第06章 基本放大电路

第6章

基本放大电路6.1基本交流电压放大电路放大电路一般由电压放大和功率放大两部分组成。先由电压放大电路将微弱信号加以放大去推动功率放大电路，再由功率放大电路输出足够的功率去推动执行元件。电压放大电路通常工作在小信号情况下，而功率放大电路通常工作在大信号情况下。在工业电子技术中，常用的交流放大电路是低频放大电路，其工作频率在20Hz～20kHz。本节讨论基本交流电压放大电路的组成及分析方法。6.1.1.1电路的组成共发射极的基本交流电压放大电路如图6-1所示。输入端接交流信号源(Us、Rs串联)，输入到放大器的电压为，输出端接负载电阻RL，输出电压为，各元件的作用如下。

6.1.1基本交流电压放大电路的组成图6-1基本交流电压放大电路6.1.1基本交流电压放大电路的组成(1)三极管V。电路的核心元件，起电流放大作用，即用较小的基极电流控制较大的集电极电流，故也称为放大元件。(2)基极电源UBB和基极电阻RB。其作用是给晶体管的发射结提供正向电压以及合适的基极电流IB，称为偏置电路，RB称为偏置电阻，一般为几千欧至几百千欧。(3)集电极电源UCC。一方面给三极管集电结施加反向电压，以满足三极管工作在放大状态的外部条件；另一方面作为输出信号的能源，一般为几伏至几十伏。6.1.1基本交流电压放大电路的组成(4)集电极负载电阻RC。简称集电极电阻，它的作用是将集电极电流变化转换为电压的变化输出，以实现电压信号放大，其阻值一般为几千欧到几十千欧。(5)耦合电容C1和C2。其作用有两个：①隔断直流。C1隔断信号源与放大电路之间的直流联系；C2隔断负载RL与放大电路间的直流联系。C1、C2的隔直作用使得放大电路的直流工作状态与信号源和负载RL无关。②传输交流。C1、C2连通了信号源、放大器、负载之间的交流通路。C1、C2的容量较大，一般为几微法至几十微法，常用的是极性电容，正极必须接高电位，连接时需注意极性。6.1.1基本交流电压放大电路的组成由上面分析可知，构成放大器时一定要满足以下两个条件。(1)发射结正向偏置，集电结反向偏置。这是使三极管处于放大工作状态的最基本条件。(2)放大电路要有完善的直流通路和交流通路。完善的直流通路可为放大器设置合适的直流工作状态，交流通路可为交流信号的输入、输出提供传输路径。6.1.1基本交流电压放大电路的组成6.1.1.2工作过程在电路参数保证三极管工作于放大状态的前提下，输入信号通过电容C1直接耦合到三极管的发射结上，从而引起基极电流变化，基极电流变化经过三极管放大后，集电极电流便有较大的变化量，从而集电极电阻Rc上也有较大的电压变化量。又从集电极回路(即输出回路)可以看出，电阻Rc上的电压与集—射极间的电压之和恒为电压源Ucc，所以，在集—射极之间就有一个与Rc上等大反相的电压变化量，该变化量经电容C2耦合输出，在输出端便得到放大的电压信号。

6.1.1基本交流电压放大电路的组成6.1.1.3简化电路图6-1所示的共发射极基本放大电路使用了两个电源，即基极电源UBB和集电极电源Ucc。为使电路简化，可取UBB=Ucc，这样就可以省去一个电源UBB，再设电源负极为参考“地”电位，便得到该电路的简化电路(即习惯画法)，如图6-2所示。由于放大电路中既有直流分量也有交流分量，电压和电流的符号规定如下，以便于区别。图6-2图6-1的简化画法6.1.1基本交流电压放大电路的组成(1)直流分量用大写字母加大写下标表示，如IB、IC、UCE等。(2)交流分量的瞬时值用小写字母加小写下标表示，如ib、ic、uce等；有效值用大写字母加小写下标表示，如Ib、Ic、Uce等；而幅值是在有效值的基础上加“m”下标，如Ibm、Icm、Ucem等。(3)总电压或总电流则用小写字母加大写下标表示，如iB、iC、uCE等，其中iB=IB+ib。6.1.1基本交流电压放大电路的组成6.1.1.4直流通路和交流通路放大电路中既有直流电源又有输入信号，所以放大电路是一个交直流共存的非线性的复杂电路，为分析放大电路方便，常要画出其直流通路和交流通路。1.直流通路和静态直流通路就是放大电路的直流成分流通的路径。放大电路在没有输入信号时的直流工作状态称为静态。静态分析中各电压和电流量都是直流，因此，静态分析要在直流通路中进行。直流通路的画法：电容具有“隔直通交”的作用，画直流通路时要把放大电路中的电容视为开路；电感对直流无阻碍作用，画直流通路时可把电感元件视为短路，如图6-3所示。6.1.1基本交流电压放大电路的组成2.交流通路和动态交流通路就是放大电路中交流成分流通的路径。放大电路中有交流信号输入时的状态称为动态。放大电路的动态分析要在交流通路中进行。图6-3放大电路的直流通路图6-4放大电路的交流通路6.1.1基本交流电压放大电路的组成交流通路的画法：对于频率不太低的交流信号，耦合电容、交流旁路电容的容抗很小，电容器可视为短路。直流电源的内阻很小，交流成分在其上产生的压降可以忽略不计，所以对交流信号，直流电源可视为短路(但要保留其内阻)，如图6-4所示。对于放大电路的分析一般包括两个方面的内容，即静态和动态工作情况分析。前者主要是确定静态工作点，后者主要是分析放大电路的性能指标。静态是指无交流信号输入时的状态。此时只有直流电源UCC加在电路上，三极管各极电流和各极之间的电压都是直流量，分别用IBQ、ICQ、UBEQ、UCEQ表示，它们对应着三极管输入输出特性曲线上的一个固定点，习惯上称它们为静态工作点，简称Q点。静态值既然是直流，故可用放大电路的直流通路来分析计算。6.1.2静态分析6.1.2静态分析6.1.2.1估算法由图6-3输入回路(UCC→RB→B极→E极→地)可知则(6-1)式中，UBE对于硅管约0.7V，锗管约0.3V(绝对值)。由于UCC和RB选定后，IB(基极偏置电流)即为固定值，所以，如图6-2所示基本交流电压放大电路又称为固定偏置式共射放大电路。一般UCC>>UBE，故UBE可以忽略。6.1.2静态分析在忽略ICEO的情况下，根据三极管的电流分配关系可得集电极电流为

