多級放大器分析
發(fā)布時間:2011/12/15 13:59:56 訪問次數(shù):3308
為求說明清楚,我們以圖6.33電容耦合的二級放大器為例。請注意,這兩個單級放大器的電路完全相同,都是共發(fā)射極放大器,只是將第一級的輸出,以電容器耦合到第二級的輸入端。電容器耦合可以防止某級的直流偏壓,影響另一級的直流偏壓,但是交流信號卻能沒有衰減地通過耦合電容器,這是因為在放大器工作頻率范圍中,電容阻抗Xc≈0。也請注意,我們已經(jīng)將兩個晶體管分別標(biāo)示為Q1和Q2。
1.負(fù)載效應(yīng)
計算第一級放大器的電壓增益時,必須考慮到第二級放大器所造成的負(fù)載效應(yīng)。因為在信號頻率下,耦合電容可以實際上視為短路,所以第二級的輸入咀抗就成為第一級的交流負(fù)載。
從Q1集電極方向看過去,第二級的兩個偏壓電阻R5和R6與Q2的基極輸入阻抗并聯(lián)。換句話說,集電極端的信號可以看見R3、R5、R6和Rin(base2它們都是并聯(lián)且交流接地。因此Q1的集電極交流有效阻抗,是上述四個阻抗的并聯(lián)總阻抗值,如圖6.34所示。因為第一級的集電極交流有效阻抗,比實際的集電極電阻R3小,所以第二級放大器形成的負(fù)載效應(yīng),使第一級的電壓增益下降。請記住,Av=Rc/re'。
2.第一級電壓增益
第一級的集電極交流阻抗為
Rc=R3∥R5∥R6∥Rin(base2)
請記住,像足這樣具有斜體小寫下角標(biāo)的物理量,代表它是交流數(shù)值。
可以求得IE =1.05mA,re'=23.8Ω及Rin(base2)=3.57kΩ。第一級有效的集電極交流阻抗可以計算如下:
Rcl=4.7kΩ∥47kΩ∥lOkΩ∥3.57kΩ=l.63kΩ
所以第一級從基極到集電極的電壓增益等于
Av1=Rc1/re'=1.63kΩ/23.8Ω
3.第二級電壓增益
因為第二級沒有負(fù)載電阻,所以集電極交流阻抗為R7,而電壓增益等于
Av2=R7/re'=4.7kΩ/23.8Ω=197
與笫一級的電壓增益比較,可以發(fā)現(xiàn),第一級的增益受第二級負(fù)載效應(yīng)所降低的幅度有多大。
4.總電壓增益
在輸出端沒有負(fù)載的情形下,放大器總電壓增益為
Av'=Av1Av2=(68.5)×(197)≈l3495
例如,如果把lOOriV的信號輸入第一級放大器,假設(shè)信號源的內(nèi)部阻抗很小,使得基極輸入電路不會產(chǎn)生
衰減,則第二級的輸出將產(chǎn)生(lOOμV)×(13495)≈1.35V?傠妷涸鲆嬉詃B表示的結(jié)果如下:
Av(dB)'=20lg(13 495) =82.6dB
5.電容器耦合多級放大器的直流電壓
既然圖6. 33中,兩個單級放大器的電路完全相同,Q1和Q2的直流電壓也會相同。既然βDCR4》R2和βDCR8》R6,Q1和Q2的基極直流電壓為
發(fā)射極和集電極的直流電壓計算如下:
6.直接耦合多級放大器
圖6.35顯示直接耦合二級放大器的基本電路圖。請注意,電路圖中沒有任何耦合或旁路電容器。第一級的集電極直流電壓,直接作為第二級的基極偏壓。當(dāng)工作頻率很低時,電容器耦合多級放大器的耦合或旁踣電容阻抗,會比正常值大很多;相反地,直接耦合多級放大器就擁有比較好的低頻響應(yīng)。低頻時,耦合冀旁路電容器電容阻抗值提高,使得電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頻率相當(dāng)?shù)偷臓顩r,T2316162A-45S執(zhí)行放大的工作,即使信號頻率變成0,電壓增益也不會減少,因為電路里不會出現(xiàn)任何電容阻抗。但是直接耦合放大器也有其缺點,當(dāng)溫度或電源供應(yīng)發(fā)生變化,造成電路的直流偏置改變,改變即使很小,也會被后面幾級放大器加以放大,而造成整個電路明顯地直流偏移。
