摘 要 在電子電路中,輸入信號(hào)通常很微弱,由于單級(jí)放大電路的放大倍數(shù)較低,僅靠單級(jí)放大電路常常不能滿足實(shí)際需要,因此常把兩級(jí)或兩級(jí)以上的單級(jí)放大電路連接起來,組成多級(jí)放大電路。文章闡述了多級(jí)放大電路幾種常用的耦合方式,并對(duì)多級(jí)放大電路的放大倍數(shù)與通頻帶的關(guān)系進(jìn)行了分析。多級(jí)放大電路的級(jí)數(shù)越多,放大倍數(shù)越大,而通頻帶越窄,因此在多級(jí)放大電路中應(yīng)兼顧放大倍數(shù)和通頻帶,避免顧此失彼。
關(guān)鍵詞 多級(jí)放大電路;耦合方式;放大倍數(shù);通頻帶
中圖分類號(hào):TN72 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1671-7597(2014)07-0107-02
在電子電路中,輸入信號(hào)通常很微弱,由于單級(jí)放大電路的放大倍數(shù)較低,僅靠單級(jí)放大電路常常不能滿足實(shí)際需要,因此常把兩級(jí)或兩級(jí)以上的單級(jí)放大電路連接起來,組成多級(jí)放大電路。多級(jí)放大電路有多種耦合方式,它們各有優(yōu)缺點(diǎn),只有弄清它們的特點(diǎn),才能在實(shí)際中根據(jù)需要靈活運(yùn)用。另外,在多級(jí)放大電路中,級(jí)數(shù)越多,其電壓增益越大,但其通頻帶越窄,因此,在多級(jí)放大電路中應(yīng)兼顧放大倍數(shù)和通頻帶,才有實(shí)際意義。
1 多級(jí)放大電路的耦合方式
構(gòu)成多級(jí)放大電路時(shí),根據(jù)不同的需要,常用的耦合方式有三種:阻容耦合、直接耦合和變壓器耦合[1]。
1.1 阻容耦合
阻容耦合是指通過電容和電阻把前級(jí)輸出接到下一級(jí)輸入的連接方式。阻容耦合兩級(jí)放大電路如圖1所示。
圖1 阻容耦合兩級(jí)放大電路
阻容耦合的優(yōu)點(diǎn):由于耦合電容“隔直”的作用,各級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)相互獨(dú)立,互不影響,[2]而且輸出溫度漂移比較小。
阻容耦合的缺點(diǎn):當(dāng)信號(hào)頻率很低時(shí),由于耦合電容容抗很大,因此阻容耦合方式不能放大直流信號(hào)及緩慢變化的信號(hào),如果信號(hào)頻率較低,則需要采用容量較大的電解電容;由于集成電路不能在內(nèi)部構(gòu)成容量較大的電容,因此這種耦合方式不適于集成電路。
1.2 變壓器耦合
變壓器耦合是指通過變壓器把前級(jí)輸出接到下一級(jí)輸入的連接方式。圖2所示為變壓器耦合兩級(jí)放大電路。
變壓器耦合的優(yōu)點(diǎn):由于變壓器是利用線圈間的電磁感應(yīng)原理工作的,因此各級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)彼此獨(dú)立,互不影響,而且輸出溫度漂移比較??;利用變壓器能變換阻抗的作用,當(dāng)阻抗匹配時(shí),可以獲得比較大的輸出功率,因此這種耦合方式通常應(yīng)用于功率放大電路。
圖2 變壓器耦合兩級(jí)放大電路
變壓器耦合的缺點(diǎn):變壓器體積大而重,不便于集成;由于變壓器只能變換交流,因此這種耦合方式不能放大直流及變化緩慢的信號(hào)。
1.3 直接耦合
直接耦合是指把前一級(jí)的輸出端直接接到下一級(jí)輸入端的連接方式。圖3所示為直接耦合兩級(jí)放大電路。
圖3 直接耦合兩級(jí)放大電路
直接耦合的優(yōu)點(diǎn):可以放大交流信號(hào),還可以放大直流信號(hào)和緩慢變化的信號(hào),電路簡(jiǎn)單,易于集成[3]。
直接耦合的缺點(diǎn):各級(jí)放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)相互影響,不利于電路的設(shè)計(jì)、調(diào)試和維修;輸出存在溫度漂移。
為了避免多級(jí)放大電路的缺點(diǎn),一方面各級(jí)放大電路可采用NPN和PNP型管交替使用,同時(shí)在各級(jí)放大電路的發(fā)射極用穩(wěn)壓二極管代替射極電阻,來穩(wěn)定各級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn),另一方面在輸入級(jí)采用差動(dòng)放大電路,抑制溫度漂移。
2 多級(jí)放大電路電壓放大倍數(shù)與通頻帶的關(guān)系
在各種放大電路中,由于耦合電容、旁路電容、三極管的結(jié)電容以及引線的分布電容等電容的容抗會(huì)隨著頻率的變化而變化,因此對(duì)于不同頻率但相同幅度的正弦輸入信號(hào),放大電路輸出電壓的幅度和相位都是不同的,電壓放大倍數(shù)與頻率的函數(shù)關(guān)系稱為放大電路的頻率特性,也稱頻率響應(yīng)。
圖4 兩級(jí)放大電路的幅頻響應(yīng)
一個(gè)放大器對(duì)不同的頻率信號(hào)有不同的放大倍數(shù)和相移,使放大器的輸出信號(hào)波形不能復(fù)現(xiàn)輸入信號(hào)波形,產(chǎn)生失真,稱為頻率失真。實(shí)際應(yīng)用中,為了避免發(fā)生失真,應(yīng)盡量使放大電路的上限頻率高于實(shí)際信號(hào)中的最高頻率,下限頻率低于實(shí)際信號(hào)中的最低頻率。
圖4所示為兩級(jí)和組成兩級(jí)放大電路的單級(jí)放大電路的幅頻響應(yīng)。從圖4可看出,與單級(jí)放大電路相比,兩級(jí)放大電路的下限頻率變高,而上限頻率變低,兩級(jí)放大電路的通頻帶比單級(jí)放大電路的通頻帶窄。
通頻帶是放大電路的一項(xiàng)非常重要的技術(shù)指標(biāo)。通頻帶越寬,表示放大器工作的頻率范圍越寬。在多級(jí)放大電路中,有電壓放大倍數(shù):Au=Au1Au2Au3…,隨著放大電路級(jí)數(shù)的增加,其電壓放大倍數(shù)增大,但其通頻帶變窄,放大倍數(shù)與通頻帶是一對(duì)矛盾。因此多級(jí)放大電路的級(jí)數(shù)并不是越多越好。實(shí)際應(yīng)用中,不僅要考慮電壓放大倍數(shù),還要兼顧電路的通頻帶寬,當(dāng)放大電路的通頻帶不能滿足要求時(shí),只放大部分信號(hào)的幅度是沒有意義的。
只有弄清幾種耦合方式的特點(diǎn)及多級(jí)放大電路的放大倍數(shù)與通頻帶的關(guān)系,才能在實(shí)際中根據(jù)需要靈活運(yùn)用。
參考文獻(xiàn)
[1]李仁華,馮赟.電子技術(shù)[M].北京:北京理工大學(xué)出版社,2010:45.
[2]蘇士美.模擬電子技術(shù)[M].北京:人民郵電出版社,2007:63.
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作者簡(jiǎn)介
李新(1966-),女,河南社旗人,高級(jí)講師,碩士學(xué)位,研究方向:電工電子。endprint