多级放大电路频率特性的定性分析

多级放大电路的电压增益Au为各级电压增益的乘积。由于各级放大电路的电压增益是信号频率的函数，因而，多级放大电路的电压增益也必然是信号频率的函数。

为了简明起见，假设有一个两级放大电路，由两个通带电压增益相同、频率响应相同的单管共射放大电路构成，图4.5.1（a）是它的结构示意图，级间采用RC耦合方式，由于耦合环节具有隔直流、通交流的作用，因此两级的静态工作情况互不影响，而信号则可顺利通过。

图题4.4.10

下面定性分析图4.5.1（a）所示电路的幅频响应，研究它与所含单级放大电路的频率响应的关系。设每级的通带电压增益为Aum1，则每级的上限频率fH1和下限频率fL1处对应的电压增益为0.707Aum1，两级放大电路的通带电压增益为。显然，这个两级放大电路的上、下限频率不可能是fH1和fL1，因为对应于这两个频率的电压增益是(0.707Aum1)2=　0.5，如图4.5.1（b）所示。

根据放大电路通频带的定义，当该电路的电压增益为0.707Aum1时，对应的低端频率为下限频率fL，高端频率为上限频率fH，如图4.5.1（b）所示。

图4.5.1　两级放大电路

显然fL＞fL1，fH＜fH1，即两级放大电路的通频带变窄了。依此推广到N级放大电路，其总电压增益为各单级放大电路电压增益的乘积，即

应当注意的是，在计算各级的电压增益时，前级的开路电压是下级的信号源电压；前级的输出阻抗是下级的信号源阻抗，而下级的输入阻抗是前级的负载。从图4.5.1（b）所示的两级放大电路的通频带可推知，多级放大电路的通频带一定比它的任何一级都窄，级数越多，则fL越高而fH越低，通频带越窄。这就是说，将几级放大电路串联起来后，总电压增益虽然提高了，但通频带变窄，这是多级放大电路一个重要的概念。

对于一个N级放大电路，设组成它的各级放大电路的下限频率分别为fL1，fL2，…，fLN，上限频率分别为fH1，fH2，…，fHN，该多级放大电路的下限频率为fL，上限频率为fH，则可以估算：

根据以上分析可知，若两级放大电路是由两个具有相同频率特性的单管放大电路组成，则其上、下限频率分别为

对各级具有相同频率特性的三级放大电路，其上、下限频率分别为

可见，三级放大电路的通频带几乎是单级电路的一半。放大电路的级数愈多，频带愈窄。

在多级放大电路中，若某级的下限频率远高于其他各级的下限频率，则可认为整个电路的下限频率近似为该级的下限频率。同理，若某级的上限频率远低于其他各级的上限频率，则可认为整个电路的上限频率近似为该级的上限频率。因此式（4.5.3）和式（4.5.4）多用于各级截止频率相差不多的情况。此外，对于有多个耦合电容和旁路电容的单管放大电路，在分析下限频率时，应先求出每个电容所确定的截止频率，然后利用式（4.5.2）求出电路的下限频率。

例4.5.1　已知某电路的各级均为共射放大电路，其对数幅频特性如图4.5.2所示。试求解下限频率fL、上限频率fH和电压放大倍数。

图4.5.2　例4.5.1图

解：由图4.5.2可知：

（1）频率特性曲线的低频段只有一个拐点，且低频段曲线斜率为20 dB/十倍频，说明影响低频特性的只有一个电容，故电路的下限频率fL=10 Hz。

（2）频率特性曲线的高频段只有一个拐点，且高频段曲线斜率为-60dB/十倍频，说明影响高频特性的有三个电容，即电路为三级放大电路，且每一级的上限频率均为2×105Hz，根据式（4.5.4b）可得上限频率为(www.xing528.com)

（3）因各级均为共射电路，所以在中频段输出电压与输入电压相位相反。因此，电压放大倍数为

思考题

为什么说放大电路的级数越多、耦合电容和旁路电容越多，通频带越窄?

习　题

4.5.1　已知两级共射放大电路的电压放大倍数为

求：（1）、fL和fH；（2）画出波特图。

4.5.2　已知某电路的幅频特性如图题4.5.2所示，试问：

（1）该电路的耦合方式；

（2）该电路由几级放大电路组成；

（3）当f = 104Hz时，附加相移为多少？当f = 105时，附加相移约为多少？

4.5.3　若某电路的幅频特性如图题4.5.2所示，试写出的表达式，并近似估算该电路的上限频率fH。

图题4.5.2

4.5.4　电路如图题4.5.4所示。试定性分析下列问题，并简述理由。

（1）哪个电容决定电路的下限频率？

（2）若T1和T2静态时发射极电流相等，且和相等，则哪一级的上限频率低？

图题4.5.4

4.5.5　已知一个两级放大电路各级电压放大倍数分别为

（1）该放大电路的表达式；

（2）该电路的fL和fH；

（3）画出该电路的波特图。