
【電】 multistage amplifier
excessive; many; more; much; multi-
【計】 multi
【醫】 multi-; pleio-; pleo-; pluri-; poly-
rank; stairs; steps
【計】 characteristic
【醫】 scala
amplifier; magnifier
【計】 amplifier; expandor; recording amplifier
【化】 amplifier
【醫】 amplifier
多階放大器 (Duō Jiē Fàngdà Qì / Multistage Amplifier)
在電子工程領域,多階放大器指由多個單級放大器級聯(Cascaded)構成的電路系統。其核心目的是通過逐級放大信號,實現遠高于單級放大器的總增益、特定頻率響應或輸入/輸出阻抗特性。以下是其關鍵要點:
級聯設計
多階放大器将多個放大單元(如共射、共基、共集電路)串聯,前一級的輸出作為後一級的輸入。總電壓增益 (A{vtext{(total)}}) 為各級增益乘積:
$$ A{vtext{(total)}} = A{v1} times A{v2} times cdots times A_{vn} $$
例如,兩級放大器(第一級增益 100,第二級增益 50)總增益為 5000 。
阻抗匹配優化
中間級常采用緩沖器(如射極跟隨器)實現阻抗轉換,減少級間負載效應,避免信號衰減。例如,高輸出阻抗級與低輸入阻抗級間插入電壓跟隨器可提升效率 。
帶寬限制
每級放大器引入額外電容(如 Miller 電容),導緻高頻截止頻率 (f_H) 下降。總帶寬窄于單級,需通過負反饋或補償電路優化 。
噪聲與失真累積
前級噪聲被後續級放大,需在首級采用低噪聲設計(如 JFET 輸入)。非線性失真可通過差分結構或反饋抑制 。
穩定性問題
級間耦合可能引發相位偏移,導緻振蕩。需采用頻率補償(如極點分離技術)确保穩定性 。
中文術語 | 英文術語 |
---|---|
多階放大器 | Multistage Amplifier |
級聯 | Cascading |
電壓增益 | Voltage Gain |
輸入阻抗 | Input Impedance |
頻率響應 | Frequency Response |
負反饋 | Negative Feedback |
參考文獻
多階放大器是由多個單級放大器級聯組成的複合放大器系統,主要用于實現高性能信號放大。其設計通過不同階段的特性分工,優化整體性能。以下是其核心特點:
1. 分階功能設計
2. 性能特性
3. 典型應用 商用運算放大器(如兩階CMOS或四階BJT結構)中,常見于音頻設備、傳感器信號鍊、通信系統等場景,兼顧高精度與強驅動能力。例如醫療設備ECG信號鍊,輸入級抑制50Hz工頻幹擾,中間級放大微伏級信號,輸出級驅動顯示模塊。
(注:更詳細的電路拓撲和參數設計可參考電子工程專業教材或半導體廠商的應用手冊。)
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