康第四章 4.5-4.7多级放大器和频率特性和噪声

单管(单级)放大器，AV几十倍。实际的电子设备要求AV很大。因此，需由若干单级放大器串接构成:多级放大器。4.5多级放大器

多级放大电路中，输入级：常用高Ri的共集电极电路或场效应管放大

电路，且多采用低噪声管；中间级:多级共发射极放大电路，以获得较大的电压

放大倍数；输出级:输出功率要大，常用大信号放大——功率放

大电路。

1、多级放大器的概念(以扩音机为例)

放大的对象：变化量。

放大的本质：能量的控制和转换。直流电源的能量输出信号正弦波的能量。放大电路的基本特征：功率放大。放大的前提：信号不失真。4.5.1多级放大器的基本问题一、

耦合方式。

换能器：①扩音器的话筒：声音信号转变成微弱的电信号。②收录机的磁头：磁信号转变成微弱的电信号。③VCD、DVD的激光头：光信号转变成微弱电信号。例：收音机、扩音机等电子设备中的各种放大电路。

扩音机：放大微弱声音的放大器。话筒将声音信号变成微弱的电信号；经放大电路，将电源提供的能量转换为较强的电信号输出，并驱动扬声器播出放大后的原声音信号。1、多级放大器的概念(以扩音机为例)vs2、3种连接方式。

放大器与信号源、放大器级与级之间、（以及放大器末级与负载：高频）的连接方式称耦合方式。交流信号正常传输。耦合方式必须保证：不失真放大。4.5.1多级放大器的基本问题放大器组成框图耦合电路耦合电路输出负载输入信号直流偏置电路外围电路放大器输出端与输出负载的连接。输入信号源与放大器输入端的连接。保证三极管工作在放大模式

电隔离耦合方式：③变压器耦合；④光电耦合(P44)。先介绍。实际电路常采用两种耦合方式：①电容耦合（阻容耦合）。②直接耦合。1、放大器与换能器的连接。要求：（1）有效将换能器的输出（P、V或I）加到放大器输入端。如要Pimax，则插入匹配网络。又如Vimax，则Ri˃˃RS。（2）接入后不影响放大器的Q点。4.5.1多级放大器的基本问题2、级、级间的连接。先介绍，电隔离耦合方式：两级通过变压器连接，由变压器的磁路耦合，将原边的前级交流输出传送到副边，作为后级的输入或传送到负载电阻上。③变压器耦合方式（电—磁—电转换）：③可由所需的电压放大倍数选择合适的匝数比；

优点：①Q点相互独立便于分析、设计和调试；②实现阻抗变换，最佳匹配。音频功放电路中，输出级与负载间用变压器耦合，可实现阻抗变换，使负载获得最高的输出功率。互不影响，抑制温漂；很多缺点：①变压器体积大，重量大、笨重，不适合小型化和集成化；②低频率特性差，直流、频率低的信号不能通过变压器，应用局限性许多。③只能放大高频率交流信号。③变压器耦合方式（电—磁—电转换）：适用场合：分立元件功率放大电路中。或需要特大功率或高频功率放大的场合。先介绍，电隔离耦合方式：器件由LED和光电三极管（又叫光敏三极管）构成。光电耦合放大电路前级的负载就是发光二极管，前级输出电流的变化决定发光二极管的发光强弱。通过光耦合，使光电三极管输出电流也发生变化，经后级放大后输出。因为光电耦合通过电—光—电的转换实现级间耦合，所以前后级间处于电隔离状态。便于集成，应用越来越广泛。④光电耦合方式：用光电耦合器件。书P44先介绍，电隔离耦合方式：1.静态分析：2.动态分析：确定Q点IDQ、ICQ、VCEQiD变化uRC变化uCE变化光敏元件发光元件交直流信号均能放大。

优点：抗电干扰能力强。光电耦合放大电路①电容耦合方式：VCCR3R1R2R4RSvS+--+CBviT1+R7R5R6R8CCT2+

直流工作时：耦合电容CB、CC具有“隔直流通交流”作用。信号源不影响放大器Q点正常设置，且各级Q点相互独立。

交流工作时：CB、CC较大，近似看作短路。因此，CB、CC的接入不影响信号的正常传输。

又称阻容耦合。结构简单，易调整，适合于交流放大电路。题4-，不2、级、级间的连接。缺点：①低频特性差（不能放大变化缓慢的低频信号）；

优点：Q点相互独立，抑制温漂

便于分别分析、设计和调试

②不易集成化。大容量电容体积大，难于集成。③只能放大高频率交流信号。适用场合：分立元件电路中。

②直接耦合：没大电容、变压器，IC中广泛采用。VCCRC2RE2T2RC1T1RC3RE3T3RCnREnTn各级间无任何元件（直接相连）。常见级间耦合：多级放大器级、级间的连接方式。优点：①低频特性好（可放大变化缓慢的信号）；②易集成化。

