電子技術基礎與技能2-4多級放大電路教學活動1：多級放大電路的級間耦合2.4多級放大電路2.4.1多級放大電路的級間耦合信號的級間“傳送”，稱為耦合。級間耦合通常有3種方式：阻容耦合、直接耦合與變壓器耦合，分別如圖2-4-1（a）、（b）、（c）所示。下面對這3種常見耦合電路的特點和應用做簡要說明。一、阻容耦合利用電容器的隔直通交特性，一方面實現對交流信號的傳送；另一方面也使得各級電路的靜態工作點相互獨立、互不影響，為偏置電路的設計提供了方便。電子線路與最初的信號源及最終的負載之間，往往采用阻容耦合方式。阻容耦合電路的缺點是要使用大容量的耦合電容（以減小低頻信號在電容上的衰減），這在集成電路中難以實現。同時，這種電路的低頻特性差（頻率越低，衰減越大，電路的電壓放大倍數越小）。在選用電解電容作為耦合電容時，連接時一定要注意電容的極性，以免電解電容被擊穿。教學活動1：多級放大電路的級間耦合2.4多級放大電路2.4.1多級放大電路的級間耦合二、直接耦合直接耦合的級與級之間沒有電抗元件，所以具有良好的頻率特性，對緩慢變化的信號也能進行放大，它常用于集成電路。但它存在著兩方面的問題：一是各級靜態工作點相互影響、相互牽制，為偏置電路的設計帶來了不便；二是存在著“零點漂移”問題（在后面的集成運放中會談到）。三、變壓器耦合采用變壓器耦合，一方面可使各級靜態工作點相互獨立；另一方面還能通過阻抗變換來達到級間的阻抗匹配，從而輸出最大功率。此外，由于變壓器的線圈直流電阻很小，當它作為三極管的集電極負載時，電源功耗小。因此，這種耦合方式多用于大功率放大器的耦合。但是，變壓器的體積大，頻率特性（尤其是高頻特性）差，同時還有電感，在集成電路中不宜使用。教學活動2：多級放大電路的性能指標2.4多級放大電路2.4.2多級放大電路的性能指標一、電壓放大倍數Au二、輸入電阻ri與輸出電阻ro教學活動2：多級放大電路的性能指標2.4多級放大電路2.4.2多級放大電路的性能指標多級放大器的輸入電阻即為首級放大器的輸入電阻，多級放大器的輸出電阻即為末級放大器的輸出電阻。用表達式表示如下：ri＝ri1、ro＝ron（對于n級放大器）。在工程應用中，射極跟隨器（共集放大器）常用作多級放大器的輸入級或輸出級，其目的正是為了提高整個電路的輸入電阻或降低整個電路的輸出電阻。三、通頻帶BW對于多級放大器，其通頻帶不會比其中任何一級電路的通頻帶更寬。用表達式表示如下：BW≤min［BW1，BW2，…，BWn］（對于n級放大器）。對于很多電子產品（如各種音視頻電子產品）來說，電路所處理的信號都存在著一定的頻率覆蓋范圍，這就要求整個電路有足夠寬的通頻帶。否則，信號中的各頻率分量不能得到相同的放大倍數，勢必導致信號失真。教學活動3：多級放大電路的級間反饋2.4多級放大電路2.4.3多級放大電路的級間反饋一、反饋的定義將電路輸出量（電壓或電流）的一部分或全部，經過一定的路徑“回送”到它的輸入端，這種信號反向傳送的方式就稱為反饋（Feedback）。信號反饋所經過的路徑，稱為反饋網絡。有些反饋網絡，只能實現直流量的“回送”，這種反饋就稱為直流反饋。而所謂交流反饋，是指反饋網絡只能實現交流量的“回送”。二、反饋放大器的組成由基本放大器和反饋網絡所組成的電路，稱為反饋放大器。其組成框圖如圖所示。x泛指電壓或電流信號：xi是指整個電路的輸入信號；xia是指基本放大器的“凈”輸入信號；xo是指電路的輸出信號；xf是經反饋網絡“回送”至輸入端的反饋信號。三、反饋極性教學活動3：多級放大電路的級間反饋2.4多級放大電路2.4.3多級放大電路的級間反饋從本質上講，基本放大器與反饋網絡都是信號變換電路。各自的變換系數（輸出量與輸入量之比）分別為放大倍數A和反饋系數F，即A＝xo/xia，F＝xf/xo。若A或F大于零，說明各自的輸出信號與輸入信號同相；若A或F小于零，說明各自的輸出與輸入反相。反饋信號xf在輸入端與電路的輸入信號xi比較后，形成基本放大器的“凈”輸入信號xia（xia＝xi＋xf）。這種“比較”通常分為兩種情況：當xf與xi同相時，xia相對于xi得到增強（│xia│＝│xi│＋│xf│），此時的反饋稱為正反饋；當xf與xi反相時，xia相對于xi被削弱（│xia│＝│xi│－│xf│），這種反饋稱為負反饋。教學活動3：多級放大電路的級間反饋2.4多級放大電路2.4.3多級放大電路的級間反饋四、閉環放大倍數基本放大器與反饋網絡共同構成一個環路。整個反饋放大器對信號的作用用閉環放大倍數Af表示AF（AF＝xf/xia）被稱為環路增益，用它可以衡量信號從送入基本放大器直至“回送”到輸入端這一過程中環路對信號的作用。針對環路增益AF的不同取值情況，做簡要說明：教學活動3：多級放大電路的級間反饋2.4多級放大電路2.4.3多級放大電路的級間反饋五、反饋放大器的電路類型根據反饋放大器在輸入回路中的信號比較方式，以及在輸出回路中反饋網絡的信號取樣方式，可將反饋分為串聯/并聯反饋和電壓/電流反饋，組合起來有4種類型：電壓串聯反饋、電流串聯反饋、電壓并聯反饋和電流并聯反饋。1.按輸入電路形式分為串聯反饋與并聯反饋，如圖2-4-5（a）、（b）所示為反饋放大器的兩種輸入電路形式。其判斷依據可簡記為：“并聯、串聯看輸入”。教學活動3：多級放大電路的級間反饋2.4多級放大電路2.4.3多級放大電路的級間反饋五、反饋放大器的電路類型顯然，串聯反饋時，反饋信號與電路輸入信號的比較是以電壓形式來進行的。而并聯反饋時，反饋信號與電路輸入信號則是以電流形式來比較的。