高增益多级共射极放大器设计：负反馈稳定性实践
本教程构建三级共射极放大器，演示负反馈如何驯服高电压增益并改善稳定性。
零件与材料
- 三只 NPN 晶体管（2N2222 或 2N3403；Radio Shack #276-1617 15 只装套件便利）
- 两节 6V 电池（或单 12V 电源）
- 一个 10kΩ 单圈线性电位器（Radio Shack #271-1715）
- 一个 1MΩ 电阻
- 三个 100kΩ 电阻
- 三个 10kΩ 电阻
参考文献
《电路课程》第三卷，第四章："Bipolar Junction Transistors"（双极结型晶体管）。
学习目标
- 设计多级直接耦合共射极放大器电路
- 理解负反馈对放大器性能的影响
原理图
实物接线图
实验步骤
三共射极级串联：每级集电极经 10kΩ 电阻驱动下一级基极。此排布将各级增益相乘产生极高总电压增益。
先不接 1MΩ 反馈电阻。晶体管参数设最大时，增益近乎无限，适度输入即使输出饱和于电源轨。若无法调节电位器至有源区稳定输出，基本反相特性仍明显：输入升输出降，反之亦然。
因每级共射极反相，偶数级总体同相，奇数级反相。测量各晶体管集电极-地电压随电位器扫描，观察输出随输入升高是升是降，验证此规律。
现接入 1MΩ 反馈电阻从末级集电极回第一级基极。三级反相放大器反馈信号固有负相，将稳定电路，大幅降低对输入变化灵敏度。
加反馈后放大器行为更可预测。记录输入-输出电压表并计算电压增益。尝试不同反馈电阻值：减小它增大增益，增大它降低增益。结果是电阻决定的可预测增益，而非随晶体管参数漂移的增益。
实用多级放大器还包含发射极接地电阻偏置稳定、级间电容耦合、分压偏置。高频设计常用带谐振电容变压器。尽管如此，此处演示原理支撑运算放大器及许多专业放大器电路运作。
计算机仿真
带 SPICE 节点编号原理图：
网表（逐字复制到 .cir 文件）：
Multi-stage amplifier vsupply 1 0 dc 12 vin 2 0 r1 2 3 100k r2 1 4 10k q1 4 3 0 mod1 r3 4 7 100k r4 1 5 10k q2 5 7 0 mod1 r5 5 8 100k r6 1 6 10k q3 6 8 0 mod1 rf 3 6 1meg .model mod1 npn bf=200 .dc vin 0 2.5 0.1 .plot dc v(6,0) v(2,0) .end
此仿真绘输出电压对输入电压曲线，允许数值计算电压增益。尝试不同 rf 值观察总增益变化。增益近似可用 r1 和 rf 电阻值估算。
相关练习册
- Multi-Stage Transistor Amplifiers Worksheet（多级晶体管放大器练习册）
工业技术