電子技術(shù)與數(shù)字電路（第二版）02 放大電路基礎(chǔ)

第2章放大電路基礎(chǔ)本章主要內(nèi)容(1)放大電路的基本組成和工作原理(2)放大電路的靜態(tài)分析和動(dòng)態(tài)分析(3)共集電極放大電路(4)場(chǎng)效應(yīng)晶體管放大電路(5)多級(jí)放大電路(6)差分放大電路(7)功率放大電路放大電路又稱放大器，它的基本功能是把微弱的電信號(hào)不失真地放大成較強(qiáng)的電信號(hào)。它的基本原理就是用較小的輸入信號(hào)控制較大的電壓或電流，從而產(chǎn)生增大的輸出信號(hào)。其實(shí)質(zhì)就是用較小的能量去控制較大的能量。實(shí)際的放大電路通常由多級(jí)組成，如圖2.1所示。圖2.1多級(jí)放大器首先由傳感器將非電形式的物理量（如溫度、壓力、流量等）轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。由于轉(zhuǎn)換后產(chǎn)生的電信號(hào)往往比較微弱，所以需先經(jīng)過前幾級(jí)放大電路得到足夠幅度的電壓信號(hào)，再經(jīng)過末級(jí)功率放大器得到較強(qiáng)的信號(hào)能量去推動(dòng)執(zhí)行元件（負(fù)載）。常見的執(zhí)行元件有揚(yáng)聲器、顯示器、繼電器及電磁閥等。從放大器的功能上看，它可以分為電壓放大器和功率放大器兩種類型。從放大器的組成上看，可分為共發(fā)射極放大電路、共集電極放大電路和共基極放大電路。這三種放大電路根據(jù)各自的特點(diǎn)而用在不同場(chǎng)合。2.1基本放大電路的組成和工作原理2.1.1共發(fā)射極基本放大電路的組成圖2.2所示是一個(gè)共發(fā)射極基本放大電路。

圖2.2共發(fā)射極基本放大電路由圖可見，它是由一個(gè)晶體管、一個(gè)電源、三個(gè)電阻、兩個(gè)電容及相關(guān)連接線所組成的單管放大器，輸入信號(hào)ui經(jīng)電容C1加到晶體管T的基極，放大后的信號(hào)從集電極經(jīng)電容C2輸出。RL為負(fù)載電阻。圖2.2所示放大器中各元件的作用如下。（1）NPN型晶體管T是放大電路的核心器件，它起電流放大作用。（2）電源UCC使晶體管的發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置，晶體管處于放大狀態(tài)。（3）集電極電阻RC將集電極電流的變化轉(zhuǎn)換為電壓的變化，以實(shí)現(xiàn)電壓放大，并對(duì)集電極電流起限制作用。（4）基極偏置電阻RB提供適當(dāng)?shù)幕鶚O偏置電流，使發(fā)射結(jié)正向偏置，并使放大器具有合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。（5）耦合電容C1和C2起隔直流、通交流的作用。C1用來隔斷信號(hào)源與放大電路之間的直流通路，C2用來隔斷放大電路與負(fù)載之間的直流通路；而對(duì)于交流信號(hào)，由于C1、C2的值取得較大，交流信號(hào)在其上的壓降很小，可近似看為短路，可以通暢地傳遞交流信號(hào)。

2.1.2共發(fā)射極基本放大電路的工作原理在圖2.2所示放大電路中，當(dāng)電路參數(shù)選得合適時(shí)，則晶體管工作在放大狀態(tài)。此時(shí)，如果在放大電路的輸入端加上一個(gè)微小的變化電壓ui，它經(jīng)過電容C1傳送到晶體管的基極，基極與發(fā)射極之間的電壓uBE將跟隨ui的變化而變化，產(chǎn)生變化量ΔuBE。由于晶體管的發(fā)射結(jié)處于正向偏置狀態(tài)，所以當(dāng)發(fā)射結(jié)電壓發(fā)生變化時(shí)，將使基極電流iB產(chǎn)生相應(yīng)的變化量ΔiB。由于晶體管的電流放大作用，基極電流的變化將引起集電極電流iC發(fā)生更大的變化，即ΔiC=βΔiB。從電路的輸出回路上看，這個(gè)集電極電流的變化將引起集電極與發(fā)射極之間的電壓uCE發(fā)生相應(yīng)的變化。由于uCE=UCC-iCRC，而UCC是恒定不變的直流電源，所以UCE的變化剛好與iC的變化相反，當(dāng)iC增大時(shí)，uCE將相應(yīng)減小。也就是說，uCE將跟隨ui做反相變化。uCE的變化量ΔuCE經(jīng)電容C2傳送到輸出端成為輸出電壓uo，但uo的幅度將比ui大得多，從而達(dá)到信號(hào)放大作用。被放大的輸入信號(hào)加到基極和發(fā)射極組成的輸入回路中，而放大后的信號(hào)是在集電極和發(fā)射極組成的輸出回路輸出，發(fā)射極既在輸入回路又在輸出回路中，即發(fā)射極是兩個(gè)回路的公共端，因此這種電路稱為共發(fā)射極電路。2.2放大電路的靜態(tài)分析所謂靜態(tài)，是指放大電路沒有交流信號(hào)輸入（ui=0）時(shí)的工作狀態(tài)；所謂動(dòng)態(tài)，是指放大電路有交流信號(hào)輸入（ui≠0）時(shí)的工作狀態(tài)。靜態(tài)分析的目的是確定放大電路的靜態(tài)值IB、IC、UBE和UCE，通常稱這4個(gè)數(shù)值為放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)，簡(jiǎn)稱Q點(diǎn)，并記為IBQ、ICQ、UBEQ和UCEQ。動(dòng)態(tài)分析的目的是確定放大電路的電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻等。放大電路的靜態(tài)分析有計(jì)算法和圖解法兩種。2.2.1計(jì)算法

對(duì)于圖2.2所示的基本放大電路，當(dāng)其處于靜態(tài)工作狀態(tài)時(shí)，耦合電C1和C2只起隔直作用，可視為開路，所以其直流通路如圖2.3所示。圖2.3共發(fā)射極放大電路的直流通路

根據(jù)圖2.3，可求得基極電流IB的靜態(tài)值為

IBQ=(UCC-UBEQ)/RB

（2-1）在計(jì)算法中，常認(rèn)為UBEQ為已知量，對(duì)于硅晶體管，通常取UBEQ為0.6~0.8V中的某一值，如0.7V；對(duì)于鍺晶體管，通常取UBEQ為0.1~0.3V中的某一值，如0.2V。計(jì)算時(shí)，也可將UBEQ忽略不計(jì)。由IBQ可求出集電極電流的靜態(tài)值為

