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143Design Ideas 我们知道，单极放大器，其电压放大倍数只能达到几十到几百， 然而在实际工作中基本放大电路所得到的信号往往都是非常微弱的， 要将其放大到能推动负载工作的程度，仅通过单级放大器远远达不到实际要求。
因此，必须通过多个单级放大电路连续多次放大才可满足实际要求在电子线路中，多级放大电路是由两级或两级以上单级放大电路连接成的。
为了满足实际要求，必须通过下列三种方式中的任一种进行耦合：一、阻容藕合级与级之间通过电容连接，由于电容具有“隔直通交”作用，因此，该电路的优点是各级电路静态工作点，彼此独立互不影响，这给放大电路的分析、设计和调试带来了很大方便，但电容对交流信号具有一定的容抗，在信号传输过程中会受到一定衰减，尤其对于低频信号容抗很大，不便于传输。
此外，在集成电路中，制造大容量的电容很困难，所以这种祸合方式下的多级放大器电路不便于集成。
二、直接祸合为了避免电容对缓慢变化的信号在传输过程中带来的不良影响， 我们可以把级与级之间直接用导线连接起来，这种连接方式称为直接藕合。
其优点是即可以放大交流信号，也可以放大直流信号和变化非常缓慢的信号，而且电路简单，便于集成，但该电路存在各级静态工作点，相互牵制和零点漂移这两个缺点。
三、变压器藕合级与级之间通过变压器连接，该电路的优点是因变压器不能传输直流信号，只能传输交流信号和进行阻抗，所以各级电路静态工作点相互独立，互不影响。
改变变压器的匝数比，容易实现阻抗变换，因而容易获的较大输出功率，但变压器体积大而且重，不便于集成也不能传送直流和变化非常缓慢的信号。
为了讨论基本放大电路的性能，我们是以单一频率的正弦信号为研究对象的。
通频带是放大器频率响应的一个重指标。
通频带越宽，表示放大器工作频率范围越宽。
但放大倍数与通频带之间也存在着矛盾。
在放大器中，由于存在藕合电容，旁路电容以及三极管的结电容与电路中的杂散电容，它们的容抗都将随频率而变化，从而影响信号的传输效果，使同一放大电路对不同频率的信号具有不同放大作用。
元件参数对放大倍数和通频带的影响通过研究元件参数对放大倍数和通频带的影响，可以更好地理解电路中各种元件的作用和特性，有助于优化电路设计和性能提升。
本文将从放大倍数和通频带两个方面分别探讨元件参数对电路性能的影响，并结合具体的元件类型和特性进行分析。
一、元件参数对放大倍数的影响在放大倍数方面，元件的参数对电路的放大倍数起着至关重要的影响。
放大倍数是衡量电路放大能力的重要指标，它直接影响着电路的放大效果和输出信号的质量。
以下是常见元件参数对放大倍数的影响：1. 电容的影响：电容是电路中常用的元件之一，它的大小会影响放大倍数。
一般来说，电容越大，放大倍数越小，因为电容可以起到阻碍交流信号通过的作用。
但是在一些特定的应用场合，较大的电容也可以提高电路的放大倍数，需要根据具体情况进行调整。
2. 电阻的影响：电阻是影响电路放大倍数的另一个重要参数。
电阻越大，放大倍数越小，因为电阻会对信号起到阻碍作用，减小电路的放大效果。
在设计电路时需要合理选择电阻的数值，以达到最佳的放大效果。
3. 晶体管的影响：晶体管在放大电路中起着重要作用，其参数对放大倍数有着直接的影响。
晶体管的放大倍数取决于其增益值，增益值越大，放大倍数越高。
在选择晶体管时需要注意其增益值，以确保电路具有良好的放大性能。
二、元件参数对通频带的影响通频带是电路能够传输信号的频率范围，其大小直接影响着电路的频率响应和信号的传输质量。
以下是常见元件参数对通频带的影响：1. 电感的影响：电感是影响通频带的重要参数之一，其大小会直接影响电路的通频带。
一般来说，电感越大，通频带越窄，因为较大的电感会对高频信号起到阻碍作用。
因此需要在设计电路时合理选择电感的数值，以达到所需的通频带范围。
2. 电容的影响：电容也对电路的通频带有着重要影响，其大小会直接影响电路的频率响应。
一般来说，电容越大，通频带越宽，因为较大的电容可以使电路对高频信号有较好的通过性能。
但是需要注意，过大的电容也会降低电路的放大效果，需要在实际设计中做出权衡。
返回＞＞第三章 放大电路的频率特性通常，放大电路的输入信号不是单一频率的正弦信号，而是各种不同频率分量组成的复合信号。
