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第 7 章 串級放大電路 1
第7章 串 級 放 大 電 路一 補 充 資 料
一 、 靴 帶 式 達 靈 頓 電 路1. 達靈頓電路第一級的輸入阻抗很高( Zi≒β2RE ),但是它沒有考慮偏壓
電阻的影響。如果考慮加上了偏壓電阻的達靈頓電路,如圖7-1 所示,則系統的輸入阻抗將為之降低,此時Zi 應是Zi 與R1、R2並聯的結果,則 Zi= Zi // R1 // R2 ,但是一般電路上R1 // R2遠比Zi 小很多,因此真正的輸入阻抗Zi 較Zi 小得多,以致破壞了達靈頓電路的特性。
圖7-1 達靈頓電路(含偏壓電阻R1 與R2 的電路)
圖7-2 達靈頓電路(修改了偏壓)
2. 為了改善上述缺點,可在 Q2的射極與R3的下端藉CB 將交流訊號耦合,並且在Q1的基極與R1、R2偏壓電阻的連接點加上一個電阻器R3,如圖7-
2 所示。(1)為了充分明瞭該電路的工作原理,首先將米勒定理再作一次說明:
若 任 何 一 電 路 中 含 有 N 個 不 同 的 節 點 , 依 序 分 別 為 1 、 2 、……、N ,而各節點的電壓分別為V1、V2、……、VN ,如圖7-3
所示,其中N 為參考點(視為接地),VN =0V ,在節點1 、2
2 第 7 章 串級放大電路
間接有阻抗Z,並假設K = 且在節點1 與地之間用Z1 代替之;
節點2 與地之間以Z2 代替之。則可得Z1 = ,Z2 = 。
圖7-3 米勒定理之應用(2)在圖 7-2 中虛線部分表示所加入的電容CB ,它對交流而言如同短
路,對直流而言則如同開路,因此R3的下端如同與輸出端接在一起。此時Vo與Vi 同相且大小近似相等,故R3由輸入訊號Vi 所吸取的訊號電流可以忽略。
(3)利用上述米勒定理的作用將 R3移去,而於輸入端並接一電阻R3eff ,另外在RE2 並聯一電阻R3M ,並設K = =Av,則R3之電阻值對交流來說被提升為:
R3eff =當射極隨耦器的Av接近於1 時,R3eff 將變得非常大,此時輸入阻抗為:
Zi =Zi // R3eff≒Zi (∵Zi<<R3eff )由此可知Zi 已被提升甚多,可以消除偏壓電阻對輸入阻抗的影響。
(4)在圖 7-2 中,其電壓增益Av略小於 1(Av≒1) ,且Vi 與Vo同相,Vo
追隨著Vi 的增加而增加,使得R3兩端的交流電壓增加量相同,這種效用如同靴帶同時提高,故稱為靴帶作用(bootstrapping )。由於
第 7 章 串級放大電路 3
交流時CB 視同短路,真正的射極電阻應為RE2 // R1 // R2 // R3M ,但是一般而言R1 // R2 較RE2 大很多,且R3M 甚大,所以射極負載電阻幾近於RE2 。
二 、 頻 率 響 應1. 頻率響應曲線
一放大器之增益隨頻率之變化而變化,兩者之關係曲線即稱為頻率響應曲線。
2. 中頻段增益通常放大器的增益都以中頻段為基準,一般而言,前述小訊號分析所求
得之增益即為此處所稱之中頻段增益。3. 影響放大器低頻響應的因素
(1) 耦合電容。(2) 射極旁路電容。
4. 影響放大器高頻響應的因素(1) 極際電容。(2) 雜散(或分布)電容。(3) 電晶體之接合電容(順向偏壓時,稱為擴散電容;逆向偏壓時,稱為
過渡電容)。(4) 米勒電容。(5) 輸入電容。(6) 電晶體之 β 。
5. 高低通電路(1) 就輸入訊號之頻率高低而言,圖 7-4(a) 所示之RC 串聯電路,輸入信
號由串接兩端注入,若其輸出端取自於電阻之兩端者,稱之為高通電路或低頻濾波電路;若其輸出端取自於電容之兩端者,稱之為低通電路或高頻濾波電路。
4 第 7 章 串級放大電路 (2) 圖 7-4(b) 所示之RL 串聯電路,由於L 與C 之對偶關係,所以由電阻
