多級(jí)放大電路

# 電子技術(shù)學(xué)習(xí)指導(dǎo)與習(xí)題解答4646第3章多級(jí)放大電路3.1學(xué)習(xí)要求（1）了解多級(jí)放大電路的概念，掌握兩級(jí)阻容耦合放大電路的分析方法。（2）了解差動(dòng)放大電路的工作原理及差模信號(hào)和共模信號(hào)的概念。（3）理解基本互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)功率放大電路的工作原理。（4）了解集成運(yùn)算放大器的基本組成、特點(diǎn)以及各主要參數(shù)的意義。（5）理解集成運(yùn)算放大器的電壓傳輸特性和理想化的主要條件。（6）掌握集成運(yùn)算放大器線性應(yīng)用和非線性應(yīng)用的基本條件和分析依據(jù)。（7）理解反饋的概念，了解反饋的類(lèi)型和負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響。3.2學(xué)習(xí)指導(dǎo)本章重點(diǎn)：（1）多級(jí)放大電路的分析方法。（2）差動(dòng)放大電路的工作原理及分析方法。（3）集成運(yùn)算放大器的電壓傳輸特性和理想化的主要條件。（4）集成運(yùn)算放大器線性應(yīng)用和非線性應(yīng)用的基本條件和分析依據(jù)。（5）負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響。本章難點(diǎn)：（1）多級(jí)放大電路電壓放大倍數(shù)的計(jì)算。（2）差動(dòng)放大電路的工作原理及分析方法。（3）反饋的極性與類(lèi)型的判斷。本章考點(diǎn)：（1）阻容耦合多級(jí)放大電路的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)分析計(jì)算。（2）簡(jiǎn)單差動(dòng)放大電路的分析計(jì)算。（3）集成運(yùn)算放大器線性應(yīng)用和非線性應(yīng)用的基本條件和分析依據(jù)。（4）負(fù)反饋極性與類(lèi)型的判斷。（5）負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響。

3.2.1多級(jí)放大電路的耦合方式1．阻容耦合各級(jí)之間通過(guò)耦合電容和下一級(jí)的輸入電阻連接。優(yōu)點(diǎn)是各級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)互不影響，可單獨(dú)調(diào)整、計(jì)算，且不存在零點(diǎn)漂移問(wèn)題；缺點(diǎn)是不能用來(lái)放大變化很緩慢的信號(hào)和直流分量變化的信號(hào)，且不能在集成電路中采用阻容耦合方式。靜態(tài)分析：各級(jí)分別計(jì)算。動(dòng)態(tài)分析：一般采用微變等效電路法。兩級(jí)阻容耦合放大電路的電壓放大倍數(shù)為：；UU.UA=-ro=-i^-o^=AA

uUUUu1u2

iio1其中R其中RL1=ri2多級(jí)放大電路的輸入電阻就是第一級(jí)的輸入電阻，輸出電阻就是最后一級(jí)的輸出電阻。2．直接耦合各級(jí)之間直接用導(dǎo)線連接。優(yōu)點(diǎn)是可放大變化很緩慢的信號(hào)和直流分量變化的信號(hào)時(shí)，且適宜于集成；缺點(diǎn)是各級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)互相影響，且存在零點(diǎn)漂移問(wèn)題，即當(dāng)u=0時(shí)u豐0(有靜態(tài)電位)。引起零點(diǎn)漂移的原因主要是三極管參數(shù)(/「BQ，i o CBOUBE,B)隨溫度的變化，電源電壓的波動(dòng)，電路元件參數(shù)的變化等。3.2.2差動(dòng)放大電路．電路組成和工作原理差動(dòng)放大電路由完全相同的兩個(gè)單管放大電路組成，兩個(gè)晶體管特性一致，兩側(cè)電路參數(shù)對(duì)稱(chēng)，是抑制直接耦合放大電路零點(diǎn)漂移的最有效電路。．信號(hào)輸入(1)共模輸入。兩個(gè)輸入信號(hào)的大小相等、極性相同，即u=u=u。在共模i1i2ic輸入信號(hào)作用下，電路的輸出電壓u=0,共模電壓放大倍數(shù)A=0。oc(2)差模輸入。兩個(gè)輸入信號(hào)的大小相等、極性相反，即u=-u=1u。在i1i22id共模輸入信號(hào)作用下，電路的輸出電壓u=2u,差模電壓放大倍數(shù)A=A。oo1 dd1(3)比較輸入。兩個(gè)輸入信號(hào)大小不等、極性可相同或相反，即uwu,可分i1i2解為共模信號(hào)和差模信號(hào)的組合，即：

TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"U =U +Uic id\o"CurrentDocument"U =U -Uic id式中uic式中uic為共模信號(hào)\o"CurrentDocument"1/ I 、\o"CurrentDocument"u - - (u + u )ic 2 i1 i21, 、\o"CurrentDocument"u - - (u - u )id 2 i1 i2輸出電壓為：輸出電壓為：u =Au +Auo1 cic didu =Au -Auo2 cic didu=u一u=2Au=A(u 一u)oo1o2diddi1i23．共模抑制比共模抑制比是衡量差動(dòng)放大電路放大差模信號(hào)和抑制共模信號(hào)的能力的重要指標(biāo)，定義為Ad與Ac之比的絕對(duì)值，即：KCMR或用對(duì)數(shù)形式表示為：KCMR=201g提高共模抑制比的方法有：調(diào)零電位器RKCMR=201g提高共模抑制比的方法有：調(diào)零電位器RAdAcP，（dB）增大發(fā)射極電阻RE，采用恒流源。4．差動(dòng)放大電路的輸入輸出方式差動(dòng)放大電路有4種輸入輸出方式，如圖3.1所示。雙端輸出時(shí)差動(dòng)放大電路的差模電壓放大倍數(shù)為：AduAdu o U一ui1i2r

