河北工业大学电子线路习题讲解第四章

11电子线路（线性部分）河北工业大学信息工程学院电子科学与技术系授课教师：田汉民Email:tianhanmin@Cellphone编：谢嘉奎2023/1/15河北工业大学信息工程学院2第4章放大器基础概述4.1偏置电路和耦合方式4.2放大器的性能指标4.3基本组态放大器4.4差分放大器4.5电流源电路及其应用4.6集成运算放大器4.7放大器的频率响应34.1偏置电路和耦合方式4.1.1偏置电路设置静态工作点的电路称放大器的偏置电路。

对偏置电路的要求

提供合适的Q

点，保证器件工作在放大模式。例如：偏置电路须保证三极管E结正偏、C结反偏。

当环境温度等因素变化时，能稳定电路的Q

点。例如：温度升高，三极管参数、ICBO、VBE(on)，而这些参数的变化将直接引起Q

点发生变化。第4章放大器基础当Q

点过高或过低时，输出波形有可能产生饱和或截止失真。在某放大电路中，测的三极管三个电极的静态电位分别为12V，3.7V，3V，则它是（）。NPN型硅管？NPN型锗管？PNP型硅管？PNP型锗管？4QiCtICQtvCEOVCEQibQ

点在中点，动态范围最大，输出波形不易失真。Q

点波动对输出波形的影响：Q

点升高，不失真动态范围减小，输出易饱和失真。Q

点降低，不失真动态范围减小，输出易截止失真。QibibiCvCEOQO例：由NPN型三极管，Q点偏高时的失真叫做（

饱和）失真，对应的输出电压波形将出现（底部）失真。54.2.1输入电阻、输出电阻、增益

输入电阻对输入信号源而言，放大器相当于它的一个负载，而这个等效负载电阻就是放大器输入电阻Ri。或RSRivS+-+-viiiRSRiiS+-viii定义上式中，Ri表示本级电路对输入信号源的影响程度。6

输出电阻对输出负载而言(根据戴维宁定理和诺顿定理)，任何放大器均可看作它的信号源，该信号源内阻即放大器输出电阻Ro

。或RoRLvot+-+-voioRoRLion+-voiovot

：负载开路时vi

或ii

在电路输出端产生的开路电压。ion

：负载短路时vi

或ii

在电路输出端产生的短路电流。7

小信号放大器四种电路模型RSRivS+-+-viRoRLvot+-+-vo电压放大器RoRLionioRSRiiSii电流放大器RSRivS+-+-vi互导放大器RoRLionioRoRLvot+-+-voRSRiiSii互阻放大器第4章放大器基础8放大器的增益：

增益(放大倍数)不同类型放大器输入、输出电量不同，故增益的含义不同。即放大器输出信号变化量与输入信号变化量的比值。A=xo/xi电压放大器RSRivS+-+-viRoRLvot+-+-vo电压增益：开路电压增益：源电压增益：Ro

越小，RL

对Av

影响越小。Ri

越大，RS

对Avs

影响越小。第4章放大器基础9电流放大器电流增益：短路电流增益：源电流增益：RoRLionioRSRiiSiiRi

越小，RS

对Ais

影响越小。Ro

越大，RL

对Ai

影响越小。互导放大器互导增益：互阻放大器互阻增益：第4章放大器基础10多级放大器可拆分成单级电路进行分析：

将后级输入电阻作为前级的负载电阻。

多级放大器RLvS+-voRS+-A1vi+-A2

将前级带负载后的输出电压作为后级输入电压。Ri2+-+-vo1=vi2第4章放大器基础

总输入电阻即为第一级的输入电阻Ri1。

总输出电阻即为最后一级的输出电阻Ro2。4.2.2放大器的失真放大器的失真是指输出信号不能重现输入信号波形的一种物理现象。失真类型频率失真瞬变失真线性失真非线性失真12根据三极管(场效应管)在放大器中的不同接法，放大器分为三种基本组态。4.3基本组态放大器T+-+-VCCRCvivo(共发)T+-+-VCCREvivo(共集)T+-+-VCCRCvivo(共基)无论何种组态放大器，分析方法均相同。1)由直流通路确定电路静态工作点。注意：2)由交流通路画出小信号等效电路，并进行分析。13