由于三极管本身具有电容效应，以及放大电路中存在电抗元件(如耦合电容和旁路电容)，因此，对于不同频率分量，电抗元件的电抗和相位移均不同，所以，放大电路的电压放大倍数A u 和相角φ成为频率的函数。
我们把这种函数关系称为放大电路的频率特性。
§1频率特性的一般概念一、频率特性的概念以共e 极基本放大电路为例，定性地分析一下当输入信号频率发生变化时，放大倍数将怎样变化。
在中频段，由于电容可以不考虑，中频A um 电压放大倍数基本上不随频率而变化。
ο180=ϕ，即无附加相移。
对共发射极放大电路来说，输出电压和输入电压反相。
在低频段，由耦合电容的容抗变大，电压放大倍数A u 变小，同时也将在输出电压和输入电压间产生相移。
我们定义：当放大倍数下降到中频率放大倍数的0.707倍时，即2umul A A =时的频率称为下限频率f l 对于高频段。
由于三极管极间电容或分布电容的容抗在低频时较大，当频率上升时，容抗减小，使加至放大电路的输入信号减小，输入电压减小，从而使放大倍数下降。
同时也会在输出电压与输入电压间产生附加相移。
同样我们定义：当电压放大倍数下降到中频区放大倍数的0.707倍时，即2umuh A A =时的频率为上限频率f h 。
共e 极的电压放大倍数是一个复数，ϕ<=•u u A A其中，幅值A u 和相角ϕ都是频率的函数，分别称为放大电路的幅频特性和相频特性。
我们称上限频率与下限频率之差为通频带。
l h bw f f f -=表征放大电路对不同频率的输入信号的响应能力，它是放大电路的重要技术指标之一。
二、线性失真由于通频带不会无穷大，因此对于不同频率的信号，放大倍数的幅值不同，相位也不同。
当输入信号包含有若干多次谐波成分时，经过放大电路后，其输出波形将产生频率失真。
由于它是电抗元件产生的，而电抗元件又是线性元件，故这种失真称为线性失真。
射频放大器的9个主要性能指标RF PA(radio frequency power amplifier)是各种无线发射机的重要组成部分。
在发送机的前级电路中，调制振荡电路产生的射频信号的功率非常小，需要经过一系列放大一缓冲级、中间放大级、最终级的功率放大级，得到足够的射频功率后，提供给天线进行辐射。
为了得到足够大的射频输出功率，射频功率放大器常常扮演着不可或缺的作用。
那么，射频放大器的主要指标有哪些呢？射频放大器结构射频放大器的9个主要性能指标1、输出功率和1dB压缩点(P1dB)输入功率超过一定值时，晶体管的增益开始下降，最终输出功率饱和。
如果放大器的增益偏离常数或低于其他小信号增益1dB，这个点就是1dB压缩点(P1dB)。
放大器的功率容量通常用1dB的压缩点表示。
2、增益工作增益是测量放大器放大能力的主要指标。
增益的定义是放大器输出端口传输到负载的功率与信号源实际传输到放大器输入端口的功率之比。
增益平坦度是在一定温度下放大器增益在整个工作频带内变化的范围，也是放大器的主要指标。
3、工作频率范围一般是指放大器的线性工作频率范围。
当频率从DC开始时，放大器被认为是直流放大器。
4、效率放大器是功率元件，所以需要消耗供电电流。
因此，放大器的效率对整个系统的效率非常重要。
功率效率是放大器的高频输出功率与提供给晶体管的直流功率之比。
NP=RF输出功率/直流输入功率。
5、交条失真(IMD)交条失真是具有不同频率的两个或更多个输入信号通过功率放大器而产生的混合分量。
这是因为放大器的非线性特点。
其中，三阶交条产物特别接近基波信号，影响最大，因此交条失真中最重要的是三阶交，当然，三阶交条产物越低越好。
6、三阶交条截止点(IP3)图2中基波信号的输出功率延长线与三阶交条延长线的交点称为三阶交条截止点，用符号IP3表示。
IP3也是放大器非线性的重要指标。
输出功率一定时，三阶交条截止点的输出功率越大，放大器的线性度越好。
放大电路的全频带增益分析摘要：本文以CC组态放大电路为案例，对放大电路的中频增益、输入电阻、输出电阻、频率特性进行了定性分析和定量计算。
对于中频增益、输入电阻、输出电阻的分析，采用中频h模型等效电路；在频率分析中应用了高频π模型，并在MATLAB环境下绘制放大电路的频率函数，同时在Multisim环境下进行了仿真调试，验证理论结果。