be式中，耳二RC//與，相當(dāng)于每管各帶一半負(fù)載電阻。單端輸出時(shí)差動(dòng)放大電路的差模電壓放大倍數(shù)為：AdAd1叫L2AdAd1叫L2rbe1區(qū)（反相輸出）（同相輸出）式中，RL=RC//RL。rbe3.2.3互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)功率放大電路．對(duì)功率放大電路的基本要求（1）能向負(fù)載提供足夠大的功率，因此晶體管要工作在大信號(hào)極限運(yùn)用狀態(tài)。（2）非線性失真要小，為此可采用互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)電路。（3）效率要高，為此可采用乙類(lèi)和甲乙類(lèi)工作狀態(tài)。．功率放大電路的類(lèi)型（1）甲類(lèi)：靜態(tài)工作點(diǎn)Q大致設(shè)置在交流負(fù)載線的中點(diǎn)，集電極靜態(tài)電流IC約為信號(hào)電流幅值的1/2，工作過(guò)程中晶體管始終處于導(dǎo)通狀態(tài)，非線性失真小，效率低。（2）乙類(lèi)：靜態(tài)工作點(diǎn)Q設(shè)置在負(fù)載線與橫軸的交點(diǎn)上，集電極靜態(tài)電流IC=0，非線性失真大，效率高。（3）甲乙類(lèi)：靜態(tài)工作點(diǎn)Q設(shè)置在集電極電流IC很小處，效率高于甲類(lèi)工作狀態(tài)，而非線性失真也不像乙類(lèi)工作狀態(tài)時(shí)那樣嚴(yán)重。（a）雙端輸入雙端輸出（b）雙端輸入單端輸出-U（a）雙端輸入雙端輸出（b）雙端輸入單端輸出-UEE（c（c）單端輸入雙端輸出（d）單端輸入單端輸出圖3.1差動(dòng)放大電路的輸入輸出方式.OCL功率放大電路甲乙類(lèi)OCL功率放大電路如圖3.2所示。圖中V1為NPN管，V2為PNP管，兩管特性相同。兩管的發(fā)射極相連接到負(fù)載上，基極相連作為輸入端。靜態(tài)（u=0）時(shí)，由二極管VD「VD2給V「V2發(fā)射結(jié)加適當(dāng)?shù)恼蚱珘?，i 1 2 12以便產(chǎn)生一個(gè)不大的靜態(tài)偏流，由于電路對(duì)稱(chēng)，UE仍為零，負(fù)載中仍無(wú)電流流過(guò)。動(dòng)態(tài)（u牛0）時(shí)，在ui的正半周V1導(dǎo)通而V2截止，V1以射極輸出器的形式將i i 1 21正半周信號(hào)輸出給負(fù)載；在ui的負(fù)半周V2導(dǎo)通而V1截止，V2以射極輸出器的形式將負(fù)半周信號(hào)輸出給負(fù)載。在ui的整個(gè)周期內(nèi)，V1、V2兩管輪流工作，互相補(bǔ)充，使負(fù)載獲得完整的信號(hào)波形。.OTL功率放大電路甲乙類(lèi)OTL功率放大電路如圖3.3所示。它是用一個(gè)大容量的電容器代替OCL電路中的負(fù)電源。因電路對(duì)稱(chēng)，靜態(tài)時(shí)兩個(gè)晶體管發(fā)射極連接點(diǎn)的電位為電源電壓的一半，由于電容C的隔直作用，負(fù)載RL中沒(méi)有電流，輸出電壓為零。動(dòng)態(tài)時(shí)，在ui的正半周V1導(dǎo)通而V2截止，V1以射極輸出器的形式將正半周信號(hào)輸出給負(fù)載，同時(shí)對(duì)電容C充電；在ui的負(fù)半周V2導(dǎo)通而V1截止，電容C通過(guò)V2和RL放電，V2以射極輸出器的形式將負(fù)半周信號(hào)輸出給負(fù)載，電容C在這時(shí)起到負(fù)電源的作用。為了使輸出波形對(duì)稱(chēng)，必須保持電容C上的電壓基本維持在UCC/2不變，因此C的容量必須足夠大。圖3.2甲乙類(lèi)OCL電路i+uo+圖3.2甲乙類(lèi)OCL電路i+uo+UCC圖3.3甲乙類(lèi)OTL電路3LVDKvd3.2.4集成運(yùn)算放大器．集成運(yùn)算放大器的的特點(diǎn)（1）內(nèi)部電路采用直接耦合，沒(méi)有電感和電容，需要時(shí)可外接。（2）用于差動(dòng)放大電路的對(duì)管在同一芯片上制成，對(duì)稱(chēng)性好，溫度漂移小。（3）大電阻用晶體管恒流源代替，動(dòng)態(tài)電阻大，靜態(tài)壓降小。（4）二極管由晶體管構(gòu)成，把發(fā)射極、基極、集電極三者適當(dāng)組配使用。．集成運(yùn)算放大器的組成（1）輸入級(jí)：是雙端輸入、單端輸出的差動(dòng)放大電路，兩個(gè)輸入端分別為同相輸入端和反相輸入端，作用是減小零點(diǎn)漂移、提高輸入電阻。（2）中間級(jí)：是帶有源負(fù)載的共發(fā)射極放大電路，作用是進(jìn)行電壓放大。（3）輸出級(jí)：是互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)射極輸出電路，作用是為了提高電路的帶負(fù)載能力。（4）偏置電路：由各種恒流源電路構(gòu)成，作用是決定各級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)。3．集成運(yùn)放的理想模型集成運(yùn)放的主要參數(shù)有：差模開(kāi)環(huán)電壓放大倍數(shù)Ado,共模開(kāi)環(huán)電壓放大倍數(shù)Aco，共模抑制比KCMR，差模輸入電阻rid，輸入失調(diào)電壓Uio，失調(diào)電壓溫度系數(shù)AUio/AT，轉(zhuǎn)換速率SR等。在分析計(jì)算集成運(yùn)放的應(yīng)用電路時(shí)，通常將運(yùn)放的各項(xiàng)參數(shù)都理想化。集成運(yùn)放的理想?yún)?shù)主要有：（1）開(kāi)環(huán)電壓放大倍數(shù)A=8do（2）差模輸入電阻r=8id（3）輸出電阻r=0o（4）共模抑制比K=8CMR理想運(yùn)放的符號(hào)以及運(yùn)放的電壓傳輸特性u(píng)=Au=A（u-u）如圖3.4所示。odoido+一uu+uo（a）uu+uo（a）理想運(yùn)放的符號(hào)（b）運(yùn)放的電壓傳輸特性圖3.4理想運(yùn)放的符號(hào)和電壓傳輸特性4．運(yùn)放工作在線性區(qū)的分析依據(jù)引入深度負(fù)反饋時(shí)運(yùn)放工作在線性區(qū)。工作在線性區(qū)的理想運(yùn)放的分析依據(jù)為：（1）兩個(gè)輸入端的輸入電流為零，即［?=1=0,稱(chēng)為“虛斷”。+ —（2）兩個(gè)輸入端的電位相等，即M=u,稱(chēng)為“虛短"。若u=0,則u=0,+ — 十 —即反相輸入端的電位為“地”電位，稱(chēng)為“虛地”。5．運(yùn)放工作在非線性區(qū)的分析依據(jù)處于開(kāi)環(huán)狀態(tài)或引入正反饋時(shí)運(yùn)放工作在非線性區(qū)。工作在非線性區(qū)的理想運(yùn)放的分析依據(jù)為：u>u時(shí)u=+U，u<u時(shí)u=—U。+ —oOM+ —oOM（2）1=1=0。+—3.2.5放大電路中的負(fù)反饋1．反饋的基本概念反饋：將放大電路輸出信號(hào)（電壓或電流）的一部分或全部，通過(guò)某種電路（稱(chēng)為反饋電路）送回到輸入回路，從而影響輸入信號(hào)的過(guò)程。正反饋：反饋信號(hào)增強(qiáng)輸入信號(hào)。負(fù)反饋：反饋信號(hào)削弱輸入信號(hào)。負(fù)反饋放大電路的原理框圖如圖3.5所示。放大倍數(shù)（閉環(huán)放大倍數(shù)）為：Af=Af=—o-=x1+AFi式中A=式中A='是基本放大電路的放大倍數(shù)（開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)）F=%是反饋網(wǎng)絡(luò)的