ICQ=βIBQ

（2-2）靜態(tài)時(shí)集電極與發(fā)射極之間的電壓為

UCEQ=UCC-ICQRC

（2-3）2.2.2圖解法根據(jù)晶體管的輸入輸出特性曲線，用作圖的方法求放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的方法稱為圖解法。由于晶體管的靜態(tài)基極電流IBQ和發(fā)射結(jié)壓降UBEQ既需要滿足回路電壓方程IBQRB=UCC-UBEQ，又應(yīng)與晶體管的輸入特性曲線相對(duì)應(yīng)。所以在輸入特性曲線平面上，Q點(diǎn)是回路電壓方程IBQRB=UCC-UBEQ所在直線與晶體管輸入特性曲線的交點(diǎn)，Q點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)值即IBQ，橫坐標(biāo)值即UBEQ，如圖2.4（a）所示。也就是說，只要在晶體管輸入特性曲線平面上根據(jù)橫軸上的截距UCC和縱軸上的截距UCC/RB連接直線，找到該直線與輸入特性曲線的交點(diǎn)Q，即可求得IBQ和UBEQ。

圖2.4用圖解法求放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)同樣，晶體管的靜態(tài)集電極電流ICQ和集電極-發(fā)射極壓降UCEQ既要滿足回路電壓方程UCEQ=UCC-ICQRC，又應(yīng)與晶體管的輸出特性曲線相對(duì)應(yīng)。在輸出特性曲線平面上，Q點(diǎn)是回路電壓方程UCEQ=UCC-ICQRC所在直線與晶體管對(duì)應(yīng)于靜態(tài)基極電流IBQ的輸出特性曲線的交點(diǎn)，Q點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)值即ICQ，橫坐標(biāo)值即UCEQ，如圖2.4（b）所示。只要在晶體管輸出特性曲線平面上根據(jù)橫軸上的截距UCC和縱軸上的截距UCC/RC連接直線，找到該直線與對(duì)應(yīng)于IBQ的輸出特性曲線的交點(diǎn)Q，即可求得ICQ和UCEQ。例2.1在如圖2.2所示的放大電路中，已知電源電壓UCC=10V，基極電阻RB=250kΩ，集電極電阻RC=2.5kΩ，晶體管的直流電流放大倍數(shù)β=50，晶體管的輸入特性曲線如圖2.4（a）所示，輸出特性曲線如圖2.4（b）所示。請(qǐng)分別用計(jì)算法和圖解法求該放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。解（1）

用計(jì)算法求靜態(tài)工作點(diǎn)：

IBQ=（UCC-UBEQ）/RB≈UCC/RB=10V/250kΩ=0.04mA=40μAICQ=βIBQ=50×0.04mA=2mΑUCEQ=UCC-ICQRC=10V-2mA×2.5kΩ=10V-5V=5V（2）

用圖解法求靜態(tài)工作點(diǎn)：

在圖2.4（a）中，根據(jù)UCC/RB=10V/250kΩ=40μA、UCC=10V連接直線，與輸入特性曲線相交于Q點(diǎn)，由Q點(diǎn)可查得IBQ≈40μA。在圖2.4（b）中，根據(jù)UCC/RC=10V/250kΩ=4mA、UCC=10V作直流負(fù)載線，與IBQ=40μA的輸出特性曲線相交于Q點(diǎn)，由Q點(diǎn)查橫、縱坐標(biāo)，得ICQ=2mAUCEQ=5V

2.3放大電路的動(dòng)態(tài)分析放大電路輸入端加上交流信號(hào)ui后的工作狀態(tài)，稱為動(dòng)態(tài)。動(dòng)態(tài)時(shí)放大電路在直流電源UCC和交流輸入信號(hào)ui共同作用下工作，電路中的電流iB、iC和電壓uBE、uCE均為兩個(gè)分量的疊加（直流分量+交流分量），即iB=IB+ib

（2-4）

iC=IC+ic

（2-5）uBE=UBE+ube

（2-6）uCE=UCE+uce

（2-7）其中，IB、IC和UBE、UCE是直流電源UCC單獨(dú)作用下產(chǎn)生的電流和電壓，即放大電路的靜態(tài)值，稱為直流分量；而ib、ic和ube、uce是在交流輸入信號(hào)ui單獨(dú)作用下產(chǎn)生的電流和電壓，稱為交流分量。放大電路的動(dòng)態(tài)分析就是在確定靜態(tài)值以后分析信號(hào)的放大和傳輸情況，并確定放大電路的電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻等。在進(jìn)行放大電路的動(dòng)態(tài)分析時(shí)，需采用ui單獨(dú)作用下的交流通路。交流通路是表示交流分量傳遞路徑的。在繪制放大電路的交流通路時(shí)，由于直流電源內(nèi)阻很小，可忽略不計(jì)，所以對(duì)于交流信號(hào)而言，直流電源可視為短路。耦合電容的電容值往往很大，容抗近似為零，也可視為短路。對(duì)于圖2.2所示的放大電路，其交流通路如圖2.5所示。

圖2.5共發(fā)射極放大電路的交流通路放大電路的動(dòng)態(tài)分析方法有圖解法和微變等效電路法兩種。2.3.1圖解法的動(dòng)態(tài)分析圖解法是進(jìn)行放大電路動(dòng)態(tài)分析的有效方法。它利用晶體管的輸入輸出特性曲線，通過作圖的方法來形象直觀地觀察信號(hào)在電路中的傳遞過程、各路電流電壓的變化情況及放大電路的工作范圍等。1.由輸入特性曲線求iB和uBE設(shè)放大電路的交流輸入信號(hào)ui=Uimsinωt。首先，根據(jù)靜態(tài)分析方法，求出放大器的靜態(tài)工點(diǎn)（IBQ、UBEQ、ICQ和UCEQ），如圖2.6所示。（1）