端輸出者為低通電路,由電感端輸出者為高通電路。
(a) (b)
圖7-4 高低通電路(3) 高通濾波電路:如圖7-5(a) 所示之RC 高通電路,因電容抗XC =
,係與工作頻率成反比,故電壓增益將隨輸入頻率而變。由電壓分配定則:
(a)電路(b) 電壓向量圖 =
+
(c)增益對頻率曲線 (d) 相位轉移對頻率曲線圖7-5 RC 高通濾波電路
第 7 章 串級放大電路 5
Vo= =
∴Av =
= ………………………………………(A)
當頻率在中頻段以上時, XC 甚低如同短路,故Vo=Vi ,而電壓增益Av=
低頻時, XC 甚高而Vo甚小,使Av≒0 ,故阻止低頻通過,形成低頻濾波電路(或稱為高通濾波電路)。
當頻率等於低頻截止頻率時, fL = 即 ,其電壓增
益 為 Av = = = 0.707
……………………(B)
比較 (A) 、(B) 兩式可知,在截止頻率時,電壓增益為中頻時的0.707 倍,同時有45 (領前)之移相角度。此移相角度也可由圖7-5(b) 所示之向量圖中求出, ,當工作於截止頻率時, ,故 45 (領前)。
(4) 由上述分析可知,在截止頻率時,電壓增益(或電流增益)為中頻時的 0.707 倍,故可將截止頻率稱為0.707 頻率;但若以功率而言,在截止頻率時的功率僅為中頻時的一半,故截止頻率又稱為半功率頻
6 第 7 章 串級放大電路 率;又若以分貝(dB )值而言,在低頻截止頻率時,其dB 值比中頻段降低了3dB ,故截止頻率又可稱為-3dB 頻率。茲分別證明如下:半功率頻率:如圖 7-5(a) 所示。
(A) 當頻率在中頻段以上時, Vo=Vi ,故︰……………………………………………………(C)
(B)當頻率為低頻截止頻率 fL 時,因 Vo= Vi,故︰…………………………………………(D)
(C) 比較 (C) 、(D) 兩式可知,在截止頻率時,輸出功率為中頻段的一半。
- 3dB 頻率:如圖7-5(a) 之電路,由上列(C) 、(D) 兩式可知:
=0 -3 =-3dB
(5) 低通濾波電路:如圖 7-6(a) 所示。RC 低通濾波電路之輸出電壓取自電容器兩端,當頻率在中頻段以
上時,電容器形同短路,故Vo=0 ,而 ;若頻率極低,
則電容抗極高,此時電容器視同開路,故Vo=Vi 而 。由此可知,此電路對較高頻率信號才有衰減作用,故為低通或高頻濾波電路。
第 7 章 串級放大電路 7
(a)電路圖(b) 電壓向量圖 =
+
(c)增益對頻率曲線 (d) 相位轉移對頻率曲線圖7-6 RC 低通濾波電路
於高頻截止點(A) 高頻截止頻率 fH = ;而(B) 電壓增益 Av
∵
∴ (落後)
8 第 7 章 串級放大電路 (C)dB 值
= 20log1 -20log =0 -10log2 =-3dB
(6) 就輸入訊號之波形而言,高低通電路又有下列不同的電路名稱:R-C 移相網路:若輸入為正弦波,則高(低)通濾波電路,可稱為
R-C 領前(落後)網路,由前述分析可知,在截止頻率時,高通電路之Vo領前Vi 45 ,而低通電路之Vo落後Vi 45 。微積分電路
(a)RC 電路 (b)RL 電路圖7-7 微積分電路
(A) 圖 7-7(a) 所示之RC 串聯電路,其時間常數 =R .C ,而圖7-7(b) 所示之RL 串聯電路之時間常數為 = 。
(B) 若 輸 入方波 之週期甚 大 於 高 通 電 路 之 時 間 常數(T>> ),則此高通電路可稱為微分電路。
(C) 若 輸 入方波 之週期甚 小 於 低 通 電 路 之 時 間 常數(T<< ),則此低通電路可稱為積分電路。
(7) 時間常數對微、積分電路輸出波形的影響微分電路: RC 高通濾波電路輸入一方波訊號,如圖7-8(a) 所示,
其脈波寬度假設為T 。(A) 當 t < 時,Vi =0 且Vo=0