③交直流信号均能放大。

2、级、级间的连接。缺点：①级间直流电平配置问题。各级间直流互

通，各级Q点相互影响。不便于分析、设计和调试。②Q点移动问题（简称漂移）。2、级、级间的连接。级间耦合方式的优、缺点及应用比较

耦合方式优点缺点应用直流或交流放大，分立或集成电路。

可放大直流及缓慢变化的信号，低频响应好

便于集成

有严重的零点漂移问题

各级Q不独立，设计计算及调试不便直接耦合阻容耦合各级Q独立

体积小成本低

无法集成传输交流信号损失小，增益高

不能放大直流及缓慢变化的信号，低频响应差交流放大分立电路变压器耦合

无法集成功率放大调谐放大高频和低频响应差体积大，笨重各级Q独立

可以改变交流信号的电压、电流和阻抗

1.耦合方式①直接耦合②阻容耦合③变压器耦合④光电耦合复习交直流信号均能放大。只能放大频率较高的交流信号。交直流信号均能放大。

2.多级放大电路电压放大倍数：输入电阻：Ri=Ri1输出电阻：Ro=Ron（1）级间直流电平配置(问题一)

VCCRC2RE2T2RC1T1RC3RE3T3RCnREnTn结果：T1管Q点靠近饱和区，输出易出现饱和失真。由图若则用RE调节电位。Rc1Rb1+VCC+VT1+Rc2Re2VT2改进电路—图(1)

解决方法：(1)后级接入RE。扩大前级动态范围,也提高了前级集电极静态电压（第一级），脱离饱和工作区。但等于提高了第二级的基级电位。使第二级放大倍数严重下降。

解决方法：(2)串联二极管或稳压管，提高前级集电极电压。图(2)用二极管调节电位图(2)用稳压管调节电位稳压管动态电阻很小，可使第二级放大倍数损失小。但集电极电压变化范围减小。VDZRc1Rb1+VCC+VT1+Rc2RVT2（1）级间直流电平配置

(但，接入RE后问题二)VCCRC2RE2T2RC1T1RC3RE3T3RCnREnTn工作在放大模式时:由图越往后级VBQ3ICQ3VCEQ3输出动态范围改进电路—右图+VCCRc1Rb1+VT1+Rc2Rb2VT2VDz可降低第二级的集电极电位，又不损失放大倍数。但稳压管噪声较大。解决方法:（1）接电阻或稳压管，利用R或稳压管的压降使前级VO降低后,再接后级输入，让两管均有较合适的Q点。解决方法：加电平位移电路。解决方法:（2）采用PNP管的电平位移电路：P221

利用NPN管与PNP管电位极性相反的特点，将直流电平下移，可扩大后级的输出动态范围。VCCRC2RET2RC1T1RB+--+VBQ1VCQ2+-VCQ1VCQ1>VBQ1放大模式NPN管：放大模式PNP管：VCQ2<VBQ2=VCQ1NPN与PNP交错组合方式，图4-5-4(a)。PNP管集电极电位低于基级。NPN集电极电位高于基级③主要是温度漂移。因温度变化引起的漂移，简称温漂。晶体管参数随温度的变化而变化，使放大电路的Q点不稳定产生漂移。在多级放大电路各级的漂移中，第一级漂移的影响最严重，因它将被逐级放大，以致影响整个放大电路的工作。（2）Q点漂移问题。产生Q点漂移的原因：①电源电压的波动；②元件的老化；则第一级Q点变（VCEQ1+V）温漂危害：若温度变化例：假设直接耦合放大器原输出端静态电压为VCEQV经后级逐级放大

