《電工電子技術(shù)》課件-第9章

第9章基本放大電路9.1放大電路及其工作原理9.2放大電路的靜態(tài)分析9.3放大電路的動(dòng)態(tài)分析9.4穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的偏置電路9.5多級放大電路本章小結(jié)習(xí)題與思考題本章首先介紹基本放大電路的兩種基本分析方法——圖解法與微變等效電路法，主要包括用圖解法分析電路參數(shù)對電路靜態(tài)工作點(diǎn)的影響，分析波形失真；用微變等效電路法估算電壓增益、電路輸入、輸出阻抗等動(dòng)態(tài)指標(biāo)。然后介紹基本放大電路的三種組態(tài)及特點(diǎn)，工作點(diǎn)穩(wěn)定電路的工作原理，場效應(yīng)管放大電路的組成及工作原理，用微變等效法估算電路的動(dòng)態(tài)指標(biāo)。最后簡單介紹多級放大電路的耦合方式及分析計(jì)算方法。9.1放大電路及其工作原理

實(shí)際中常常需要將一些微弱信號放大到便于測量和利用的程度。例如，從收音機(jī)天線接收到的無線電信號或者從傳感器得到的信號，有時(shí)只有微伏或毫伏的數(shù)量級，必須經(jīng)過放大才能驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器或者進(jìn)行觀察、記錄和控制。所謂放大，表面上是將信號的幅度由小增大，但是，放大的實(shí)質(zhì)是能量的控制轉(zhuǎn)換，即由一個(gè)較小的輸入信號控制直流電源，使之轉(zhuǎn)換成交流能量輸出，驅(qū)動(dòng)負(fù)載。規(guī)定：

(1)在分析放大電路時(shí)，常以公共端作為電路的零電位參考點(diǎn)，稱之為接“地”端，電路中各點(diǎn)的電壓都是相對于“地”端的電位差。

(2)電壓規(guī)定為上“+”下“-”，若與規(guī)定相反，冠以“-”號；電流規(guī)定流入端口為正，流出端口為負(fù)。

(3)電量符號規(guī)定為：直流電量：大寫字母、大寫腳標(biāo)；交流電量：小寫字母、小寫腳標(biāo)；瞬時(shí)電量：小寫字母、大寫腳標(biāo)；有效值：大寫字母、小寫腳標(biāo)。9.1.1放大電路的組成原則下面以圖9-1所示的共發(fā)射極放大電路為例介紹放大電路的組成原則。圖9-1共發(fā)射極放大電路放大電路的組成原則是：

(1)為保證三極管工作在放大區(qū)，發(fā)射結(jié)必須正向偏置，集電結(jié)必須反向偏置。

(2)電路中應(yīng)保證輸入信號能加至三極管的發(fā)射結(jié)，以控制三極管的輸出電流。同時(shí)，也要保證放大了的信號從電路中輸出。耦合電容(隔直電容)的作用：使交流信號順利通過，而無直流聯(lián)系。耦合電容容量較大，一般采用電解電容器，而電解電容分正負(fù)極，接反就會(huì)損壞。圖9-1是NPN型三極管組成的放大電路，若用PNP型，則將電源和電解電容的極性反接即可。電路中Rb、UCC、Rc構(gòu)成放大器件的偏置電路，保證其工作在放大區(qū)域。信號輸入回路Ui→C1→b-e→地；信號輸出回路Uo→C2→c-e→地。各元件的組成如下：

V是NPN型三極管，具有電流放大作用，擔(dān)負(fù)放大任務(wù)。所以要通過UCC和Rb為其發(fā)射結(jié)提供較小的正偏壓，通過UCC和Rc給其集電結(jié)提供較大的反偏壓。

Rb稱為基極偏置電阻，用于為基極輸入提供合適的偏置電流；Rc稱為集電極負(fù)載電阻，作用是將IC的變化轉(zhuǎn)化為電壓的變化提供給負(fù)載。

C1的作用是隔斷放大電路與信號源之間的直流聯(lián)系，同時(shí)讓交流信號順利加到輸入電極上；C2的作用是隔斷放大電路與負(fù)載之間的直流聯(lián)系，同時(shí)讓輸出交流信號順利加到負(fù)載上。下面定性分析其工作原理。UCC和Rb、Rc一起保證V管工作在放大區(qū)，C1保證Ui能夠順利加到基極上，利用放大管的電流放大作用，輸出一個(gè)放大了β倍的電流，并通過電阻轉(zhuǎn)化為一個(gè)放大的電壓信號。從工作原理的簡要敘述中可以看到，放大電路存在的電量既有直流，又有交流，還有交、直流的疊加等。所以定量分析過程中，既要對直流進(jìn)行分析，又要對交流進(jìn)行分析。定量分析方法有三種：①近似估算法；②圖解法；③等效電路法。

