1.2.2 多级晶体管放大器单元电路

1. 多级放大器

多级放大器就是将两个以及两个以上的基本晶体管放大器经过连接而成的放大电路，一般可分为电容耦合多级放大器和直接耦合多级放大器两种。

（1）电容耦合多级放大器

如图1-10 所示为两个共发射极（e）晶体管放大器连接而成的电容耦合二级放大器。前级共发射极（e）晶体管放大器的输出通过电容C2耦合到后级共发射极（e）晶体管放大器的输入端。电容的耦合作用是通交流隔直流，使用电容耦合，就可以防止某级放大器的直流偏压影响下一级的直流偏压，但是交流信号却能够没有衰减地通过耦合电容，送入下一级放大器。

（2）直接耦合多级放大器

如图1-11 所示为两个共发射极（e）晶体管放大器连接而成的直接耦合二级放大器。在电路当中没有任何耦合或是旁路电容，前级共发射极（e）晶体管放大器输出的直流电压，直接作为后级共发射极（e）晶体管放大器输入电压。

与电容耦合多级放大器相比，直接耦合多级放大器拥有较好的低频响应。但是当电源供应发生很小的变化，也会被电路放大，从而造成电路明显的偏移。

2. 多级负反馈放大器

所谓反馈，就是将放大电路的输出量（电流或电压）的一部分通过一定的方式回到放大器的输入端。反馈不仅是改善放大电路性能的重要手段，而且也是电子技术中常用的基本概念。

前面介绍放大器电路工作原理时，都是信号从放大器输入端传输到输出端，而反馈电路要将放大器输出端的一部分输出信号再加到放大器的输入端，让放大器重新放大反馈回来的信号，如图1-12所示。

如果引入的反馈信号减弱了外加输入信号，也就是反馈到输入端的反馈信号的极性与输入信号的极性相反，从而引起放大器的放大倍数的减小，这种反馈称为负反馈，反之就是正反馈。放大器加入负反馈系统，会使增益下降，但放大器的稳定性或频率特性会有很大的改善，也就是用牺牲掉放大器的增益方式来获得其他性能的改善。

判别放大器是否属于负反馈放大器，首先要找出负反馈元件。一般来说，任何连接输入回路与输出回路之间的元器件，都是反馈元件。然后区分放大器中的反馈元件是正反馈元件还是负反馈元件。区分正负反馈，通常采用瞬时极性法，就是先假设信号源在某一瞬时的极性为正，然后根据电路各点的相位与信号源相位的关系，看反馈到输入端的反馈信号的极性。若与信号源假设的极性相反，则为负反馈，相同则为正反馈。

正反馈虽然能提高放大器的放大倍数，却会使放大器的稳定性变坏，甚至会产生自激振荡，因此在放大电路中较少采用，通常应用在振荡电路中，具体内容将在本书第2章中详细介绍。

（1）单级负反馈放大器

[1] 并联负反馈放大器

如图1-13所示为常见并联负反馈放大器。其中电阻R为电压负反馈元件，电阻R的左端直接与输入端相连，右端又直接与输出端相连，将输入与输入回路联系起来了。

首先假设某瞬时输入信号为正极（+），由于共发射极晶体管放大器输出的电压极性与输入的相反，为负极（-），通过反馈元件R，将负极性的反馈信号加到基极（b），与信号源假设极性相反，使电压减小，所以反馈元件R为负反馈。然后，将放大器的输出端对地交流短接，通过电容C2晶体管集电极就会交流接地，此时就没有信号通过负反馈元件R反馈到晶体管基极上，电路就不存在负反馈信号了，所以这是电压负反馈电路。