输出静态电压变为（VCEQn+

AvnV）

当漂移电压严重即V较大时，温漂信号可能淹没有用信号，无法分辩，使放大器无法正常工作。2、级、级间的连接。图：零点漂移现象uOtOuItO放大电路级数愈多，放大倍数愈高，零点漂移问题愈严重。零点漂移：指vi=0时，输出端静态电压vo不为零,且偏离原初值上下漂动、缓慢地变化的现象。又称抑制零点漂移的方法：①第一级采用低温漂的差分放大器。广泛采用在集成运放电路中。用特性基本相同的管子构成的对称差分放大电路，可使输出的零点漂移互相抵消。②引入直流负反馈来稳定Q点以减小零漂。P85分压式的例子。③利用非线性元件（热敏）进行温度补偿。1、组合放大器:CB-CB-CB，图4-5-5(a)2、组合放大器:CC-CC-CC，图4-5-5(b)3、实用的组合:CE-CC-CE，图4-5-5(C)P222:三种组态电路的应用分析二、放大器组态的选择三、其他问题1、Q点即ICQ设置问题。2、共电耦合问题。①Q点决定了混π等效电路的参数。②管子频率参数正比于Q。③Q点合适，β才较大。④Q点与动态范围密切。⑤Q点与噪声有关。R是电源的内阻，通常很小，交流短路。但多级放大器中，各级共用电源，且不断放大，R上压降会耦合到输入端，自激或振荡（正反馈），破坏正常放大。用电容滤波，课设。1、电压放大倍数前一级带负载后的输出电压等于后一级的输入电压，即例:三级多级放大器可拆分成单级电路进行分析；4.5.2多级放大器的性能指标分析(4-5-1)

2、输入电阻：3、输出电阻：Ro=Ro34、电流放大倍数(4-5-2)

(4-5-3)

N级放大电路小结(1)前一级的输出电压是后一级的输入电压。(2)后一级的输入电阻是前一级的交流负载电阻。(3)AV∑=各级放大倍数的乘积。(4)总输入Ri即为第一级的输入Ri1。(5)总RO为最后一级的Ron。

电容隔直流，各级放大器Q点相互独立，可分别估算。P225：不同类型放大器的多级组成电压vi、主体：电流放大器(M块)电压vo互导放大io1

io2互阻放大已知：使用：集成电路常有3种外形：双列直插式、圆壳式和扁平式，如图4.1所示。图4.1集成电路的外形4.5.3一个实际的多级放大器SO8(PlasticMicropackage)运算放大器外形图运算放大器外形图

运算放大器引脚排列基本要求：了解集成运算放大器的基本组成、原理。

集成运放：实现高增益放大的一种集成器件。

集成运放性能特点Av很大：（104~107或80~140dB）Ri很大：（几k~105M或）共集—共基组合电路Ro很小：（几十）共集。静态输入、输出电位均为零。P149：理想电压放大器。4.5.3一个实际的多级放大器

集成运放电路符号反相输入端同相输入端输出端v-v+vo+-“+”同相输入端：VO与该输入端电压信号同相；“-”反相输入端：VO与该输入端电压信号反相。4.5.3一个实际的多级放大器

集成运放电路组成

实际电路较复杂，读图时，应根据电路组成，把整个电子设备的电路，分成若干基本单元(子电路)来分析。输入级中间增益级输出级偏置电路采用改进型差分放大器采用1~2级共发电路采用射随器或互补对称放大器采用电流源

另有，电平位移电路、短路保护电路等。P211分立元件电路：彼此独立的三极管、二极管、电阻、电容等用导线连接成的电路。集成电路：三极管、二极管、电阻等元器件及连线全部集中制造在同一小块半导体基片上，成为一个完整的固体电路。集成电路特点：成本低、体积小、元件密度高度集中、引线短、外部接线少，电子设备的可靠性高和灵活性好。此外，还有：

(1)所有元件在同一块硅片上用相同的工艺过程制造，误差特性和温度特性等参数相同，特别适用于制造对称性较高的差分放大电路。P166：相对误差小，绝对误差大。集成电路制造工艺(2)集成电路中制造有源器件（三极管、场效应管等），比制造大电阻占用的面积小，工艺简单。所以，集成放大电路中，常用三极管代替电阻，尤其是大电阻。(3)电阻由硅半导体的体电阻构成，阻值范围受限，一般在几十欧到几十千欧之间。制造过高或过低的电阻很困难。(4)为提高集成度（单位硅片面积上所集成的元件总数）和集成电路性能，一般集成电路的功耗要小。这样，集成运放各级的偏流通常较小。(5)集成工艺难制造大容量的电容、电感，所以，电路结构大都采用直接耦合方式。集成电路制造工艺4.5.3FOO7（LM741）集成运放介绍F007是集成运放的第二代产品。它由24个三极管、10个电阻和1个电容组成。是性能好、放大倍数高、有内部补偿的通用型集成运放（国外为uA741）。