例9-1

判斷圖9-2所示電路是否具有放大作用。

解圖(a)不能放大，因?yàn)槭荖PN三極管，所加的電壓UBE不滿足條件，所以不具有放大作用。圖(b)具有放大作用。圖9-2例9-1圖9.1.2直流通路和交流通路當(dāng)輸入信號為零時(shí)，電路只有直流電流；當(dāng)考慮信號的放大時(shí)，我們應(yīng)考慮電路的交流通路。所以在分析、計(jì)算具體放大電路前，應(yīng)分清放大電路的交、直流通路。由于放大電路中存在著電抗元件，所以直流通路和交流通路不相同。直流通路：電容視為開路，電感視為短路。交流通路：電容和電感作為電抗元件處理，一般電容按短路處理，電感按開路處理。直流電源因?yàn)槠鋬啥说碾妷汗潭ú蛔?，?nèi)阻視為零，故在畫交流通路時(shí)也按短路處理。放大電路的分析包含兩部分內(nèi)容：直流分析：又稱為靜態(tài)分析，用于求解電路的直流工作參數(shù)，即基極直流電流IB，集電極直流電流IC，集電極與發(fā)射極間的直流電壓UCE。交流分析：又稱為動(dòng)態(tài)分析，用來求出電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻?；竟采潆娐返闹绷魍泛徒涣魍芬妶D9-3。圖9-3基本共射電路的直流通路和交流通路9.2放大電路的靜態(tài)分析

9.2.1用估算法確定靜態(tài)工作點(diǎn)Q

什么是放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)？所謂靜態(tài)工作點(diǎn)，就是直流工作點(diǎn)，簡稱Q點(diǎn)。我們在進(jìn)行靜態(tài)分析時(shí)，主要是求基極直流電流IB、集電極直流電流IC、集電極與發(fā)射極間的直流電壓UCE。根據(jù)放大電路的直流通路，可以估算出該放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。求靜態(tài)工作點(diǎn)就是求IB、IC、UCE。

(1)求IB。由于三極管導(dǎo)通時(shí)，UBE變化很小，可視為常數(shù)。一般地：硅管UBE＝0.6～0.8V，取0.7V鍺管UBE＝0.1～0.3,取0.2V當(dāng)UCC、Rb已知時(shí)，可求出IB：

(2)求IC。

IC=βIBQ

(3)求UCE。

UCEQ=UCC-ICRC

9.2.2用圖解法估算靜態(tài)工作點(diǎn)Q三極管的電流、電壓關(guān)系可用其輸入特性曲線和輸出特性曲線表示。我們可以在特性曲線上直接用作圖的方法來確定靜態(tài)工作點(diǎn)。圖解法是根據(jù)晶體管的輸入和輸出特性曲線以及電路參數(shù)，在特性曲線上確定靜態(tài)工作點(diǎn)Q的位置，并根據(jù)輸入信號的波形，畫出晶體管各點(diǎn)的電流電壓波形，以及輸出信號的波形。用圖解法對放大電路的靜態(tài)分析可分為兩步(具體圖示見圖9-4)，先根據(jù)輸入回路IB與UBE的關(guān)系式在輸入特性曲線上確定輸入回路的靜態(tài)工作點(diǎn)Q，隨后根據(jù)輸出回路IC與UCE的關(guān)系式確定輸出回路的靜態(tài)工作點(diǎn)，求出ICQ和UCEQ。其中需要分別在輸入特性圖和輸出特性圖上作出直流負(fù)載線。圖9-4圖解法估算靜態(tài)工作點(diǎn)

1.圖解法求Q點(diǎn)的步驟

(1)在輸出特性曲線所在坐標(biāo)中，按直流負(fù)載線方程uCE=UCC-iCRC，作出直流負(fù)載線。

(2)由基極回路求出IBQ。

(3)找出iB=IBQ這一條輸出特性曲線與直流負(fù)載線的交點(diǎn)，即為Q點(diǎn)。讀出Q點(diǎn)的電流、電壓即為所求。

例9-2

如圖9-5(a)所示電路，已知Rb=280kΩ，Rc=3kΩ，UCC=12V，三極管的輸出特性曲線如圖9-5(b)所示，試用圖解法確定靜態(tài)工作點(diǎn)。圖9-5例9-2圖