在輸入特性曲線上根據(jù)交流輸入信號(hào)ui求uBE和iB當(dāng)圖2.2的放大電路輸入端加上振幅值為Uim的正弦信號(hào)ui后，由于C1的耦合作用，使晶體管基射極的電壓uBE在靜態(tài)值UBEQ的基礎(chǔ)上發(fā)生變化，這時(shí)的uBE為

uBE=UBEQ+ui=UBEQ+Uimsinωt（2-8）uBE是由直流分量UBEQ和正弦形式的交流分量ui疊加而成，其信號(hào)波形如圖2.6（a）的曲線①所示。由于晶體管基-射極的電壓uBE具有控制基極電流iB的作用，基極電流iB將隨uBE的變化而發(fā)生變化，工作點(diǎn)Q在輸入特性曲線上的Q1和Q2之間移動(dòng)，由此可以作出iB的波形，它也是直流分量IB和交流分量ib疊加而成，即

iB=IBQ+ib=IBQ+Ibmsinωt（2-9）iB將隨ui按正弦規(guī)律變化，其信號(hào)波形如圖2.6（a）的曲線②所示。（2）

作交流負(fù)載線當(dāng)在放大電路的輸出端接上負(fù)載電阻RL后，由于電容C2的隔直作用，其直流負(fù)載線的斜率不變，仍為-1/RC，與負(fù)載電阻RL無關(guān)；但在ui作用下的交流通路中，負(fù)載電阻RL與RC并聯(lián)（見圖2.5），輸出端的交流負(fù)載電阻為RL′=RL∥RC。由交流負(fù)載電阻RL′

決定的負(fù)載線稱為交流負(fù)載線。由于RL′＜RC，所以其交流負(fù)載線比直流負(fù)載線陡，交流負(fù)載線的斜率為-1/RL′。接上負(fù)載電阻RL后的交流負(fù)載線如圖2.6（b）所示。

圖2.6用圖解法分析放大電路的動(dòng)態(tài)工作情況放大電路的負(fù)載電阻RL越小，交流負(fù)載線越陡；相反，RL越大，交流負(fù)載線越接近于直流負(fù)載線。當(dāng)RL=∞即空載時(shí)，RL′=RC，交流負(fù)載線和直流負(fù)載線完全重合。直流負(fù)載線就是負(fù)載電阻無窮大即空載時(shí)的交流負(fù)載線。2.由輸出特性曲線和交流負(fù)載線求iC和uCE在iB的作用下，工作點(diǎn)Q隨iB的變化在交流負(fù)載線上的Q1和Q2之間移動(dòng)。由iB的波形可以作出ic的波形，如圖2.6（b）中的曲線③所示。iC也是由直流分量ICQ和交流分量ic疊加而成的，即

iC=ICQ+ic=ICQ+Icmsinωt（2-10）

另外，由關(guān)系式uCE=UCC-iCRC可知，當(dāng)iB增大時(shí)，iC增大，uCE反而減??；當(dāng)iB減小時(shí)，iC減小，uCE反而增大。由此可作出uCE的波形，如圖2.6（b）中的曲線④所示。

uCE也是由直流分量UCEQ和交流分量uce疊加而成的，即

uCE=UCEQ+uce=UCEQ-Ucemsinωt（2-11）需要指出的是，當(dāng)放大器處于動(dòng)態(tài)工作狀態(tài)時(shí)，由于輸出端耦合電容C2的隔直作用，使uCE的直流分量UCE不能傳送到輸出端，只有交流分量uce才能通過C2形成輸出電壓uo，即

uo=uce=-Ucemsinωt=Ucemsin（ωt-180°）

=Uomsin(ωt-180°)（2-12）表明輸出電壓信號(hào)uo與輸入電壓信號(hào)ui=Uimsinωt的相位相反，即共射極放大電路具有電壓信號(hào)的反相作用。3.靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)輸出波形的影響對(duì)于一個(gè)放大電路來說，要求輸出波形能夠正確反映輸入信號(hào)的變化，也就是要求輸出波形不失真。但是，由于晶體管是個(gè)非線性器件，如果放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)選得不合適或者輸入信號(hào)太大，則會(huì)使放大電路的工作范圍超出晶體管特性曲線上的線性區(qū)域，從而使輸出波形產(chǎn)生畸變。這種失真通常稱為非線性失真。如果放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)的位置選得過低，如圖2.7（a）中的Q1點(diǎn)，將導(dǎo)致在輸入信號(hào)的負(fù)半周，晶體管進(jìn)入截止區(qū)工作，ib、ic、uce（即uo）都會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重失真，這種失真稱為截止失真。如果放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)的位置選得過高，如圖2.7（b）中的Q2點(diǎn)，將導(dǎo)致在輸入信號(hào)的正半周，晶體管進(jìn)入飽和區(qū)工作，這時(shí)的ib雖然失真很小，但ic、uce的波形都會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重失真，這種失真稱為飽和失真。

圖2.7靜態(tài)工作點(diǎn)與波形失真為了使放大電路不出現(xiàn)失真現(xiàn)象，必須要設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，靜態(tài)工作點(diǎn)應(yīng)通過調(diào)整電路參數(shù)使其大致設(shè)置在交流負(fù)載線的中點(diǎn)，以使動(dòng)態(tài)工作范圍盡可能大。如果輸入信號(hào)ui的幅值太大，雖然靜態(tài)工作點(diǎn)的位置合適，放大電路也會(huì)因工作范圍超過特性曲線的放大區(qū)而同時(shí)產(chǎn)生截止失真和飽和失真，這時(shí)只能通過減小輸入信號(hào)電壓ui的幅度來消除失真。2.3.2微變等效電路法的動(dòng)態(tài)分析1.晶體管的微變等效電路晶體管的微變等效電路就是在小信號(hào)條件下把非線性的晶體管用等效的線性電路元件來代替。小信號(hào)工作條件是將晶體管線性化的先決條件。所謂等效，是指從求得的線性電路的輸入端和輸出端看進(jìn)去，其伏安特性與晶體管的輸入特性和輸出特性基本一致。晶體管可以用雙口網(wǎng)絡(luò)形式來表示，當(dāng)晶體管組成共發(fā)射極接法的放大電路時(shí)，它的輸入端口和輸出端口如圖2.8（a）所示。

圖2.8小信號(hào)范圍的晶體管輸入、輸出特性（1）

輸入端口的微變等效電路晶體管輸入端口的電壓與電流之間關(guān)系由圖2.8（b）的輸入特性曲線來確定。由圖可見，它是非線性的。當(dāng)輸入小信號(hào)時(shí)，發(fā)射結(jié)壓降的變化量ΔuBE很小，工作點(diǎn)將在靜態(tài)工作點(diǎn)Q附近AB間小范圍變化，因此可用AB間的直線段近似代替AB間的曲線。在該線性段內(nèi)，發(fā)射結(jié)壓降的變化量ΔuBE與基極電流變化量ΔiB成正比關(guān)系（當(dāng)uCE一定時(shí)），因此，輸入端可以用一個(gè)等效的線性電阻rbe來反映小信號(hào)變化量ΔuBE與ΔiB之間的關(guān)系，即

rbe=(ΔuBE/ΔiB)uCE=常數(shù)=(ube/

ib)uCE=常數(shù)（2-13）

rbe即為晶體管的輸入電阻，它的大小等于輸入特性曲線上Q點(diǎn)切線斜率的倒數(shù)。顯然，rbe的大小與Q點(diǎn)位置有關(guān)，Q點(diǎn)越高，rbe值越小，因此rbe是動(dòng)態(tài)電阻。在實(shí)際分析放大電路時(shí)，對(duì)于低頻小功率管而言，它的輸入電阻可按下式進(jìn)行估算：

rbe=300+（1+β）26（mV）/IEQ(mA)（2-14）式中IEQ為發(fā)射極靜態(tài)電流值，由放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)的值確定。因此，rbe是與靜態(tài)工作點(diǎn)有關(guān)的。此外，它還與晶體管的β值有關(guān)。（2）