集成运放输入级大都采用差分放大电路的形式，最常见的有3种：基本形式、长尾式和恒流源式。第一代：F004（5G23、uA709）、5G922；第三代：4E325、MC1556、AD508L；第四代：5G7650；4.5.3一个实际的多级放大器LM741通用型集成电路运算放大器LM741集成运放的简化电路F007集成运放的内部电路（本书）△I△I△I2△IT1020uA、T11恒定一、输入差分级：

T1、T3和T2、T4CC—CB组合电路，双入单出。

T5、T6、T7改进型比例镜像电流源，作T3、T4管的有源负载RC1=RC2，且提高RC。提高输入级AV、提高输入阻抗，改善频响。T8、T9镜像电流源代替差放的射极REE，并提供偏流IEE。(4-2-51)(4-2-52)4.5.3一个实际的多级放大器二、中间增益级：共ET17共发放大器。

T13B、T12镜像电流源作有源负载，代替集电极RC。电路特点：中间级是提供增益的主体，采用有源负载后，AV很高。隔离级：共C

T16射随器作隔离级，Ri高，可提高输入级AV=50db。输入差分级原理：（1）双入单出，但增益不变，与双出的KCMR一样。（2）共模负反馈环路。阻止T3、T4的C极共模电流↑。P227：T13A=1/4=180、T13B=3/4=550，

双集电极三极管=730。T23A、T23B双发射极三极管。隔离级：

T23A有源负载射随器作隔离级，可提高中间级AV=55db。

T13A与T12镜像电流源作有源负载，代替T23A的发射极电阻RE。4.5.3一个实际的多级放大器三、输出级及其过流保护电路。

T14与T20

甲乙类互补对称放大器，由两个射随器组合而成。过载保护电路：

T15、R6保护T14管，T21、T22、T24、R7保护T20管。正常情况保护电路不工作，只有过载时（输出端意外短路或负载电流太大），保护电路才启动。输出级特点：

1、直接与负载相连接,为提高带负载能力强,要求RO小。2、输出级交流电压、电流幅度大,输出功率也大。3、三种组态中,RO低的共集(或共漏)功放器，最常作输出级。RL

V1

V2

+UCC

－UCC

+

ui

－

+

uo

－

ic1

ic2

互补:PNP与NPN,在信号的正、负半波轮流工作，互相补充，以此完成整个信号的功率放大。（1）输出级工作原理：4.5互补型乙类对称功率放大电路T23AT14T20

对称：两管特性一致。射极跟随器，共C。典型的无输出变压器功率放大器。（2）工作原理分析（设ui为正弦波）1.静态分析

ui=0V→ic1、ic2均为0（乙类工作状态）→uo=0V2.动态分析ui>0→ T1导通，T2截止→iL=iC1ui<0→T1截止，T2导通→iL=iC2两管交替工作得到完整的正弦波。ic1ic2RL

V1

V2

+UCC

－UCC

+

ui

－

+

uo

－

T23AT14T204.5互补型乙类对称功率放大电路4.5互补型乙类对称功率放大电路功率放大器工作状态1、甲类：A2、乙类：B3、甲乙类：AB4、丙类：C一个周期内360°，2∏均导通。导通角等于180°，∏导通。导通角大于180°～360°导通。导通角小于180°，导通。问题：功率小、损耗大、效率低。5、戊类：D4.5互补型乙类对称功率放大电路

图三极管的四种工作状态乙类180°导通丙类<180°导通甲乙类180°～360°导通甲类360°导通（3）乙类互补对称功放电路的缺点：

存在交越失真(交叉)交越失真4.5互补型乙类对称功率放大电路交越失真实际测试波形（4）产生交越失真的原因：

交越失真(交叉)