关键词：全频带增益；高频模型；频率特性；等效电路Wideband Analysis ofa Common-collector Amplifier CircuitAbstract:We use the Common-collector amplifier circuit to analysis the character of frequency,resistance,and the gain function.In this paper, the intermediate frequency gain, input resistance and output resistance were analyzed by h parameter model. Then the high frequency character was analyzed with the πmodel. Eventually, the gain function was analyzed and tested by using MATLAB and MULTISIM.Key words: wide band; gain function; frequency character; equivalent circuit 1 题目重述u -+u O-图1 CC组态放大电路图中的CC放大电路中各元件的参数分别为：R S=500Ω，R B1=51kΩ，R B2=20kΩ，R E=2kΩ，R L=2kΩ，C1=C2=10μF，晶体管的h fe=100，r bb’=80Ω，C b’c=10μF，f T=200MHz，U BE=0.7V，V CC=12V。
由所给电路对放大电路进行分析定量计算。
先分析其在中频时增益、输入电阻、输出电阻，再分析高频时的频率特性等主要性能。
从系统的角度分析整理放大电路的增益函数，根据增益函数，对系统的频率特性进行计算（利用Matlab语言或C语言编程计算），绘制放大电路的频率特性曲线。
利用EDA 工具（采用Multisim ）对电路进行仿真调试、功能验证 2 中频增益和输入输出电阻 1.1 直流工作点I BQ 、I CQ 、U CEQ 的计算V 38028.3V 12512020212=⨯+=+=CC B B B B V R R R UV 68028.2=-=∴BE B E U U U mA 34014.12k V)7.038.3(=Ω-=-=∴E BE B EQ R U U I1.32687mA mA 34.11011001=⨯=+=∴EQ fe fe CQ I h h I 9.31972V 2k 1.33m A -V 12=Ω⨯=-=∴E EQ CC CEQ R I V U利用multisim 进行仿真，可得到如下所示结果：W在multisim 中进行直流模拟时，发现示数与计算结果有偏差，原因为：1）电流表和电压表均不是理想电表，有一定的内阻，会影响原来的电路结果，造成结果的不可避免的偏差，可看出图中的电流表的内阻不可忽略，而且电压表的内阻不是无穷大。
2）理论计算时，我们认为BQ I 很小，因此忽略，造成了结果的一定的误差1.2 中频增益和输入输出电阻的计算Ω=Ω=Ω+Ω=++=k I h r h EQ fe bb ie 03950.250.203934014.12610180mV 26)1('由图可看出输入电阻Ω=Ω⨯+ΩΩ=++=k k k k R R h h R R r L E ie ie B B i 6.12)]2//2(10104.2//[20//51)]//)(1(//[//21输出电阻Ω=++=7162.24//)1////(21E feieB B S o R h h R R R r电压增益9802.0)2//2(10104.2)2//2(101)//)(1()//)(1(=⨯+⨯=+++=k k k k k R R h h R R h A L E fe ie L E fe U9428.098.06.125.06.12=⨯+=+=U i S i US A r R r A仿真结果如下所示，红色的曲线代表电源的输出电压，蓝色的线代表输出电压，两者基本大小接近。