x

o反饋系數(shù)。xo圖xo圖3.5負(fù)反饋放大電路的原理框圖應(yīng)用瞬時(shí)極性法判別反饋極性（判別是正反饋還是負(fù)反饋）的方法：（1）任意設(shè)定輸入信號(hào)的瞬時(shí)極性為正或?yàn)樨?fù)（以十或一標(biāo)記）。（2）沿反饋環(huán)路逐步確定反饋信號(hào)的瞬時(shí)極性。（3）根據(jù)反饋信號(hào)對(duì)輸入信號(hào)的作用（增強(qiáng)或削弱）確定反饋極性。晶體管、場(chǎng)效應(yīng)管及集成運(yùn)算放大器的瞬時(shí)極性如圖3.6所示。+（a）晶體管 （+（a）晶體管 （b）場(chǎng)效應(yīng)管 （c）集成運(yùn)算放大器圖3.6晶體管、場(chǎng)效應(yīng)管及集成運(yùn)算放大器的瞬時(shí)極性3.5.2負(fù)反饋的類(lèi)型及其判別負(fù)反饋放大電路有電壓串聯(lián)負(fù)反饋、電壓并聯(lián)負(fù)反饋、電流串聯(lián)負(fù)反饋和電流并聯(lián)負(fù)反饋4種類(lèi)型。電壓反饋和電流反饋的判別：電壓反饋的反饋信號(hào)取自輸出電壓，反饋信號(hào)與輸出電壓成正比，所以反饋電路是直接從輸出端引出的，若輸出端交流短路（即u=0），則反饋信號(hào)消失；電流反饋的反饋信號(hào)取自輸出電流，反饋信號(hào)與輸出電o流成正比，所以反饋電路不是直接從輸出端引出的，若輸出端交流短路，反饋信號(hào)仍然存在。串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋的判別：串聯(lián)反饋的反饋信號(hào)和輸入信號(hào)以電壓串聯(lián)方式疊加，即u=u-u，以得到基本放大電路的凈輸入電壓%，所以反饋信號(hào)與輸入信號(hào)dif d加在兩個(gè)不同的輸入端；并聯(lián)反饋的反饋信號(hào)和輸入信號(hào)以電流并聯(lián)方式疊加，即i=i-i，以得到基本放大電路的凈輸入電流"，所以反饋信號(hào)與輸入信號(hào)加在同dif d一個(gè)輸入端。3．負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響（1）減小放大倍數(shù)，（1）減小放大倍數(shù)，AfA1+AF1dA1dA1+AFA穩(wěn)定放大倍數(shù)，df=Af減小非線性失真。（4）展寬通頻帶。（5）改變輸入電阻和輸出電阻。對(duì)輸入電阻的影響：串聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻增大，并聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻減小。對(duì)輸出電阻的影響：電壓負(fù)反饋使輸出電阻減小，電流負(fù)反饋使輸出電阻增大。3.3習(xí)題解答3.1如圖3.7所示為兩級(jí)阻容耦合放大電路，，RB2=RB23.1如圖3.7所示為兩級(jí)阻容耦合放大電路，，RB2=RB2=10kQ，P1=B2=50，UBE1=UBE2R=R=2kQ，RC1C2 E1=0.6V。已知U=12VCC=R=2kQE2R=R'=20kB1B1R=2kQ，L求前、后級(jí)放大電路的靜態(tài)值。畫(huà)出微變等效電路。求各級(jí)電壓放大倍數(shù)求前、后級(jí)放大電路的靜態(tài)值。畫(huà)出微變等效電路。求各級(jí)電壓放大倍數(shù)A、A和總電壓放大倍數(shù)A。u1u2 u分析兩級(jí)放大電路都是共發(fā)射極的分壓式偏置放大電路，各級(jí)電路的靜態(tài)值可分析兩級(jí)放大電路都是共發(fā)射極的分壓式偏置放大電路，各級(jí)電路的靜態(tài)值可分別計(jì)算，動(dòng)態(tài)分析時(shí)需注意第一級(jí)的負(fù)載電阻就是第二級(jí)的輸入電阻，即R=rL1i2解（1）第一級(jí)：各級(jí)電路靜態(tài)值的計(jì)算采用估算法。U解（1）第一級(jí)：各級(jí)電路靜態(tài)值的計(jì)算采用估算法。UB1IC1R B2——UR+RCCB1B2U-UB1 BE1RE110x12=4(V)20+104-0.6 =1.7(mA)2CE1第二級(jí)：IB1=CE1第二級(jí)：IB1=^C1= =0.034(mA)P1 50CC-IC1(RC1+RE1)=12-L7x(2+2)=5-2(V)UB2R' B2——UR'+R'UB2R' B2——UR'+R'CCB1B210x12=4(V)20+10IC2kIE2U-U—B2 BE2RE24-0.6 =1.7(mA)2IB2=4=17=0.034(mA)B2 50%=UCC-占RC+RE2)=12-1*(2+2)=5.2(V)(2)微變等效電路如圖3.8所示。圖3.8習(xí)題3.1解答用圖TOC\o"1-5"\h\z(3)求各級(jí)電路的電壓放大倍數(shù)A、A和總電壓放大倍數(shù)A。u1u2 u三極管V1的動(dòng)態(tài)輸入電阻為：r=300+(1+P)-26=300+(1+50)x26=1080(Q)be1 1I 1.7E1三極管V2的動(dòng)態(tài)輸入電阻為：r =300+(1+p)至=300+(1+50)x至=1080(Q)\o"CurrentDocument"be2 2IE2 1.7第二級(jí)輸入電阻為：r=R'//R'//r=20//10//1.08=0.93(kQ)