輸出端口的微變等效電路從圖2.8（c）的輸出特性曲線上可以看到，在靜態(tài)工作點(diǎn)Q附近的輸出特性曲線是一族近似平行于橫坐標(biāo)且相互間隔相等的直線。這表明晶體管集電極電流變化量ΔiC與管壓降變化量ΔuCE幾乎無關(guān)，只取決于ΔiB的大小。因此，當(dāng)uCE一定時(shí)，ΔiC與ΔiB之比即為晶體管的交流電流放大系數(shù)β，即

β=(ΔiC/ΔiB)uCE=常數(shù)=(ic/ib)uCE=常數(shù)（2-15）則ic=βib

（2-16）式中，ic和ib均為交流分量。（3）

晶體管的微變等效電路綜合上面（1）和（2）所述，晶體管在Q點(diǎn)附近的小信號(hào)微變等效電路如圖2.9（b）所示，工程上也稱之為h參數(shù)等效電路。輸入回路用動(dòng)態(tài)電阻rbe等效，忽略u(píng)ce對(duì)ic的微弱影響，輸出回路用受控恒流源ic=βib等效。

圖2.9晶體管的微變等效電路2.放大電路的微變等效電路對(duì)于圖2.2所示的放大電路，只要將其交流通路中的晶體管T用其微變等效電路代替，就可以得到整個(gè)放大電路的微變等效電路，如圖2.10所示。圖2.10共發(fā)射極放大電路的微變等效電（1）

電壓放大倍數(shù)Au電壓放大倍數(shù)又稱電壓增益，用Au表示，它等于輸出電壓Uo與輸入電壓Ui的比值，即

Au=Uo/Ui（2-17）由圖2.10可見：

Ui=Ibrbe

（2-18）

Uo=-IcRL′=-βIbRL′（2-19）式中，RL′=RC∥RL=RCRL/(RC+RL)共發(fā)射極放大電路的電壓放大倍數(shù)為

Au=Uo/Ui=-βIbRL′/Ibrbe=-βRL′/rbe（2-20）式中的負(fù)號(hào)表示輸出電壓Uo與輸入電壓Ui反相。若放大電路未接負(fù)載電阻RL（輸出端開路），則電壓放大倍數(shù)為

Au=-βRC/rbe（2-21）可見，接入負(fù)載后，將使電壓放大倍數(shù)下降。負(fù)載電阻RL越小，電壓放大倍數(shù)就越低。（2）輸入電阻ri對(duì)信號(hào)源來說，放大電路相當(dāng)于它的負(fù)載，這個(gè)負(fù)載可以用一個(gè)等效電阻來代替。這個(gè)從放大電路輸入端看進(jìn)去的交流等效電阻稱為放大電路的輸入電阻，通常用ri來表示。從圖2.10所示的微變等效電路可以計(jì)算出ri:

ri=Ui/Ii=Ii(RB∥rbe）/Ii=RB∥rbe（2-22）輸入電阻ri是一個(gè)動(dòng)態(tài)電阻，ri越小，放大電路從信號(hào)源取用的電流越大，即信號(hào)源的負(fù)擔(dān)越重。通常希望放大電路的輸入電阻高一些。（3）

輸出電阻ro對(duì)放大電路的負(fù)載來說，放大電路相當(dāng)于它的信號(hào)源。放大電路的輸出電阻就是從負(fù)載兩端向放大電路的輸出端看進(jìn)去的等效電阻，通常用ro表示。輸出電阻ro的計(jì)算方法是：

首先把信號(hào)源US短路（US=0）但保留其內(nèi)阻RS，負(fù)載電阻RL開路（RL=∞），然后在輸出端外加一交流電壓U，它在輸出端產(chǎn)生電流I，

如圖2.11所示，則輸出電阻ro為

ro=(U/I)US=0,RL=∞（2-23）由圖2.11可以看到，由于US=0，所以Ib=0，Ic=βIb=0，相當(dāng)于恒流源支路開路，可見，放大電路的輸出電阻為ro=RC。圖2.11求輸出電阻的等效電路輸出電阻ro也是一個(gè)動(dòng)態(tài)電阻，ro越小，放大電路帶上負(fù)載后輸出電壓的下降越小，即放大電路帶負(fù)載的能力越強(qiáng)。例2.2

在如圖2.2所示的放大電路中，已知電源電壓UCC=10V，基極電阻RB=250kΩ，集電極電阻RC=2.5kΩ，負(fù)載電阻RL=2.5kΩ，信號(hào)源內(nèi)阻RS=2.5kΩ，晶體管交流電流放大倍數(shù)β=50，試求放大電路的下列性能參數(shù)：

（1）RL接入和斷開兩種情況下的電壓放大倍數(shù)Au；（2）輸入電阻ri和輸出電阻ro。

解

IBQ≈UCC/RB=10V/250kΩ=40μAIEQ≈ICQ=βIBQ=50×40μA=2mA則rbe=300+(1+β)26/IEQ=300+(1+50)26mV/2mA=0.963kΩ（1）RL接入時(shí)的電壓放大倍數(shù)Au為