——输入信号很小时，达不到三极管的开启电压，三极管不导电，在正、负半周交替过零处出现非线性失真，称为交越失真

。图交越失真原因：设VBE(on)=0，实际VBE(on)≠0

措施：对T1

，T2发射结适当加入正偏压。4.5互补型乙类对称功率放大电路用甲乙类互补对称功率放大电路（5）消除交越失真的措施：

给三极管(功放管)稍加一点较小的偏置电流，使每管工作的导电角略大于180°，而小于360°（称甲乙类互补对称电路）。（a）利用二极管提供偏置电压。T14T20（5）消除交越失真的措施：甲乙类互补对称电路RLT14T20+VCC+uo－R1R2R3T19T18+UiT23A－（b）F007：利用三极管的恒压2VBE（ON）提供偏置。4.5互补型乙类对称功率放大电路

偏置电路一般包含在各级电路中，采用恒流源多路偏置的形式，向各级提供稳定的静态电流。T10、T11构成微电流源，作为整个集成运放的主偏置。IR=(VCC-VEE-1.4)/R5=730µA（偏置电路基准电流）

T10~T11（微电流源）—T10供给输入级T3、T4偏置电流。

T8~T9（镜像电流源）—T8供给输入级T1、3、T2、4工作电流。

T12~T13B（镜像电流源）—T13B是中间级T16、T17有源负载和偏置电流。T13A供给输出级T14、T20偏流。四、偏置电路：4.5.3一个实际的多级放大器集成运放组成框图P229输出级负载输入级直流偏置电路中间增益级5、电平位移电路：在输入级中，共C—共B组合电路，采用极性相反的NPN与PNP管进行电平位移。不专门另设电平位移电路。THEEND4.5.3一个实际的多级放大器频率失真(线性失真)由线性元件C、L引起,它和由放大管引起的非线性失真不同。放大器带宽不是越宽越好。如带宽太宽，放大器中的噪声也被放大，会影响放大器的性能指标如噪声系数。一般，音频放大器带宽：50Hz～15kHz,视频放大器带宽：0～6MHz。1、放大器的带宽4.6放大器的频率响应2、研究放大电路频响的必要性在放大电路中电抗元件（C、L）晶体管极间电容f过高f过低放大倍数值减小并产生相移。半导体管的等效电路低频等效电路

高频等效电路

适用于高频信号4.6放大器的频率响应频响：衡量放大电路对不同频率输入信号适应能力的一项技术指标。放大电路中存在某些电抗元件(耦合电容、旁路电容、分布电容)，且放大管各电极间有极间电容。不同频率的信号输入时，电路的放大倍数不同。它通常是频率的函数关系，叫放大电路的频率特性（频率响应）。波特图：半对数坐标，放大倍数与频率的关系。4.6放大器的频率响应3、频率响应的基本概念4、通频带衡量放大电路对不同频率信号的放大能力。幅频特性曲线：下限截止频率上限截止频率fH-fL实际的信号＝多个正弦波的叠加3dB频率点（半功率点）3dB频率点（半功率点）普通音响系统放大电路的幅频响应5、频响及带宽（频域指标）新问题：如何避免频率失真？中频区高频区低频区信号的带宽放大器的带宽

若输入50kHz的正弦波是否会产生频率失真？从系统的观点看，小信号放大器为线性时不变系统。一、传递函数和极零点4.6.1复频域分析法输入激励信号x(t)输出响应信号y(t)若设拉氏变换X(s)Y(s)在初始条件为零时，定义系统的传递函数：(mn)式中：标尺因子H0=bm/an

，分子Z为零点，分母p为极点。(4-6-1)(4-6-2)jωσ网络函数的零点、极点和极零图oo×××

在可实现的稳定、有源线性系统中，分母多项式各系数恒为正实数，极点=系统特征根，必为负实数或实部为负值的共轭复数。

零点可以是正、负实数或实部为正值、负值的共轭复数。

在仅含容性电抗元件的系统中：只要没有电容构成的闭合回路，则极点数=电容数。若出现闭合回路，则极点数=独立电容数（-1）。C1C2C3图示闭合回路，极点数=2说明1）写出电路传递函数表达式

A(s)

频率响应分析步骤、计算实例复频域内，无零、多极系统传递函数一般表达式：

2）稳态分析时，令s=j，则频率特性

A(j)设极点均为负实数(

p

=

-p)，则4）确定上、下限角频率。

3）绘制电路系统渐近波特图(工程上)

。5）瞬态分析时，Y(s)拉氏反变换得y(t)

。

将波特图的曲线线性化。P213、例1：RC低通电路频率响应CR+-+-vi(t)vo(t)

由图，传递函数表达式：回路时间常数式中，1、令s=j，则频率特性表达式：幅值：或相角：0p0.1p10pAv()/dB-20-30p0.1p10pA()-45-90-5.7