(6-2)由图6-3的输出回路(UCC→RC→C极→E极→地)可知

(6-3)至此，由式(6-1)、(6-2)、(6-3)就可以估算出放大电路的静态工作点。6.1.2静态分析6.1.2.2图解法用图解法确定放大电路的静态工作点的步骤如下。1.作直流负载线如图6-5(a)所示是图6-3直流通路的输出回路，它由两部分组成，左边是非线性部分——三极管，右边是线性部分——由直流电源UCC和电阻RC组成的外部电路。由于三极管和外部电路一起构成输出回路整体，因此，这个电路中的电流iC和电压uCE既要满足三极管的输出特性，又要满足外部电路的伏安特性，于是这两条特性曲线的交点便可确定ICQ和UCEQ。(a)静态集电极(b)静态图解分析回路图6-5静态集电极回路及图解分析6.1.2静态分析6.1.2静态分析由图6-5(a)可知，外部电路的伏安特性为即

(6-4)式(6-4)是斜率为的直线方程——直流负载线。取直线在横轴uCE、纵轴iC上的截距便可作出直流负载线。即令iC=0，uCE=UCC，在横轴上得点M(UCC，0)；令uCE=0，，在纵轴上得点N(0，)，连接MN。6.1.2静态分析2.求静态工作点IBQ通常由式(6-1)估算，直流负载线MN与iB=IBQ对应的那条输出特性曲线的交点即为静态工作点Q，如图6-5(b)所示。6.1.2静态分析【例6.1】试分别用估算法和图解法求图6-2所示放大电路的静态工作点。已知，，，，输出特性曲线如图6-5(b)所示。(1)用估算法求静态工作点，由式(6-1)、(6-2)、(6-3)得6.1.2静态分析(2)用图解法求静态工作点，由式(6-4)可得直流负载线方程为当iC=0时，uCE=UCC=20V，在横轴上得点M(20V，0)；令uCE=0时，≈3mA，在纵轴上得点N(0，3mA)，连接MN。MN与iB=40μA对应的那条输出特性曲线的交点即为Q点，从曲线上可查出IBQ=40μA，ICQ=1.8mA，UCEQ=7.8V，与估算法结果一致。动态是指放大电路输入端接入输入信号ui后的工作状态。此时，电路中的电压、电流均在静态值的基础上作相应的变化，所以，动态可以理解为是放大电路中交、直流共同作用的一种状态。动态分析的目的是求解放大电路各极电流、电压的波形，并可以求出输出电压的幅值，从而确定放大电路的电压放大倍数。动态分析有两种方法，即图解法和微变等效电路法。一般用放大电路的交流通路来分析放大电路中各交流分量的变化规律及动态性能。6.1.3动态分析6.1.3动态分析6.1.3.1图解法分析动态现以图6-4为例分析放大电路的动态，输入、输出特性曲线及静态工作点Q如图6-6所示。(a)uBE、iB的波形(b)uCE、iC的波形图6-6有输入信号时，放大电路的工作情况图解6.1.3动态分析1.根据ui的波形在输入特性上求iB假设放大电路输入端所加信号为，由静态分析可求得UBEQ、IBQ、ICQ和UCEQ，所以有uBE=UBEQ+ube=UBEQ+ui

。根据uBE的波形，由输入特性曲线上可以作出iB波形，在Q点附近，ib与ube近似线性关系，得。6.1.3动态分析2.作输出回路的交流负载线由叠加定理知iC=ICQ+ic，uCE=UCEQ+uce，图6-4放大电路带负载RL时，等效负载电阻记作，则有uo=uce=-ic

，由此可推得交流负载线方程为

(6-5)从方程可看出交流负载线是斜率的直线，表示动态时工作点移动的轨迹；当uce=0(即电压过零点)时，上式中iC=ICQ(静态值)，此时集电极电流ic过零点。因此，交流负载线是斜率，且过静态工作点Q的一条直线。6.1.3动态分析交流负载线的画法：在三极管输出特性中，在横坐标上截取任意值x，在纵坐标上截取，将两点连线，得斜率为-的直线，过Q点作该直线的平行线即为交流负载线，如图6-7所示。图6-7交流负载线画法6.1.3动态分析3.动态波形分析在输出特性曲线平面上，根据iB波形，沿着交流负载线，确定iC的波形，并作出uCE波形。