解首先寫出直流負(fù)載方程，并作出直流負(fù)載線。

uCE=UCC-iCRC

iC=0，uCE=UCC=12V，得M點(diǎn)；uCE=0，iC=

=4mA，得N點(diǎn)；連接MN，即得直流負(fù)載線。直流負(fù)載線與iB=IBQ=40μA這一條特性曲線的交點(diǎn)，即為Q點(diǎn)，從圖上可得ICQ=2mA，UCEQ=6V。

2.電路參數(shù)對靜態(tài)工作點(diǎn)的影響

靜態(tài)工作點(diǎn)的位置十分重要，而靜態(tài)工作點(diǎn)與電路參數(shù)有關(guān)。表9-1分析了電路參數(shù)Rb、Rc、UCC對靜態(tài)工作點(diǎn)的影響，為調(diào)試電路給出理論指導(dǎo)。表9-1Rb、Rc、UCC對靜態(tài)工作點(diǎn)的影響9.3放大電路的動(dòng)態(tài)分析

當(dāng)輸入端加入信號ui時(shí)，輸入電流iB就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的變化，從而引起三極管的工作狀態(tài)隨輸入信號的變化而變化，我們把加進(jìn)輸入交流信號時(shí)的狀態(tài)稱為放大電路的動(dòng)態(tài)。

9.3.1微變等效電路法的基本思想

微變等效電路法的基本思想是：當(dāng)輸入信號變化的范圍很小時(shí)，可以認(rèn)為三極管電壓、電流變化量之間的關(guān)系基本上是線性的，即在一個(gè)很小的范圍內(nèi)，輸入特性和輸出特性均可近似看做一段直線。因此，就可以給三極管建立一個(gè)小信號的線性模型，這就是微變等效電路。利用微變等效電路，可以將含有非線性元件(三極管)的放大電路轉(zhuǎn)化為我們熟悉的線性電路，然后利用電路分析的有關(guān)方法求解。三極管的微變等效電路如圖9-6所示。圖9-6三極管的微變等效電路其中rbe的取值可由下式計(jì)算:

rbb′是基區(qū)體電阻，對于低頻小功率管，約為100~500Ω，一般情況取rbb′≈300Ω。9.3.2三種基本組態(tài)放大電路的分析

微變等效電路主要用于放大電路動(dòng)態(tài)特性分析。三極管有三種接法，故放大電路也有三種基本組態(tài)，各種實(shí)際放大電路都是這三種基本放大電路的變形及組合。

1.放大電路的性能指標(biāo)

放大電路的性能指標(biāo)有許多種，我們只介紹幾個(gè)反映放大器性能的基本指標(biāo)。

(1)電壓放大倍數(shù)Au。電壓放大倍數(shù)是衡量放大電路的電壓放大能力的指標(biāo)。它定義為輸出電壓的幅值或有效值與輸入電壓幅值或有效值之比，有時(shí)也稱為電壓增益：有時(shí)亦定義源電壓放大倍數(shù)AuS，它表示輸出電壓與信號源電壓幅值或有效值之比。顯然，當(dāng)信號源內(nèi)阻RS=0時(shí)，AuS=Au，AuS就是考慮了信號源內(nèi)阻RS影響時(shí)的電壓放大倍數(shù)：

(2)電流放大倍數(shù)Ai。電流放大倍數(shù)定義為輸出電流與輸出電流幅值或有效值之比：

(3)功率放大倍數(shù)Ap。功率放大倍數(shù)定義為輸出功率與輸入功率之比：

(4)輸入電阻ri。放大電路由信號源提供輸入信號，當(dāng)放大電路與信號源相連時(shí)，就要從信號源索取電流。索取電流的大小表明了放大電路對信號源的影響程度。所以定義輸入電阻來衡量放大電路對信號源的影響。當(dāng)信號頻率不高時(shí)，電抗效應(yīng)不考慮，則有對多級放大電路，本級的輸入電阻又構(gòu)成前級的負(fù)載，表明了本級對前級的影響。對輸入電阻的要求視具體情況而不同。進(jìn)行電壓放大時(shí)，希望輸入電阻要高；進(jìn)行電流放大時(shí)，又希望輸入電阻要低；有的時(shí)候又要求阻抗匹配，希望輸入電阻為某一特殊的數(shù)值。