绘制实际、渐近波特图(工程上)：渐近波特图画法：P215(b)幅频<<p时，>>p时，=p时，相频<0.1p时，>10p时，=p时，-20dB/十倍频-45/十倍频上限（截止）频率据画出幅频波特图画出相频波特图P215(a)P215(b)RC低通电路频率响应渐近波特图

确定上限角频率：0p0.1p10pAv()/dB-200p0.1p10pA()-45-90-20dB/十倍频-45/十倍频归纳一阶因子渐近波特图画法：幅频渐近波特图：已知

自0dB水平线出发，经p转折成斜率为（–20dB/十倍频）的直线。相频渐近波特图：

自0水平线出发，经0.1p处转折，斜率为(–45/十倍频)，再经10p处转折为-90的水平线。因=p时，H=pP216、例2：RC高通电路频率响应

由右图，传递函数表达式：时间常数式中，

令s=j，则频率特性表达式：幅值：相角：CR+-+-vi(t)vo(t)下限角频率：因=p时，L=p0p0.1p10pA()4590

绘制实际、渐近波特图(工程上)

：根据画出幅频波特图画出相频波特图0p0.1p10pAv()/dB-2020dB/十倍频-45/十倍频幅频渐近波特图：>p：0dB水平线；<p：斜率为(20dB/十倍频）的直线。相频渐近波特图：<0.1p：+90的水平线。即：0.1p<<10p：斜率为(–45/十倍频)的直线。>10p：0水平线。=p时，RC高通电路频率响应渐近波特图P216、例3：多极点系统频率响应

利用RC低通电路分析结果，得传递函数表达式：C1R1+-+-vivoAv1C2R2Av2C3R3Av3

图示的三级理想电压放大器，Ri，Ro0。试画渐近波特图，并求H。已知R1C1>R2C2>R3C3•

前级的开路电压是下级的信号源电压。•

下级的输入阻抗是前级的负载。

频率特性表达式：幅频及相频表达式：均为单阶因子波特图的叠加。假设0p20.1p110p3A()-90p1p3-180-2700p2p1p3Av()/dB204060-20p3-20dB/十倍频-40dB/十倍频-60dB/十倍频-45/十-90/十-45/十归纳多极点系统渐近波特图画法：幅频渐近波特图：

自中频增益AvI(dB)的水平线出发，经pn转折成斜率为（–20ndB/十倍频）的直线。相频渐近波特图：

自0水平线出发，经0.1p1处开始转折，斜率为：

(–45/十倍频）乘以（单阶因子重叠的段数），再经10pn，转折成-90n的水平线。已知

确定上限角频率：根据定义，当=H时：即整理并忽略高阶小量得：上限角频率若p24p1，则称p1为主极点，p2、

p3为非主极点。上限角频率取决于主极点角频率：(4-7-3)复习上限频率fH和下限频率fL的计算公式：耦合电容或旁路电容放大管极间电容

【例】已知某电路均为共射放大电路。对数幅频特性如图所示。试求：fL、fH及。

【解】①fL=10Hz②fH≈0.52fH1=(0.52×2×105）Hz＝106kHz③或

前面三极管的∏参数微变等效电路只适合于低频区域，在高频时不适用。只有建立高频的等效电路，才能分析放大器的高频响应。常用的混合∏型高频等效电路是根据管子内部发生的物理过程来拟定的，是一种物理参数模型的高频等效电路,如图2.23（a）所示。为克服Cb′c跨接在输入、输出回路中给分析带来的麻烦，一般应用密勒定理将其简化成图2.23（b）所示的单向化的等效电路。一、密勒定理及其简化单向化近似4.6.2共源、共射放大器的频率特性设原四端网络传递函数：一、密勒定理网络+-+-V1(s)V2(s)Y

