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级联放大器的增益公式及其应用
级联放大器是一种嵌入式系统中常用的放大电路，主要用于提高信号的幅度，增强信号的强度，从而实现系统的放大输出。级联放大器的设计方法主要是根据放大器的特性以及电路参数的影响规律进行设计优化，同时根据电路设计的实际需求进行调整和改进。本文将重点介绍级联放大器的增益公式和应用。
一、级联放大器的概念
级联放大器是由多个放大单元级联构成的电子器件，主要负责信号放大和滤波功能。它可以通过对前一级产生的信号进行放大和过滤，使信号在后一级得到更好的输出。例如，在音频放大器中，通常采用两级放大器来增强音频信号的幅度和增益。在数字电路和嵌入式系统中，级联放大器也被广泛应用于信号处理和信号放大的领域。
二、级联放大器的增益公式
级联放大器的信号增益公式通常由基本的电路组成元件和信号特性参数组成，可以通过以下公式来计算：
A=A1*A2*...*An
其中，A1，A2，…，An表示级联放大器的垂直电路增益，是每个单独电路段的增益大小。由于级联放大器每个单独的电路段都有不同的输入电阻、输出电阻、电容值等属性，因此需要对级联放大器的垂直电路增益进行计算和优化。
1、级联放大器的垂直电路增益
对于级联放大器的不同放大单元，每个单元的增益可以用如下公式计算：
A1=-R3/R2
其中，R2为输入电阻，R3为输出电阻，即共源共漏放大器的基本输入电阻和输出电阻。同理，后续的放大单元增益如下：
An=-Rn+2/Rn+1
其中，Rn+1为电流源电阻或共源共漏放大器的输出电阻，Rn+2为电流源电阻或源极负载放大器的输入电阻。
2、级联放大器的总增益
通过级联放大器的单元增益计算公式，可以计算出级联放大器的总垂直增益：
A=A1*A2*...*An
具体计算原理如下：
假设级联放大器的单位增益为A1，那么系统的第一个输出电压为V1=A1*Vi>V1=A1*Vi。
假设级联放大器的下一个单元的单位增益为A2，那么第二单元的输出电压为V2=A2*V1。以此类推，可以得到级联放大器的总垂直增益公式为：
A=Vout/Vin=A1*A2*...*An
这个公式是级联放大器的应用基础，同时也是电路设计时的常用公式之一。
三、级联放大器的应用
1、模拟串联放大器
模拟串联放大器通常用于模拟信号放大和滤波。它由多级放大器级联构成，具有更低的失真率和噪声电平。模拟串联放大器的设计需要根据电路参数和信号特性来确定具体的放大器配置和放大倍数，同时需要注意电容和电阻的匹配。
2、摆放放大器
摆放放大器主要用于放大振荡电路中的振荡信号。它的设计需要考虑振荡电路的频率、增益和阻抗等特性，同时需要最大限度地减小噪声和失真。摆放放大器通常采用单向放大器级联组成，具有更高的增益和放大倍数。
3、分布放大器
分布放大器也被称为分配放大器，主要用于将高频电路中的信号放大分配到各个端口。它通常由多级放大器级联组成，具有更好的分配性能和噪声抑制性能。分布放大器的设计需要考虑高频电路的频率响应、动态范围和阻抗匹配等特性。
结语
本文详细介绍了级联放大器的增益公式和应用，探讨了放大器电路设计时需要考虑的方面，包括电路参数、信号特性、噪声抑制和失真度等。正确认识级联放大器的设计方法和应用领域，可以提高嵌入式系统的信号处理和放大性能，为电子设备的实际使用带来更好的效果。