多级放大电路

什么是多级放大电路如何设计一个多级放大器多级放大电路是指由多个放大器级联组成的电路，用于提高输入信号的幅度，并有较大增益的电子设备。

在设计一个多级放大器之前，我们需要了解多级放大器的基本原理以及设计要点。

一、多级放大器的原理多级放大器是通过将多个放大器级联连接起来，以便连续放大信号的电压或功率。

它由输入级、中级和输出级组成。

1. 输入级：输入级负责接收输入信号并将其转化为电压或电流信号。

它通常包含一个低噪声放大器，其作用是增加输入信号的幅度，并将它传递给中级放大器。

2. 中级：中级放大器是多级放大器的核心部分，它的作用是增加电压或功率的增益。

中级通常包含多个级别的放大器，其中每个级别都提供一定的增益。

3. 输出级：输出级负责将信号放大到所需的幅度，并驱动负载电阻或其他负载。

输出级通常包含高功率放大器，以确保输出信号具有足够的驱动能力。

二、多级放大器的设计要点在设计一个多级放大器时，需要考虑以下几个要点：1. 增益和带宽：多级放大器的设计目标之一是在实现所需增益的同时保持足够的带宽。

增益与带宽的折衷是设计的关键考虑因素之一。

2. 输入和输出阻抗匹配：为了最大限度地传递信号并减少反射，需要确保输入和输出阻抗与信号源和负载的阻抗相匹配。

3. 稳定性：多级放大器必须具有良好的稳定性，以确保不会出现自激振荡或非线性失真。

这可以通过使用稳定的放大器设计和适当的负反馈技术来实现。

4. 噪声：多级放大器的设计应尽可能减少噪声的引入，并提供清晰的信号放大。

5. 功率供应：多级放大器需要合适的功率供应以保证其正常工作。

供应电压和电流必须满足放大器的工作要求，并且应提供稳定和纹波较小的电源。

三、一个多级放大器的示例设计以下是一个四级放大器的示例设计，以演示多级放大器的设计过程：1. 输入级：- 使用低噪声MOSFET放大器作为输入级，以提供高增益和低噪声。

- 输入级的增益设置为10倍，输入阻抗为50欧姆。

2. 中级：- 选择两个通用增益放大器级别级联，每个级别的增益为5倍。

§2、5 多级放大电路
单级放大电路的放大倍数有时不能满足我们的需要，为此我们需要把若干个基本的放大电路连接起来，组成多级放大电路。

多级放大电路之间的连接称为耦合，它的方式由多种。

一：多级放大电路的耦合方式
实际中我们常用的耦合方式有三种，即阻容耦合、直接耦合和变压器耦合。

1.阻容耦合
它的连接方法是:通过电容和电阻把前级输出接至下一级输入。

它的特点是：各级静态工作点相对独立,便于调整.
它的缺点是：不能放大变化缓慢（直流）的信号；不便于集成。

如图（1）所示为阻容耦合接法。

2.直接耦合
为了避免电容对缓慢变化信号的影
响，我们直接把两级放大电路接在
一起，这就是直接耦合法。

它的特点是：即能放大交流信号，
也能放大直流信号，便于集成，存
在零漂现象。

(关于它的问题我们将在以后的章
节中讨论)
3.变压器耦合
变压器耦合主要用于功率放大电路，它的优点是可变化电压和实现阻抗变换，工作点相对独立。

缺点是体积大，不能实现集成化，频率特性差。

二：多级放大电路的指标计算
1.电压放大倍数 Au
多级放大电路的倍数等于各级放大电路倍数的乘积.即:
Au=A u1.A u2.A u3
.......A un 2.输入电阻和输出电阻
对于多级放大电路来说：输入级的输入电阻就是输入电阻；输出级的输出电阻就是输出电阻。

我们在设计放大电路的输入级和输出级时主要是考虑输入电阻和输出电阻的要求。

什么是多级放大电路一般情况下，单个三极管构成的放大电路的放大倍数是有限的，只有几十倍，这就很难满足我们的实际需要，在实际的应用中，一般是使用多级放大电路。

多级放大电路，其实也是由多个单个三极管构成的，把单个三极管放大电路进行级联，就能组成多级放大电路。

那么问题来了，这些放大电路每级之间怎么进行连接？这里就涉及到一个叫“耦合方式”的专业术语了，耦合方式是指多级放大电路各级之间的连接方式。

多级放大电路常用的耦合方式主要有三种：阻容耦合、变压器耦合、直接耦合。

1、阻容耦合放大电路下图所示电路就是一个阻容耦合方式连接成的一个多级放大电路，电路的第一级和第二级之间通过电容相连接。

阻容耦合方式的主要优点是，由于前后级放大电路是通过电容相连接，所以各级之间的直流通路是相互断开的，各级的静态工作点之间互不影响。

如果电容容量足够大，那么在一定频率范围内，输入信号是可以几乎无衰减的传送到后一级电路的。

但是，阻容耦合方式的缺点也很显著，因为电容有“隔直”的作用，所以直流成分不能通过电容器，其次，电容器对变化缓慢的信号也会有比较大的阻碍作用，所以当变化缓慢的信号通过电容时会造成比较大的衰减。

更重要的是，大容量的电容器很难集成到集成电路中，所以，阻容耦合电路不适合运用在集成的放大电路中。

2、变压器耦合放大电路变压器能够将信号转换成磁能的形式进行传送，所以所以变压器也能作为多级放大电路的耦合元件来使用。

如下图所示就是一个变压器耦合放大电路，变压器T1将第一级的输出信号传送给第二级，变压器T2将第二级的输出信号传送给负载。

变压器耦合放大电路的重要优点是具有阻抗变换作用，因而可以应用在分立元件功率放大电路中；另外，电路前后级是通过磁能来实现耦合，所以各级之间的静态工作点相对独立，互不影响。

阻抗变换：当负载阻抗和传输线特性阻抗不等，或两段特性阻抗不同的传输线相连接时均会产生反射，会使损耗增加、功率容量减小、效率降低；只要在两段所需要匹配的传输线之间，插入一段或多段传输线段，就能完成不同阻抗之间的变换，以获得良好匹配。