i2B1B2be2第一級(jí)等效負(fù)載電阻為：RL1=RC1〃r2=2〃0.93=0.63(kQ)第二級(jí)等效負(fù)載電阻為：Rf=R//R=2//2=1(kQ)L2C2L第一級(jí)電壓放大倍數(shù)為：； PR' 50x0.63。八A= 1-L1= =-30u1 r 1.08be1第二級(jí)電壓放大倍數(shù)為：- PR' 50x1 ”A——2—L2— —50u2 r 1.08be2兩級(jí)總電壓放大倍數(shù)為：A—AA—(-30)x(-50)—1500u u1u23.2在如圖3.9所示的兩級(jí)阻容耦合放大電路中，已知U=12V,R=30kCC B1TOC\o"1-5"\h\zQ,R=20kQ,R=R=4kQ,R=130kQ,R=3kQ,R=1.5kQ,B2 C1E1 B3 E2 LP=P=50,U=U=0.8V。1 2 BE1BE2(1)求前、后級(jí)放大電路的靜態(tài)值。(2)畫(huà)出微變等效電路。(3)求各級(jí)電壓放大倍數(shù)A、A和總電壓放大倍數(shù)A。u1u2 u(4)后級(jí)采用射極輸出器有何好處？分析第一級(jí)放大電路是共發(fā)射極的分壓式偏置放大電路，第二級(jí)放大電路是射極輸出器。射極輸出器的輸出電阻很小，可使輸出電壓穩(wěn)定，增強(qiáng)帶負(fù)載能力。解(解(1)各級(jí)電路靜態(tài)值的計(jì)算采用估算法。第一級(jí)：UB1R2RUB1R2RB1+RB2UCC20 x12=4.8(V)30+20IC1IC1U—U—B1 BE1RE1UCE1=UccIB1=UCE1=UccIB1=IC1=

P1-IC1(Rc1—=0.02(mA)50+RE1)=12-1X(4+4)=4(V)第二級(jí)：IB2Ucc一UBEIB2Ucc一UBE212—0.8RB3+(1+P2)RE2 130+(1+50)x3=0.04(mA)I=PI=50X0.04=2(mA)c22B2=U—IR=12—2x3=6(V)cE2ccc2E2(2)微變等效電路如圖3.10所示。TOC\o"1-5"\h\z(3)求各級(jí)電路的電壓放大倍數(shù)4、4和總電壓放大倍數(shù)4。u1u2 u三極管V1的動(dòng)態(tài)輸入電阻為：r=300+(1+P)至=300+(1+50)x竺=1630(Q)be1 1I 1E1三極管V2的動(dòng)態(tài)輸入電阻為：r=300+(1+P)至=300+(1+50)x型=960(Q)be2 2I 2E2第二級(jí)輸入電阻為：r=R//[r+(1+P)R]=130//[0.96+(1+50)x3]=70.5(kQ)i2B3be2 2E2；1；1=RC1〃L4〃70.5=3.8(kQ)R第二級(jí)等效負(fù)載電阻為：RL2=RE2〃RL=3〃1.5=1(kQ)第一級(jí)電壓放大倍數(shù)為：■4u1PR1L1r■4u1PR1L1rbe1 =—1161.63(1+P(1+P2)RL2(1+50)X1 =0.98■4u2r+(1+P)R' 0.96+(1+50)x1be2 2L2兩級(jí)總電壓放大倍數(shù)為：4=44=(—116)x0.98=114

uu1u2(4)后級(jí)采用射極輸出器是由于射極輸出器的輸出電阻很小，可使輸出電壓穩(wěn)增強(qiáng)帶負(fù)載能力。3.3在如圖R=27kQ

E13.3在如圖R=27kQ

E1P1=P2=50。R=1MB1R=10kL求前、后級(jí)放大電路的靜態(tài)值。畫(huà)出微變等效電路。R'=82kQ,R'=43kQ,R=10kQ,R=8.2kQ

