2.8　多级放大电路

在很多情况下，放大电路的输入信号都十分微弱，一般为毫伏或微伏级。而单管放大电路的电压放大倍数一般只能达到几十倍，其他技术指标也难以满足实用的要求。因此，为推动负载工作，必须将若干个单管放大电路连接起来，组成多级放大电路，由多级放大电路对微弱信号进行连续放大，方可在输出端获得必要的电压幅值或足够的功率。

2.8.1　多级放大电路的组成

在多级放大电路中，其级与级之间信号传递的电路连接方式称为耦合。常用的耦合方式有阻容耦合、直接耦合、变压器耦合以及光电耦合等形式。各种耦合各具特点，但不论何种耦合方式，其总的电压放大倍数的计算方法规则相同，而输入电阻和输出电阻的分析计算与单管放大电路相同。

1.直接耦合

放大电路中把前级的输出端直接或通过电阻接到下级的输入端，这种连接方式称为直接耦合。直接耦合方式的优点是：既能放大交流信号，也能放大缓慢变化信号和直流信号，并且便于集成化。实际的集成运算放大电路，一般都是直接耦合多级放大电路。缺点是：直接耦合使前后级之间存在着直流通路，造成各级工作点互相影响，不能独立，使多级放大电路的分析、设计和调试工作比较麻烦。

注意

直接耦合放大电路最突出的问题是零点漂移问题。将直接耦合放大电路的输入端对地短路，即当输入电压恒为零时，出现输出电压不等于零的情况，这种现象称为零点漂移（简称“零漂”），有时候又称为温度漂移（简称“温漂”）。

如果漂移的电压很大，可能将有用的信号“淹没”，使我们无法分辨输出端的电压究竟是有用信号还是漂移电压，造成严重的混淆，使放大电路不能正常工作，这是我们所不希望的。所以零点漂移也是直接耦合放大电路的主要缺点。

2.变压器耦合

放大电路中通过变压器连接前后级的方式称为变压器耦合。变压器不仅能够传送交流信号，而且还具有阻抗变换的作用。其主要优点是可以实现阻抗变换，而且各级静态工作点互相独立。这种耦合方式的缺点是使用变压器比较笨重，更无法集成化，而且也不能放大缓慢变化信号和直流信号。目前一般较少使用变压器耦合方式。

3.阻容耦合

放大电路中两级之间通过电阻和电容相连接，称为阻容耦合放大电路。阻容耦合方式的优点是前后级之间没有直流通路。由于前后级之间通过电容相连，所以各级的直流电路互不相通，每一级的静态工作点都是相互独立的，互不影响，这样就给分析、设计和调试带来了很大的方便。而且，只要耦合电容选得足够大，就可以做到前一级的输出信号在一定的频率范围内几乎不衰减地加到后一级的输入端上去，使信号得到了充分的利用。

提示

阻容耦合具有很大的局限性。首先，它不适合于传送缓慢变化的信号，因为这一类信号在通过耦合电容加到下一级时，将受到很大的衰减。至于直流成分的变化，则根本不能通过电容。其次，在集成电路中，要想制造大容量的电容是很困难的，因而这种耦合方式在线性集成电路中无法采用。

4.光电耦合

两级放大电路之间通过采用光电耦合器相连接，称为光电耦合放大电路。光电耦合器以光为媒介实现电信号的传输，输出端和输入端之间在电气上是绝缘的，因此光电耦合方式的优点是抗干扰性能好、能隔噪声、响应快和寿命长。光电耦合器用作线性传输时失真小、工作频率高；用作开关时，无机械触点疲劳，具有很高的可靠性；它还能实现电平转换、电信号电气隔离等功能。因此，光电耦合器在电子技术等应用领域中已得到了广泛的应用。

2.8.2　多级放大电路的分析计算

现以图2.31所示的两级阻容耦合共射放大电路为例进行分析讨论。由图可知，多级放大电路还是以单级放大电路为基础组成的，由于采用阻容耦合，因此各级静态工作点各自独立，相互不受影响，而交流信号可直接传递。下面分析多级放大电路的性能指标。

1.电压放大倍数

在多级放大电路中，不论何种耦合方式和何种组态电路，由于各级是互相串联起来的，从交流参数来看，前一级的输出信号就是后一级的输入信号，而后一级的输入电阻即为前级的交流负载，所以多级放大电路总的电压放大倍数等于各级电压放大倍数的乘积，即

　　（2.44）

其中，n为多级放大电路的级数。

但是，在分别计算每一级的电压放大倍数时，必须考虑前后级之间的相互影响。例如，可把后一级的输入电阻看做为前一级的负载电阻。

2.输入电阻和输出电阻

一般说来，多级放大电路的输入电阻就是输入级的输入电阻；而多级放大电路的输出电阻就是输出级的输出电阻。在具体计算输入电阻或输出电阻时，有时它们不仅仅决定于本级的参数，也与后级或前级的参数有关。例如，射极输出器作为输入级时，它的输入电阻与本级的负载电阻（即后一级的输入电阻）有关。而射极输出器作为输出级时，它的输出电阻又与信号源内阻（即前一级的输出电阻）有关。在选择多级放大电路的输入级和输出级的电路形式和参数时，常常主要考虑实际工作对输入电阻和输出电阻的要求，而把放大倍数的要求放在次要地位，至于放大倍数可主要由中间各放大级来提供。

【例2.7】　求图2.31所示两级阻容耦合放大电路的放大倍数、输入电阻和输出电阻。已知电路参数RB1=81kΩ，RB2=27kΩ，RB3=20kΩ，RB4=10kΩ，RC1=10kΩ，RC2=RE1=RE2=3kΩ，RL=3kΩ，VCC=12V，三极管的β=50，rbe=1kΩ。

解：

请用实验来测试图2.31所示电路的动态指标（或用Multisim软件仿真）。

思考题

1.多级放大电路耦合方式有几种？各有什么特点？

2.直接耦合放大电路存在什么问题？应如何解决？

3.如何计算多级放大电路的性能指标？