Au=-βRL′/rbe=≈-65RL斷開時(shí)的電壓放大倍數(shù)Au為

Au=-βRC/rbe=-50×2.5/0.963≈-130（2輸入電阻ri為

ri=RB∥rbe≈0.96kΩ

輸出電阻ro為

ro=RC=2.5kΩ2.4靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定

放大電路的多項(xiàng)性能參數(shù)與其靜態(tài)工作點(diǎn)的位置有密切關(guān)系。如果靜態(tài)工作點(diǎn)不穩(wěn)定，則放大電路的某些性能指標(biāo)將發(fā)生變化，因此，保持放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定，是一個(gè)十分重要的問題。2.4.1溫度對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響在如圖2.2所示的單電源供電的共發(fā)射極基本放大電路中，當(dāng)電源電壓UCC和基極偏置電阻RB確定后，基極偏置電流IBQ=UCC-UBE/RB也就基本固定了。這種電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但在溫度變化的影響下，電路的靜態(tài)工作點(diǎn)Q將會(huì)發(fā)生改變。當(dāng)溫度升高時(shí)，晶體管的極間反向飽和電流ICBO、ICEO及電流放大系數(shù)β均會(huì)增大，輸出特性曲線將向上平移，靜態(tài)工作點(diǎn)Q也將沿負(fù)載線上移，最終反映在集電極電流IC增大上。如圖2.12所示，輸出特性曲線向上平移至虛線處，靜態(tài)工作點(diǎn)由Q點(diǎn)移至Q′點(diǎn)。相反，當(dāng)溫度下降時(shí)，靜態(tài)工作點(diǎn)將下移?？梢姡@種放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)是不穩(wěn)定的。為解決這一問題，可以從放大電路的結(jié)構(gòu)上采取措施，以實(shí)現(xiàn)在允許溫度變化的前提下，盡量保持靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定。圖2.12溫度對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響2.4.2靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定的放大電路一個(gè)能穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的共發(fā)射極放大電路如圖2.13（a）所示。它的偏置電路是由分壓電阻RB1、RB2和射極電阻RE組成的，稱為分壓式偏置放大電路。圖中CE是旁路電容，其容量很大，對(duì)直流信號(hào)視為開路，對(duì)交流信號(hào)視為短路，圖2.13（b）是該電路的直流通路。這種電路可以根據(jù)溫度的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)基極電流IB，以消弱溫度對(duì)集電極電流IC的影響，使靜態(tài)工作點(diǎn)基本穩(wěn)定。

圖2.13分壓式偏置放大電路及其直流通路1.靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定的原理

（1）通過電阻RB1和RB2組成分壓器，使基極電位UB基本固定。由圖2.13（b）所示的直流通路可得電流方程I1=I2+IB，適當(dāng)選擇電阻RB1和RB2的值，使之滿足I2>>IB，則有I1=I2+IB≈I2，即基極電流IB與I1或I2相比可以忽略不計(jì)。電阻RB1和RB2相當(dāng)于串聯(lián)，根據(jù)分壓公式，可得晶體管基極電位的靜態(tài)值為UB=[RB2/(RB1+RB2)]UCC該式表明當(dāng)I2>>IB時(shí)，晶體管基極電位UB只取決于電阻值RB1、RB2和電源電壓UCC，與晶體管的參數(shù)無關(guān)。當(dāng)環(huán)境溫度改變而引起晶體管發(fā)生變化時(shí)，UB基本不變。（2）利用發(fā)射極電阻RE上的電壓UE來抑制IC和IE的變化。由于UBE=UB-UE=UB-IERE，若使UB>>UBE，則IC≈IE=UB-UBE/RE≈UB/RE因?yàn)閁B不受溫度變化的影響，所以也可認(rèn)為IC和IE不受溫度影響，基本穩(wěn)定。圖2.13（a）所示的分壓式偏置放大電路穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的過程可表述如下：

當(dāng)溫度升高而使IC和IE增大時(shí)，電阻RE上的電壓UE=IERE也增大。但由于UB為RB1和RB2的分壓電路所固定，所以發(fā)射結(jié)正向壓降UBE將減小，從而引起IB減小導(dǎo)致IC自動(dòng)下降，靜態(tài)工作點(diǎn)基本恢復(fù)到原來的位置。這種穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的實(shí)質(zhì)是將輸出電流IC的變化通過發(fā)射極電阻RE上電壓降（UE=IERE）的變化反饋到輸入回路，使UBE發(fā)生變化來抑制IC的變化。上述調(diào)節(jié)過程與RE的大小有關(guān)，RE的阻值越大，RE上的壓降越大，對(duì)IC變化的抑制作用越強(qiáng)。但RE的存在也會(huì)對(duì)變化的交流信號(hào)產(chǎn)生影響，使電壓放大倍數(shù)下降。為此，可在RE上并聯(lián)一容量很大的電容CE，電容對(duì)直流（靜態(tài)值）無影響，但對(duì)交流信號(hào)而言，RE被短路，晶體管的發(fā)射極相當(dāng)于接地，從而消除RE對(duì)交流信號(hào)的影響。CE稱為發(fā)射極交流旁路電容。2.靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算根據(jù)圖2.13（b）所示的直流通路，采用計(jì)算法求靜態(tài)工作點(diǎn)，可得

UB=[RB2/(RB1+RB2)]UCC

（2-24）

IC≈IE=(UB-UBE)/RE（2-25）IB=IC/β（2-26）

UCE=UCC-IC(RC+RE)（2-27）3.動(dòng)態(tài)參數(shù)的計(jì)算圖2.13（a）所示放大電路的交流通路及微變等效電路如圖2.14（a）和（b）所示。由于旁路電容CE的容量很大，所以在計(jì)算電路的動(dòng)態(tài)參數(shù)時(shí)可將其視為短路。電路的動(dòng)態(tài)參數(shù)求解如下：

Au=Uo/Ui=[-βIb(RC∥RL)]/Ibrbe=[-β(RC∥RL)]/rbe（2-28）

ri=Ui/Ii=RB1∥RB2∥rbe（2-29）ro=RC

（2-30）

圖2.14分壓式偏置放大電路的交流通路及微變等效電路例2.3

在如圖2.13所示的分壓式偏置放大電路中，已知UCC=10V，RB1=30kΩ，RB2=20kΩ，RC=2kΩ，RE=2kΩ,RL=3kΩ,β=50,UBE=0.5V。試求放大電路的下列性能參數(shù)：

（1）

靜態(tài)值IB、IC和UCE（2）

動(dòng)態(tài)參數(shù)Au、ri和ro解（1）先計(jì)算基極電位的靜態(tài)值UB=[RB2/（RB1+RB2）]UCC=[20/（30+20）]×10=4(V)集電極電流的靜態(tài)值為IC≈IE=（UB-UBE）/RE=（4-0.5）/2=1.75(mA)基極電流的靜態(tài)值為IB=IC/β=1.75/50=35(μA)集-射極電壓的靜態(tài)值為UCE=UCC-IC(RC+RE)=10-1.75×(2+2)=3(V)

