模拟电子技术基础 -- 3. 多级放大电路

多级放大电路的耦合方式

直接耦合

1. 多级放大电路，最容易想到的形式即为a中所示，$R_{c1}$既作为T1的集电极电阻，又作为第二级的基极电阻。如何选取合适的c1阻值？然而这种多级放大电路有一个缺点，通常情况下，$U_{BEQ2}$约为0.7V，则T1管的静态工作点将靠近饱和区，在动态信号放大时会引起饱和失真。为此，增加电阻e2，抬高T2的基极电位，如图b。
2. 但是，增加了e2电阻后，会使得T2管的电压放大倍数大大下降。为什么。因此需要选择一种器件取代$R_{e2}$，它应对直流量和交流量表现出不同特性。应对直流量，它表现为一个电压源，抬高T2的基极电位；应对交流量，它等效成一个小电阻。二极管和稳压管都具有上述特性。
3. 如图c。用稳压管代替电阻e2。
4. 另外一个多级放大电路需要面对的问题是，为了使各级晶体管都工作在放大区，必然要求T2的集电极电位高于基极。可以设想，如果级数增多，且仍都为NPN管构成的共射电路，则集电极的电位会逐级升高，以至于接近电源电压，使后级的静态工作点不合适。采用NPN和PNP型晶体管混合使用的方法解决上述问题，如图d。

• 直接耦合方式的优缺点
  • 各级之间的直流通路相连，静态工作点相互影响，给电路的分析、设计和调试带来困难。需要采用计算机软件辅助分析。
  • 突出优点是具有良好的低频特性，可以放大缓慢变化的信号；没有大容量电容，易于实现电路集成。

阻容耦合

第一级为共射电路，第二级为共集放大电路。

• 阻容耦合的特点
  • 各级静态工作点独立。在分立元件电路中，阻容耦合方式得到非常广泛的应用。
  • 低频特性差。
  • 通常，只有在信号频率高、输出功率很大等特殊情况下，才会采用阻容耦合方式的分立元件放大电路。

变压器耦合

• 特点
  • 低频特性差
  • 笨重，不能集成
  • 可以实现阻抗变换
    在实际系统中，负载阻抗的数值往往很小。如扩音器的扬声器，阻值一般为3、4、8和16欧姆等几种。如果用直接耦合的方式，电压放大倍数不够。用变压器实现阻抗变换，可以得到电压放大倍数$A_u=-\frac{\beta R_L^{\prime }}{r_{be}}$, $R_L^{\prime }=N_1^2/N_2^2{R}_L$

光电耦合

发光二极管和光敏元件（光电三极管）相互绝缘的组合在一起，实现了电气隔离，从而可有效地抑制电干扰。
在输出回路常采用复合管（也称达林顿结构）形式以增大放大倍数。

多级放大电路的动态分析

• 每一级的放大倍数应当是以后级输入电阻作为负载时的放大倍数。
• 多级放大电路的输入电阻就是第一级的输入电阻
• 输出电阻就是最后一级的输出电阻

直接耦合多级放大电路的调试 – 基于LTspice