草稿RC放大器的负载效应（RC放大器的负载效应+放大器电路的简化+总放大增益的求解）原创小李鲤鱼编程_业界新闻

发布时间:2024-07-28 21:15

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2024-7-28，星期日，14:18，天气：晴，心情：晴。Hello，大家好啊，失踪人口又回归了，上周上了一周的班，整整培训了一周，每天朝八晚八，周六还上了一天班，晚上回来还要收拾一下宿舍，洗洗衣服啥的，实在没时间学习，不过这周把宿舍必用品都收拾的差不多了，下周下班回来就可以学学习啦。话不多说，学习开始啦。

今日开始学习模电自选教材的第六章，多级放大器、RF放大器和功率放大器。主要学习内容为：RC放大器的负载效应，放大器电路的简化，总放大增益的求解。

一、多级放大器、RF放大器和功率放大器

前面已经学习了BJT和FET，但是当需要放大一个非常小的信号（典型的是放大一个来自天线的信号），Q点上的值的变化也会非常小，用于放大这些信号的放大器称为小信号放大器，它们也可以专门应用到高频领域，通常会包含多级增益，特别是在高频通信系统中，放大某些频率被限制在一定带宽范围内的感兴趣信号。

1. 电容耦合放大器

两个或多个晶体管可以连接在一起组成一个多级放大器，下面将学习电容耦合放大器，也称为RC（阻容）耦合放大器。

两个或多个晶体关可以连接在一起来提高放大器的性能，用于放大信号的每个晶体管都称为一级。一般来讲，放大器的第一级都需要很高的输入电阻来避免对输入信号产生负载作用，并且，第一级需要设计在低噪声工作，因为这些小信号很容易被噪声所淹没，后续级的目的实在不产生失真的前提下来增加信号的幅度。

提高放大器增益最简单的方法是可以两级通过电容耦合到一起，如下图所示，两级都是CE放大器（共发射极），第一级的输出连接到第二级的输入端（紫色箭头），电容具有隔直通交的作用，所以它可以阻值其中一级的直流偏置对另一级直流偏置的影响，但可以使交流信号顺利地传输到下一级。

（1）负载效应：放大器可以用框图表示，框图中只包含重要参数，交流模型仅是一个受控电压源和一个串联电阻，因此我们要计算多级放大电路地总增益，只需要知道三个参数：空载时电压增益（AV(NL)）、总输入电阻（Rin(tot)）、输出电阻（Rout）。综上，空载输出电压等于输入电压乘空载增益。

下图为上面两级CE放大器的简化图，首先求一级的空载增益，因为两级相同，所以两级的空载增益也相同，第二级的输入电阻相当于第一级的负载，因此，第一级的负载增益可以通过假设其负载电阻等于第二级的输入电阻（Rin(tot)）来得到，虽然这样会降低第一级的增益，但是可以与空载增益计算分开考虑。

已经知道CE放大器的空载增益是集电极交流电阻和发射极交流电阻的比值，且空载增益与r‘e有关，这个参数只与IE有关，下面来计算IE，基极电压VB = [R2 / (R1 + R2)] · VCC = 1.7V，又有VE = VB -VBE = 1.7 - 0.7 = 1V，所以，IE = VE / RE = 1V / 1kΩ = 1mA，故发射极电阻r'e ≈ 25mV / IE = 25Ω，因为计算空载电压增益，所以集电极电阻仅为RC。所以，空载增益Av(NL) = -RC / Re = -RC / r'e = -188。CE放大器的输入电阻在前面学到过，采用分压式偏置和没有扩量程电阻的放大器输入电阻表达式为Rin(tot) = R1 || R2 ||(βacr'e)，令βac为150，则Rin(tot) ≈ 2.58kΩ，输出电阻Rout = RC = 4.7kΩ。将上述计算所得的值带入上图中，可得两级放大器的内部电路如下图所示：

如上图所示，多级放大器的总增益应该包含以下三项的乘积：

第一级的空载增益；
包含第二级输入电阻的分压器相对于第一级输出电阻的增益；
第二级的空载增益。

如果输出端加上有负载电阻，那么应该把它作为一个分压项包含进去。

前面计算得到每一级的空载增益为-188，两级之间的分压器产生了负载效应，由第二级的Rin(tot)2和第一级的Rout1组成，则该分压器的增益（衰减）为Av(divider) = Rin(tot)2 / (Rout1 + Rin(tot)2) = 0.35。故这三个增益的乘积即为总电压增益：Av(tot) = Av1Av(divider)Av2 ≈12400。可以看出，多级放大器的电压增益是极大的，但是这个结果是一个近似值，因为增益大小依赖于r’e即所用的晶体管，以减少增益为代价，可以在发射极电路上加一个扩量程电阻来增加电路的稳定性，这时电路的增益与所用晶体管无关，是个固定值（r'e随温度变化）。放大器的增益通常用分贝电压增益来表示，则每级的电压分贝增益为A‘v = 20log|Av| = 20log(188) = 45.5dB，两级之间的分压器增益（衰减为）Av(divider) = 20log（0.35）= -9.1dB，总的分贝电压增益是单个分贝电压增益的总和A'v = A'v1 + A'v(divider)+A'v2 = 45.5dB - 9.1dB + 45.5dB = 81.9dB。