从图解分析可知：(1)由于C2的隔直作用，输出电压uo等于uCE的交流分量。(2)从图上可以计算电压放大倍数(显然不够精确)，它等于输出正弦电压的幅值与输入正弦电压的幅值之比。6.1.3动态分析4.静态工作点与波形失真的关系波形失真是指输出波形不能很好地重现输入波形的形状，即输出波形相对于输入波形发生了变形。对一个放大电路来说，要求输出波形的失真尽可能小。但是，当静态工作点位置选择不当时，将有可能出现失真。在图6-6中，设正常情况下静态工作点位于Q点，则可以得到正常的iC和uCE波形。如果静态工作点的位置定得太低或太高，这都将有可能使输出波形产生严重失真，如图6-8所示。当Q点位置选得太低，工作点易进入截止区，输出电压下半周被平顶，产生截止失真，如图6-8(a)所示；当Q点位置选得太高，工作点易进入饱和区，输出电压上半周被平顶，产生饱和失真，如图6-8(b)所示。图6-8非线性失真6.1.3动态分析6.1.3动态分析饱和失真和截止失真都是由于三极管工作在特性曲线的非线性区域所引起的，因此把这两种失真称作非线性失真。如果放大电路是用PNP三极管组成的共发射极放大电路，其失真波形正好与NPN型的相反。截止失真时，uCE是下半周失真；饱和失真时，uCE是上半周失真。为了获得放大电路的最大不失真输出电压，一般需要调整电路的静态工作点。当静态工作点设置过低，出现截止失真时，应减小Rb，使IBQ增加，从而使静态工作点Q上移；当静态工作点设置过高，出现饱和失真时，应增大Rb，使IBQ减小，从而使静态工作点Q下移。6.1.3动态分析6.1.3.2微变等效电路法1.三极管的微变等效电路我们采用微变等效电路法的思想是：当信号变化的范围很小(微变)时，可以认为三极管电压、电流变化量之间的关系是线性的。这样就可以把含三极管的非线性电路转换为我们熟悉的线性电路，就可以利用电路分析的各种方法来求解了。图6-9晶体三极管的特性曲线6.1.3动态分析如图6-9(a)是三极管的输入特性曲线，它是非线性的。但是，在输入信号很小的情况下，可将静态工作点Q附近的工作段认为是直线，即iB和uBE成正比关系，把uBE与iB之比称为三极管的输入电阻，用rbe表示。在小信号下，微变量可用交流来代替，即△iB=ib，uBE=ube，故有对于小功率管，rbe可用下式估算

(6-6)6.1.3动态分析如图6-9(b)所示是三极管的输出特性曲线，在Q点附近，特性曲线近似认为一组与横坐标平行的直线，且它们的间隔大致相等。这说明β近似为一常数，iC仅取决于iB，与uCE几乎无关，即iC=β

iB，三极管的输出回路可用一个受控的电流源代替。因此，三极管的微变等效电路如图6-10所示。图6-10三极管的微变等效电路6.1.3动态分析2.共射放大电路的微变等效电路放大电路的微变等效电路就是用三极管的微变等效电路代替交流通路中的三极管，因此图6-4的微变等效电路如图6-11所示。图6-11共射基本电压放大电路的微变等效电路6.1.3动态分析3.共射放大电路的动态性能分析用微变等效电路法分析放大电路的电压放大倍数、输入和输出电阻等性能指标，其步骤为：首先画出直流通路，进行静态分析，求Q点；然后画出交流通路，将其中的三极管用微变等效模型代替，得到微变等效电路；再借助电路分析方法求解微变等效电路中电压放大倍数、输入和输出。(1)电压放大倍数的计算。电压放大倍数的定义为输出电压与输入电压之比，是放大电路的基本性能指标，即

(6-7)6.1.3动态分析式中，负号表示输出电压与输入电压的相位相反。共发射极电压放大倍数通常为几十到几百。如果放大电路不带负载，则电压放大倍数为

(6-8)由于，其值比小，所以不接负载时放大倍数较大，接上负载时放大倍数会下降。6.1.3动态分析(2)放大电路的输入电阻Ri。如图6-12所示，对于信号源(或前级放大电路)来说，放大电路相当于一个负载电阻，这个电阻就是放大电路的输入电阻，放大电路的输入电阻Ri是从放大器的输入端向右看进去的等效电阻，定义为

(6-9)图6-12放大电路的等效电路6.1.3动态分析由图6-11可知

(6-10)在共射极放大电路中，通常，因此有。6.1.3动态分析(3)输出电阻Ro。对于负载(或后极放大电路)，放大电路相当于一个具有内阻Ro的信号源。Ro称为放大电路的输出电阻，它是指从放大电路输出端看进去的等效电阻，如图6-12所示，定义为

(6-11)由图6-11可知

(6-12)6.1.3动态分析(4)输入输出电阻的大小对放大电路性能的影响。通常情况下要求放大电路的输入电阻要大，输出电阻要小。这是因为输入电阻越大，放大电路对信号源(或前极放大电路)索取的电流越小，即放大电路对信号源(或后极放大电路)的影响越小。输出电阻要求小的原因是，当负载电阻改变时，使输出电压变化小，即带负载能力越强。所以输入、输出电阻是衡量放大电路性能好坏的一个重要指标。6.1.3动态分析【例6.2】

如图6-13所示电路，已知，，，，。试求：(1)RL接入和断开两种情况下电路的电压放大倍数；(2)输入电阻Ri和输出电阻Ro；(3)输出端开路时的源电压放大倍数。图6-13固定偏置电路6.1.3动态分析解：先求静态工作点

μA再求三极管的动态输入电阻k(1)RL接入时的电压放大倍数为6.1.3动态分析RL断开时的电压放大倍数为(2)输入电阻Ri为k输出电阻Ro为k(3)输出开路时的源电压放大倍数为6.2分压偏置式放大电路基本共射放大电路的优点是电路结构简单，使用元件少，调整方便，只要改变RB的大小，就可以获得合适的静态工作点。但最大的缺点是温度稳定性差，一般只能用在要求不高的场合。三极管的参数受温度影响很大。例如，当温度升高时，三极管的UBE会有所降低，而β、ICBO、和ICEO均有所增大，致使三极管的集电极电流IC升高，工作点上移，严重时，将使三极管进入饱和区而失去放大能力。本节介绍一种能够自行稳定工作点的电路——分压偏置式放大电路，如图6-14所示。图6-14分压偏置式放大电路6.2分压偏置式放大电路1.稳定静态工作点原理(1)、组成分压器，用来向三极管基极提供固定的静态电压。如图6-15所示，合理选择、阻值，使。则可忽略，认为基极支路被断开，于是由分压关系得到可见，只要满足，即就基本固定，不受三极管参数和温度变化的影响。6.2分压偏置式放大电路图6-15直流通路6.2分压偏置式放大电路(2)串入发射极电路，目的是产生一个正比于的静态发射极电压，并由它调控，实现