[2] 串联负反馈放大器

如图1-14所示为常见串联负反馈放大器。其中电阻R为电流负反馈元件，因为它既属于输入回路，又属于输出回路，将输入与输出回路联系起来了。

首先假设某瞬时输入信号为正极（+），由于发射极（e）的电压极性与基极（b）相同，也为正极（+），提高了晶体管发射极的电位。因为晶体管发射结电压等于输入电压Ube=U-Uf，通过反馈元件R，削弱输入信号Ube的电压，所以反馈元件R为负反馈。负反馈电阻R是用于稳定放大器，该电阻值越大，整个放大器的放大倍数越小。与负反馈电阻R并联电容C是去耦合电容，相当于将发射极（e）的交流短路，使交流信号无负反馈作用，从而获得较大的交流放大倍数。然后将放大器的输出端对地交流短接，通过电容 C2晶体管集电极就会交流接地，此时就没有信号通过反馈元件R反馈到晶体管基极上，电路就不存在负反馈信号了，所以这是电压负反馈电路。

（2）多级负反馈放大器

如图1-15所示为常见的多级负反馈放大器，电阻R为两级放大器之间的反馈元件，假设某瞬时输入信号为正极（+），晶体管VT1和VT2各极电压极性如图所示。由于晶体管VT2的集电极输出的信号极性为正极（+），经反馈元件R反馈到晶体管VT1的发射极上的信号极性也为正极（+），提高了晶体管VT1发射极的电位，从而即削弱了净输入信号Ube，故为负反馈。

[1] 多级负反馈放大器的直流/交流反馈的判断

根据反馈信号的交直流性质，可以分为直流反馈和交流反馈。如果反馈信号中只包含直流成分则称为直流反馈；若反馈信号中只有交流成分，则称为交流反馈。很多情况下，交直流两种反馈都有。

如图1-16所示为两种多级负反馈放大器，在图1-16（a）中，设晶体管VT2发射极的旁路电容C2足够大，可认为电容两端的交流信号基本为零，则从晶体管VT2的发射极通过电阻R引回到晶体管VT1基极的反馈信号中将只有直流成分，因此电路中引入的是直流反馈。在图1-16（b）中，从输出端通过电容C和电阻R将反馈引回到晶体管VT1的发射极，由于电容的隔直作用，反馈信号中将只有交流成分，所以这个反馈是交流反馈。

直流负反馈的作用是稳定静态工作点，而对于放大器的各项动态性能，如放大倍数、通频带、输入及输出电阻等则没有影响。各种不同类型的交流负反馈将对放大电路的各项动态性能产生不同的影响，是用以改善电路技术指标的主要手段。

[2] 多级负反馈放大器的电流/电压反馈的判断

根据反馈信号在放大器输出端采样方式的不同，可以分为电压反馈和电流反馈。如果反馈信号取自输出电压，称为电压反馈；如果反馈信号取自输出电流，则称为电流反馈。

在图1-16（a）中，去掉了旁路电容C，则反馈信号与输出回路的电流成正比，因此是电流反馈。在图1-16（b）中，反馈信号与输出电压成正比，属于电压反馈。

放大器中引入电流负反馈，将使输出电流保持稳定，其结果是提高了输出电阻；引入电压负反馈，将使输出电压保持稳定，其结果是降低了电路的输出电阻。

为了判断放大电路中引入的反馈是电压反馈还是电流反馈，一般可假设将输出端交流短路，即令输出电压等于零，观察此时是否仍有反馈信号，如果反馈信号不复存在，则为电压反馈；否则就是电流反馈。

[3] 多级负反馈放大器的串联/并联反馈的判断

根据反馈信号与输入信号在放大电路输入回路中求和形式的不同，可以分为串联反馈和并联反馈。

如果反馈信号与输入信号在输入回路中以电压形式求和，即反馈信号与输入信号串联，则称为串联反馈；如果二者以电流形式求和，即反馈信号与输入信号并联，则称为并联反馈。

在图1-16（b）中，晶体管VT1的基极和发射极之间的净输入电压Ube等于外加输入电压与反馈电压之差，即 Ube=U-Uf，说明反馈信号与输入信号以电压形式求和，因此属于串联反馈。在图1-16（a）中，假设去掉旁路电容C，晶体管VT1的基极电流等于输入电流与反馈电流之差，即Ib=Ii-If，也就是说，反馈信号与输入信号以电流形式求和，所以是并联反馈。