多级放大电路

级间耦合方式

直接耦合

• 定义：将两级放大电路用导线、电阻、二极管等直接连接（不使用电容、变压器和光敏管）。

• 特点：两级之间除能够传递信号外，静态工作点也相互影响。

  • 要考虑后级电压和前级电压之间的电位差，使三极管处于放大状态
  • 同时前级变化（总电阻变化），各级静态自然也会受到影响

• 优点：可以进行直流电压或者低频信号放大；

• 缺点：前级静态工作点会影响后级静态，第一，计算会比较麻烦，第二，后级静态工作点很难稳定。

直接耦合多级放大电路的稳压管的作用

​ 图中稳压管具有一个特点，其动态电阻远小于静态电阻，这样在静态分析中它可以消耗静态电压，但在动态分析时，在稳压管上却只有很小的动态电压，有利于提高放大倍数。

直接耦合多级放大电路的 NPN 和 PNP 交替使用的妙处

​ NPN 管共射极电路，输入为基极，输出为集电极，在放大状态下，集电极电位会高于基极电位——集电极反偏，也就是说，其静态电位从输入到输出，是一个爬坡状态。大家可以想象一下，如果这个多级共射极放大电路都使用 NPN 管，那么各级的 C 端电位将逐级提升，一级一级级联，最后一级的 C 端电位将会很高。而在某一级使用 PNP 管，则会导致C 端电位下降，有利于多级的静态电位调配。

阻容耦合

• 定义：用隔直电容将两级放大电路连接起来，利用后级输入电阻和此电容，组成阻容耦合。

• 优点：由于电容的隔直作用，两级放大器之间的静态是互不影响的，各级静态工作点比较好选择且容易稳定。

• 缺点：不能放大直流信号，对低频信号有较强的衰减作用。

变压器耦合

用变压器连接前后两级放大电路，可以实现高频信号的传递，且隔开了前后两级放大电路的静态。具有与阻容耦合类似的优缺点。在频率较高时使用较多。

光电耦合

将前级输出加载到光电耦合器的发光管上，光电耦合器的光敏晶体管输出，接到后级放大电路的输入。用光传递信号。多数用于数字信号传输，在模拟信号放大中，使用较少。

放大电路的组合方式

• 输入级和输出级：共集电极（射极跟随器）电路由于具备输入电阻大、输出电阻小的特点，经常被用于多级放大器的输入级和输出级
• 中间级：共射极和共基极电路，由于具备比较大的电压增益，常被用于中间级。

阻容耦合多级放大电路的方框图求解方法

第一级

$$U_{i1}=U_S\frac{r_{i1}}{R_S+r_{i1}}$$

$$U_{O1}=A_{U1}{U}_{i1}\frac{r_{i2}}{r_{o1}+r_{i2}}$$

第二级

$$U_{i2}=U_{o1}$$

$$U_O=U_{o2}=A_{U2}{U}_{i2}\frac{R_L}{R_L+r_{o2}}=U_S\ast A_{u1}\ast A_{u2}\ast \frac{r_{i1}}{R_S+r_{i1}}\ast \frac{r_{i2}}{r_{o1}+r_{i2}}\ast \frac{R_L}{R_L+r_{o2}}=U_S\ast A_{u1}\ast A_{u2}\ast K_1\ast K_2\ast K_3$$

​ 其中，Ki 是电路中存在的每一处分压比，称为衰减因子。因此，对于多级放大电路来说，要求解其总的电压放大倍数，可以先求解出每一个放大电路的三大参数，然后计算出电路中的所有衰减因子，再按照上式计算即可。

​ 上述方框图，对共射极电路和共基极电路是完全适合的，但是对共集电极电路，也就是射极跟随器，需要特别注意。因为射极跟随器的输入阻抗，与后级电路的输入阻抗有关。那么它的输入阻抗计算和放大倍数计算，需要把后级输入阻抗考虑进去。

以共集电极放大电路和共射极放大电路为例：

基本分析：

第一级输出：

第二级输出：

​ 明显可以看到：第一级的输入电阻包括第二级的输入电阻，第一级的电压增益，也包含第二级的输入电阻。（如果使用方框图，要注意这个问题）

实例

共集-共射

电路如图 Section16-6。其中晶体管 β=100，rbb’=132Ω。

1）求解电路的静态；

2）求电路的输入电阻、输出电阻；

3）求解 SW 断开时，电路的电压放大倍数

$${𝐴}_{us}={𝑉}_{out}/VG1$$

4）求解 SW 闭合时，电路的电压放大倍数

$${𝐴}_{us}={𝑉}_{out}/VG1$$

• 静态分析

第一级静态：

第二级静态：

• 计算相关参数

• 求 SW 断开时电压放大倍数

• 求 SW 闭合时电压放大倍数

建议，对包含射极跟随器（除非为最后一级）的电路，尽量不要使用方框图法。

达灵顿管