(5)輸出電阻ro。輸出電阻是從輸出端看進(jìn)去的放大電路的等效電阻。由微變等效電路求輸出電阻的方法，一般是將輸入信號源US短路(電流源開路)，注意應(yīng)保留信號源內(nèi)阻。然后在輸出端外接電源U2，并計(jì)算出該電壓源供給的電流I2，則輸出電阻由下式算出：輸出電阻高低表明了放大器所能帶動(dòng)負(fù)載的能力。ro越小，表明帶負(fù)載能力越強(qiáng)。

2.共發(fā)射極放大電路

根據(jù)共發(fā)射極放大電路(圖9-7(a))畫出交流通路(圖9-7(b))的微變等效電路(圖9-7(c))時(shí)，把C1、C2和直流電源UCC視為短路，三極管用微變等效電路代替。圖9-7共射放大電路、交流通路及微變等效電

(1)電壓放大倍數(shù)。式中RL′=Rc∥RL。由輸入回路得

Ui=Ibrbe

(2)電流放大倍數(shù)Ai。(3)輸入電阻ri。當(dāng)Rb>>rbe時(shí)，ri=Rb∥rbe≈rbe。

(4)輸出電阻。由于當(dāng)Ui=0時(shí)，Ib=0，從而受控源βIb=0，因此可直接得出ro=Rc注意：因ro常用來考慮帶負(fù)載RL的能力，所以求ro時(shí)不應(yīng)含RL，應(yīng)將其斷開。

(5)源電壓放大倍數(shù)。

3.共集電極放大電路

共集電極放大電路如圖9-8(a)所示，信號從基極輸入，射極輸出，故又稱為射極輸出器，等效電路如圖9-8(b)所示。

(1)電壓放大倍數(shù)。式中圖9-8共集電極放大電路及微變等效電路通常(1+β)Re′>>rbe，所以Au<1且Au≈1,即共集電極放大電路的電壓放大倍數(shù)小于1而接近于1，且輸入電壓與輸出電壓同相位，故又稱為射極跟隨器。

(2)電流放大倍數(shù)Ai。

(3)輸入電阻ri。

共集電極放大電路輸入電阻高，這是共集電極電路的特點(diǎn)之一。

(4)輸出電阻ro。按輸出電阻的計(jì)算辦法，信號源US短路，在輸出端加入U(xiǎn)2，求出電流I2，則有其等效電路如圖9-9所示，可得圖9-9共集電極放大電路計(jì)算輸出電阻ro的等效電路式中RS′=RS∥Rb。

ro是一個(gè)很小的值。輸出電阻小，這是共集電極電路的又一特點(diǎn)。

4.共基極放大電路

共基極放大電路是從發(fā)射極輸入信號，從集電極輸出信號，電路和等效電路分別如圖9-10(a)、(b)所示。

(1)電壓放大倍數(shù)Au。定義：該式與共發(fā)射極相同，但輸出與輸入同相。圖9-10共基極放大電路及微變等效電路

(2)輸入電阻ri。

與共射極放大電路相比，其輸入電阻減小

(3)輸出電阻ro。當(dāng)US=0時(shí)，Ib=0，βIb=0，故ro=Rc。9.4穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的偏置電路

半導(dǎo)體器件對溫度十分敏感，溫度的變化會(huì)使靜態(tài)工作點(diǎn)產(chǎn)生變化，如靜態(tài)工作點(diǎn)選擇過高會(huì)產(chǎn)生飽和失真等。穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的偏置電路可以讓電路具有合適工作的靜態(tài)工作點(diǎn)。9.4.1放大電路的非線性失真

作為對放大電路的要求，應(yīng)使輸出電壓盡可能的大，但它受到三極管非線性的限制，當(dāng)信號過大或工作點(diǎn)選擇不合適時(shí)，輸出電壓波形將產(chǎn)生失真。

1.截止失真和飽和失真由于工作點(diǎn)位置不合適引起的失真有截止失真和飽和失真(見圖9-11)。圖9-11截止失真和飽和失真

(1)截止失真。當(dāng)工作點(diǎn)設(shè)置過低(IB過小)，在輸入信號的負(fù)半周，三極管的工作狀態(tài)進(jìn)入截止區(qū)，因而引起iB、iC、uCE的波形失真，稱為截止失真。對于NPN型共射極放大電路，截止失真時(shí)，輸出電壓uCE的波形出現(xiàn)頂部失真。對于PNP型共射極放大電路，截止失真時(shí)，輸出電壓uCE的波形出現(xiàn)底部失真。