基本不变。稳定静态工作点的过程，可用以下流程表示：温度下降时其变化过程正好相反。从上述过程可以看出，越大，则在其上产生的压降越大，对变化的抑制能力越强，电路的稳定性能越好。但不宜过大，一般为几百到几千欧姆。6.2分压偏置式放大电路电路中、越大于，越大于，稳定工作点的效果越好，但为了兼顾其他指标，工程应用时一般可选取：，。分压式偏置电路，因其良好的静态工作点稳定效果而被普遍采用。另外，稳定静态工作点还可以利用非线性元件，如热敏电阻、半导体二极管等的参数随温度而变化的特点，把它接入放大器的偏置电路中，以补偿三极管参数随温度而发生的变化，达到稳定工作点的目的，详细可参考有关教材。6.2分压偏置式放大电路2.静态分析计算分压偏置式放大电路的静态工作点应从计算B点电位入手，由图6-15可知

(6-13)

(6-14)

(6-15)(6-16)要注意的是，求时，一般不能忽略。6.2分压偏置式放大电路3.动态分析上述放大电路的微变等效电路如图6-16所示，放大电路的指标可按下式计算(6-17)其中

(6-18)(6-19)可见，这种放大电路的、Ri、Ro与基本共射放大电路相同，但温度稳定性已得到很大提高。6.2分压偏置式放大电路图6-16分压偏置放大电路的微变等效电路【例6.3】如图6-14所示电路，已知UCC=12V，RB1=20k，RB2=10k，RC=3k，RE=2k，RL=3k，β=50。求：(1)静态工作点；(2)电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。解：(1)用估算法计算静态工作点6.2分压偏置式放大电路(2)求电压放大倍数6.2分压偏置式放大电路6.3阻容耦合放大电路单极放大电路的放大倍数一般只有几十倍，而应用中，为了推动负载工作，常需要把一个微弱的信号放大到几千倍，甚至几万倍以上，使输出信号具有足够的电压幅值或足够的功率。所以，实际的放大器往往是多级放大器。其中前面几级成为前置级，主要用作电压放大，以将输入的微弱电压放大到足够的幅值，然后推动功率放大器(末级及末前级)工作，以输出负载所需的功率。多极放大电路级与级之间的连接，称为耦合，常用的耦合方式有阻容耦合、变压器耦合和直接耦合。无论哪种耦合电路，对其基本要求是：1)信号可在各级间有效的传递，并能保持波形不失真；2)信号在耦合电路上的损失要尽可能小；3)级间耦合电路对前、后级放大电路的静态无影响。在多级放大电路的前置放大级中，一般采用阻容耦合方式，在功率输出级中，一般采用变压器耦合方式，而在直流(或极低频放大)器中，常采用直接耦合方式。本节主要讨论阻容耦合方式。如图6-17所示是两级阻容耦合放大电路，两级之间通过电容C2及第二级的输入电阻ri2连接。阻容耦合方式的优点是：由于耦合电容的“隔直”作用，使得放大电路级间无直流联系，这样各级静态工作点互不影响，给分析、设计和调试静态工作点带来很大方便；另一方面，若耦合电容选得足够大，就可以将一定频率范围内的信号几乎无衰减地加到后一级的输入端上去，使得信号得以充分利用。6.3阻容耦合放大电路图6-17两级阻容耦合放大电路6.3阻容耦合放大电路阻容耦合方式也有它的局限性：不适合传送缓慢变化的信号，否则会有很大的衰减；对于输入信号的直流分量，根本不能传送到下级；另外，由于集成电路中不易制造大容量的电容，因此，阻容耦合方式在线性集成电路中几乎无法采用。阻容耦合多极放大电路静态工作点是独立的，因此，分析方法可用基本放大电路的静态分析方法独自进行。实际应用中，多极放大器的分析主要是指电压放大倍数、输入和输出电阻等动态性能指标，除功率放大电路外，其他部分都可用简化微变等效电路来进行分析、计算。6.3阻容耦合放大电路多级放大电路不论采用何种耦合方式或何种组态电路，从交流参数来看：前级的输出信号(如uo1)为后级的输入信号(如ui2)，而后级的输入电阻(如ri2)为前级的负载(如ro1)。如图6-18所示，第一级的电压放大倍数为

(6-20)6.3.1多级放大电路的电压放大倍数图6-18两级阻容耦合放大电路的微变等效电路6.3.1多级放大电路的电压放大倍数第二级的电压放大倍数为

(6-21)总的电压放大倍数为

(6-22)推广到级放大电路，总的电压放大倍数为

(6-23)由此可见，多级放大电路的电压放大倍数等于各级放大电路电压放大倍数的连乘积。在计算每一级的电压放大倍数时，要把后一级的输入电阻视为它的负载电阻。例如，对第一级来说，有6.3.1多级放大电路的电压放大倍数

(6-24)其中，，即为RC1、R21、R22和rbe24个电阻并联。对第二级来说，有

(6-25)其中，，所以

(6-26)6.3.1多级放大电路的电压放大倍数设共发射极放大电路每级相移为π，则n级放大电路的总相移为nπ。因此，对于奇数级总移相为π，即输出电压与输入电压反相；对于偶数级总相移为零，即输出电压与输入电压同相。这样总的电压放大倍数表示式可写成

(6-27)6.3.2多级放大电路的输入电阻和输出电阻由图6-18两级阻容耦合放大电路的微变等效电路可得

(6-28)即多级放大电路的输入电阻即为第一级的输入电阻。同理多级放大电路的输出电阻即为从最后一级看进去的输出电阻。(6-29)6.3.3频率特性6.3.3.1基本概念在实际放大电路中总会存在着电容(包括三极管极间电容)、电感等电抗元件。因此，放大电路输出电压和输入电压的关系，必然与输入信号频率有关。所谓频率响应是指在输入正弦波信号的情况下，输出随频率连续变化的稳态响应。如果输入信号频率在一定的范围内变化时，放大电路的输出仍保持不变，则该放大电路的频率响应很好。6.3.3频率特性如果一个放大电路对不同频率成分的输入信号的放大倍数不一样，那么，经放大后的信号将会失真，这种失真称为幅频失真。如果一个放大电路对不同频率成分的输入信号的相位移不一样，输出信号也会失真，这种失真称为相频失真。幅频失真和相频失真统称为频率失真。6.3.3频率特性6.3.3.2单级共射放大电路的频率响应单级共射放大电路的幅频特性曲线如图6-19所示。