教學活動3：多級放大電路的級間反饋2.4多級放大電路2.4.3多級放大電路的級間反饋五、反饋放大器的電路類型2.按輸出電路形式分為電壓反饋與電流反饋，圖2-4-6（a）、（b）所示為反饋放大器的兩種輸出電路形式。若將電路的輸出電壓作為反饋網絡的輸入信號，則為電壓反饋，此時反饋信號與電路的輸出電壓成正比；若將電路的輸出電流作為反饋網絡的輸入信號，則為電流反饋，此時的反饋信號與電路的輸出電流成正比。其判斷依據可簡記為：“電壓、電流看輸出”。教學活動3：多級放大電路的級間反饋2.4多級放大電路2.4.3多級放大電路的級間反饋六、反饋類型的判別1．直/交流反饋的判別分別畫出電路的直流通路與交流通路。若信號的反向傳送在直流通路中可實現，則有直流反饋；若在交流通路中存在信號的反向傳送，則有交流反饋。2．串/并聯反饋的判別通過觀察反饋信號與電路輸入信號在輸入回路中的比較形式（是以電壓形式還是電流形式比較？），通常就能完成串/并聯反饋的判別。若以電壓形式比較，則為串聯反饋；若以電流形式比較，則為并聯反饋。此外，也可短路反饋放大器的輸入端（ui=0）。若反饋網絡與輸入回路的連接點電壓隨之為零，則為并聯反饋；否則為串聯反饋。教學活動3：多級放大電路的級間反饋2.4多級放大電路2.4.3多級放大電路的級間反饋六、反饋類型的判別3．電壓/電流反饋的判別短路反饋放大器的輸出端或短路負載RL（uo=0）。若反饋信號隨之消失，則說明反饋信號與電路的輸出電壓成正比，應為電壓反饋；否則，為電流反饋。此外，也可取走負載（io=0）。若反饋信號隨之消失，則說明反饋信號與電路的輸出電流成正比，應為電流反饋；否則，為電壓反饋。4．反饋極性的判別判別電路中的反饋是正反饋還是負反饋，關鍵是看反饋信號在輸入回路的作用，是使放大器的“凈”輸入量增強了還是減弱了。若“凈”輸入量增強了，則為正反饋；否則，為負反饋。通常，可采用“瞬時極性法”對反饋極性作簡明判別。所謂的瞬時極性，是指電路中的某點在某一瞬間的電位（即對“地”電壓）變化趨勢，用“+”、“-”表示。“+”代表上升；“-”代表下降。若電位不變，則用“0”表示。“瞬時極性法”的判別過程，分為以下四步：第1步，假設放大器的輸入端瞬時極性。第2步，沿信號正向傳送的路徑逐點標瞬時極性，直至反饋網絡與輸出回路的連接點。第3步，沿信號反向傳送的路徑，逐點標瞬時極性，直至反饋網絡與輸入回路的連接點，由此得到反饋信號的極性。第4步，根據反饋信號極性與所設輸入極性的比較結果來判別是正反饋還是負反饋。對于串聯反饋，當反饋的極性與輸入極性一致時，為負反饋；否則，為正反饋。對于并聯反饋，當反饋的極性與輸入極性一致時，為正反饋；否則，為負反饋。教學活動3：多級放大電路的級間反饋2.4多級放大電路2.4.3多級放大電路的級間反饋六、反饋類型的判別教學活動3：多級放大電路的級間反饋2.4多級放大電路2.4.3多級放大電路的級間反饋【實踐應用】負反饋對放大器性能的影響教學活動3：多級放大電路的級間反饋2.4多級放大電路2.4.3多級放大電路的級間反饋引入負反饋，電路對各種頻率信號的放大能力均下降了，電路的幅頻特性曲線將發生如圖2--4-7所示的變化，由此可見電路的通頻帶得到了擴展。3．減小了放大器的非線性失真2．擴展了電路的通頻帶如果在合理設置靜態工作點Q之后，放大器出現非線性失真，那么主要原因就在于輸入信號過強。以電壓放大器為例，引入電壓負反饋前后的電路電壓傳輸特性曲線如圖2--4-8所示。負反饋的引入，使得電壓增益下降，但同時也擴展了不失真放大下的輸入電壓允許范圍，也就減小了同樣輸入下的非線性失真?！緦嵺`應用】負反饋對放大器性能的影響教學活動3：多級放大電路的級間反饋2.4多級放大電路2.4.3多級放大電路的級間反饋【實踐應用】負反饋對放大器性能的影響4．抑制了環內噪聲當負反饋放大器中的放大器件產生噪聲時，可等效為基本放大器有一個噪聲輸入。那么，經過負反饋網絡“回送”至輸入端的反饋信號中也就包含有反相的噪聲，從而實現了補償作用，削弱和抑制了環內所產生的噪聲。5．改變了電路的輸入電阻和輸出電阻（1）輸入電阻ri的改變。串聯負反饋的引入將使電路的輸入電阻增大，并聯負反饋的引入將使電路的輸入電阻減小。（2）輸出電阻ro的改變。電壓負反饋的引入將使電路的輸出電阻減小，電流負反饋的引入將使電路的輸出電阻增大。教學活動3：多級放大電路的級間反饋2.4多級放大電路2.4.3多級放大電路的級間反饋【經典例題】例2-7試判別圖2-4-9所示電路中的Rf1、Cf1網絡和Rf2、Cf2網絡的反饋類型。解：（1）Rf1、Cf1網絡反饋類型的判別教學活動3：多級放大電路的級間反饋2.4多級放大電路2.4.3多級放大電路的級間反饋【經典例題】教學活動3：多級放大電路的級間反饋2.4多級放大電路2.4.3多級放大電路的級間反饋【經典例題】教學活動3：多級放大電路的級間反饋2.4多級放大電路實訓：制作與測試多級放大電路【實訓目標】（1）能在多功能電路板上完成多級放大電路的制作；（2）會用萬用表對電路進行靜態工作點測試；（3）正確使用電子儀器儀表，完成電路性能指標的測試；（4）探究負反饋對放大器性能的影響；（5）實訓過程中，積極探索，團結協作，規范操作，遵守“6S”管理制度。【實訓設備與器材】學生分為若干組，每組提供直流穩壓電源、函數信號發生器、示波器各一臺，萬用表一塊，電路裝接所用的元器件及器材見表2-4-1（學生自備焊接工具）。教學活動3：多級放大電路的級間反饋2.4多級放大電路實訓：制作與測試多級放大電路序