共发射极放大器4.3.1三种组态放大器的实际电路VCCRCRB1RB2RE直流通路第4章放大器基础RCRB1vs+-RL+-voRB2RS交流通路VCCRCRB1vs+-RL+-voRB2RECERS+++C1C214

共基极放大器VCCRCRB1RB2RE直流通路第4章放大器基础RB1vs+-RL+-voRB2RECBRSC1C2VCCRC交流通路vs+-RL+-voRERSRC15

共集电极放大器VCCRB1RB2RE直流通路第4章放大器基础交流通路RERB1vs+-RL+-voRB2RSVCCRB1vs+-RL+-voRB2RERS++C1C2共源共集电极共基共集电极共发射共发射共集共基20

共发电路性能分析4.3.2

共发、共基和共集放大器的性能

画微变等效电路

分析电路输入、输出电阻故rbegmvbeiiioRCRBvs+-RL+-voRS+-virceib第4章放大器基础RCRB1vs+-RL+-voRB2RS+-viRiRo21

共发电路电流增益rbegmvbeiiioRCRBvs+-RL+-voRS+-virceib通常RB>>rbe第4章放大器基础短路电流增益22

共发电路电压增益rbegmvbeRCRBvs+-RL+-voRS+-virce开路电压增益源电压增益第4章放大器基础231)既有电压放大作用、又有电流放大作用。2)输出电压与输入电压反相。

共发电路提供的最大电压增益若采用有源负载作为RC，可使RC>>rce

因此由于厄尔利电压|VA|>>VT，因此共发电路提供的Av很大，且其值与静态电流ICQ

无关。

共发电路特点第4章放大器基础24三种组态电路性能比较小大小大大小大大1大中中共发共基共集RiRoAvAin第4章放大器基础RCvs+-RL+-voRBRS+-vivs+-RL+-voRERSRCvi+-REvs+-RL+-voRBRS+-vi25三种组态电路的应用

共发放大器(CE)

广泛应用于多级放大器提供增益的增益级中。

共基放大器(CB)

由于频率特性好，故常与共发电路配合，组成宽带放大器。

共集放大器(CC)

利用Ri

高的特点，常作多级放大器输入级；利用Ro

低的特点，常作多级放大器输出级，提高带负载能力。利用Ri

高、Ro

低的特点，常作缓冲级(隔离级)，以提高前级电路的增益。第4章放大器基础4-15、一共发放大器如图所示，试画出直流通路、交流通路、交流等效电路。已知晶体三极管β=200，VBE(on)=0.7V，｜VA｜=150V,试求Ri、Ro、Ai、Av、Avs及Avtmas。图中各电容C对信号频率呈短路。(b)解：直流通路为4-15、一共发放大器如图所示，试画出直流通路、交流通路、交流等效电路。已知晶体三极管β=200，VBE(on)=0.7V，｜VA｜=150V,试求Ri、Ro、Ai、Av、Avs及Avtmas。图中各电容C对信号频率呈短路。(b)解：由直流通路得4-15、一共发放大器如图所示，试画出直流通路、交流通路、交流等效电路。已知晶体三极管β=200，VBE(on)=0.7V，｜VA｜=150V,试求Ri、Ro、Ai、Av、Avs及Avtmas。图中各电容C对信号频率呈短路。解：交流通路为(d)4-15、一共发放大器如图所示，试画出直流通路、交流通路、交流等效电路。已知晶体三极管β=200，VBE(on)=0.7V，｜VA｜=150V,试求Ri、Ro、Ai、Av、Avs及Avtmas。图中各电容C对信号频率呈短路。解：交流通路为(d)则因此，输入电阻输出电阻电流增益电压增益源电压增益最大电压增益(d)例如图所示放大电路中，已知Vbe(on)1=0.7V，Vbe(on)2=-0.25V,