(2)晶體管的輸入電阻為

rbe=300+(1+β)26/IEQ=300+(1+50)26/1.75=1.06(kΩ)放大電路的電壓放大倍數(shù)為Au=-β(RC∥RL)/rbe≈-56.6放大電路的輸入電阻為

ri=RB1∥RB2∥rbe=30kΩ∥20kΩ∥1.06kΩ=0.97kΩ放大電路的輸出電阻為

ro=RC=2kΩ2.5共集電極放大電路共集電極放大電路又稱射極輸出器或射極跟隨器。圖2.15（a）給出了其電路結(jié)構(gòu)圖。其負(fù)載是接在晶體管的發(fā)射極上的，輸出電壓信號(hào)uo從發(fā)射極取出，而晶體管的集電極直接接電源電壓UCC。對(duì)交流信號(hào)而言，集電極相當(dāng)于接地，成為輸入回路和輸出回路的公共端，所以這是一種共集電極放大電路。如前所述，在發(fā)射極回路中接入電阻RE可以有效地抑制因溫度上升而引起的集電極電流IC的上升。所以，這種電路的靜態(tài)工作點(diǎn)是穩(wěn)定的。圖2.15共集電極放大電路2.5.1靜態(tài)分析共集電極放大電路直流通路如圖2.15（b）所示，由圖可見：

UCC=IBRB+UBE+IERE=IBRB+UBE+(1+β)IBRE由此可以得出基極電流靜態(tài)值為IB=(UCC-UBE)/[RB+(1+β)RE]（2-31）集電極電流靜態(tài)值為

IC=βIB（2-32）集-射極電壓靜態(tài)值為

UCE=UCC-IERE≈UCC-ICRE（2-33）2.5.2動(dòng)態(tài)分析圖2.15（a）所示共集電極放大電路的交流通路和微變等效電路如圖2.16所示。由圖2.16進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，可得共集電極放大電路的如下三個(gè)主要特點(diǎn)。

圖2.16共集電極放大電路的交流通路和微變等效電路

①電壓放大倍數(shù)接近于1，但恒小于1，輸出電壓與輸入電壓同相，具有跟隨作用。由圖2.16（b）所示的微變等效電路可得

Uo=Ie(RE∥RL)=(1+β)Ib(RE∥RL)（2-34）

Ui=Ibrbe+Uo=Ibrbe+(1+β)Ib(RE∥RL)（2-35）電壓放大倍數(shù)為Au=Uo/Ui=[（1+β)(RE∥RL)]/[rbe+(1+β)(RE∥RL)（2-36）

通常（1+β)（RE∥RL）>>rbe，所以

Au=Uo/Ui≈1

（2-37）上式表明，共集電極放大電路沒有電壓放大作用。但因Ie=（1+β）Ib，所以仍具有一定的電流放大作用和功率放大作用。由于輸出電壓Uo與輸入電壓Ui同相，而且兩者大小基本相等，因而輸出信號(hào)跟隨輸入信號(hào)的變化而變化，所以又稱為射極跟隨器。②

輸入電阻高。由2.16（b）可得Ii=I1+Ib=Ui/RB+Ui/[rbe+(1+β)(RE∥RL)]所以輸入電阻為

ri=Ui/Ii=RB∥［rbe+(1+β)(RE∥RL)］（2-38）通常RB的值很大，而rbe+(1+β)(RE∥RL)也很大，因此共集電極放大電路的輸入電阻很高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于共發(fā)射極放大電路的輸入電阻（RB∥rbe）。③

輸出電阻低。將圖2.16（b）中的信號(hào)源US短路但保留內(nèi)阻RS，輸出端去掉負(fù)載電阻RL而接上一外加交流電壓源Uo，產(chǎn)生電流Io，如圖2.17所示，由圖可得

Io=Uo/RE+Ie=Uo/RE+(1+β)Ib

=Uo/RE+(1+β)Uo/（rbe+RS∥RB）所以輸出電阻為

ro=Uo/Io=RE∥[（rbe+RS∥RB）/（1+β）]（2-39）通常，(rbe+RS∥RB)/（1+β）<<RE所以，ro≈(rbe+RS∥RB)/(1+β)≈(rbe+RS∥RB)/β

（2-40）由于β值一般都較大，所以共集電極放大電路（射極輸出器）的輸出電阻很低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于共發(fā)射極放大電路的輸出電阻（RC）。

圖2.17求射極輸出器輸出電阻的等效電路這種電路的應(yīng)用十分廣泛。因它的輸入電阻高，可用作多級(jí)放大電路的輸入級(jí)，這樣可以減輕信號(hào)源的負(fù)擔(dān)，當(dāng)信號(hào)源有一定內(nèi)阻時(shí)，使分壓Ui較大；因其輸出電阻低，也可用作多級(jí)放大電路的輸出級(jí)，用以提高放大電路的負(fù)載能力；還可利用它的輸入電阻高、輸出電阻低的特點(diǎn)，將其用作多級(jí)放大電路的中間級(jí)，起阻抗變換作用。例2.4

在圖2.15（a）所示的射極輸出器中，已知UCC=12V，β=50，UBE=0.5V，RB=100kΩ，RS=100Ω，RE=3kΩ，RL=3kΩ，試求：

（1）

靜態(tài)值IB、IC和UCE；（2）

動(dòng)態(tài)參數(shù)Au、ri和ro。解（1）

靜態(tài)值IB、IC和UCE分別為IB=UCC-UBE/[RB+(1+β)RE]=0.0455(mA)IC=βIB=50×0.0455=2.28(mA)UCE≈UCC-ICRE=12-2.28×3=5.16(V)(2)晶體管的輸入電阻rbe=300+(1+β)26/IEQ=300+（1+50）26/2.28=882=0.882kΩ動(dòng)態(tài)參數(shù)Au、ri和ro分別為

Au=Uo/Ui=(1+β)RL′/[rbe+(1+β)RL′]=0.99式中，RL′=RE∥RL=3∥3=1.5(kΩ)

ri=RB∥［rbe+(1+β)RL′］=43.63(kΩ)

ro=(rbe+RS′)/(1+β)=19.25(Ω)式中RS′=RB∥RS=100kΩ∥100Ω≈100Ω2.6場(chǎng)效應(yīng)晶體管放大電路場(chǎng)效應(yīng)晶體管具有很高的輸入電阻，適用于對(duì)高內(nèi)阻信號(hào)源的放大，通常用在多級(jí)放大電路的輸入級(jí)。與雙極型晶體管放大電路具有3種不同組態(tài)（共射極、共集電極和共基極）類似，場(chǎng)效應(yīng)管放大電路也有3種基本組態(tài)，即共源極、共漏極和共柵極放大電路。場(chǎng)效應(yīng)管放大電路的分析方法與雙極型晶體管放大電路一樣，也包括靜態(tài)分析和動(dòng)態(tài)分析兩種情況，只是放大元件特性和電路結(jié)構(gòu)有所不同。2.6.1電路的組成增強(qiáng)型N溝道MOS管共源極放大電路的電路組成如圖2.18所示。圖中的RG1和RG2為偏置電阻，它們的作用與雙極型晶體管放大電路中的RB1和RB2相同，通過RG1和RG2對(duì)電源電壓UDD分壓來設(shè)置靜態(tài)偏壓，從而為電路提供合適的靜態(tài)工作點(diǎn)；RG的作用是提高電路的輸入電阻；RD為漏極負(fù)載電阻，通過它可獲得隨ui變化的電壓；RS為源極電阻，作用是穩(wěn)定工作點(diǎn)；CS為旁路電容，用來消除RS對(duì)交流信號(hào)的影響；C1和C2為耦合電容，起隔直流和傳遞交流信號(hào)的作用。