(s)网络+-+-V1(s)V2(s)Y1(s)Y2(s)密勒定理等效后：(4-6-5)4.6.2共源、共射放大器的频率响应、单向化近似共发交流通路RC+-vo+-vsRLRS+-vi高频等效电路rbbrberceCbeCbcgmVbe(s)bVo(s)RS+-RCRL+-Vs(s)ecIc(s)由等效电路整理得单向化近似条件则(4-6-11)二、共源放大器的频率特性分析4.6.2共源、共射放大器的频率响应三、共射高频等效电路及密勒近似密勒等效rbbrbeCbegmVbe(s)bVo(s)RS+-RL+-Vs(s)Y1(s)Y2(s)高频等效电路rbbrberceCbeCbcgmVbe(s)bVo(s)RS+-RCRL+-Vs(s)ecrbbrbeCbegmVbe(s)bVo(s)RS+-RL+-Vs(s)CM1CM2简化等效电路中：密勒效应倍增因子：CtgmVbe(s)bRt+-RL+-由简化等效电路得式中1、共发电路频率响应(4-6-18)(4-6-19)(4-6-20)(4-6-21)2、共发电路增益带宽积GBW

定义其中1）选rbb小、Cbc小、T高的三极管使GBW。若D1，则HT，此时上限角频率最高。2）管子选定后，

采用恒压源（RS

0）激励：

采用恒流源（RS

）激励：D1时，H，上限频率降低。3）RLD

H

，但AvsI

。需兼顾两者。改善高频特性（提高增益带宽积）的措施：4）采用共基电路。BJT一旦确定，带宽增益积基本为常数。(4-6-22)提高共发电路上限频率的方法：

在电路输入端采用低阻节点（即RS小）。

在电路输出端也采用低阻节点（即RL小）。

此时，共发电路上限角频率H最高，且接近管子特征角频率T。一、共漏、共集放大器4.6.3其他组态放大器的频率响应共集交流通路RE+-vo+-vsRLRS高频等效电路rbbrberceCbeCbcgmVbe(s)bVo(s)RS+-RERL+-Vs(s)ec由于简化等效电路rbbrbeCbegmVbe(s)bVo(s)RS+-RL+-Vs(s)eIb(s)因此，Cbc可忽略不计。令RL=rce//RE//RL共集简化等效电路rbbrbeCbegmVbe(s)bVo(s)RS+-RL+-Vs(s)eIb(s)由简化等效电路：式中零点角频率：

极点角频率：

并联在Cbe两端的总电阻

采用恒压源（RS

0）激励：

共集电路输入为低阻节点(RS小)时，上限角频率H。考虑到混型电路实际情况，共集电路应工作在T/3以下。(4-7-24)二、共基放大器由图高频等效电路(忽略rbb、rce)rbeCbeCbcgmVeb(s)bVo(s)RS+-RL+-Vs(s)ecIe(s)整理得受控源其中共基交流通路+-vo+-vsRSRCRLreCbeCbc

(s)Ie(s)bVo(s)RS+-RL+-Vs(s)ecIe(s)共基简化等效电路由简化等效电路：式中共基电路输出为低阻节点(RL小)时，上限角频率HreCbeCbc

(s)Ie(s)bVo(s)RS+-RL+-Vs(s)ecIe(s)共基简化等效电路由于Cbc很小，因此当RL较小时:P2>>P1由主极点概念：HP1结论：三种组态电路中，共基电路频率特性最好、共发最差。(4-6-23)

电子设备中，为改善电路频率响应，常要求放大器具有很高的上限频率（几MHz~几千MHz）。4.6.4宽带放大器扩展上限频率的方法：

改进集成工艺，通过提高管子特征频率fT扩展

fH。

在放大电路中引入负反馈扩展上限频率fH。

利用电流模技术扩展上限频率fH。

利用组合电路扩展上限频率fH。一、组合电路宽带放大器CE—CB组合电路

三种组态中，共发电路上限频率最低，因此，组合电路上限频率主要由共发电路决定。为扩展整个电路上限频率，应设法使共发电路的输入、输出为低阻节点。Vs(s)+-RL+-RST1T2Vo(s)+-RL+-RST1T2Vs(s)Vo(s)CC—CE组合电路因为共基电路Ri2小因此扩展了上限频率。则共发电路具有低阻输出节点因为共集电路RO1小因此扩展了上限频率。则共发电路具有低阻输入节点CA3040集成宽带放大器：共集-共发-共基组合电路差放恒流偏置T7、T8射随器作输出级Av=30dB，fH=55MHzT1VCCvi1VEEvi2R5T4T2T3T5T6vo1vo2R6T7T8R7R8R9R2R1T9R3R4二、电流放大器和电流模电路1、电流放大器（跨导线性环）由图则化简得改变输入输出偏置电流，即可改变电流增益。两输入节点B1、B2均为低阻节点，故上限频率高。T1T2T3B1B22IOQiC1iC2iC3iC4(4-6-24)

