串聯(lián)放大器與加入負(fù)反饋的思路

之前講述的共射極放大電路，放大倍數(shù)只有5倍。就算再努力一點(diǎn)，也只能達(dá)到十幾倍，放大倍數(shù)太小。本節(jié)嘗試把1KHz，10毫伏峰峰值的正弦波，放大100倍。

單晶體管的放大倍數(shù)理論上最大能達(dá)到自身的hFE，實(shí)際上考慮到放大電路的穩(wěn)定性，單晶體管的實(shí)際放大倍數(shù)往往小于hFE。如果想進(jìn)一步提高放大倍數(shù)，可以考慮把多級(jí)放大電路串聯(lián)起來。這種思路很好理解，如果第一級(jí)放大了3倍，第二級(jí)放大了4倍，那么總的放大倍數(shù)就是12倍。但是串聯(lián)放大器電路的頻率特性很差，且噪聲是每個(gè)放大器的噪聲之和，所以一般情況下，會(huì)在這樣的電路中加入負(fù)反饋。

負(fù)反饋在電子電路中有著非常廣泛的應(yīng)用，采用負(fù)反饋是以降低放大倍數(shù)為代價(jià)，目的是為了改善放大電路的工作性能，如穩(wěn)定放大倍數(shù)、減少非線性失真、減小輸出阻抗等，所以在實(shí)用電子電路中幾乎都要引入負(fù)反饋。

負(fù)反饋放大電路的第一級(jí)——共射極放大電路的改良

共射極放大電路的放大倍數(shù)，大致等于集電極電阻與發(fā)射極電阻的比值。在電源電壓與晶體管確定以后，制約放大倍數(shù)提升的主要因素就是集電極電阻與發(fā)射極電阻自身的壓降了。如果想實(shí)現(xiàn)100倍的放大，那么集電極電阻上的壓降VRC就是發(fā)射極電阻壓降VRE的100倍。而發(fā)射極電阻的壓降VRE就是三極管發(fā)射極的電壓值VE，考慮到穩(wěn)定性，這個(gè)值也不能太小(三極管受溫度影響時(shí)，工作特性會(huì)有一些變化，發(fā)射極電壓要有一定的裕量)。提高放大倍數(shù)需要VE小一點(diǎn)，三極管的穩(wěn)定工作又不能讓VE太小，兩者相互矛盾。

有沒有解決辦法呢?放大倍數(shù)是交流的增益，三極管穩(wěn)定工作依賴于直流的靜態(tài)工作點(diǎn)，從交直流通路的角度考慮，可以找到既不破壞直流電位關(guān)系，又提高交流增益的方法：使用電容把并聯(lián)電阻接入交流通路，或者把串聯(lián)電阻短路。

我們用此思路設(shè)計(jì)負(fù)反饋放大電路的第一級(jí)，分析交流通路，得到理論放大倍數(shù)為R2/R5=100倍;分析直流通路，可知R7+R5共同決定了的發(fā)射極電壓。

負(fù)反饋放大電路的第二級(jí)——按三極管自身放大倍數(shù)來放大

放大電路的每一級(jí)都要盡可能提高放大倍數(shù)。對(duì)于負(fù)反饋放大電路的第二級(jí)，可以讓電路的放大倍數(shù)接近于三極管自身的放大倍數(shù)。由于負(fù)反饋放大電路的放大倍數(shù)不依賴于某一級(jí)的放大倍數(shù)，所以此處無需考慮第二級(jí)放大的穩(wěn)定性的問題。可以直接用電容把發(fā)射極電阻“交流短路”：分析直流通路的時(shí)候，通過電阻R2、R3、R8確定Q2的靜態(tài)工作點(diǎn);分析交流的時(shí)候，無視發(fā)射極電阻R3，以保證放大倍數(shù)盡可能的大。

兩級(jí)之間，串聯(lián)電阻R4與電容C3。電容C3可以保證只通過交流信號(hào)，電阻R4可以決定電路的放大倍數(shù)。

為什么多級(jí)串聯(lián)要把機(jī)型不同的晶體管交替使用

在多級(jí)放大電路串聯(lián)的時(shí)候，通常會(huì)交替的將極性不同的晶體管組合起來使用。如果第一級(jí)是NPN，那么第二級(jí)就是PNP，第三級(jí)是NPN……。結(jié)合下圖，不難看出原因：如果第二級(jí)仍然是NPN，那么第二級(jí)的基極電壓VB2等于第一級(jí)的集電極電壓VC1。因?yàn)镼1工作在放大區(qū)，所以VC1是飽和壓降與發(fā)射極電壓之和，已經(jīng)是一個(gè)比較大的電壓了(最大時(shí)接近電源電壓，最小時(shí)為R5壓降+0.6V)。第二級(jí)的集電極電壓VC2最小值也要大于VC1，那么VC2的取值范圍就很小了，電路會(huì)得不到最大的輸出電壓范圍。

圖 如果第二級(jí)使用NPN三極管

如果第二級(jí)是PNP三極管，那么0 < VC2 < VC1， VC2的取值范圍較大，可以得到更大的輸出電壓范圍。因此會(huì)交替的將極性不同的晶體管組合起來使用。