第 7 章 串級放大電路 9
(B) 當 t 時,Vi =V 且Vo=V e
(a) (b) (c)
(d)
(a)輸入波形 (b)RC>>T 時之輸出波形(c)RC = T 時之輸出波形 (d)RC<<T 時之輸出波形
圖7-8 方波輸入之高通電路之響應(a) 如 圖 7-8(b) 所 示 , 若 此 電 路 之 時 間 常數>>T , 則 e
≒1 ,故Vo≒Vi ,此時輸出波形與輸入波形幾乎完全相同。(b) 如圖7-8(c) 所示,若此電路之時間常數=T ,則輸出波形呈現一傾斜現象,其傾斜率(或下降度)為:
其中:低頻截止頻率(c) 如圖 7-8(d) 所示,若此電路之時間常數<<T ,則輸出為一尖波,此時即為一微分電路。
10 第 7 章 串級放大電路 (d) 由圖 7-8 所列之波形,可觀測一放大器低頻特性之好壞。
積分電路: RC 低通濾波電路輸入一方波訊號,若其脈波寬度為 T ,則輸出電壓Vo=Vi (1 -e )(A) 如圖 7-9(a) 所示,若此電路之時間常數<<T ,則Vo≒Vi ,
但輸出波形之前緣有一圓角,此乃一高頻衰減效應所引起。(B) 如 圖 7-9(b) 所 示 , 若 此 電 路 之 時 間 常數= T , 則Vo =
Vi (1 -e )=Vi (1 -0.368 )=0.632 Vi
(C) 如圖 7-9(c) 所示,若此電路之時間常數>>T ,則輸出波形為一線性良好之三角波。
(D) 由圖 7-9 所示之波形,可觀測一放大器高頻特性之好壞。
(a)RC<<T
(b)RC =T
(c)RC>>T
圖7-9 方波輸入之RC 低通濾波的響應 圖7-10
第 7 章 串級放大電路 11
(E) 上升時間之測量:如圖 7-10 中,低通濾波器之Vo由零上升至其最大值的10%所需
的時間為0.1RC 秒,而上升至其最大值的90%所需的時間為 2.3RC 秒,因此其上升時間tr (由最大值的10%上升至最大值的90%所需的時間)為:
tr =2.3RC -0.1RC =2.2RC
又因 RC 低通濾波器之高頻截止頻率fH = ,代入上式得:
tr =(F) 上升與下降時間決定於電路之高頻響應,欲高頻響應良好
則上升與下降時間無任何變化,即 fH = (Hz )或(Hz )。
6. 補償分壓器(1) 如圖 7-11(a) 所示,輸入脈波之高頻成分將被C1所短路,以致此電路之
高頻響應不佳,輸出脈波波形之兩垂直端,將有圓角產生。(2) 為避免上述缺點,可在 R2兩端並聯一電容器C2,如圖7-11(b)所示,在
高頻時,C2之電容抗甚低有將電阻R2短路之趨勢,因此高頻甚易通過,以彌補C1將高頻衰減之缺點。
(a) (b)
圖7-11
12 第 7 章 串級放大電路
(3) 圖 7-12(a)為一補償分壓器電路,當 時,分壓比( )將不再與頻率有關,即:
。亦即R1C1 =R2C2 時,其分壓比為
(純電阻之分壓項)(4) 通常 C2為可調電容,調至 。
若 C2值太大,即C2> ,則如圖7-12(c)所示,輸出呈現微分電路之現象。
若 C2值太小,即C2< ,則如圖7-12(d)所示,輸出呈現積分電路之現象。
(a)補償分壓器(b) 理想的脈波
輸入 (c) C2> C1 之脈波輸出
(d) C2< C1 之脈波輸出
圖7-12 補償分壓器之脈波輸出波形
7. 頻帶寬度( bandwidth ;簡稱為B.W. )
第 7 章 串級放大電路 13
B.W. =fH-fL 式中:fH 為高頻截止頻率;fL 為低頻截止頻率
14 第 7 章 串級放大電路 8. 串級放大系統的頻帶寬度
(1) 串級放大系統中,其增益提高但頻寬隨之降低,故高頻截止頻率較單級者為低,而低頻截止頻率則較單級者為高。
(2) 若各級之 fH及fL 均相等,則串級放大與單級放大中B.W.、fH 與fL 之關係為:
BWn =fHn -fLn或BWn =B.W.×
fHn =fH×
fLn=上列各式中, n 代表串級之級數,因 <1 ,故此轉換項
可稱之為縮減因數,如表7-1 所示。表7-1 串級放大之縮減因數對照表級數 n
2 0.64
3 0.51
4 0.43
二 隨 堂 練 習7-1 RC 耦合串級放大電路( B ) 1. 若 有 一組三級 串 接 的 放 大 電 路 , 各 級 之 電 壓 增 益 分 別 為
50、100 及200 ,輸入訊號電壓Vi =2V ,試求其總電壓增益及輸出訊號電壓各為 (A)105 ,0.2V (B)106 ,2V (C)107 ,20V
(D)108 ,200V 。:(1)AvT =Av1×Av2×Av3=(50)×(100)×(200) =106
第 7 章 串級放大電路 15
(2)Vo =Vi×AvT =(2)×(106) =2V
( C ) 2. 有 一 串 級 放 大 電 路 , 各 級 電 壓 增 益 分 別 為 100 、 1000及10000 ,試求 其總增 益 分貝值 為 (A)120 (B)160 (C)180
(D)220 dB 。:AvT =Av1×Av2×Av3=(100)×(1000)×(10000)=109
=20log10AvT =20log10109 =20×9 =180dB
( D ) 3. 有一放大器,若電壓放大 100 倍,且輸入輸出阻抗相等,試求其電壓增益為 (A)70 (B)60 (C)50 (D)40 dB 。: =20log10100 =20log10102 =20×2 =40dB
( B ) 4. 如圖 7-2 所示的二級RC 耦合串級放大電路中,第二級放大器的 工 作 點 VB2 為 (A)1.62 (B)3.33 (C)6.85 (D)9.48
V 。
圖7-2
:VB2 =VCC× =20× =3.33V
( A ) 5. 如圖 7-4 所示之二級串接放大器的輸入阻抗Zi 為 (A)14.3
(B)28.6 (C)50.7 (D)81.7 kΩ 。
16 第 7 章 串級放大電路
圖7-4
:Zi≒RB1//RB2//RE1 =82k//22k//80k≒14.26k
7-2 直接耦合串級放大電路( C ) 6. 如圖 7-5 所示的直接耦合串級放大電路,第二級Q2的射極電流
IE2約為 (A)3 (B)4 (C)5 (D)6 mA 。
圖7-5
:VB2 =VC1 =6.24V
VE2 =VB2 -VBE2 =6.24-0.7 =5.54V
IE2= = ≒ 5.036mA≒IC2
( D ) 7. 如圖 7-5 所示之直接耦合串級放大電路,第二級Q2之輸入阻抗Zi2 約為 (A)0.52 (B)1.1 (C)100 (D)110 k 。:Zi2≒2RE2=100×1.1k =110k
( A ) 8. 如圖 7-12 所示之達靈頓放大電路,其集極-射極電壓VCE1 及VCE2 分 別 為 (A)8.8V , 9.5V (B)8.8V , 10.2V
第 7 章 串級放大電路 17
(C)7.2V ,9.5V (D)6.5V ,10.5V 。
圖7-12
:VCE2 =VCC -IE2RE=20-10.5m×1k =9.5V
VCE1 =VCC -IE2RE-VBE2 =20-10.5m×1k -0.7 =8.8V
( A ) 9. 如 圖 7-14 所 示 , 已 知 = hfe =20,應用近似解,試求其電流增益及輸 入 阻 抗 分 別 為 (A)400 , 400k
(B)400 , 20k (C)20 , 20k
(D)20 ,400k 。:(1)Ai≒1×2 =20×20 =400
(2)Zi≒1×2×RE =20×20×1k
=400 k
