CH11T串级放大器.docVIP

單元十 串級放大器 放大器是由許多單級放大器所組成，如聲頻放大器由輸入至輸出依序為：(1)( Pick up transducer )、(2)( Pre-amplifier )、(3)、(4)、(5) 各級間訊號傳送的媒介，即為耦合方式。良好的耦合電路特性： (1) 不影響前後級放大器之原DC工作點。 (2) 所傳送訊號之衰減量、功率損失需小。 (3) 失真小。 耦合方式可分為四種： (一) 電阻電容耦合( Resistance capacitance coupling，RC coupling ) 典型結構如圖10-1，串聯電容器之作用為高通濾波，使低頻時之電容阻抗XC小，故需使用大容量電容器，但若電容量過大時，則時間常數(τ=RC)過大，會造成信號失真。通常耦合電容值選定之條件為頻率100Hz時，其電容抗約為基極電阻的1/10左右。 優點有： (1) 結構簡單、成本低。 (2) 頻率響應良好。 (3) 沒有電感，電磁感應產生之雜音低。 缺點： (1) 電阻負載緣故，損失功率較大。 (2) 前級放大器之輸入阻抗小，阻抗不能匹配，效率甚低。 (3) 耦合電容於低頻時，容抗很大，限制對於低頻率之放大作用。 (二) 阻抗耦合( Impedance coupling ) 兩級不同之輸出、入阻抗下使用，阻抗可為電晶體或變 (1) 成本較電阻電容耦合高。 (2) 頻率響應不甚良好，大範圍之音頻放大器很少使用。 (三) 變壓器耦合( Transformer coupling ) 優點：可使各級放大器間的輸出入阻抗容易匹配，且阻隔直流。成本較貴、頻率響應較RC耦合方式差。 (四) 直接耦合( Direct coupling ) 避免低頻時耦合電容之大量損失，具經濟價值。次級放大器偏壓易 實習10-1：RC耦合放大電路 第1級的負載電阻RC1產生的輸出電壓VO1，經由電容C2傳送至第2級，故稱為RC耦合放大器。 C2於直流為斷路，不影響各級之直流偏壓。於交流為短路，可傳送信號。 1. 在串級放大電路中，次一級的輸入阻抗會成為前一級的負載，而產生負載效應，所以必需由最後一級開始分析。 2. 第2級之交流分析( 以β=100為例 )： (1) 電壓增益 (2) 由電晶體的基極看進去之輸入電阻 Ｒin2≒βRE=240Ω×100=24k( (3) 第2級之輸入電阻 (4) 由以上分析可知第2級之輸入電阻為2.4k(，電壓增益為10。 3. 第1級之交流分析(以β=100為例)： (1) (2) 第1級之零件值與第2級完全相同，故輸入電阻亦為2.4k( 圖10-1 RC耦合放大器之一例 4. 總電壓增益 但，故 5. 第1級和第2級之零件一樣，AV2=10，AV1只有5， 負載效應。 7. 設計串級放大電路之要領： (1) 根據所需要的放大倍數(總增益)，將增益分擔至每一級上。 (2) 為了考慮後一級的輸入阻抗會影響前一級的耦合負載(Rac)，故電路設計必需由最後一級往前設計。 (3) 每一級的偏壓設計，可根據實際需要而定。 實習步驟 (1) 按圖10-2接妥電路。 (2) 輸出端接示波器( AC訊號檔 )，輸入端接信號產生器。 (3) 信號產生器調至1kHz正弦波，示波器顯示最大不失真之正弦波。 (4) 以示波器測得V1，V2，V3，V4之峰對峰電壓值，並填於表10-1中。 (5) 計算第1級的電壓增益AV1=V2/V1，第2級的電壓增益AV2=V4/V3，兩級的電壓增益AV=V4/V1，並記錄於表10-1中，AV=AV1×AV2嗎?V3=V2嗎? (6) 仿圖10-1之分析方法計算AV1= ，AV2= ，AV=AV1×AV2= 。 (7) 第(6)步驟的計算結果與第(5)步驟之實測結果相符嗎?若有差異，原因何在？ (8) 依表10-1調整信號產生器頻率，輸出電壓，重覆步驟(4)、(5)。 (9) AV(dB)=20logAV(V/V)，ω=2πf之關係，表10-1畫成頻率響應圖。 圖10-2 RC耦合串級放大器之實驗電路 三. 結果數據 表10-1 RC耦合串級放大器實驗結果 V1(p-p) V2(p-p) V3(p-p) V4(p-p) AV1(p-p) AV2(p-p) AV(p-p) 1kHz 10Hz 20Hz 50Hz 100Hz 500Hz 2kHz 5kHz 10kHz 15kHz 20kHz 45kHz 圖10-3 RC耦合串級放大器