圖2.18場(chǎng)效應(yīng)晶體管共源極放大器的電路組成2.6.2靜態(tài)分析對(duì)場(chǎng)效應(yīng)晶體管放大電路進(jìn)行靜態(tài)分析，也就是計(jì)算放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)Q（UGS、ID和UDS）。由于場(chǎng)效應(yīng)晶體管是電壓控制器件，柵極電流IG=0，電阻RG上無壓降，所以柵極電位為UG=RG2/(RG1+RG2)UDD源極電位為US=IDRS柵-源電壓為UGS=UG-US

放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)為UGS=UG-US=RG2/(RG1+RG2)UDD-IDRS（2-41）

ID=IDSS(1-UGS/UGS(off))2（2-42）(式中，IDSS—場(chǎng)效應(yīng)管飽和漏極電流，UGS(off)—夾斷電壓)

UDS=UDD-ID(RD+RS)（2-43）聯(lián)解上面3個(gè)方程式，即可求得放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)Q（UGS、ID和UDS）。需要說明的是，上述通過求解聯(lián)立方程式的方法來計(jì)算放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)，是比較麻煩的。在實(shí)際計(jì)算中，還可采用一種簡(jiǎn)化的方法來求得ID，即若設(shè)UGS=0，則有UG=US，因此可得

ID=US/RS=UG/RS（2-44）這樣，只要根據(jù)電路的偏置回路求出UG，即可方便地求出ID，進(jìn)而求出UDS。2.6.3動(dòng)態(tài)分析1.場(chǎng)效應(yīng)晶體管的微變等效電路在輸入回路中，由于場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極G和源極S之間的動(dòng)態(tài)電阻rgs可以認(rèn)為無窮大，所以在交流小信號(hào)工作范圍可以認(rèn)為柵極G和源極S之間開路，其開路電壓為Ugs。在輸出回路中，由于場(chǎng)效應(yīng)晶體管是一個(gè)電壓控制電流元件，它是由柵-源電壓Ugs來控制漏極電流Id的，所以輸出回路可以用一個(gè)受控電流源表示，即

Id=gmUgs其中g(shù)m為低頻跨導(dǎo)，gm=(ΔID/ΔUGS)UDS=常數(shù)。當(dāng)信號(hào)為正弦量時(shí)，gm=Id/Ugs。場(chǎng)效應(yīng)晶體管的輸出回路是一個(gè)電壓控制的受控電流源gmUgs。場(chǎng)效應(yīng)晶體管的簡(jiǎn)化微變等效電路如圖2.19（a）所示。

圖2.19場(chǎng)效應(yīng)晶體管及分壓式偏置放大電路的微變等效電路2.場(chǎng)效應(yīng)晶體管放大電路的微變等效電路及其動(dòng)態(tài)參數(shù)計(jì)算圖2.18所示放大電路的微變等效電路如圖2.19（b）所示。漏極電流Id只受Ugs控制，與Uds無關(guān)，因而漏極D和源極S之間相當(dāng)于一個(gè)受Ugs控制的電流源gmUgs。放大電路的動(dòng)態(tài)參數(shù)計(jì)算如下：

①

電壓放大倍數(shù)Au

Ui=UgsUo=-Id(RD∥RL)所以

Au=Uo/Ui=-Id(RD∥RL)/Ugs=-gm(RD∥RL)（2-45）上式表明，共源極場(chǎng)效應(yīng)管放大電路的電壓放大倍數(shù)與場(chǎng)效應(yīng)管的跨導(dǎo)gm成正比，等式右邊的負(fù)號(hào)表示在共源極電路中輸出電壓與輸入電壓之間的相位相反。②

輸入電阻根據(jù)圖2.19（b）所示的微變等效電路可知輸入電阻為ri=RG+RG1∥RG2（2-46）③

輸出電阻

ro=RD（2-47）例2.5在圖2.18所示的場(chǎng)效應(yīng)管放大電路中，設(shè)UDD=24V,RG=1MΩ,RG1=300kΩ,RG2=100kΩ,RS=5kΩ,RD=5kΩ,RL=5kΩ,gm=5mA/V。試求：

（1）

靜態(tài)值ID和UDS;（2）

動(dòng)態(tài)參數(shù)Au、ri和ro。解（1）

靜態(tài)值ID和UDS的計(jì)算：

UG=[RG2/（RG1+RG2）]UDD=6(V)

ID=US/RS=UG/RS=1.2(mA)UDS=UDD-ID(RD+RS)=12(V)(2)動(dòng)態(tài)參數(shù)的計(jì)算：

電壓放大倍數(shù)為

Au=-gm(RD∥RL)=-12.5輸入電阻為ri=RG+RG1∥RG2=1075(kΩ)輸出電阻為

ro=RD=5(kΩ)