试求T1和T2管的集电极电流

、

vo1RC1RB1REVCCvo2RC2VEERB2T1T2vi1vi24.4.1、差分放大器的电路结构：连接方式：（1）、双端输入——双端输出双端输入：是指输入信号从两输入端口输入。双端输出：是指输出信号从两个集电极之间取出。（2）、双端输入——单端输出单端输出：是指输出信号从任意一个集电极对地取出。（3）、单端输入——双端输出单端输入：是指两输入端口的任意一端口，接地短路；输入信号从另一个端口输入。（4）、单端输入——单端输出4.4差分放大器二、性能特点（主要就是交流特性）1、差模信号与共模信号①、差模信号：在差分放大器两输入端分别作用着数值相等，极性相反的输入电压，即

vi1=-vi2称它们为一对差模输入信号，用vid

表示。②、共模信号：在差分放大器两输入端分别作用着数值相等，极性相同的输入信号，即vi1=vi2称它们为一对共模信号，用

vic

表示。在实际应用中，加到差分放大器两输入端的信号电压，往往为任意信号，它们既不是差模信号，也不是共模信号。即

vi1

与vi2

为任意电压信号。根据这种情况进行分析：定义：共模输入信号为定义：差模输入信号为定义：共模输出电压为差模输出电压为通过上面的分析可知：①、差分放大器的差模性能是指，在差模输入信号作用下的性能，这时由于电路完全对称在输出端只有差模电压而没有共模电压，即vo1=-vo2=vod/2②、差分放大器的共模性能是指，在共模输入信号作用下的性能，这时由于电路完全对称在输出端只有共模电压而没有差模电压，即voc1=voc2=voc③、差分放大器的性能就是差模和共模两种性能的合成。36差放半电路分析法

因电路两边完全对称，因此差放分析的关键，就是如何在差模输入与共模输入时，分别画出半电路交流通路。在此基础上分析电路各项性能指标。分析步骤：

差模分析画半电路差模交流通路

计算Avd、Rid、Rod

。

共模分析画半电路共模交流通路

计算Avc、KCMR、Ric

。

根据需要计算输出电压双端输出：

计算vo

。单端输出：

计算vo1、

vo2

。4、共模抑制比根据上面的分析可知：差分放大器的差模性能和共模性能有很大的不同，最主要的是共模电压增益远小于差模电压增益或者说相对于差模信号，差分放大器具有放大作用；对于共模信号，差分放大器具有抑制作用。差分放大器对共模信号的抑制能力可引入一个参数来评价。即单端输出的共模抑制比，用KCMR来表示定义为：差模电压增益与共模电压增益之比的绝对值。即差分放大器单端输出差分放大器双端输出4-35在图下所示差分放大器中，已知vi1=5.01V,vi2=4.98V,β=100,VBE(on)=0.7V,RL＝5kΩ，Rc1=Rc2=REE=5.1KΩ，（rce较大，在电路中忽略），试求：(1)T1和T2管的集电极静态电流ICQ，共模输入电压vic和差模输入电压vid。(2)画差模交流通路和共模交流通路。(3)求单端输出的差模输入电阻

、输出电阻

、电压增益

，共模输入电阻

、输出电阻

、电压增益

,及共模抑制比。解：（1）静态电流：由于IEE=(-VBE(on)-VEE)/REE=1.04mA,

则ICQ1=ICQ2≈IEE/2=0.52mA共模输入电压：vic=(vi1+vi2)/2=4.995V

差模输入电压：

vid=vi1-vi2=30mV4-35在图下所示差分放大器中，已知vi1=5.01V,vi2=4.98V,β=100,VBE(on)=0.7V,RL＝5kΩ，Rc1=Rc2=REE=5.1KΩ，（rce较大，在电路中忽略），试求：(1)T1和T2管的集电极静态电流ICQ，共模输入电压vic和差模输入电压vid。(2)画差模交流通路和共模交流通路。(3)求单端输出的差模输入电阻