Rs 500ΩRB220kΩRB151kΩRb’eRE 2kΩRL 2kΩRbb‘80ΩV11 Vpk 1kHz 0¡ãCb‘e Cb’c 10uFI10 Mho241303 高频响应的计算高频混合π模型的电路图如下：图2(a) 高频混合π模型我们知道'b c C 很小，因此为使计算简便，可以忽略12'////s B B b b R R R r 带来的影响，同时应用戴维南定理可以对电路进一步简化如下图：（其中's U 为等效输入，'R 为等效内阻）简化高频模型3.1等效电路由戴维南定理，可知等效电路图中根据上图可以又可以得到如下关系：因此，化简可得：①其中： ，3.2参数求解由相关知识可知三极管的特征频率为ββf f T 0= 其中0β是中频增益：fe h =0ββf 是三极管上限频率：)(21'''c b e b e b C C r f +=πβ继而推出Te b c b e bf r C C '0''2πβ=+∴12////'0.96s B B s s s sR R R U U U R =•='12'////0.56bb s B B R r R R R K =+=Ω'0''(')'(1)s b e L m b e U U R Z U R g Z =+++''''''1//1b e b e b e b e b e b e r Z r sC sC r ==+0'm b eg r β=0''''(1)'''(1)L m b e s b e L m b eU R g Z U R Z R g Z +=+++按照上述假设，如果忽略c b C '，则Te b e bf r C '0'2πβ=3.3带入参数求出增益将以上参数带入① 式进一步化简得：②将s j ω=代入②式得：因此可认为：其中：故将T f =200MHz 代入上式，得：4 在MATLAB 环境下的仿真00''0''''(1)(')'''(1)('')()L L b e b e s L b e L b e b e U R R C r s U R R r R R C r sββ++=+++++00''0''''(1)(')'''(1)('')()L L b e b e s L b e L b e b e U R R C r j U R R r R R C r j βωβω++=+++++01/'()'1/zUs s pU j A U j ωωωω+=+0''12z Tb e b ef C r βωπ+==0'0'''0''(1)''(1)20.6572('')()('')(1)L b e L b ep T T L b e b e L R R r R R r f f R R C r R R ββωππβ++++++==⋅=⋅+++00''(1)'0.98124''(1)L Us L b eR A R R r ββ+==+++0()1/()0.96'()()1/z Us Us s p U j j A j A U j j ωωωωωωω+==⋅+1/(2)0.941/(0.6572)T T j f j f ωπωπ+=⋅+⋅981/(1.25610)()0.941/(8.25210)Us j A j j ωωω+⨯=⋅+⨯x=[0.94/(1.256e9),0.94];y=[1/(8.252e8),1]; [H,w]=freqs(x,y);plot(2,1,1 );semilogx(w,abs(H));plot(2,1,2 );bode(x,y);仿真结果如上图所示。
上图为频率响应，下图为波特图。
5 在Multisim环境下的仿真RB151k¦¸RE2k¦¸RL2k¦¸Rs 500¦¸RB220k¦¸V11 Vrms 60 Hz 0¡ãVC12VC110uFC210uF1XBP1INOUTQ2BJT_NPN_VIRTUAL*2VC5640仿真结果：（利用波特图仪分析）6 结论1)在cc放大电路中，我们可以看出其电压增益几乎是一，即对于电压没有放大作用。
2) 共集放大电路输入阻抗高，输出阻抗低，有很强的电流驱动能力，电流增益近似等于1，电流增益大。
经常作为多级放大电路中间部分连接，可以增强带负载能力。
3) 由高频模型我们可以看出高频情况下上限频率较高.在较宽的频率范围内输出电压几乎维持不变。
换句话说有很大的带宽。
这样的情况不同于其他两种放大电路。
以上三点就是通过研究该电路发现的一些规律，但是对于三种不同的放大电路起规律是不一样的，可以有不同的作用以及应用，对于我们的集成电路有着很大的作用。