B1 B2 C2 E2求前、后級(jí)放大電路的靜態(tài)值。畫(huà)出微變等效電路。求各級(jí)電壓放大倍數(shù)4、4和總電壓放大倍數(shù)4。u1u2 u分析第一級(jí)放大電路是射極輸出器，第二級(jí)放大電路是共發(fā)射極的分壓式偏置放大電路。射極輸出器的輸入電阻很高，可減小信號(hào)源內(nèi)阻壓降，減輕信號(hào)源的負(fù)擔(dān)。解(解(1)各級(jí)電路靜態(tài)值的計(jì)算采用估算法。第一級(jí)：IB1UCC-UBE1xR+(1+P)RB1 1E1IC1U=UIB1UCC-UBE1xR+(1+P)RB1 1E1IC1U=UCE1UCC一UBE124RB1+(1+P1)RE1 1000+(1+50)x27=P1IB1=50x0.01=0.5(mA)CC-IC1RE1=24—0.5x27=10.5(V)第二級(jí)：UB2RR B2—Rf+RB1-UCCB243 x24=8.3(V)82+43=0.01(mA)IC2xIE2U-U—B2 BE2-xR

E2U—B2RE283=1(mA)8.2IB2—=0.02(mA)50CE2CC-ICE2CC-IC2(RC2+RE2)=24-1X(10+8Z=>8(V)(2)微變等效電路如圖3.12所示。Q +rbe1u.R0i1B1 r5Q +rbe1u.R0i1B1 r5 Uo1RB1rb2B2第二級(jí)KIrbe2+oRC2PIb2圖3.12習(xí)題3.3解答用圖(3)求各級(jí)電路的電壓放大倍數(shù)A、A和總電壓放大倍數(shù)A。

u1u2 u

三極管v1的動(dòng)態(tài)輸入電阻為：r=300+(1+p)至=300+(1+50)x至=2950(Q)be1 1I 0.5E1三極管V2的動(dòng)態(tài)輸入電阻為：rbe2=300+(1+P)-26-=300+(1+50)x26=1630(Q)rbe22I 1E2=R=R1〃RB2〃鼠2=82//43//1-63=L27(kQ)ri2第一級(jí)等效負(fù)載電阻為：R=R//r=27//1.27=1.2(kQ)L1E1i2第二級(jí)等效負(fù)載電阻為：R'=R//R=10//10=5(kQ)L2C2L第一級(jí)電壓放大倍數(shù)為：■Au1第二級(jí)電壓放大倍數(shù)為：■Au1第二級(jí)電壓放大倍數(shù)為：(1+BJRL1鼠1+(1+Bi)R；ia+50)xl2 _0952.95+(1+50)x1.2 .PR'L~L2rPR'L~L2rbe2u1Au2=0.95x(T53.4)=-146求前、后級(jí)放大電路的靜態(tài)值。畫(huà)出微變等效電路?！鯝u2兩級(jí)總電壓放大倍數(shù)為：A=Au(4)前級(jí)采用射極輸出器是由于射極輸出器的輸入電阻很高，可減小信號(hào)源內(nèi)阻壓降，減輕信號(hào)源的負(fù)擔(dān)。如圖3.13所示是兩級(jí)放大電路，前級(jí)為場(chǎng)效應(yīng)管放大電路，后級(jí)為晶體管放大電路。已知g=1.5mA/V,U=0.7V,。=80。m BE求各級(jí)電壓放大倍數(shù)A、A和總電壓放大倍數(shù)A。

u1u2 u

圖3.13習(xí)題3.4的圖分析本題電路為包含有場(chǎng)效應(yīng)管和晶體管的混合型放大電路，兩級(jí)電路均采用分壓式偏置。由于場(chǎng)效應(yīng)管具有很高的輸入電阻，對(duì)于高內(nèi)阻信號(hào)源，只有采用場(chǎng)效應(yīng)管才能有效地放大。解：(1)第一級(jí)：各級(jí)電路靜態(tài)值的計(jì)算采用估算法。U解：(1)第一級(jí)：各級(jí)電路靜態(tài)值的計(jì)算采用估算法。UGRG2RG1+RG2UDD―80—x24=7(V)200+80IDID6969=0.7(mA)10第二級(jí)：CE2UDS=UDDUB2IC2=UCC-I-ID第二級(jí)：CE2UDS=UDDUB2IC2=UCC-I-ID(RDRb2+R)=24-0.7x(10+10)=10(V)SRB1+RB2UCCUB2一UBE2RE1+RE2IB2C2(RC2+RE182一.一x24=4.8(V)33+8.24.8-0.7=1.2(mA)0.39+31.2——=0.015(mA)802+RE2)=24-1.2x(10+0.39+3)=7.9(V)(2)微變等效電路如圖3.14所示。(3)求各級(jí)電路的電壓放大倍數(shù)A、A和總電壓放大倍數(shù)A。u1u2 u三極管V2的動(dòng)態(tài)輸入電阻為:r=300r=300+(1+p)be226IE2=300+(1+80)x型=2050(Q)1.2第二級(jí)輸入電阻為：r=R//R//[r+(1+p)R]=33//8.2//[2.05+(1+80)x0.39]=5.5(kQ)i2B1B2be2 E1第一級(jí)等效負(fù)載電阻為：R'=R//r=R'=R//r=10//5.5=3.55(kQ)L1Di2第二級(jí)等效負(fù)載電阻為：=RC//RL=10//10=5(kQ)Au1Au1=-gR'=-1.5x3.55=-5.3