、输出电阻

、电压增益

，共模输入电阻

、输出电阻

、电压增益

,及共模抑制比。差模交流通路4-35在图下所示差分放大器中，已知vi1=5.01V,vi2=4.98V,β=100,VBE(on)=0.7V,RL＝5kΩ，Rc1=Rc2=REE=5.1KΩ，（rce较大，在电路中忽略），试求：(1)T1和T2管的集电极静态电流ICQ，共模输入电压vic和差模输入电压vid。(2)画差模交流通路和共模交流通路。(3)求单端输出的差模输入电阻

、输出电阻

、电压增益

，共模输入电阻

、输出电阻

、电压增益

,及共模抑制比。共模交流通路差模交流通路4-35在图下所示差分放大器中，已知vi1=5.01V,vi2=4.98V,β=100,VBE(on)=0.7V,RL＝5kΩ，Rc1=Rc2=REE=5.1KΩ，（rce较大，在电路中忽略），试求：(3)求单端输出的差模输入电阻

、输出电阻

、电压增益

，共模输入电阻

、输出电阻

、电压增益

,及共模抑制比。差模交流通路4-35在图下所示差分放大器中，已知vi1=5.01V,vi2=4.98V,β=100,VBE(on)=0.7V,RL＝5kΩ，Rc1=Rc2=REE=5.1KΩ，（rce较大，在电路中忽略），试求：(3)求单端输出的差模输入电阻

、输出电阻

、电压增益

，共模输入电阻

、输出电阻

、电压增益

,及共模抑制比。由于rce较大，在电路中忽略差模交流通路4-35在图下所示差分放大器中，已知vi1=5.01V,vi2=4.98V,β=100,VBE(on)=0.7V,RL＝5kΩ，Rc1=Rc2=REE=5.1KΩ，（rce较大，在电路中忽略），试求：(3)求单端输出的差模输入电阻

、输出电阻

、电压增益

，共模输入电阻

、输出电阻

、电压增益

,及共模抑制比。4-35在图下所示差分放大器中，已知vi1=5.01V,vi2=4.98V,β=100,VBE(on)=0.7V,RL＝5kΩ，Rc1=Rc2=REE=5.1KΩ，（rce较大，在电路中忽略），试求：(3)求单端输出的差模输入电阻

、输出电阻

、电压增益

，共模输入电阻

、输出电阻

、电压增益

,及共模抑制比。共模交流通路4-35在图下所示差分放大器中，已知vi1=5.01V,vi2=4.98V,β=100,VBE(on)=0.7V,RL＝5kΩ，Rc1=Rc2=REE=5.1KΩ，（rce较大，在电路中忽略），试求：(3)求单端输出的差模输入电阻

、输出电阻

、电压增益

，共模输入电阻

、输出电阻

、电压增益

,及共模抑制比。共模交流通路4-35在图下所示差分放大器中，已知vi1=5.01V,vi2=4.98V,β=100,VBE(on)=0.7V,RL＝5kΩ，Rc1=Rc2=REE=5.1KΩ，（rce较大，在电路中忽略），试求：(3)求单端输出的差模输入电阻

、输出电阻

、电压增益

，共模输入电阻

、输出电阻

、电压增益

,及共模抑制比。共模交流通路4-35在图下所示差分放大器中，已知vi1=5.01V,vi2=4.98V,β=100,VBE(on)=0.7V,RL＝5kΩ，Rc1=Rc2=REE=5.1KΩ，（rce较大，在电路中忽略），试求：(3)求单端输出的差模输入电阻

、输出电阻

、电压增益

，共模输入电阻

、输出电阻

、电压增益

,及共模抑制比。4.5电流源电路及其应用直流状态工作时，可提供恒定的输出电流

I0。交流工作时，具有很高输出电阻

Ro，可作有源负载使用。+-VQ+vRiB恒定iC外电路(电流源电路)+-VQR电流源I0(直流状态)+-R电流源Rov(交流状态)

电流源电路特点：

对电流源电路要求：