多級(jí)放大器分析
發(fā)布時(shí)間:2011/12/15 13:59:56 訪問(wèn)次數(shù):3271
為求說(shuō)明清楚,我們以圖6.33電容耦合的二級(jí)放大器為例。請(qǐng)注意,這兩個(gè)單級(jí)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(jí)的輸出,以電容器耦合到第二級(jí)的輸入端。電容器耦合可以防止某級(jí)的直流偏壓,影響另一級(jí)的直流偏壓,但是交流信號(hào)卻能沒(méi)有衰減地通過(guò)耦合電容器,這是因?yàn)樵诜糯笃鞴ぷ黝l率范圍中,電容阻抗Xc≈0。也請(qǐng)注意,我們已經(jīng)將兩個(gè)晶體管分別標(biāo)示為Q1和Q2。
1.負(fù)載效應(yīng)
計(jì)算第一級(jí)放大器的電壓增益時(shí),必須考慮到第二級(jí)放大器所造成的負(fù)載效應(yīng)。因?yàn)樵谛盘?hào)頻率下,耦合電容可以實(shí)際上視為短路,所以第二級(jí)的輸入咀抗就成為第一級(jí)的交流負(fù)載。
從Q1集電極方向看過(guò)去,第二級(jí)的兩個(gè)偏壓電阻R5和R6與Q2的基極輸入阻抗并聯(lián)。換句話說(shuō),集電極端的信號(hào)可以看見(jiàn)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(gè)阻抗的并聯(lián)總阻抗值,如圖6.34所示。因?yàn)榈谝患?jí)的集電極交流有效阻抗,比實(shí)際的集電極電阻R3小,所以第二級(jí)放大器形成的負(fù)載效應(yīng),使第一級(jí)的電壓增益下降。請(qǐng)記住,Av=Rc/re'。
2.第一級(jí)電壓增益
第一級(jí)的集電極交流阻抗為
Rc=R3∥R5∥R6∥Rin(base2)
請(qǐng)記住,像足這樣具有斜體小寫(xiě)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(jí)有效的集電極交流阻抗可以計(jì)算如下:
Rcl=4.7kΩ∥47kΩ∥lOkΩ∥3.57kΩ=l.63kΩ
所以第一級(jí)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(jí)電壓增益
因?yàn)榈诙?jí)沒(méi)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(jí)的電壓增益比較,可以發(fā)現(xiàn),第一級(jí)的增益受第二級(jí)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(méi)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(hào)輸入第一級(jí)放大器,假設(shè)信號(hào)源的內(nèi)部阻抗很小,使得基極輸入電路不會(huì)產(chǎn)生
衰減,則第二級(jí)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(jí)放大器的直流電壓
既然圖6. 33中,兩個(gè)單級(jí)放大器的電路完全相同,Q1和Q2的直流電壓也會(huì)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(jì)算如下:
6.直接耦合多級(jí)放大器
圖6.35顯示直接耦合二級(jí)放大器的基本電路圖。請(qǐng)注意,電路圖中沒(méi)有任何耦合或旁路電容器。第一級(jí)的集電極直流電壓,直接作為第二級(jí)的基極偏壓。當(dāng)工作頻率很低時(shí),電容器耦合多級(jí)放大器的耦合或旁踣電容阻抗,會(huì)比正常值大很多;相反地,直接耦合多級(jí)放大器就擁有比較好的低頻響應(yīng)。低頻時(shí),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(hào)頻率變成0,電壓增益也不會(huì)減少,因?yàn)殡娐防锊粫?huì)出現(xiàn)任何電容阻抗。但是直接耦合放大器也有其缺點(diǎn),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(huì)被后面幾級(jí)放大器加以放大,而造成整個(gè)電路明顯地直流偏移。
為求說(shuō)明清楚,我們以圖6.33電容耦合的二級(jí)放大器為例。請(qǐng)注意,這兩個(gè)單級(jí)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(jí)的輸出,以電容器耦合到第二級(jí)的輸入端。電容器耦合可以防止某級(jí)的直流偏壓,影響另一級(jí)的直流偏壓,但是交流信號(hào)卻能沒(méi)有衰減地通過(guò)耦合電容器,這是因?yàn)樵诜糯笃鞴ぷ黝l率范圍中,電容阻抗Xc≈0。也請(qǐng)注意,我們已經(jīng)將兩個(gè)晶體管分別標(biāo)示為Q1和Q2。
1.負(fù)載效應(yīng)
計(jì)算第一級(jí)放大器的電壓增益時(shí),必須考慮到第二級(jí)放大器所造成的負(fù)載效應(yīng)。因?yàn)樵谛盘?hào)頻率下,耦合電容可以實(shí)際上視為短路,所以第二級(jí)的輸入咀抗就成為第一級(jí)的交流負(fù)載。
從Q1集電極方向看過(guò)去,第二級(jí)的兩個(gè)偏壓電阻R5和R6與Q2的基極輸入阻抗并聯(lián)。換句話說(shuō),集電極端的信號(hào)可以看見(jiàn)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(gè)阻抗的并聯(lián)總阻抗值,如圖6.34所示。因?yàn)榈谝患?jí)的集電極交流有效阻抗,比實(shí)際的集電極電阻R3小,所以第二級(jí)放大器形成的負(fù)載效應(yīng),使第一級(jí)的電壓增益下降。請(qǐng)記住,Av=Rc/re'。
2.第一級(jí)電壓增益
第一級(jí)的集電極交流阻抗為
Rc=R3∥R5∥R6∥Rin(base2)
請(qǐng)記住,像足這樣具有斜體小寫(xiě)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(jí)有效的集電極交流阻抗可以計(jì)算如下:
Rcl=4.7kΩ∥47kΩ∥lOkΩ∥3.57kΩ=l.63kΩ
所以第一級(jí)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(jí)電壓增益
因?yàn)榈诙?jí)沒(méi)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(jí)的電壓增益比較,可以發(fā)現(xiàn),第一級(jí)的增益受第二級(jí)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(méi)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(hào)輸入第一級(jí)放大器,假設(shè)信號(hào)源的內(nèi)部阻抗很小,使得基極輸入電路不會(huì)產(chǎn)生
衰減,則第二級(jí)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(jí)放大器的直流電壓
既然圖6. 33中,兩個(gè)單級(jí)放大器的電路完全相同,Q1和Q2的直流電壓也會(huì)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(jì)算如下:
6.直接耦合多級(jí)放大器
圖6.35顯示直接耦合二級(jí)放大器的基本電路圖。請(qǐng)注意,電路圖中沒(méi)有任何耦合或旁路電容器。第一級(jí)的集電極直流電壓,直接作為第二級(jí)的基極偏壓。當(dāng)工作頻率很低時(shí),電容器耦合多級(jí)放大器的耦合或旁踣電容阻抗,會(huì)比正常值大很多;相反地,直接耦合多級(jí)放大器就擁有比較好的低頻響應(yīng)。低頻時(shí),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(hào)頻率變成0,電壓增益也不會(huì)減少,因?yàn)殡娐防锊粫?huì)出現(xiàn)任何電容阻抗。但是直接耦合放大器也有其缺點(diǎn),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(huì)被后面幾級(jí)放大器加以放大,而造成整個(gè)電路明顯地直流偏移。
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