7-3 變壓器耦合串級放大電路( A ) 10. 如圖 7-15 所示之變壓器耦合串級放大電路,其第二級放大器Q2
之IC2約為 (A)0.575 (B)0.825 (C)1 (D)2 mA 。
圖 7-14 達靈頓放大電路
18 第 7 章 串級放大電路 圖7-15 二級變壓器耦合串級放大電路
:第二級Q2之工作點與第一級相同,即IB2=IB1=11.5A
IC2= 2IB2 =50×11.5 =0.575mA
( D ) 11. 已知輸出變壓器之初級阻抗為 1600 ,若其匝數比為10:1 ,則 次 級 應 接 多少歐姆之揚聲器? (A)1600 (B)160 (C)100
(D)16 。:∵ ∴ =16
7-4 頻率響應( C ) 12. 續範例 12,此二級串接放大系統的頻帶寬度約為 (A)312.5Hz
(B)50kHz (C)64kHz (D)100kHz 。:BW =fH(2) -fL(2) =64kHz -312.5Hz≒64kHz
三 自 我 評 量一、選擇題(*表進階題)7-1 RC 耦合串級放大電路( D ) 1. 放大器之輸入阻抗與負載相等,若電流增益為 100 倍,則功率
增益為 (A)100 (B)80 (C)60 (D)40 dB 。:Ai(dB)=20log100 =20×2 =40dB
( C ) 2. 一放大器的輸入電壓是 200mV,輸出電壓是2V ,則該放大器的電壓增益是 (A) +100 (B) +40 (C) +20 (D) -40
dB 。:Av(dB) =20log =20log10 =20×1 =20dB
( D ) 3. 使用分貝是因為 (A) 增加準確度 (B) 低功率 (C) 增加靈
第 7 章 串級放大電路 19
敏度 (D) 使用方便。
( C ) 4. 有一三級串接的放大器,各級之電壓增益分別為 50、100 及200 ,試問其總分貝電 壓 增 益 為 (A)80 (B)100 (C)120
(D)150 dB 。:AvT =50×100×200 =106
Av( ) =20logAvT =20log106 =20×6 =120dB
( C ) 5. 真空管電壓錶dB 檔是以600 阻抗1mW 為0dB ,因此0dB
刻度所代表之交流電壓有效值即為 (A)0 (B)0.707 (C)0.775
(D)1.096 V 。:∵P =EI=I2R =
∴E = = = =0.775V
20 第 7 章 串級放大電路 ( B ) 6. 有一組二級串接的放大電路,已知電壓增益 Av1 =-20,Av2
=-30,且其電流增益Ai1 =10,Ai2 =+20,試求其總功率增益為 (A)30×104 (B)12×104 (C)20×103 (D)60×102 。:AvT =Av1×Av2 =( -20)×( -30) =600
AiT =Ai1×Ai2 =(10)×(20) =200
ApT =AvT×AiT =(600)×(200) =12×104
( A ) 7. 有 一組三級 串 接 的 放 大 電 路 , 其 電 壓 增 益 分 別 為 Av1 =10,Av2 =20,Av3 =30,若輸入訊號電壓Vi 為2mV,求其輸出訊號電壓為 (A)12 (B)10 (C)8 (D)6 V 。:(1)AvT =Av1×Av2×Av3=(10)×(20)×(30) =6000
(2)∵AvT = ∴Vo=Vi×AvT =(2m)×(6000) =12V
( C ) 8. 電壓增益為 100 的放大器,電流增益為10,則其功率增益為 (A)50 (B)40 (C)30 (D)20 dB 。:Ap=Av×Ai =(100)×(10) =1000
Ap(dB) =10log10Ap =10log101000 =10×3 =30dB