由图可知，在中频区，放大电路的电压放大倍数与频率无关；在低频区，耦合电容和发射极旁路电容的容抗增大，以致不可视为短路，因而造成电压放大倍数随频率的下降而明显减小；在高频区，晶体管的结电容以及电路中的分布电容等的容抗减小，以致不可视为开路，会使电压放大倍随频率的升高而明显下降。图6-19单级共射放大电路的幅频特性6.3.3频率特性除了电压放大倍数会随频率而改变外，在低频和高频段，输出信号对输入信号的相位移也要随频率而改变，所以在整个频率范围内，电压放大倍数和相位移都将是频率的函数。电压放大倍数与频率的函数关系称为幅频特性，相位移与频率的函数关系称为相频特性，二者统称为频率特性或频率响应。放大电路呈现带通特性。为了衡量放大电路频率响应特性的好坏，规定Aum下降到0.707Aum时所确定的两个频率fH和fL分别称为上限频率和下限频率。在fH与fL之间的频率范围(中频区)通常又称为放大电路的通频带或带宽，即(6-30)6.3.3频率特性由于一般有，故

(6-31)不同用途的放大电路，对其通频带的要求也不尽相同。6.3.3频率特性6.3.3.3多级放大电路的频率响应多级放大电路的频率特性是将各级频率特性相叠加而成，即总的电压放大倍数等于各级放大倍数的乘积。从单级放大电路的幅频特性曲线可知，中频区放大倍数相乘，其值较大，而在和处相乘，其值较小，显然上限频率比单级低了，而下限频率又比单级高了，即通频带变窄了。所以，多级放大电路的通频带总是比单级的通频带要窄。6.4放大电路中的反馈在电子电路中，反馈现象是普遍存在的，或以显露或以隐含的方式出现。放大电路中引入反馈后，称为反馈放大电路，或闭环电路。反馈有正负之分，在放大电路的设计中，主要引入负反馈以改善放大电路的性能，如在分压偏置电路中，利用负反馈的原理以稳定放大电路的工作点。此外，还可增加增益的恒定性，减少非线性失真、抑制噪声、扩展频带以及控制输入、输出阻抗等。所有这些性能的改善是以牺牲放大电路的增益为代价的。至于正反馈，在放大电路中一般比较少用，但在某些振荡电路中，则要有意地引入正反馈以构成自激振荡的条件。本节从反馈的概念和分类入手，抽象出反馈放大电路的方框图，推导出基本方程式，为讨论反馈效果和分析放大电路的技术指标打下基础。反馈就是将放大电路输出信号(电压或电流)的一部分或全部，通过某种电路(反馈电路)送回到输入回路，从而影响输入信号的过程。要识别一个电路是否存在反馈，只要分析放大电路输出回路与输入回路之间是否存在联系作用的反馈网络。在讨论工作点稳定时，我们已经用到了反馈的概念，如图6-14所示的射极电阻RE就是起反馈作用的。例如，当温度升高而使电流IC增加时，增加的电流通过RE反送到输入回路，利用RE上的电压降的增大迫使IB、IC下降，维持工作点稳定。这一调整过程称为反馈过程，可表示如下：6.4.1反馈的基本概念6.4.1反馈的基本概念由此可见，在RE阻值一定的情况下，反馈电流IE越大，则放大器的工作点越稳定。因此，这种电路反馈的强弱取决于电流IE的大小。

反馈放大器可抽象成如图6-20所示，由基本放大电路和反馈网络两部分组成。其中的基本放大电路可以是单级也可以是多级，反馈网络是联系输出回路与输入回路的环节，多数由电阻和电容构成。分别表示放大电路的输入信号、输出信号和反馈信号，它们可以是电压也可以是电流。为放大电路的净输入信号，是和叠加的结果，表示比较环节，箭头表示信号传递方向。由方框图可得出一组反馈电路的基本关系式。6.4.1反馈的基本概念开环放大倍数