號名

稱型號規格數

量配件圖號測試結果元件粘貼區1金屬膜電阻器RJ－0.25－1k

1只R4

2金屬膜電阻器RJ－0.25－2.4k

4只R2

3

R7

4

R8

5

RL

6金屬膜電阻器RJ－0.25－100

1只R3

7金屬膜電阻器RJ－0.25－5.1k

1只R

8金屬膜電阻器RJ－0.25－8.2k

1只Rf

9金屬膜電阻器RJ－0.25－10k

1只R6

10金屬膜電阻器RJ－0.25－20k

1只R5

11金屬膜電阻器RJ－0.25－680k

1只R1

12電解電容器CD－25V－100

F2只C3

13

C4

14電解電容器CD－25V－10

F3只C1

15

C2

16

C5

17電解電容器CD－25V－22

F1只Cf

18三極管90182只VT1

19

VT2

20連接導線

若干

21多功能電路板

1塊

教學活動3：多級放大電路的級間反饋2.4多級放大電路實訓：制作與測試多級放大電路【實訓內容與步驟】1.清點與檢測元器件根據元器件及材料清單，清點并檢測元器件。將測試結果填入表2-4-1中，正常的填“√”，如元器件有問題，及時提出并更換。將正常的元器件對應粘貼在表2-4-1中。2.在多功能電路板上裝接多級放大器多級放大器的電原理圖如圖2-4-11所示。根據電路圖，在多功能電路板上完成電路的布局與裝接（反饋網絡先斷開）。教學活動3：多級放大電路的級間反饋2.4多級放大電路實訓：制作與測試多級放大電路【實訓注意事項】（1）焊接三極管和電解電容時，引腳極性不能出錯；（2）無漏焊、錯焊、虛焊和搭錫；（3）元器件排列整齊，并符合工藝要求。3.測試多級放大器的各級靜態工作點接通+12V直流電源，用萬用表直流電壓擋測量兩級電路中的晶體管各極對地電壓，填入表2.7。計算各級靜態工作點Q1、