( D ) 9. 一個功率放大器的輸入功率為 0.1W ,輸出功率為10W,則其功率增益約為 (A)60 (B)50 (C)40 (D)20 dB 。:Ap(dB) =10log10 =10log10 =10log10102 =10×2 =
20dB
( C ) 10. 一衰減器之輸入訊號 vi(t) =100cos(1000t)mV ,輸出訊號為vo(t) =10cos(1000t) mV , 則 此衰減器 之 電 壓 增 益 為 (A) -40
(B) -30 (C) -20 (D) -10 dB 。:Av(dB) =20log10 =20log10 =20log10
=-20log1010 =-20dB (負號表示衰減之意)
第 7 章 串級放大電路 21
( B ) 11. 射極耦合放大器的輸入阻抗為 100k ,負載為10 ,電壓增益為 1 ,那麼功率 增 益 為 (A)50 (B)40 (C)30 (D)20
dB 。:Ap(dB) =20log10 +10log10 =20log101 +10log10
=0 +10log10104 =10×4 =40dB
( C ) 12. 一功率放大器的輸入功率為 1W ,若其功率增益為20dB ,則此放大器之輸出功率為 (A)10 (B)20 (C)100 (D)200 W。:∵Ap(dB)=10logAp120=10logAp2=logAp
∴Ap=102=100 而 Ap=∴Po =Ap×Pi =100×1 =100W
( B ) 13. 有一兩級串級放大器,各級的功率增益分別為 100 倍及3dB ,則其總功率增益為 (A)20 (B)23 (C)43 (D)60 dB 。: = =10log100=10×2=20dB
dBT =dB1 +dB2 =20+3 =23dB
( D ) 14. 某串級放大器輸入電壓為 0.01sin(t)V ,第一級與第二級電壓增益分別為10dB 與30dB ,則第二級輸出電壓有效值約為何? (A)7.07 (B)1.414 (C)1 (D)0.707 V 。:dBT =dB1 +dB2 =10+30=40dB
=20logAv 40 =20logAv 2 =logAv Av =100
Vo=Vi×Av= ×100=0.707V
( A ) 15. 已知有一多級放大器,其輸入電阻為 1k ,而負載為9Ω ,當輸入電壓為100V 時,其輸出電壓為30V ,其功率增益為 (A)10
(B)20 (C)30 (D)40 dB 。:P1 = P2 =
22 第 7 章 串級放大電路
Ap(dB) = 10log = 10log = 10log10 = 10×1 =10dB
( D ) 16. 下列有關由兩個共射極放大器構成 RC 耦合串級放大電路的敘述,何者正確? (A) 第一級直流工作點的變化會影響到第二級的直流工作點 (B) 高頻的電壓增益受到耦合電容的影響而降低 (C) 第一級直流工作點的變化會影響到第二級的交流電壓增益 (D) 低頻的電壓增益受到耦合電容的影響而降低。
( C ) 17. 如圖 (1) 所示的串級放大電路,其中第一級電壓增益為0dB ,第二級電壓增益為20dB ,第三級電壓增益為20dB ,若沒有串接的 負 載 效 應 , 則總電 壓 增 益 為 下列何 者? (A)400 (B)200
(C)100 (D)1 倍。
圖 (1)
:Av(dBT) =0 +20+20=40dB
Av(dBT) =20logAvT 40 =20logAvT 2 =logAvT
AvT =100 倍( A ) 18. 圖 (2) 是由兩個完全相同的電晶體以RC 耦合串級合成的放大
電路,假設電路的總電壓增益 ,試問當負載電阻(RL )由RL =10MΩ 逐漸減小到RL =8Ω 的過程中,AvT 會發生什麼樣的變化? (A) 由大漸變小 (B) 由小漸變大 (C) 維持不變 (D) 先變大再變小。