(6-32)反馈系数

(6-33)若为负反馈，则有，负反馈放大电路闭环增益(放大倍数)方程为图6-20反馈放大电路原理图6.4.1反馈的基本概念

(6-34)假设信号频率都处在中频段，且反馈网络中没有电抗原件，负反馈放大电路闭环增益方程为

(6-35)上式中，称为反馈深度，当>>1时，称为深度负反馈。此时有

(6-36)由式(6-35)可以看出，放大电路引入负反馈后，其闭环增益减小了。6.4.2.1反馈的类型1.正反馈和负反馈根据反馈信号对输入信号作用的不同，反馈可分为正反馈和负反馈两大类型。反馈信号增强输入信号的叫做正反馈，这种反馈一般用于振荡电路中；反馈信号削弱输入信号的叫做负反馈，负反馈广泛用于一般放大电路中。判断一个反馈是正反馈还是负反馈，常用“电压瞬时极性法”判别。即先假定输入信号的极性(相对地)，根据放大电路各点的相位关系，逐级判断放大电路各点上该瞬时电压极性，用符号和表示。由反馈量在输入端联接方式，看反馈信号对输入信号的影响是增强还是削弱来判断反馈极性。6.4.2反馈的类型和判别方法6.4.2反馈的类型和判别方法晶体管、场效应管及集成运算放大器的瞬时极性如图6-21所示。晶体管的基极(或栅极)和发射极(或源极)瞬时极性相同，而与集电极(或漏极)瞬时极性相反。集成运算放大器的同相输入端与输出端瞬时极性相同，而反相输入端与输出端瞬时极性相反。图6-21晶体管、场效应管及集成运算放大器的瞬时极性6.4.2反馈的类型和判别方法【例6.4】判断如图6-22所示电路的反馈极性。图6-22例6.4图6.4.2反馈的类型和判别方法(1)设基极输入信号ui的瞬时极性为正，则发射极反馈信号uf的瞬时极性亦为正，发射结上实际得到的信号ube(净输入信号)与没有反馈时相比减小了，即反馈信号削弱了输入信号的作用，故可确定为负反馈。(2)设输入信号ui瞬时极性为正，则输出信号uo的瞬时极性为负，经RF返送回同相输入端，反馈信号uf的瞬时极性为负，净输入信号ud与没有反馈时相比增大了，即反馈信号增强了输入信号的作用，故可确定为正反馈。(3)设输入信号ui瞬时极性为正，则输出信号uo的瞬时极性为正，经RF返送回反相输入端，反馈信号uf的瞬时极性为正，净输入信号ud与没有反馈时相比减小了，即反馈信号削弱了输入信号的作用，故可确定为负反馈。6.4.2反馈的类型和判别方法【例6.5】判断如图6-23所示电路的反馈极性。判断瞬时极性的过程如图6-22中所标。ui经两级放大后再经反馈支路Rf回送到输入回路，产生反馈电压ue1。由图可见，ui和ue1同相，则净输入电压ube1=ui－ue1，使净输入电压减小，因此是负反馈。图6-23例6.5图6.4.2反馈的类型和判别方法综上所述，可以归纳为如下简易判别方法：如果两个信号(输入信号与反馈信号)加到输入级的同一个电极上(如基极上)，则两者极性相反者为负反馈，相同者为正反馈；如果两个信号加到输入级的两个不同的电极上，则两者极性相同者为负反馈，相反者为正反馈。

2.直流反馈和交流反馈放大电路是交、直流并存的电路，那么，如果反馈回来的信号是直流成分，称为直流反馈；如果反馈回来的信号是交流成分，则称为交流反馈。直流负反馈的作用是稳定静态工作点，交流负反馈的作用是改善放大电路的性能。6.4.2反馈的类型和判别方法3.电压反馈和电流反馈如图6-24所示，根据反馈信号从输出端取样方式来分类，可以分为电压反馈和电流反馈。如果反馈信号取自输出电压，即反馈信号与输出电压成正比，称为电压反馈，如图6-24(a)所示；如果反馈信号取自输出电流，即反馈信号与输出电流成正比，则称为电流反馈，如图6-24(b)所示。图6-24输出回路的取样方式6.4.2反馈的类型和判别方法放大电路中引入的电压负反馈能够稳定输出电压，电流负反馈可以稳定输出电流。判断是电压反馈还是电流反馈，一般可以将输出端交流短路，此时如果反馈信号不存在，则为电压反馈，否则为电流反馈。4.串联反馈和并联反馈如图6-25所示，根据反馈信号与外加输入信号在放大电路输入端的比较方式，可以分为串联反馈和并联反馈。若反馈信号与输入信号在输入回路中以电压的形式相叠加(即反馈信号和输入信号串联)，则称为串联反馈，如图6-25(a)所示；若反馈信号于输入信号在输入回路中以电流的形式相叠加(即反馈信号和输入信号并联)，则称为并联反馈，如图6-25(b)所示。6.4.2反馈的类型和判别方法判断是串联反馈还是并联反馈也可以用输入短路法进行判别，具体做法是：将输入端口短接，若反馈信号被旁路掉，则可确定为并联反馈，否则为串联反馈。

此外，判断是串联反馈还是并联反馈还可以用反馈点接地法进行判别，具体做法是：将反馈点接地，如果输入信号加不到放大电路的输入端，则可确定为并联反馈，否则为串联反馈。图6-25输入回路比较方式6.4.2反馈的类型和判别方法【例6.6】试判断如图6-26所示电路是串联反馈还是并联反馈？图6-26例6.6图6.4.2反馈的类型和判别方法如图6-26所示电路中，，即反馈信号与输入信号是串联关系，因此是串联反馈。如果从电路结构上来判断，输入信号与反馈信号加在放大器的不同输入端上，也可判断为串联反馈。如果将反馈点接地，则R1被短接，输入信号ui仍能加到放大电路上，也可判断为串联反馈。6.4.2.2负反馈放大电路的类型由以上分析可以知，负反馈放大器有4种类型，即电压串联负反馈、电压并联负反馈、电流串联负反馈和电流并联负反馈，如图6-27所示。图6-27负反馈放大电路的四种类型6.4.2反馈的类型和判别方法6.4.2反馈的类型和判别方法6.4.2.3负反馈放大电路类型的判别负反馈放大电路类型的判别即判别是交流反馈还是直流反馈；若为交流反馈，还要判别是正反馈还是负反馈；若为负反馈，还要判断是哪种类型。因此，反馈放大电路反馈类型判别步骤可归纳如下。(1)判别有无反馈：即输出与输入有无联系元件——反馈网；(2)判别反馈极性：用瞬时极性法(或前面总结的简易判别方法)判别；(3)判别是串联还是并联反馈：用输入短路法(或反馈点接地法)；(4)判别是电压反馈还是电流反馈：输出假想短路法。6.4.2反馈的类型和判别方法【例6.7】判断如图6-28所示电路的反馈类型。要确定一个放大器中有没有反馈，就要观察有没有能把输出端和输入端连接起来的网络。在本电路中，电阻R4和Rf能把输出端交流信号返回到输入端，故本电路中存在交流信号的反馈。C4是隔直电容，对交流可看作短路。放大电路(b)反馈网图6-28例6.7图6.4.2反馈的类型和判别方法用瞬时极性法判断反馈性质如图6-28所示，反馈信号在输入端的作用为ube1=ui-uf

，可见是负反馈。将负载RL假想短路，Rf右端接地，就不能把输出信号反馈到输入端去，所以反馈作用消失，故本电路是电压反馈；将放大器输入端假想短路(ui=0)，R4从uo分到的电压仍能对放大器输入端产生作用，即反馈不消失，所以是串联反馈。R4上的电压是反馈电压uf