二级宽带放大器T1iC6VEET2T16T3T9R1VCCT10T11T12T13R2T15T14T4T17T18T5T6T7T8IEIE2IE2IEININININiC7-iid/2iid/2iC2iC3T1~T4第一级T9~T13镜像电流源T5~T8第二级T14~T18镜像电流源2、电流模电路概述以电压作为电路中的处理变量电压模电路。两者主要区别：表现在节点阻抗电平的高低上。电流放大器、跨导线性电路、开关电流电路、动态电流镜等。低阻节点上的变量：主要表现为电流量。以电流作为电路中的处理变量电流模电路。高阻节点上的变量：主要表现为电压量。利用低节点阻抗的特点，电流模电路特点：频带宽、速度高、动态范围大、非线性失真小。常用的电流模电路：4.7放大器的噪声(4-7-5)5.2.4系统波特图的近似画法1.一阶极点和一阶零点

dBωωz0.1ωz10ωz100ωz1020ωωz0.1ωz10ωz100ωz45O90Oωω(1)常数项Ａu(0)（如果设ωz<<ωp

，例ωp=100ωz）ω<<ω

z,Au2(ω)=20lg1=0dBω=ω

z,Au2(ω)=20lg2=3dB

ω>>ω

z,Au2(ω)=20lg(ω/ωz)

(20dB/+倍频)直线ω<0.1ωz,Φ2(ω)=0°ω=ωz,Φ2(ω)=45°ω>10ωz,Φ2(ω)=90°0.1ω<ω<10ωz

45°/+倍频直线10ωz100ωzωz0.1ωz90OωP10ωPω45O10ωP100ωzωP-10-20ωz0.1ωz10ωzdBω(３)一阶极点因子

ω<<ωp,Au3=-20lg1=0dBω=ωp,Au3=-20lg2=-3dBω>10ωp,Au3=-20lg(ω/ωp)-20dB/+倍频ω<0.1ωpΦ3(ω)=0°ω=ωpΦ3(ω)=-45°ω>10ωpΦ3(ω)=-90°0.1ωp<=ω<=10ωp,45°/＋倍频(４)合成波特图

+20ωz0.1ωz10ωz100ωzωP10ωPdB+10+40+30ωωωz0.1ωz10ωz100ωz45O90OωP10ωP+40ωωdB1020ωz0.1ωz10ωz100ωz100ωzωP-10-20ωz0.1ωz10ωz10ωPdBωωωωz0.1ωz10ωz100ωz45O90Oωz0.1ωz10ωz100ωz45O90OωP10ωPω2、在S平面坐标原点处的零点或极点

ω45O10.1101020-2010.11090Oωω45O10.1101020-2090O10.110ωdB2、在S平面坐标原点处的零点或极点

1、低频特性的改善由可知，为使fLCR改善有限若信号f很低直接耦合fL=02、高频特性的改善由可知，为使fHCπ′R由可知为使Cπ′改善放大电路频率响应2.场效应管共源放大电路的增益带宽积

可以得出结论

在场效应管被选定的情况下，场效应管放大电路的增益带宽积约为常数。

对通频带的要求：通频带应与信号的频段相适应。改善高频特性（提高增益带宽积）的措施：选Cgd小的管子和减小Rg的阻值说明场效应管放大电路4.7.1网络函数

线性网络

H(s)2、复频率Ｓ＝σ+jω的物理意义

i（t）i（t）i（t）σ>0σ<0σ=0休息2休息1

【例1】求如图所示静态工作点稳定电路中由C1、C2、Ce所确定的fL表达式及电路fH的表达式。

【解】动态电路如图所示(若C1=C2=C3，则fLe>>fL1，fLe>>fL2)fL≈fLe为改善低频特性应使Ce>>C1，Ce>>C21、单级共发放大电路的低频响应RbviRcRL固定偏流共射极放大电路Cb1分析举例2：分析过程：③求频响表达式⑤确定

f

H、f

L（BW）④画波特图①求静态工作点②画小信号等效电路（保留电容）电路变换过程：1、单级共发放大电路的低频响应分析举例2：③求频响表达式(a)

Rb>>rbe

开路(b)输出回路：诺顿戴维南1、单级共发放大电路的低频响应分析举例2：下限频率取决于即更精确的关系：⑤确定

f

H、f

L（BW）④画波特图分析举例3：1、单级共发放大电路的低频