多级放大电路

(资料图)

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。