，三极管V1的BE结上的电压ube是基本放大器输入电压。从上述分析过程可知，整个电路的反馈是电压串联负反馈。6.4.2反馈的类型和判别方法【例6.8】判断图6-29所示电路的反馈类型。图6-29例6.8图6.4.2反馈的类型和判别方法图中电阻R3和R5能把输出端交流信号返回到输入端，故本电路中存在交流信号的反馈。用瞬时极性法判断反馈的极性如图6-29(a)所示，反馈信号在输入回路的作用为，故为负反馈。输出端假想短路，输出电流仍然流动，经R3和R5分流后，R3上的电流对放大器输入端产生作用，故是电流反馈；将输入端假想短路，R3左端接地，反馈作用消失，故是并联反馈。综上分析可知，该放大电路中的反馈为电流并联负反馈。6.4.2反馈的类型和判别方法【例6.9】判断图6-30所示电路的反馈类型。图6-30例6.9图6.4.2反馈的类型和判别方法图中电阻Re1能把输出端交流信号返回到输入端，故本电路中存在交流信号的反馈。用瞬时极性法判断反馈性质如图6-30所示，反馈信号在输入端的作用为ube=ui－uf

，是负反馈。输出端假想短路，反馈电压uf仍然存在，故是电流反馈。将输入端对地假想短路，反馈信号uf仍存在，故是串联反馈。综上分析可知，该放大电路中的反馈为电流串联负反馈。6.4.2反馈的类型和判别方法【例6.10】如图6-31所示电路是用集成运放组成的放大器，判断其反馈类型。图6-31例6.10图6.4.2反馈的类型和判别方法图中输出与输入有电流的联系，且为交流反馈。用瞬时极性法判断反馈极性，过程如图6-31所示，if为反馈电流，在输入回路的作用形式为，故为负反馈。将负载RL假想短路，输出电流io仍然流动，经R3、R4对放大器输入端产生作用，故是电流反馈。集成运放反相输入端假想接地，R3的上端接地，反馈消失，故是并联反馈。综上分析可知，该放大电路中的反馈为电流并联负反馈。6.4.3.1提高放大倍数的稳定性由于多种原因，例如，环境温度的变化、参数改变、电源电压波动器件的老化和更换以及负载的变化等，都能致使电路元件参数和放大器件的特性参数发生变化，因而导致放大电路增益的改变。引入负反馈后，像在前面分析四种类型的负反馈电路那样，当输入信号一定时，电压负反馈能使输出电压基本维持恒定，电流负反馈能使输出电流基本维持恒定，总的来说，就是能维持增益恒定。从式(6-36)可以看出深度负反馈时的闭环放大倍数仅取决于反馈系数F，而与开环放大倍数A无关。通常反馈网络仅由电阻构成，反馈系数F十分稳定，所以，引入负反馈后闭环放大倍数必然是相当稳定的。6.4.3负反馈对放大电路性能的影响6.4.3负反馈对放大电路性能的影响在一般情况下，为了从数量上表示增益的恒定程度，常用有、无反馈两种情况下增益相对变化之比来评定。对式(6-35)中Af求导数得

(6-37)上式表明，引入负反馈后，闭环放大倍数的相对变化率为开环放大倍数相对变化率的，因1+AF>1，所以闭环放大倍数的稳定性优于开环放大倍数。例如，当1＋AF=10(通常是容易满足这一条件的)时，那么引入负反馈后，Af的相对变化只有A的相对变化的1/10。假若由于某种原因，在未加反馈时增益变化了5％，那么，一旦引入负反馈，闭环增益的变化就减小到0.5％。6.4.3负反馈对放大电路性能的影响6.4.3.2减小非线性失真由于放大电路中存在着三极管等非线性器件，所以，即使输入的是正弦波，输出也不一定是正弦波，产生了波形失真，如图6-32(a)所示。输入的正弦波在输出端输出时，变成了正半周幅度大、负半周幅度小的失真波形。(a)无反馈(b)有反馈图6-32负反馈减小非线性失真6.4.3负反馈对放大电路性能的影响引入负反馈后，输出端的失真波形反馈到输入端，与输入信号相减，使净输入信号幅度成为正半周小、负半周大的波形。这个波形被放大输出后，正负半周幅度的不对称程度减小，非线性失真得到减小，如图6-32(b)所示。注意，负反馈只能减小放大器自身的非线性失真，对输入信号本身的失真，负反馈放大器无法克服。6.4.3负反馈对放大电路性能的影响6.4.3.3展宽频带在放大器的低频端，由于耦合电容阻抗增大等原因，使放大器放大倍数下降；在高频端，由于分布电容、三极管极间电容的容抗减小等原因，使放大器放大倍数下降。引入负反馈以后，当高、低频端的放大倍数下降时，反馈信号跟着减小，对输入信号的削弱作用减弱，使放大倍数的下降变得缓慢，因而通频带展宽，如图6-33所示。图中A和Af分别表示负反馈引入前后的放大倍数，fL和fH分别表示负反馈引入前的下限频率和上限频率，fLF和fHF分别表示引入负反馈后的下限频率和上限频率。6.4.3负反馈对放大电路性能的影响根据分析，引入负反馈后，放大器下限频率由无负反馈时的fL下降为fL/(1+AF)，而上限频率由没有负反馈时的fH上升到(1+AF)fH，放大器的通频带得到展宽，展宽后的频带约是未引入负反馈时的(1+AF)倍。图6-33负反馈展宽频带6.4.3负反馈对放大电路性能的影响6.4.3.4改变输入电阻和输出电阻引入负反馈后，由于反馈类型和反馈深度不同，可以不同程度地改变反馈放大电路的输入电阻和输出电阻。1.对输入电阻的影响(1)串联负反馈使输入电阻增大。由于反馈信号uf和输入信号ui串联于输入回路，uf削弱了ui的作用，所以在同样的ui作用下，串联负反馈的输入电流比无反馈时的要小，也就是串联负反馈具有提高输入电阻的作用。如图6-34所示的串联负反馈框图的输入回路中，输入电阻是增大的。6.4.3负反馈对放大电路性能的影响基本放大电路的输入电阻为反馈放大电路输入电阻而uf=FXo=，代入整理可得图6-34串联反馈的输入电阻6.4.3负反馈对放大电路性能的影响