(2)飽和失真。當(dāng)工作點(diǎn)設(shè)置過高(IB過大)，在輸入信號的正半周，三極管的工作狀態(tài)進(jìn)入飽和區(qū)，因而引起iC、uCE的波形失真，稱為飽和失真。對于NPN型共射極放大電路，飽和失真時(shí)，輸出電壓uCE的波形出現(xiàn)底部失真。對于PNP型共射極放大電路，飽和失真時(shí)，輸出電壓uCE的波形出現(xiàn)頂部失真。

2．最大不失真輸出電壓幅值Umax(或最大峰—峰Up-p)由于存在截止失真和飽和失真，故放大電路存在最大不失真輸出電壓幅值Umax(或最大峰—峰Up-p)，見圖9-12。最大不失真輸出電壓是指：當(dāng)直流工作狀態(tài)已定的前提下，逐漸增大輸入信號，三極管尚未進(jìn)入截止或飽和時(shí)，輸出所能獲得的最大不失真電壓。如ui增大首先進(jìn)入飽和區(qū)，最大不失真輸出電壓受飽和區(qū)限制，則

Ucem=UCEQ-Uces

如ui增大首先進(jìn)入截止區(qū)，最大不失真輸出電壓受截止區(qū)限制，則

Ucem=ICQ·RL′最大不失真輸出電壓值，選取其中小的一個(gè)。圖9-12最大不失真輸出電壓9.4.2穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的偏置電路

1.電流反饋式偏置電路的工作原理工作點(diǎn)的變化集中在集電極電流IC的變化。因此，工作點(diǎn)穩(wěn)定的具體表現(xiàn)就是IC的穩(wěn)定。為了克服IC的漂移，可將集電極電流或電壓變化量的一部分反過來饋送到輸入回路，影響基極電流IB的大小，以補(bǔ)償IC的變化，這就是反饋法穩(wěn)定工作點(diǎn)。反饋法中常用的電路有電流反饋式偏置電路、電壓反饋式偏置電路和混合反饋式偏置電路三種，其中最常用的是電流反饋式偏置電路，如圖9-13所示。圖9-13電流反饋式偏置電路原理：溫度↑→IC↑→UE↑→UBE↓→IB↓→IC↓電路上要滿足的條件如下：

(1)要保持基極電位UB恒定，使它與IB無關(guān)，即

UCC=(IR+IB)Rb2+IRRb1

IR＞＞IB

說明UB與晶體管無關(guān)，不隨溫度而改變。

(2)由于IE=UE/Re，所以要穩(wěn)定工作點(diǎn)，應(yīng)使UE恒定，不受UBE的影響，因此要求滿足以下條件：

UB>>UBE

具備上述條件，就可以認(rèn)為工作點(diǎn)與三極管參數(shù)無關(guān)，達(dá)到穩(wěn)定工作點(diǎn)的目的。同時(shí)，當(dāng)選用不同β值的三極管時(shí)，工作點(diǎn)也近似不變，有利于調(diào)試和生產(chǎn)。穩(wěn)定工作點(diǎn)的過程可表示如下：溫度↑→IE↑→IERe↑→UBE↓→IE↓實(shí)際公式中應(yīng)滿足如下關(guān)系:

IR≥(5～10)IB(硅管可以更小)

UB≥(5～10)UBE

對于硅管，UB=3～5V；鍺管，UB=1～3V。

2.靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算

靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算式如下：

3.動(dòng)態(tài)分析

首先畫出微變等效電路圖(如圖9-14所示)。

(1)電壓放大倍數(shù)。

(2)輸入電阻。

ri=Rb1∥Rb2∥rbe

(3)輸出電阻。

ro=Rc

圖9-14電流反饋式偏置電路的微變等效電路

4．綜合舉例

例9-3

在圖9-15所示放大電路中，已知UCC=12V，RC=6kΩ，RE1=300Ω，RE2=2.7kΩ，RB1=60kΩ，RB2=20kΩ，RL=6kΩ，晶體管β=50，UBE=0.6V。試求：

