接起来组成多级放大电路，以满足电路或系统的需要，如图4-32所示。4.4.2多级放大电路下页上页首页

通常把与信号源相连接的第一级放大电路称为输入级，与负载相连接的末级放大电路称为输出级，而在输出级与输入级之间的放大电路称为中间级。输入级与中间级的位置处于多级放大电路的前几级，故又称为前置级。前置级一般都属于小信号工作状态，主要进行电压放大；输出级属于大信号放大，以提供负载足够大的信号，常采用功率放大电路。下页上页首页图4-32多级放大电路的组成框图

2）多级放大电路的耦合方式

多级放大电路各级间的连接方式称为耦合。耦合的方式可分为阻容耦合、直接耦合和变压器耦合等。阻容耦合方式常在分立元件多级放大电路中被广泛使用；放大缓慢变化的信号或直流信号则采用直接耦合的方式，集成电路中也多采用这种耦合方式；变压器耦合由于频率响应不好、笨重、成本高、不能集成等缺点，在放大电路中的应用逐渐被淘汰。下面只讨论前两种级间耦合方式。下页上页首页

①阻容耦合

如图4-33所示是两级阻容耦合共发射极放大电路。两级间的连接通过耦合电容器C2将前级的输出电压加在后级的输入电阻上（即前级的负载电阻），故称为阻容耦合放大电路。下页上页首页图4-33两级阻容耦合放大电路图

在这种电路中，由于耦合电容器隔断了级间的直流通路，因此各级的直流工作点彼止独立，互不影响，这也使得这种耦合放大电路不能放大直流信号或缓慢变化的信号，若放大的交流信号的频率较低，则需采用大容量的电解电容作为耦合电容。下页上页首页

②直接耦合

放大缓慢变化的信号（如热电偶测量炉温变化时送出的电压信号）或直流信号（如电子测量仪表中的放大电路）时，就不能采用阻容耦合方式的放大电路，而要采用直接耦合放大电路。下页上页首页

如图4-34所示就是两级直接耦合放大电路，即前级的输出与后级的输入端直接相连。图4-34两级直接耦合放大电路图

直接耦合方式可省去级间耦合元件，信号传输的损耗小，它不仅能放大交流信号，而且还能放大变化十分缓慢的信号或直流信号，但由于级间为直接耦合，所以前后级之间的直流电位相互影响，使得多级放大电路的各级静态工作点不能独立，当某一级的静态工作点发生变化时，其前后级也将受到影响。例如，当工作温度或电源电压等外界因素发生变化时，直接耦合放大电路中各级静态工作点将跟随变化，这种变化称为工作点漂移。下页上页首页

值得注意的是，第一级的工作点漂移会随着信号传送至后级，并逐级被放大。这样一来，即便输入信号为零，输出电压也会偏离原来的初始值而上下波动，这种现象称为零点漂移。零点漂移将会造成有用信号的失真，严重时有用信号将被零点漂移所“淹没”，使人们无法辨认输出电压是漂移电压，还是有用的信号电压。下页上页首页

在引起工作点漂移的外界因素中，工作温度变化引起的漂移最严重，称为温漂。这主要是由于晶体管的β、ICBO、UBE等参数都随温度的变化而变化，从而引起工作点的移动。衡量放大电路温漂的大小，不能只看输出端漂移电压的大小，还要看放大倍数多大。因此，一般都是将输出端的温漂电压折算到输入端来衡量。如果输出端的温漂电压为ΔUo，电压放大倍数为Aｕ，则折算到输入端的零点漂移电压为：

ΔUi越小，零点漂移越小。如果输入级采用差动放大电路可有效地抑制零点漂移。下页上页首页2.多级放大器性能指标的估算

在图4-32所示多级放大电路的框图中，如果各级电压放大倍数分别为Au1＝uo1/ui、Au2＝uo2/ui2、…、Aun＝uo/uin。由于信号是逐级被传送放大的，前级的输出电压便是后级的输入电压，即uo1=ui2、uo2=ui3、…、uo(n-1)=uin，所以整个放大电路的电压放大倍数为：

上式表明，多级放大电路的电压放大倍数等于各级电压放大倍数的乘积。下页上页首页

若用分贝（dB）表示，则多级放大电路的电压总的增益等于各级电压增益之和，即

应当注意的是，在计算各级电压放大倍数时，必须要考虑到后级的输入电阻对前级的负载效应。即计算每级电压放大倍数时，下一级的输入电阻应作为上一级的负载来考虑。因为后级的输入电阻就是前级放大电路的负载，若不计及负载效应，各级的电压放大倍数仅为空载时的放大倍数，它与实际电路不符，这样，得出的多级放大电路的电压放大倍数是错误的。下页上页首页

由图4-32可见，多级放大电路的输入电阻就是由第一级考虑到后级放大电路影响后的输入电阻求得，即Ri=Ri1。

多级放大电路的输出电阻即由末级放大电路求得的输出电阻，即Ro=Ron。下页上页首页图4-32多级放大电路的组成框图

例4-8：两级共发射极阻容耦合放大电路如图4-35所示，若晶体管VT1的β1＝60，rbe1＝2KΩ，V2的β2＝100，rbe2＝2.2KΩ，其它参数如图4-35(a)所示，各电容的容量足够大。试求放大电路的Au、Ri、Ro。下页上页首页

解：在小信号工作情况下，两级共发射极放大电路的微变等效电路如图4-35(ｂ)、(ｃ)所示所示，下页上页首页

其中图4-35(ｂ)中的负载电阻Ri2即为后级放大电路的输入电阻，即

因此第一级的总负载为：

R´L1=R3∥Ri2=5.1KΩ∥1.7KΩ≈1.3KΩ

第一级电压放大倍数为：

第二级