mL1第二級(jí)電壓放大倍數(shù)為：■Au280x■Au280x5r+(1+p)Rbe2 E12.05+(1+80)x0.39=-11.9兩級(jí)總電壓放大倍數(shù)為：A=AA=(—5.3)x(—11.9)=63

uu1u2(4)求放大電路的輸入電阻和輸出電阻。r=R+R//R=1000+200//80=1057(kQ)iGG1G2r=R=10(kQ)

oC圖3.14圖3.14習(xí)題3.4解答用圖如圖3.15所示雙端輸入雙端輸出差動(dòng)放大電路，U=12V，U=12V，CC EER=12kQ,R=12kQ,p=50,U=0V,輸入電壓u=9mV,u=3mV。C E BE i1 i2(1)計(jì)算放大電路的靜態(tài)值IB、IC及UC。(2)把輸入電壓ui1、ui2分解為共模分量uic和差模分量uid。(3)求單端共模輸出u?和u,(共摸電壓放大倍數(shù)為Ax—庫(kù))。oc1oc2 c2RE(4)求單端差模輸出uod1和uod2。(5)求單端總輸出uo1和uo2。(6)求雙端共摸輸出uoc、雙端差模輸出uod和雙端總輸出uo。分析本題是對(duì)雙端輸入雙端輸出差動(dòng)放大電路進(jìn)行靜態(tài)分析和動(dòng)態(tài)分析。靜態(tài)分析時(shí),由于電路對(duì)稱(chēng),計(jì)算一個(gè)管子的靜態(tài)值即可。由直流解(1)計(jì)算放大電路的靜態(tài)值IR、J及Uc。靜態(tài)時(shí)由于u=u=0,由直流BCC i1i2通路列KVL方程，得：BE+2BE+2IREEEE所以：U—U12—0IxI=-EE BE-= =0.5(mA)CE 2R 2x12EI=工==0.01(mA)Bp50U=U—IR=12—0.5x12=6(V)CCCCC+UEE圖3.15習(xí)題3.5的圖(2)把輸入電壓ui1、ui2分解為共模分量uic和差模分量uid,為:u=—(u+u)=—x(9+3)=6(mV)ic 2 i1 i2 2u =-(u—u)=-x(9—3)=3(mV)id 2 i1 i2 2或：求單端共模輸出uoc1和uoc2。\o"CurrentDocument"A=A =Axc-c2 cu =u =Auoc- oc2 cic求單端差模輸出uodi和uod2。r

beR—C-2RE122x12=-0.5x6=-3(mV)=300+(1+p)至=300+(1+50)x至=2950(Q)E.PRA=A=A=—C=d1d2drbe50x122.95uod1=Ad1uid1=-203.4x3=-610(mV)u=Au =-203.4x(-3)=610(mV)od2d2id2求單端總輸出uo1和uo2。u=u+u =-3+(-610)=-613(mV)o1oc1od1u=u+u =-3+610=607(mV)o2oc2od2求雙端共摸輸出uoc、雙端差模輸出uod和雙端總輸出uo。u=u-u=-3-(-3)=0(mV)ococ1oc2u=u -u =-610-610=-1220(mV)od od1 od2u=u-u=-613-607=-1220(mV)o o1 o2u=u+u=0+(-1220)=-1220(mV)oocod3.6如圖3.16所示為單端輸入單端輸出差動(dòng)放大電路，UCC=15V,UEE=15V，Rc=10kQ，和差模電壓放大倍數(shù)A=dR=14.3kQ,pUEE=15V，Rc=10kQ，和差模電壓放大倍數(shù)A=dE BE CCuui圖3.16習(xí)題3.6的圖分析本題是對(duì)單端輸入單端輸出差動(dòng)放大電路進(jìn)行靜態(tài)分析和動(dòng)態(tài)分析。由于差動(dòng)放大電路的對(duì)稱(chēng)性，信號(hào)從單端輸入時(shí)，管V1和V2的發(fā)射結(jié)上的電壓仍是差模信號(hào)只要R差動(dòng)放大電路的對(duì)稱(chēng)性，信號(hào)從單端輸入時(shí)，管V1和V2的發(fā)射結(jié)上的電壓仍是差模信號(hào)只要RE阻值足夠大，作用在兩個(gè)晶體即u=-u,

be1be2與雙端輸入時(shí)一樣，同樣具有電壓放大作用。解（1）計(jì)算靜態(tài)值IC、UC。靜態(tài)時(shí)uiU+21R=UBEEEEE=0,由直流通路列KVL方程，得:所以：-U 15-0.7EE BE-= =0.5(mA)2R 2x14.3EUC=UCC-IR=15-0.5x10=10(UC=UCCCC(2)計(jì)算差模電壓放大倍數(shù)Ad。r=300+(1+p)至=300+(1+50)x至=2950(Q)E1空C2rbeE1空C2rbe150x10Ad——x =-84.7Ad2 2.953.7OCL電路如圖3.17所示，已知UCC=12V,RL=8Q,若晶體管處于臨界飽和狀態(tài)時(shí)集電極與發(fā)射極之間的電壓為UCC=2V,求電路可能的最大輸出功率。cES分析功率放大電路的輸出功率Po等于負(fù)載RL上的電壓有效值Uo與電流有效值Io的乘積，由于Io的乘積，由于I=Uo，所以:RLU2

—oRL可見(jiàn)，要使功率放大電路的輸出功率達(dá)到最大，就必須使負(fù)載RL上的電壓有效值Uo達(dá)到最大?！憬飧鶕?jù)KVL，負(fù)載RL上的電壓為：u=U—uoCCCE顯然，晶體管處于臨界飽和狀態(tài)時(shí)uCE最小，為：u=UCECES這時(shí)負(fù)載RL上的電壓有效值這時(shí)負(fù)載RL上的電壓有效值Uo達(dá)到最大，為：UomU—U―CC CES所以，電路的最大輸出功率為：PomaxU2—omPomaxU2—omRL(U—U