(1)靜態(tài)工作點(diǎn)IBQ、ICQ及UCEQ；

(2)畫出微變等效電路；

(3)輸入電阻ri、ro及Au。圖9-15例9-3圖解(1)求靜態(tài)工作點(diǎn)(直流通路見圖9-16)：圖9-16例9-3題圖的直流通路

(2)由微變等效電路求交流參數(shù)(微變等效電路如圖9-17所示)：

RB=RB1∥RB2=15kΩ圖9-17例9-3圖的微變等效電路

例9-4

在圖9-18所示放大電路中，已知UCC=12V，RE=2kΩ，RB=200kΩ，RL=2kΩ，晶體管β=60，UBE=0.6V，信號源內(nèi)阻RS=100Ω。試求：

(1)靜態(tài)工作點(diǎn)IB、IE及UCE；

(2)畫出微變等效電路；

(3)Au、ri和ro。

解由直流通路求靜態(tài)工作點(diǎn)(直流通路見圖9-19):IE=(1+β)IB=(1+60)×0.035mA=2.14mAUCE=UCC-IERE=12-2×2.14V=7.72V圖9-18例9-4題圖圖9-19例9-4題圖的直流通路由微變等效電路求交流參數(shù)(微變等效電路見圖9-20)：圖9-20例9-4題圖的微變等效電路9.5多級放大電路

9.5.1多級放大電路與級間耦合方式

在實(shí)際應(yīng)用中，由于單一級放大電路的放大倍數(shù)不夠大，或性能指標(biāo)達(dá)不到要求等原因，實(shí)際放大電路一般多是由幾級基本電路及它們的改進(jìn)型組合而成的多級放大電路。多級放大電路級與級之間的連接(或稱級間耦合)一般有四種方式，分別為直接耦合、阻容耦合、變壓器耦合和光電耦合。變壓器耦合由于變壓器體積大、費(fèi)用高、低頻特性差，故現(xiàn)較少采用。光電耦合是用發(fā)光器件將電信號轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?，再通過光敏器件把光信號變?yōu)殡娦盘杹韺?shí)現(xiàn)級間耦合的。這里介紹直接耦合和阻容耦合放大電路。

1.多級放大電路的一般結(jié)構(gòu)框圖

多級放大電路的一般結(jié)構(gòu)框圖如圖9-21所示。多級放大電路對輸入級的要求與信號源的性質(zhì)有關(guān)。例如，當(dāng)輸入信號源為高阻電壓源時(shí)，要求輸入級也必須有高的輸入電阻(例如共集電極放大電路)，以減少信號在內(nèi)阻上的損失。如果輸入信號為電流源，為了充分利用信號電流，則要求輸入級有較低的輸入電阻(例如共基極放大電路)。中間級的主要任務(wù)是進(jìn)行電壓放大。多級放大電路的放大倍數(shù)主要取決于中間級，它本身就可能由若干級放大電路組成。輸出級的作用是推動(dòng)負(fù)載工作，當(dāng)負(fù)載僅需較大的電壓時(shí)，要求輸出具有大的電壓動(dòng)態(tài)范圍。更多場合下輸出級推動(dòng)揚(yáng)聲器、電機(jī)等執(zhí)行部件，需要輸出足夠大的功率，常稱為功率放大電路。圖9-21多級放大電路的結(jié)構(gòu)框圖

2.多級放大電路級間耦合方式

通常把多級放大電路中級與級、級與信號源、級與負(fù)載的連接方法稱為級間耦合方式。耦合必須滿足下列要求：保證各級管子有合適的工作點(diǎn)，避免信號失真；把前級信號盡可能多地傳送到后級，減小信號損失。常見的級間耦合方式有阻容耦合、電隔離耦合和直接耦合(見圖9-22)。圖9-22多級放大電路的級間耦合方式

1)阻容耦合阻容耦合放大電路中，耦合電容起了“隔直通交”的作用。因此，各級的工作點(diǎn)彼此獨(dú)立，互不影響；只要耦合電容的容量比較大，前級信號就能在一定的頻率范圍內(nèi)幾乎無衰減地(即不在電容上產(chǎn)生壓降)傳送到下一級。應(yīng)當(dāng)指出，如果信號的頻率太低，則因電容的容抗很大，使傳送到后級的信號變得很小，導(dǎo)致整個(gè)放大電路的輸出信號也變小了。因此，阻容耦合放大電路不適于放大變化緩慢的信號和直流信號。阻容耦合電路的主要特點(diǎn)有：