2.7多級(jí)放大電路2.7.1多級(jí)放大電路的耦合方式組成多級(jí)放大電路的每一個(gè)基本放大電路稱為一級(jí)，級(jí)與級(jí)之間的連接方式稱為級(jí)間耦合。常見的級(jí)間耦合方式有三種，即阻容耦合、變壓器耦合和直接耦合。1.阻容耦合在多級(jí)放大電路中，用電阻、電容進(jìn)行耦合的方式稱為阻容耦合。如圖2.20所示為兩級(jí)阻容耦合放大電路，第一級(jí)為共射極放大電路，第二級(jí)為共集極放大電路。從圖上可以看到，第一級(jí)放大電路的輸出端通過電容接到了第二級(jí)電路的輸入端。圖2.20兩級(jí)阻容耦合放大電路阻容耦合方式充分利用了電容“隔直流，通交流”的特點(diǎn)，主要優(yōu)點(diǎn)是放大電路的各級(jí)之間的直流通路互不相通，各級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)相互獨(dú)立。在計(jì)算或調(diào)試靜態(tài)工作點(diǎn)時(shí)可按單級(jí)處理，便于電路的靜態(tài)分析、設(shè)計(jì)和調(diào)試。只要輸入信號(hào)頻率足夠高，耦合電容的容量足夠大，前級(jí)的輸出信號(hào)就可以幾乎沒有衰減地傳遞到后級(jí)的輸入端。阻容耦合方式的缺點(diǎn)是低頻特性差，不適于放大緩慢變化的信號(hào)。主要原因是電容對(duì)緩慢變化的信號(hào)呈現(xiàn)出很高的容抗，信號(hào)的一部分或大部分都衰減在耦合電容上，從而無法向后級(jí)傳遞。另外，在集成電路中，很難制造大容量的電容，因此這種耦合方式在集成放大電路中無法采用，一般僅用于分立元件組成的放大電路中2.變壓器耦合將前級(jí)放大電路的輸出端通過變壓器接到后級(jí)的輸入端或負(fù)載電阻上，稱為變壓器耦合。一個(gè)采用變壓器耦合方式的共射放大電路如圖2.21所示。圖中變壓器次級(jí)所接電阻RL即為該放大電路的負(fù)載電阻。圖2.21變壓器耦合共射放大電路由于變壓器耦合電路的前后級(jí)靠磁路實(shí)現(xiàn)耦合，所以也具有隔離直流的優(yōu)點(diǎn)，它的各級(jí)放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)相互獨(dú)立，便于分析、設(shè)計(jì)和調(diào)試。另外，變壓器耦合方式還可以在傳遞交流信號(hào)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)阻抗變換。由于變壓器體積與重量較大，無法實(shí)現(xiàn)集成，而且也不能傳輸緩慢變化的信號(hào)，所以這種耦合方式目前在放大電路中應(yīng)用較少。3.直接耦合級(jí)間不加耦合元件，把前級(jí)放大電路的輸出端直接接到后級(jí)的輸入端，如圖2.22所示，這種連接方式稱為直接耦合。

圖2.22直接耦合放大電路直接耦合方式的優(yōu)點(diǎn)是既能放大交流信號(hào)，也能放大直流信號(hào)。更為重要的是，采用這種耦合方式十分便于實(shí)現(xiàn)電路的集成化，所以在實(shí)際的集成放大電路中一般都采用直接耦合方式。直接耦合方式存在兩個(gè)方面的突出問題需要解決:（1）前、后級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)的相互影響問題由于直接耦合使放大電路的前、后級(jí)之間存在直接通路，所以會(huì)造成前、后級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)相互影響。由圖2.22可見，前級(jí)T1的集電極電位恒等于后級(jí)T2的基極電位，前級(jí)T1的集電極電阻RC1同時(shí)又是后級(jí)的偏流電阻。這樣將造成前后級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)互相影響和牽制。必須采取一定的措施來保證直接耦合放大電路既能有效傳遞信號(hào)，又能使每一級(jí)有合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。常用的一種辦法是設(shè)法提高后級(jí)的發(fā)射極電位。例如在圖2.22中是利用T2的發(fā)射極電阻RE2上的壓降來提高發(fā)射極電位的。這樣一方面能提高T1的集電極電位，增大其輸出電壓的幅度，另一方面又能通過RE2的作用來穩(wěn)定T2的靜態(tài)工作點(diǎn)。（2）

零點(diǎn)漂移問題如果將直接耦合放大電路的輸入端短接（ui=0）或接固定的直流電壓，其輸出應(yīng)有—固定電壓，即靜態(tài)輸出電壓。但實(shí)際上即使將輸入端短接，在輸出端也會(huì)測(cè)到緩慢變化的電壓信號(hào)，這種現(xiàn)象稱為零點(diǎn)漂移，簡(jiǎn)稱零漂。在放大電路中，任何電路參數(shù)的變化，如電源電壓的波動(dòng)，晶體管參數(shù)隨溫度的變化，元件的老化等，都將產(chǎn)生輸出電壓的漂移。在直接耦合的多級(jí)放大電路中，由于前后級(jí)直接相連，前一級(jí)的漂移電壓會(huì)和有用的信號(hào)一起送到下一級(jí)，而且逐級(jí)放大，以至于在輸出端無法區(qū)別有用信號(hào)和漂移電壓，使放大器不能正常工作。采用差分放大電路是抑制零點(diǎn)漂移的有效措施，這將在后面的2.8節(jié)中具體介紹。2.7.2多級(jí)放大電路的性能分析在多級(jí)放大電路中，前級(jí)的輸出電壓就是后級(jí)的輸入電壓，一個(gè)n級(jí)放大電路的連接框圖如圖2.23所示。由圖可見，各級(jí)放大電路的輸入輸出關(guān)系為Uo1=Ui2,Uo2=Ui3,…,Uo(n-1)=Uinn級(jí)放大電路的電壓放大倍數(shù)為

Au=(Uo1/Ui1)·(Uo2/Ui2)·…·(Uon/Uin)

=Au1·Au2·…·Aun（2-48）多級(jí)放大電路的總電壓放大倍數(shù)等于各單級(jí)電壓放大倍數(shù)的乘積。

圖2.23n級(jí)放大電路的連接框圖在分析和設(shè)計(jì)多級(jí)放大電路時(shí)，應(yīng)把后一級(jí)的輸入電阻作為前一級(jí)的實(shí)際負(fù)載電阻來考慮。同樣，對(duì)于后一級(jí)放大電路而言，應(yīng)把前一級(jí)放大電路的輸出電阻作為后一級(jí)的信號(hào)源內(nèi)阻來處理。從電路的總體特性來說，多級(jí)放大電路的總輸入電阻就是第一級(jí)放大電路的輸入電阻，即ri=ri1。多級(jí)放大電路的總輸出電阻就是最后一級(jí)放大電路的輸出電阻，即ro=ron。2.8差分放大電路差分放大電路也稱差動(dòng)放大電路，它是一種直接耦合放大電路，其特點(diǎn)是能有效抑制零點(diǎn)漂移，常用作多級(jí)放大電路的輸入級(jí)，在模擬集成電路中得到廣泛應(yīng)用。2.8.1差分放大電路的基本結(jié)構(gòu)和工作原理1.電路結(jié)構(gòu)圖2.24給出了一個(gè)差分放大電路的基本結(jié)構(gòu)。由圖可見，它由兩個(gè)單管放大電路組成，由于電路的元件參數(shù)和特性完全相同，即RB1=RB2，RC1=RC2，T1和T2參數(shù)相同且具有相同的溫度特性，所以電路左右兩邊對(duì)稱。電阻RE為兩個(gè)晶