由于放大器技術的進步,即增加的SNR,效率,低至?ohm的穩定性和輸出功率,汽車音頻領域中的(級聯)放大器不再是必需的。在電子領域的其他領域,級聯仍然是必需的。
您可能知道,級聯放大器是一個由一系列放大器組成的兩端口網絡,其中每個放大器將其輸出連接(發送)到鏈中下一個放大器的輸入。由于級或級之間的負載,使這些級聯級的增益計算變得復雜。
單級放大器無法獲得許多應用的性能要求,因此需要多級放大。這些級聯放大器產生的增益超過了各個放大器可能獲得的增益。通常,級聯放大器的總增益是各個級增益的結果,而忽略了潛在的負載效應。
級聯放大器的目的
級聯放大器的總體原因是需要增加放大器輸出以滿足特定要求,例如增加電視或無線電接收機中的信號強度。
使用級聯或多級放大器,可以為您的設計提供更高的電流增益或電壓增益。通常,我們利用級聯放大器級來增加整體放大器增益,但在其他情況下,這是為了獲得必要的輸入或輸出阻抗。
下面是兩級串聯的級聯放大器的簡化視圖。
在這里,我們在電路級視圖中具有相同的兩級級聯放大器的簡化圖。
級聯放大器增益
我們簡要地提到,由于放大器級之間的負載,計算級聯放大器的總增益更加復雜。請記住,這些仍然是放大器,因此,各個輸出增益將落在放大器增益特性的范圍之內。
放大器增益與輸入信號的量度與其輸出信號之比之間的關系相關。可以測量三種類型的放大器增益:電流增益(A i = I out / I in),功率增益(A p = A v * A i)和電壓增益(A v = V out / V 在)。這取決于我們測量的數量,但無論如何,A(放大倍數)是增益的表示。
A v = V 輸出 / V 輸入
要么
甲v =(40個RMS)/(10個RMS)
要么
甲v = 4
考慮到這一點,除了可能的負載效應之外,級聯放大器的增益是其各個放大器級的增益的乘積。但是,每個級或放大器的增益分別取決于其配置,即其組件。級聯放大器增益的公式如下:
A(增益)= A1 * A2 * A3
當每一級的增益使用分貝表達式(dB)時,各個放大器的增益之和就是其總增益:
A(dB增益)= A1 + A2 + A3
級聯放大器的優點和優勢
當我們級聯放大器時,需要在放大器之間利用耦合網絡。我們稱這種耦合為級間耦合。對于級聯放大器,存在三種級聯放大器類型:直接耦合,變壓器耦合和RC耦合。
RC耦合:提供最低的實施成本,并提供可接受的頻率響應。
變壓器耦合:提供增強的總增益和電平匹配阻抗。從功能上講,它擴展了整個初級變壓器繞組的信號,并起到了負載的作用。但是,如果使用寬頻響應變壓器,此方法可能會很昂貴。
直接耦合:放大器一級輸出與下一級輸入的耦合。這允許零頻率(直流)的信號從輸入傳遞到輸出。這是需要零或低頻放大的應用的理想選擇。
級聯放大器有兩個主要優點:增加的增益和輸入以及輸出阻抗的靈活性。對級聯放大器提供的增益的需求對于各種應用的功能至關重要。
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