CC CES2R

L)2=(12—2)2=6.25(W)2x83.8OTL電路如圖3.18所示，已知UCC=12V,RL=8Q,若晶體管處于臨界飽和狀態(tài)時(shí)集電極與發(fā)射極之間的電壓為UCC=2V,求電路可能的最大輸出功率。CES分析OTL功率放大電路由單電源供電，且在工作過(guò)程中輸出電容C上的電壓基本維持在UCC/2不變。解根據(jù)KVL,負(fù)載RL上的電壓為：u=Uu=U-uoCCCEU—CC2CE=UCESU—cc—u2CE顯然，晶體管處于臨界飽和狀態(tài)時(shí)uCE最小，為:這時(shí)負(fù)載RL上的電壓有效值Uo達(dá)到最大，為:所以，電路的最大輸出功率為：U2*omomaxUomU—CC—U2CES所以，電路的最大輸出功率為：U2*omomaxUomU—CC—U2CES2CES12222R2x8=1(W)++UCCu工-o-UCC+圖3.18習(xí)題3.8的圖++UCCu工-o-UCC+圖3.18習(xí)題3.8的圖uo+UCC解由Af=HF得：1+AF=—AfA——=0.01A1001+AFAdA得：圖3.17習(xí)題3.7的圖3.9 一負(fù)反饋放大電路的開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)A的相對(duì)誤差為土25%時(shí)，閉環(huán)放大倍數(shù)Af的相對(duì)誤差為100土1%，試計(jì)算開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)A及反饋系數(shù)F。土1%=0.01Ax(±25%)解得：A=25003.10小了10%0.01A-10.01x2500-12500=0.0096一負(fù)反饋放大電路的開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)3.10小了10%0.01A-10.01x2500-12500=0.0096一負(fù)反饋放大電路的開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)A=104,反饋系數(shù)F=0.0099,若A減求閉環(huán)放大倍數(shù)Af及其相對(duì)變化率。解反饋深度為：1+AF=1+104x0.0099=100閉環(huán)放大倍數(shù)為：Af1+AF104=100100閉環(huán)放大倍數(shù)的相對(duì)變化率為：dA1+AFA—x10%=0.1%1003.11指出如圖3.19所示各放大電路中的反饋環(huán)節(jié)，判別其反饋極性和類(lèi)型。+(a)uo+U+(a)uo+U分析在判別放大電路的反饋極性和類(lèi)型之前，首先要判斷放大電路是否存在反饋。如果電路中存在既同輸入電路有關(guān)，又同輸出電路有關(guān)的元件或網(wǎng)絡(luò)，則電路存在反饋，否則不存在反饋。在運(yùn)用瞬時(shí)極性法判別反饋極性時(shí)，注意晶體管的基極和發(fā)射極瞬時(shí)極性相同，而與集電極瞬時(shí)極性相反。解對(duì)圖3.19（a）所示電路，引入反饋的是電阻RE,為電流串聯(lián)負(fù)反饋，理由如下：首先，如圖3.20（a）所示，設(shè)u為正，則明亦為正，凈輸入信號(hào)u=u-ui f beif與沒(méi)有反饋時(shí)相比減小了，故為負(fù)反饋。其次，由于反饋電路不是直接從輸出端引出的，若輸出端交流短路（即u=0），反饋信號(hào)uf仍然存在（u=iR豐0），故為o f feE電流反饋。此外，由于反饋信號(hào)與輸入信號(hào)加在兩個(gè)不同的輸入端，兩者以電壓串聯(lián)方式疊加，故為串聯(lián)反饋。對(duì)圖3.19（b）所示電路，引入反饋的是電阻RE，為電壓串聯(lián)負(fù)反饋，理由如下：首先，如圖3.20（b）所示，設(shè)u,為正，則明亦為正，凈輸入信號(hào)u=u-ui f beif與沒(méi)有反饋時(shí)相比減小了，故為負(fù)反饋。其次，由于反饋電路是直接從輸出端引出的，若輸出端交流短路（即u=0），反饋信號(hào)uf消失（u=u=0），故為電壓反o f fo饋。此外，由于反饋信號(hào)與輸入信號(hào)加在兩個(gè)不同的輸入端，兩者以電壓串聯(lián)方式疊加，故為串聯(lián)反饋。+(a)uo+UCCCC圖3.20+(a)uo+UCCCC圖3.20習(xí)題3.11解答用圖CC為電壓并聯(lián)負(fù)反饋，理由如對(duì)圖3.19（c）所示電路，引入反饋的是電阻RB，為電壓并聯(lián)負(fù)反饋，理由如下：首先，如圖3.20（c）所示，設(shè)ui為正，則ii為正，u為負(fù)，if為正，凈輸入信號(hào)i=i-i與沒(méi)有反饋時(shí)相比減小了，故為負(fù)反饋。其次，由于反饋電路是直接從bif輸出端引出的，若輸出端交流短路（即u=0），反饋信號(hào)i；消失（i=0），故為o ff電壓反饋。此外，由于反饋信號(hào)與輸入信號(hào)加在同一個(gè)輸入端，兩者以電流并聯(lián)方式疊加，故為并聯(lián)反饋。指出如圖3.21所示各放大電路中的反饋環(huán)節(jié)，判別其反饋極性和類(lèi)型。(a)(b)(a)(b)圖3.21習(xí)題3.12的圖分析本題電路由兩級(jí)運(yùn)算放大器組成，反饋極性和類(lèi)型的判別方法與晶體管放大電路的判別方法一樣，反饋極性運(yùn)用瞬時(shí)極性法判別，電壓反饋和電流反饋的判別看反饋電路是否直接從輸出端引出，并聯(lián)反饋和串聯(lián)反饋的判別看反饋信號(hào)與輸入信號(hào)是否加在同一個(gè)輸入端。解對(duì)圖3.21（a）所示電路，引入反饋的是電阻R4，為電流串聯(lián)負(fù)反饋，理由如下：首先，如圖3.22（a）所示，設(shè)ui為正，則第一級(jí)運(yùn)放的輸出為負(fù)，第二級(jí)運(yùn)放的輸出為正，叫亦為正，凈輸入信號(hào)u=u-u與沒(méi)有反饋時(shí)相比減小了，故為負(fù)f dif反饋。其次，由于反饋電路不是直接從輸出端引出的，若輸出端交流短路（即u=0），反饋信號(hào)人仍然存在（u=iR豐0），故為電流反饋。此外，由于反饋o f fo4信號(hào)與輸入信號(hào)加在兩個(gè)不同的輸入端，兩者以電壓串聯(lián)方式疊加，故為串聯(lián)反饋。(a)(b)(a)(b)圖3.22習(xí)題3.12解答用圖對(duì)圖3.21（b）所示電路，引入反饋的是電阻RL，為電壓串聯(lián)負(fù)反饋，理由如下：首先，如圖3.22（b）所示，設(shè)ui為正，則第一級(jí)運(yùn)放的輸出為負(fù)，第二級(jí)運(yùn)放的輸出為正，叫亦為正，凈輸入信號(hào)u=u-u與沒(méi)有反饋時(shí)相比減小了，故為負(fù)反f dif饋。其次，由于反饋電路是直接從輸出端引出的，若輸出端交流短路(即u=0)，o反饋信號(hào)叫消失(u=u=0)，故為電壓反饋。此外，由于反饋信號(hào)與輸入信號(hào)加f fo在兩個(gè)不同的輸入端，兩者以電壓串聯(lián)方式疊加，故為串聯(lián)反饋。指出如圖3.23所示放大電路中的反饋環(huán)節(jié)，判別其反饋極性和類(lèi)型。CC+uoCC+uo圖3.23習(xí)題3.13的圖分析本題電路由兩級(jí)共發(fā)射極分壓式放大電路組成，其中每級(jí)電路存在的反饋稱(chēng)為本級(jí)反饋；兩級(jí)之間存在的反饋稱(chēng)為級(jí)間反饋。在既有本級(jí)反饋也有級(jí)間反饋的多級(jí)放大電路中，起主要作用的是級(jí)間反饋。解第一級(jí)引入反饋的是電阻RE1，為電流串聯(lián)負(fù)反饋，交流負(fù)反饋與直流負(fù)反饋同時(shí)存在。第二級(jí)引入反饋的是電阻RE2，也是電流串聯(lián)負(fù)反饋，并且只有直流負(fù)反饋。引入級(jí)間反饋的是電阻RE1和Rf，為電壓串聯(lián)負(fù)反饋，并且只有交流負(fù)反饋。指出如圖3.24所示放大電路中的反饋環(huán)節(jié)，判別其反饋極性和類(lèi)型。解第一級(jí)引入反饋的是電阻RE1，為電流串聯(lián)負(fù)反饋，并且只有直流負(fù)反饋。第二級(jí)引入反饋的是電阻RE2，也是電流串聯(lián)負(fù)反饋，交流負(fù)反饋與直流負(fù)反饋同時(shí)存在。引入級(jí)間反饋的是電阻RE2和Rf，為電流并聯(lián)負(fù)反饋，并且也是交流負(fù)反饋與直流負(fù)反饋同時(shí)存在。