(1)各級的工作點(diǎn)彼此獨(dú)立，故整個(gè)電路的溫漂不大(溫漂概念見后面章節(jié))。

(2)由于耦合電容不能傳送緩慢變化信號和直流信號，因此這種電路只能放大頻率不太低的交流信號，而不能放大緩慢變化的信號和直流信號，故有時(shí)稱為交流放大器。

(3)由于在集成電路中制造較大容量的電容很困難，因此集成電路中不采用阻容耦合方式，它常用于分立元件電路。

2)直接耦合前級的輸出端和后級的輸入端直接連接的方式，稱為直接耦合。直接耦合放大電路不需要耦合電容，一般也不采用旁路電容，它具有良好的頻率特性，可以放大緩慢變化甚至零頻的直流信號，因此又稱為直流放大器。顯然，直流信號的放大只能采用直接耦合放大電路，但直接耦合放大電路也能放大交流信號，而阻容耦合放大電路只能用于交流放大。9.5.2多級放大電路的指標(biāo)計(jì)算

1．電壓放大倍數(shù)

多級放大電路如圖9-23所示，其電壓放大倍數(shù)為以此類推，所以

Au=Au1·Au2·Au3…Aun

說明多級放大電路的電壓放大倍數(shù)，等于各級電壓放大倍數(shù)的乘積。圖9-23多級放大電路指標(biāo)計(jì)算

2．輸入輸出電阻一般說來，多級放大電路的輸入電阻就是輸入級的輸入電阻，而輸出電阻就是輸出級的電阻。由于多級放大電路的放大倍數(shù)為各級放大倍數(shù)的乘積，所以，在設(shè)計(jì)多級放大電路的輸入和輸出級時(shí)，主要考慮輸入電阻和輸出電阻的要求，而放大倍數(shù)的要求由中間級完成。具體計(jì)算輸入電阻和輸出電阻時(shí)，可直接利用已有的公式。但要注意，有的電路形式要考慮后級對輸入電阻的影響和前一級對輸出電阻的影響。

例9-5

如圖9-24所示三級放大電路。已知：UCC=15V，Rb1=150kΩ，Rb22=100kΩ，Rb21=15kΩ，Rb32=100kΩ，Rb31=22kΩ，Re1=20kΩ，Re2′=100Ω，Re2=750Ω，Re3=1kΩ，Rc2=5kΩ，Rc3=3kΩ，RL=1kΩ，三級管的電流放大倍數(shù)均為β=50。試求電路的靜態(tài)工作點(diǎn)、電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻。

解第一級是射極輸出器，第二、三級都是具有電流反饋的工作點(diǎn)穩(wěn)定電路，均是阻容耦合，所以各級靜態(tài)工作點(diǎn)均可單獨(dú)計(jì)算。注意，第二級多出了Re2′，引入了交流負(fù)反饋，會(huì)降低第二級的電壓放大倍數(shù)，但會(huì)減小失真。圖9-24例9-5題圖

(1)求靜態(tài)工作點(diǎn)。第一級：

第二級:第三級:

(2)求電壓放大倍數(shù)。

Au=Au1·Au2·Au3

第一級：第二級：式中：Rc2′=Rc2∥ri3=5∥0.96≈0.8kΩ。第三級:式中:Rc3′=Rc3∥RL=3∥1=0.75kΩ故

Au=Au1·Au2·Au3=1×5.13×39.06≈200

(3)輸入電阻。輸入電阻即為第一級的輸入電阻：

ri=ri1=Rb1∥ri1′=150∥178≈81kΩ式中：

ri1′=rbe1+(1+β)Re1′=178kΩ

Re1′=Re1∥ri2=20∥4.17=3.45kΩ

(4)輸出電阻。輸出電阻即為第三級的輸出電阻：

ro=ro3=Rc3=3kΩ本章小結(jié)放大電路的功能是利用三極管的電流控制作用，或場效應(yīng)管電壓控制作用，把微弱的電信號(簡稱信號，指變化的電壓、電流、功率)不失真地放大到所需的數(shù)值，實(shí)現(xiàn)將直流電源的能量部分地轉(zhuǎn)化為按輸入信號規(guī)律變化且有較大能量的輸出信號。放大電路的實(shí)質(zhì)是一種用較小的能量去控制較大能量轉(zhuǎn)換的能量轉(zhuǎn)換裝置。放大電路組成的原則是必須有直流