第 7 章 串級放大電路 23
:(1)AvT =Av1×Av2
(2)Av2 =-β2× RL↓ Av2↓ AvT↓
( C ) 19. 續第 18. 題, 當 負 載 電 阻 由 RL =8Ω 逐漸增 大到RL =10MΩ 的過程中,試問Av1 會發生什麼樣的變化? (A) 由大漸變小 (B) 由小漸變大 (C) 維持不變 (D) 先變大再變小。:Av1 不受RL 影響
*( A) 20. 如圖 (3) 所示,一個三級串接的放大器,若輸入電壓 Vi 為2V ,請問輸 出 電 壓 Vo 為 (A)Vo =- 4mV (B)Vo = 4mV
(C)Vo =-3.2mV (D)Vo =20μV 。
圖 (3)
:dB1 +dB3 =3 +37=40dB
40dB =20log(Av1×Av3)
2 =log(Av1×Av3)
Av1×Av3=100
AvT =Av1×Av2×Av3=100×( -20) =-2000
Vo=AvT×Vi =-2000×2 =-4mV
7-2 直接耦合串級放大電路( A ) 21. 對直接耦合放大器而言,下列敘述何者正確? (A) 低頻響應
圖(2)
24 第 7 章 串級放大電路 較佳,工作點較不穩定 (B) 高低頻率響應皆佳,工作點亦穩定 (C) 低頻響應佳,工作點較穩定 (D) 低頻響應較差,工作點較穩定。:直接耦合放大器可放大直流及極低頻率之訊號,但是如果某一級
中之IB 因溫度變化而起變化時,將導致電路嚴重不穩定。
第 7 章 串級放大電路 25
( C ) 22. 接妥圖 (4) 所 示 電 路 ,當 接 上 12V 電源時 , LED 是否發亮?若人體帶有雜訊時 ,以手碰觸A 點,此時觀察電路中的LED是否發亮? (A)
是 , 是 (B) 是 ,否 (C)
否,是 (D) 否,否。:(1) 手未接觸A 點時,LED不亮
(達靈頓電路OFF )。(2) 人體帶有雜訊,以手碰觸A 點時,經β2 放大後,LED將
被點亮。( A ) 23. 下列有關達靈頓電路的敘述何者錯誤? (A) 電流增益小於1
(B) 輸入阻抗很高 (C) 常用兩電晶體組成 (D) 可用NPN及PNP
電晶體混合組成。:Ai =(1 +β1)(1+β2)≒β2 1
( A ) 24. 積體電路內之串級放大電路大部分採用何種耦合方式? (A)
直接耦合 (B) 電容耦合 (C) 電阻耦合 (D) 變壓器耦合。( C ) 25. 如圖 (5) 所示之電路,兩電晶體之β 皆為80,切入電壓VBE 皆
為 0.7V , 則 輸 入 阻 抗 Zi 約為 何? (A)12.8 (B)6.4 (C)1.52
(D)0.42 MΩ 。:Zi≒6M // 3M // (2k // 2k)×β2 =6M // 3M // 6.4M
=2M // 6.4M≒1.52MΩ
圖 (4)
26 第 7 章 串級放大電路
圖 (5) 圖 (6)
第 7 章 串級放大電路 27
( D ) 26. 如圖 (6) 所示之電路,若Q1及Q2中VBE1 =VBE2 =0.7V,β1 =50,β2 =100 ,VCC =5V ,RB =100kΩ ,RE =0.5kΩ ,則
之值約為何? (A)5000 (B)100 (C)50 (D)1 。
:Av= ≒ ≒ 1(hie2 =rπ2 , hfe2 =β2)
*( A) 27. 如 圖 (7) 所 示 ,試求 其 電 流 增 益 Ai 為 (A)1927 (B)438
(C)120 (D)60 。
圖 (7)
:Zi ≒ (1+ 1)×(1+2)×R E ≒ (1 +60)×(1 +60)×0.5k≒1.86M
Ai = = × × × ×
= (1 +β1)×1×(1 +β2)×1
=( )×(1 +60)×(1 +60)
≒ 1927