為了增加運(yùn)算放大器的輸出功率，通常在其后面加接互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)電路來(lái)作輸出級(jí)，如圖3.25(a)、(b)所示。分析圖中各電路負(fù)反饋的類(lèi)型，并指出能穩(wěn)定輸出電壓還是輸出電流？輸入電阻、輸出電阻如何變化？+uo(b)+uo(b)圖3.25習(xí)題3.15的圖分析電壓負(fù)反饋使輸出電阻減小，故能穩(wěn)定輸出電壓，電流負(fù)反饋使輸出電阻增大，故能穩(wěn)定輸出電流。解如圖3.25(a)所示電路引入的是電壓并聯(lián)負(fù)反饋，故能穩(wěn)定輸出電壓，輸入電阻和輸出電阻均減小。如圖3.25(b)所示電路引入的是電壓串聯(lián)負(fù)反饋，故能穩(wěn)定輸出電壓，輸入電阻增大，輸出電阻減小。在如圖3.26所示的兩級(jí)放大電路中，試回答：(1)哪些是直流反饋？(2)哪些是交流反饋？并說(shuō)明其反饋極性及類(lèi)型。(3)如果Rf不接在V2的集電極，而是接在C2與RL之間，兩者有何不同？(4)如果Rf的另一端不是接在V1的發(fā)射極，而是接在V1的基極，有何不同？是否會(huì)變成正反饋？分析直流反饋是直流通路中存在的反饋，其作用是穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)。交流反饋是交流通路中存在的反饋，其作用是改善放大電路的動(dòng)態(tài)性能。必須注意的是，在負(fù)反饋放大電路中，往往直流反饋和交流反饋同時(shí)存在。解（1）直流反饋有：由RE1和RE2分別構(gòu)成第一級(jí)和第二級(jí)的電流串聯(lián)負(fù)反饋；由RE1和Rf構(gòu)成級(jí)間的電壓串聯(lián)負(fù)反饋。（2）交流反饋有：由RE1構(gòu)成第一級(jí)的電流串聯(lián)負(fù)反饋；由RE1和Rf構(gòu)成級(jí)間的電壓串聯(lián)負(fù)反饋。（3）如果Rf接在C2與RL之間，則只產(chǎn)生級(jí)間的交流電壓串聯(lián)負(fù)反饋，不產(chǎn)生級(jí)間的直流電壓串聯(lián)負(fù)反饋。（4）如果Rf的另一端接在V1的基極，