模电课程多级放大器

目录

一放大电路基础 (2)

1.1 放大的概念和放大电路的基本指标 (2)

1.2第一种类型的指标： (2)

1.3 第二种类型的指标： (4)

1.4 第三种类型的指标： (4)

二基本放大电路 (5)

2.1 BJT 的结构 (5)

2.2 BJT的放大原理 (6)

三、多级放大电路 (7)

3.1 多级放大电路概述 (7)

3.2 耦合形式 (8)

3.3 直接耦合放大电路的构成 (9)

3.4放大电路的静态工作点分析 (10)

3.5 设计电路的工作原理 (11)

四设计总结 (12)

五参考文献 (12)

一放大电路基础

1.1 放大的概念和放大电路的基本指标

“放大”这个词很普遍，在很多场合都会发现放大的现象的存在。比如，利用放大镜使微小的物体出现较大的形象，这是光学中的放大现象；利用杠杆能用较小的力移动重物，这是力学的放大现象；等等一些。我们可以看见它们的一个共同点，它们都是把原物中的差异的程度放大了。因此，所谓放大就是对差异的程度或变化量而言的。这是我们要注意的第一点。同时，我们可以发现，它们之间还存在着一个重要的差别。经放大镜放大后的影像，其亮度比原来的要弱；利用杠杆得到较大的力，然而物理移动的距离要比加力点经过的距离短。可见，这几种放大现象都是遵守能量守恒原则。总之，得到了较大的功率。

我们首先要先定性看什么样的放大电路时比较好的。希望不失真，最大能输出多少功率等等。这些都应该是衡量放大电路性能的标准。

性能指标可以分为3种类型：第一种是对应于一个幅值已定、频率已定的信号输入时的性能，这是放大电路的基本性能。第二种是对于幅值不变而频率改变的信号输出时的性能。第三种是对应于频率不变而幅值改变的信号输入时的性能。

1.2第一种类型的指标：

a.放大倍数

放大倍数是衡量放大电路放大能力的指标。它定义为输出变化量的幅值与输入变化量的幅值之比，有时也称为增益。虽然放大电路能实现功率的放大，然而在很多场合，人们常常只关心某一单项指标的放大的倍数，比如电压或者电流的放大倍数。

式中的符号都是正弦信号的有效值。需要注意的是，若输出波形出现明显失真，则此值就失去意义了，因此在输出端要有监视失真的措施（如用示波器观察波形）。其他指标也是如此。

b.输入电阻

作为一个放大电路，一定要有信号源来提供输入信号。例如扩大机就是利用话筒将声音转成电信号提供放大电路的。放大电路与信号源相连，就要从信号源取电流。取电流的大小表明了放大电路对信号源的影响程度，所以我们定义一个指标，来衡量放大电路对信号源的影响，叫做输入阻抗。当信号频率不是很高时，输入电流与输入电压基本同相，因此通常用输入电阻来表示。它定义为：

从中可见，就是向放大电路输入端看进去的等效电阻。越大，表明它从信号源取的电流越小，放大电路输入端所得到的电压越接近信号电压。因此作为测量仪表用的放大电路其要大。但是对于晶体管来说，大则取电流小，讲减低放大倍数。所以在需要放大倍数大而为固定值的情况下，晶体管放大电路的又以小一些为好。

c.输出电阻

放大电路讲信号放大后，总要送到某装置区发挥作用。这个装置我们通常称为负载。比如扬声器就是扩大机的负载。当我们在原来的扬声器两端再并联一个扬声器时，它两端的电压讲要下降，这种现象说明向放大电路的输出端看进去有一个等效内阻，通常称为输出电阻，

通常测定输出电阻的办法是输入端加正弦波实验信号，测出负载开路时的输出电压，再测出接入负载时的输出电压.输出电阻越大，表明接入负载后，输出电压的幅值下降越多。因此反映了放大电路带负载能力的大小。

1.3 第二种类型的指标：

d.通频带

当只改变输入信号的频率时，发现放大电路的放大倍数是随之变化的，输出波形的相位也发生变化。这就需要有一定的指标来反映放大电路对于不同频率的信号的适应能力。一般情况下，放大电路只适用于放大一个特定频率范围的信号，当信号频率太高或太低时，放大倍数都有大幅度的下降，如图所示。

图1放大电路的频率指标

当信号频率升高而使放大倍数下降为中频时放大倍数（记作）的0.7倍时，这个频率称为上限截止频率，记作。同样，使放大倍数下降为0.7倍时的低频信号频率称为下线截止频率，记作。我们将和之间形成的频带称为通频带，记作，即通频带越宽，表明放大电路对信号频率的适应能力越强。对于收录机、扩大机来说，通频带宽意味着可以将原乐曲中丰富的高、低音都能完美的播放出来。然而有些情况下则希望频带窄，如带通滤波电路等。

1.4 第三种类型的指标：

e.最大输出幅值

最大输出幅值指的是当输入信号再增大就会使输出波形的非线性失真系数超过额定数值（比如10%）时的输出幅值。我们以（或）表示。一般指有效值，也有以封至峰值表示的，二者差倍。

f.最大输出功率与效率

最大输出幅值是输出不失真时的单项（电压和电流）指标。此外还应该有一个综合性的指标即最大输出功率。它是输出信号基本不失真的情况下输出的最大功率，记作。前面我们说过，输入信号的功率都是很小的，经过放大电路，得到了较大的功率输出。这些多出来的能量石由电源提供的，放大电路只不过是实现

了有控制的能量转换。既然是能量的转换，就存在转换效率的问题。也就是说，不能只看输出功率的大小，还应该看能量的利用率如何。效率定义为式中为直流电源消耗的功率。

g.非线性失真系数

由于晶体管等器件都具有非线性的特性，所以当输出幅度大了之后，有时需要讨论它的失真问题。我们在这里定义的非线性失真系数，是指放大电路在某一频率的正弦波输入信号下，输出波形的谐波成分总量和基波成分之比。用定义为表示基波和各种谐波的幅值，则失真系数D，以上三类指标是以输入信号的幅值的频率来划分的。一般来说，第一类指标多适用于输入为低频小信号时的情况；第二类指标多适用于输入信号幅值小但频率变化范围宽的情况；第三类指标则多适用于低频但输出幅值较大的情况。

二基本放大电路

2.1 BJT 的结构

BJT的结构示意图如图1-1所示。其中1-1（a）所示是NPN型管，图1-1（b）所示是PNP型管，它们是用不同的掺杂方式制成的，不论是硅管还是锗管，它们都可制成这连个类型。由图可见，它们有三个区，分别是发射区、基区和集电区。由三个区分别引出一个电极，分别成为发射集e、基极b和集电极c。发射区和集电区之间的PN结成为发射结。集电区和基区之间的PN结称为集电结。