28 第 7 章 串級放大電路 7-3 變壓器耦合串級放大電路( D ) 28. 有一變壓器之初級與次級圈數比為 10:1 ,若次級圈接上一個
8Ω 的負載,則從初級看入的阻抗應為 (A)80 (B)160 (C)540
(D)800 Ω 。:R1=( )2×R2 =(10) 2×8 =800
( D ) 29. 下列何者不是變壓器耦合放大器的優點? (A) 提高功率轉移效率 (B) 提供前後兩級之阻抗匹配 (C) 提供直流隔離作用 (D) 改善頻率響應。
( B ) 30. 圖 (8) 所示之變壓器耦合串級放大電路,各級之電壓增益分別如圖中之標示,則此電路之總電壓增益為何? (A)60 (B)80
(C)120 (D)160 dB 。
圖 (8)
:AvT =20× ×100× ×50 =104
Av(dBT) =20logAvT =20log104 =80dB
7-4 頻率響應( D ) 31. 所謂半功率點,是指電壓增益衰減到約中頻增益之 (A)0.5
(B)1 (C)1.414 (D)0.707 。( C ) 32. 將兩個相同的單級低頻放大器串接成一個兩級放大器,其頻帶
寬度的變化相較於個別單級低頻放大器有何不同? (A) 兩級放大器頻帶寬度會不變 (B) 兩級放大器頻帶寬度會增加 (C) 兩級放大器頻帶寬度會減小 (D) 兩級放大器頻帶寬度會隨工作時間先增加再減小。:Av1×BW1=Av2×BW2 增益與頻帶寬度成反比。
第 7 章 串級放大電路 29
30 第 7 章 串級放大電路 二、計算題7-1 RC 耦合串級放大電路*1. 如圖 (9) 之Av、Ri及Ro 分別代表各
級放大器之電壓增益、輸入及輸出阻抗,試求其整個電路的電壓增益 。:(1) 第一級:Vi1 =Vi× =0.9Vi
Vo1 =Av1 .Vi1 =10×0.9Vi =9Vi
(2) 第二級:Vi2 =9Vi× =9Vi× =7.2Vi
Vo2 =Av2 .Vi2 =20×7.2Vi =144Vi
Vo=Vo2× =144Vi× =115.2Vi
(3)AvT = =115.2
圖(9)
第 7 章 串級放大電路 31
7-2 直接耦合串級放大電路*2. 如圖 (10) 所示電路,假設Q1與Q2電
晶體之 值均為100 ,試求VC2
電壓值。:VBB =9× =3V
RBB =100k//50k
= ≒ 33.3k
∵VBB =( ×IE1) +VBE1 +RE1×IE1
∴3V =( ×IE1) +0.7V+(3k×IE1)
2.3V= ×IE1
IE1= =0.69mA IC1≒IE1 =0.69mA
V5k =IC1×RC1 =0.69m×5k =3.45V
V2k =V5k-VBE2 =3.45-0.7 =2.75V
IE2= = =1.375mA≒IC2
VC2 =IC2×RC2 =1.375m×3k =4.125V
圖(10)
32 第 7 章 串級放大電路 *3. 如圖 (11) 所示,一個兩級串接直接
耦合放大器,若電晶體Q1與Q2之共射極電流增益分別為99、48,且Q1、Q2之BE 接面的切入電壓均為0.7V ,試計算此電路之直流偏壓電流IB1及IB2。:IB1=
= = =0.05mA
IC1= 1IB1 =99×0.05m =4.95mA
第二級之等效電路如下圖所示:
Vth =10.7-4.95m×1k =5.75V
IB2= = =0.101mA
圖(11)
第 7 章 串級放大電路 33
*4. 如圖(12) 所示電路,假設經由小訊號分析及考慮ro 效應(ro≒ )後得知Z1
=2M ,試求其電流增益 。
圖 (12)
:RBB =RB1//RB2 = = = M
I1 = = = Ii
Io = = = IE
Ai = = × × = ×(1 +79)×(1 +59)× = ×4800 =800