第13节 多级放大器 (修订中)
[TOC]
零件和材料
- 三个 NPN 晶体管——推荐型号 2N2222 或 2N3403（Radio Shack 目录 #276-1617 是一个包含 15 个 NPN 晶体管的封装，非常适合本实验和其他实验）
- 两节 6 伏电池
- 一个 10 kΩ 电位器，单圈，线性锥形（Radio Shack 目录 # 271-1715）
- 一个 1 MΩ 电阻
- 三个 100 kΩ 电阻器
- 三个 10 kΩ 电阻器
交叉引用
电路课程，第 3 卷，第 4 章：“双极结型晶体管 (opens new window)”
学习目标
- 多级直接耦合共射极放大电路的设计
- 放大器电路中负反馈的影响
原理图，示意图
插图
指示
通过将三个[共发射极放大器](https://www.allaboutcircuits.com/textbook/semiconductors/chpt- 电阻器 (opens new window)）——每一级的电压增益复合在一起，从而提供了非常高的总电压增益。_我建议在不_使用 1 MΩ 反馈电阻的情况下构建此电路，首先，您可以亲眼看看无限制电压增益有多高。
您可能会发现无法调节电位器以获得稳定的输出电压（在全电源电压或零电压下不饱和），增益如此之高。即使您无法将输入电压调整得足够精细以将输出电压稳定在最后一个晶体管的有效范围内，您也应该能够看出输出与输入的关系是反相的；也就是说，当输入变低时，输出趋向于驱动到高电压，反之亦然。
由于任何一个共发射极“级”本身都是反相的，因此偶数级共发射极放大器会产生同相响应，而奇数级会产生反相。_您可以通过在调整输入电压电位器的同时测量每个晶体管_的集电极对地电压来体验这些关系，注意输出电压是否随着输入电压的增加而增加或减少。
将 1 MΩ 反馈电阻连接到电路中，将最后一个晶体管的集电极耦合到第一个晶体管的基极。由于这个三级放大器的整体响应是反相的，因此通过 1 MΩ 电阻器从最后一个晶体管的输出端到第一个晶体管的输入端的反馈信号本质上应该是_负_的。
因此，它将起到稳定放大器响应和最小化电压增益的作用。您应该注意到输出信号对输入信号变化（电位器位置变化）的灵敏度降低会立即导致增益降低。
简而言之，放大器不像没有反馈电阻器时那样“敏感”。与前面实验中讨论的简单共射极放大器一样，这里最好制作一个输入与输出电压图表，您可以使用它来计算电压增益。
尝试不同的反馈电阻值。您认为反馈电阻的_降低_对电压增益有什么影响？反馈电阻_增加_怎么办？试试看吧！
使用负反馈来“驯服”高增益放大器电路的一个优点是，所产生的电压增益变得更多地取决于电阻器值，而更少地取决于组成晶体管的特性。这很好，因为制造一致的电阻器比制造一致的晶体管要容易得多。
因此，通过构建具有任意高电压增益的晶体管分级网络，然后通过负反馈精确地减轻该增益，更容易设计具有可预测增益的放大器。正是这一原理使运算放大器 (opens new window)电路表现得如此可预测。
这个放大器电路比您在实际多级电路中通常遇到的稍微简化了一些。很少使用纯共发射极配置（即没有发射极对地电阻），如果放大器用于交流信号，则级间耦合通常是电容性的，分压器网络连接到每个晶体管基极每个阶段的偏置。
射频放大器电路通常是变压器耦合的，电容器 (opens new window)与变压器绕组并联以进行谐振调谐。
电脑模拟
带有 SPICE 节点号的示意图：
网表（制作一个包含以下文本的文本文件，逐字）：
多级放大器 vsupply 1 0 dc 12 vin 2 0 r1 2 3 100k r2 1 4 10k q1 4 3 0 mod1 r3 4 7 100k r4 1 5 10k q2 5 7 0 mod1 r5 5 8 100k r6 1 6 10k q3 6 8 0 mod1 rf 3 6 1meg .model mod1 npn bf=200 .dc vin 0 2.5 0.1 .plot dc v(6,0) v(2,0) .end
该仿真绘制了输出电压与输入电压的关系图，并允许以数字形式比较这些变量：打印在图左侧的电压数字列表。您可以通过获取任意两个分析点并将输出电压的差异除以输入电压的差异来计算电压增益，就像您对真实电路所做的那样。
试验不同的反馈电阻值 ( rf ) 并查看对整体电压增益的影响。你注意到一个模式吗？这里有一个提示：总电压增益可以通过使用r1和rf的电阻值来近似估计，而无需参考任何其他电路组件！
相关练习：
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