多級放大器

單級放大電路的電壓放大倍數一般可以達到幾十倍，然而，在許多場合，這樣的放大倍數是不夠用的，常需要把若干個單管放大電路串接起來，組成多級放大器，把信號經過多次放大，從而得到所需的放大倍數。

基本介紹

• 中文名：多級放大器
• 外文名：Multistage amplifier
• 定義：多個單級放在一起組成的
• 方式： 阻容耦合、變壓器耦合
• 作用：信號多次放大
• 學科：通信技術

概述

多級放大器中每個單管放大電路稱為“級”， 級與級之間的連線稱為耦合。 常用的耦合方式有以下三種： 阻容耦合、變壓器耦合、和直接耦合。

多級放大器無論採用何種耦合方式，都必須滿足下列幾個基本要求，才能正常地工作。

（1）保證信號能順利地由前級傳送到後級。

（2）連線後仍能使各級放大器有正常的靜態工作點。

（3）信號在傳送過程中失真要小，級間傳輸效率要高。

多級放大器的方框圖

實際中，為了得到足夠大的放大倍數或考慮到輸入電阻、輸出電阻等特殊要求，放大器往往由多級電路組成。圖1所示為多級放大器的組成框圖，其中的輸入級主要完成與信號源的銜接並對信號進行放大；中間級主要用於電壓放大，將微弱的輸入電壓放大到足夠的幅度；輸出級則主要是完成信號的功率放大，以達到滿足輸出負載需要的功率，並要求和負載相匹配。

圖1

級間耦合方式

在多級放大器中，單級放大器之問的連線方式稱為耦合，以實現信號的順利傳遞。常用的級間耦合方式有三種，即阻容耦合、變壓器耦合和直接耦合。

阻容耦合

圖2所示為兩級阻容耦合放大器。兩級放大器之間通過電容連線起來，後級放大器的輸入電阻充當了前級放大器的負載，故稱為阻容耦合。由於電容器具有“隔直流、通交流”的作用，在電容器取值合適的條件下，前級放大器的輸出信號經耦合電容傳遞到後級放大器的輸入端，而兩級放大器的靜態工作點互相不影響，有利於放大器的設計、調試和維修。阻容耦合方式電路的體積小、質量輕，在多級放大器中得到廣泛的套用。它的缺點是信號在通過耦合電容加到下一級時會大幅度衰減，阻容耦合方式不適合傳遞直流信號，因此阻容耦合放大器不能放大直流信號。另外在積體電路中製造大電容很困難，所以阻容耦合只適合分立元件電路。

圖2

變壓器耦合

利用變壓器實現級間耦合的放大電路如圖3所示。變壓器T1將第一級放大器的輸出信號傳遞給第二級放大器，變壓器T2將第二級放大器的輸出信號耦合給負載。由於變壓器的一次側、二次側之間無直接聯繫，所以採用變壓器耦合方式的放大器，其各級靜態工作點是獨立的。這樣便於設計、調試和維修。這種耦合方式的最大優點在於其能實現電壓、電流和阻抗的變換，特別適合於放大器之間、放大器與負載之間的匹配，這在高頻信號的傳遞和功率放大器的設計中為重點考慮的問題。變壓器耦合的缺點是體積大，且不能放大直流信號，不能集成化，再由於頻率特性差，一般只套用於低頻功率放大和中頻調諧電路中。

圖3

直接耦合

前兩種耦合方式都存在放大器頻率特性不好的缺點，為了解決這個問題，人們設計了直接耦合放大器，把前、後級放大器直接相連，電路如圖4所示。直接耦合放大器不但能放大交流信號，還能放大直流信號，其頻率特性是最好的。但直接耦合放大器的直流通路是互相連通的，各級放大器的靜態工作點互相影響，不便於調試和維修。直接耦合放大器還有一個最大的問題，就是零點漂移。零點漂移使人們無法分清放大器的輸出是有用信號還是無用信號，這個問題必須加以解決，否則直接耦合放大器就沒法使用。由於直接耦合放大器便於集成，是積體電路中普遍採用的耦合方式。

圖4