為求說明清楚,我們以圖6.33電容耦合的二級放大器為例。請注意,這兩個單級放大器的電路完全相同,都是共發(fā)射極放大器,只是將第一級的輸出,以電容器耦合到第二級的輸入端。電容器耦合可以防止某級的直流偏壓,影響另一級的直流偏壓,但是交流信號卻能沒有衰減地通過耦合電容器,這是因為在放大器工作頻率范圍中,電容阻抗Xc≈0。也請注意,我們已經(jīng)將兩個晶體管分別標(biāo)示為Q1和Q2。
1.負(fù)載效應(yīng)
計算第一級放大器的電壓增益時,必須考慮到第二級放大器所造成的負(fù)載效應(yīng)。因為在信號頻率下,耦合電容可以實際上視為短路,所以第二級的輸入咀抗就成為第一級的交流負(fù)載。
從Q1集電極方向看過去,第二級的兩個偏壓電阻R5和R6與Q2的基極輸入阻抗并聯(lián)。換句話說,集電極端的信號可以看見R3、R5、R6和Rin(base2它們都是并聯(lián)且交流接地。因此Q1的集電極交流有效阻抗,是上述四個阻抗的并聯(lián)總阻抗值,如圖6.34所示。因為第一級的集電極交流有效阻抗,比實際的集電極電阻R3小,所以第二級放大器形成的負(fù)載效應(yīng),使第一級的電壓增益下降。請記住,Av=Rc/re'。
2.第一級電壓增益
第一級的集電極交流阻抗為
Rc=R3∥R5∥R6∥Rin(base2)
請記住,像足這樣具有斜體小寫下角標(biāo)的物理量,代表它是交流數(shù)值。
可以求得IE =1.05mA,re'=23.8Ω及Rin(base2)=3.57kΩ。第一級有效的集電極交流阻抗可以計算如下:
Rcl=4.7kΩ∥47kΩ∥lOkΩ∥3.57kΩ=l.63kΩ
所以第一級從基極到集電極的電壓增益等于
Av1=Rc1/re'=1.63kΩ/23.8Ω
3.第二級電壓增益
因為第二級沒有負(fù)載電阻,所以集電極交流阻抗為R7,而電壓增益等于
Av2=R7/re'=4.7kΩ/23.8Ω=197
與笫一級的電壓增益比較,可以發(fā)現(xiàn),第一級的增益受第二級負(fù)載效應(yīng)所降低的幅度有多大。
4.總電壓增益
在輸出端沒有負(fù)載的情形下,放大器總電壓增益為
Av'=Av1Av2=(68.5)×(197)≈l3495
例如,如果把lOOriV的信號輸入第一級放大器,假設(shè)信號源的內(nèi)部阻抗很小,使得基極輸入電路不會產(chǎn)生
衰減,則第二級的輸出將產(chǎn)生(lOOμV)×(13495)≈1.35V?傠妷涸鲆嬉詃B表示的結(jié)果如下:
Av(dB)'=20lg(13 495) =82.6dB
5.電容器耦合多級放大器的直流電壓
既然圖6. 33中,兩個單級放大器的電路完全相同,Q1和Q2的直流電壓也會相同。既然βDCR4》R2和βDCR8》R6,Q1和Q2的基極直流電壓為
發(fā)射極和集電極的直流電壓計算如下:
6.直接耦合多級放大器
圖6.35顯示直接耦合二級放大器的基本電路圖。請注意,電路圖中沒有任何耦合或旁路電容器。第一級的集電極直流電壓,直接作為第二級的基極偏壓。當(dāng)工作頻率很低時,電容器耦合多級放大器的耦合或旁踣電容阻抗,會比正常值大很多;相反地,直接耦合多級放大器就擁有比較好的低頻響應(yīng)。低頻時,耦合冀旁路電容器電容阻抗值提高,使得電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頻率相當(dāng)?shù)偷臓顩r,T2316162A-45S執(zhí)行放大的工作,即使信號頻率變成0,電壓增益也不會減少,因為電路里不會出現(xiàn)任何電容阻抗。但是直接耦合放大器也有其缺點,當(dāng)溫度或電源供應(yīng)發(fā)生變化,造成電路的直流偏置改變,改變即使很小,也會被后面幾級放大器加以放大,而造成整個電路明顯地直流偏移。
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