(6-38)可见，无论输出回路是电压反馈还是电流反馈，只要是串联负反馈，就使反馈环路内的输入电阻增大到开环时的(1+AF)倍。(2)并联负反馈使输入电阻减小。由于反馈信号if和输入信号ii并联作用于输入回路，则输入电流，因此在相同的作用下，与无反馈时相比，因if的存在而使ii增大，也就是输入电阻比无反馈时小。从图6-34并联负反馈框图的输入回路可以看出输入电阻减小的程度。6.4.3负反馈对放大电路性能的影响基本放大电路的输入电阻为反馈放大电路的输入电阻为图6-35并联反馈的输入电阻6.4.3负反馈对放大电路性能的影响反馈电流为，则

(6-39)可见，无论输出回路是电压反馈，还是电流反馈，只要是并联负反馈，就使反馈环路内的输入电阻减小到开环时的1/(1＋AF)。若计入R1时，则反馈放大电路的输入电阻为6.4.3负反馈对放大电路性能的影响2.对输出电阻的影响(1)电压负反馈使输出电阻减小由前所述，电压负反馈具有稳定输出电压的作用，即在负载电阻变化时，可维持不变。可认为是具有内阻很小的电压源。也就是说，电压负反馈的引入使输出电阻比无反馈时小。可从图6-36所示电压负反馈框图的输出回路看出它减小的程度(为简化分析过程，框图的输入回路采用一般形式表示)。这里仍然采用使输入信号为零(Xi=0)，输出端外加电压u来求输出电阻的办法。6.4.3负反馈对放大电路性能的影响图中，是时的开路开环放大倍数。是基本放大电路的输出电阻，略去F对i的分流作用，由图6-36可得整理得

(6-40)图6-36电压负反馈的输出电阻6.4.3负反馈对放大电路性能的影响可见，无论输入回路是串联负反馈，还是并联负反馈，只要是电压负反馈，就使反馈环路内的输出电阻减小到开环时的。(2)电流负反馈使输出电阻增大。在射极接入RE的电流负反馈放大电路中，电流负反馈具有稳定输出电流()的作用，即在改变时，可维持基本不变，这就与内阻很大的电流源相似，所以说电流负反馈的引入使输出电阻比无反馈时增大，可由图6-37电流负反馈框图的输出端看出它增大的程度。

6.4.3负反馈对放大电路性能的影响电流负反馈稳定的是通过总负载的电流

，因此，基本放大电路的输出电阻

中不包含

。

属于反馈环路以外的电阻，不考虑

时的反馈放大电路的输出电阻

，如图6-37所示。略去

在反馈网络F上的压降，由图6-37可得图6-37电流负反馈的输出电阻6.4.3负反馈对放大电路性能的影响整理得

(6-41)可见，无论输入回路是串联负反馈还是并联负反馈，只要是电流负反馈，就使反馈环路以内的输出电阻增大到开环时的(1＋AoF)倍。实际上，电流负反馈放大电路的输出电阻要考虑RC的并联作用，即应为应指出式(6-40)和式(6-41)中的Ao≠A，其中，Ao为开路或短路开环放大倍数，A为开环放大倍数，使用时不能混淆。6.4.4.1射极输出器的组成射极输出器是共集电极放大电路，如图6-38(a)所示，图中各元件的功能与共射放大电路一样。图6-38(c)是其交流通路，可见输入信号加到基极—集电极之间，输出信号取自发射集和集电极之间，因此，集电极是输入回路和输出回路的公共地端，该电路叫共集电极电路，由于输出信号从发射极取出来，又叫“射极输出器”。6.4.4射极输出器图6-38共集电极放大电路及其交流通路6.4.4射极输出器6.4.4射极输出器6.4.4.2射极输出器分析共集组态基本放大电路如图6-38所示，其静态和动态分析如下。1.静态分析

(6-42)

(6-43)

(6-44)(6-45)6.4.4射极输出器2.动态分析(1)求电压放大倍数。由交流通路画微变等效电路如图6-39所示。由图得图6-39射极输出器的微变等效电路6.4.4射极输出器电压放大倍数为

(6-46)(2)求输入电阻。由图6-39得

(6-47)6.4.4射极输出器(3)求输出电阻。由图6-40得

(6-48)图6-40求输出电阻的等效电路6.4.4射极输出器射极输出器的特点：①电压放大倍数小于1，但约等于1，即电压跟随；②输入电阻较高；③输出电阻较低。射极输出器的用途：射极输出器具有较高的输入电阻和较低的输出电阻，这是射极输出器最突出的优点。射极输出器常用作多级放大器的第一级或最末级，也可用于中间隔离级。用作输入级时，其高的输入电阻可以减轻信号源的负担，提高放大器的输入电压。用作输出级时，其低的输出电阻可以减小负载变化对输出电压的影响，并易于与低阻负载相匹配，向负载传送尽可能大的功率。6.5功率放大电路实际应用的电子放大系统都是一个多级放大器，输出的信号往往都是送到负载，去驱动一定的装置。例如，这些装置有收音机中扬声器的音圈、电动机控制绕组、计算机监视器或电视机的扫描偏转线圈等。为了推动这些负载，不仅要有较大的电压输出，而且要有较大的电流输出，即要有较大的功率输出。所以，在多级放大电路的末级通常都要有功率放大电路。这类主要用于向负载提供功率的放大电路常称为功率放大电路。前面所讨论的放大电路主要用于增强电压幅度或电流幅度，因而相应地称为电压放大电路或电流放大电路。但无论哪种放大电路，在负载上都同时存在输出电压、电流和功率，上述称呼上的区别只不过是强调的输出量不同而已。如前所述，放大电路实质上都是能量转换电路。从能量控制的观点来看，功率放大电路和电压放大电路没有本质的区别。但是，功率放大电路和电压放大电路所要完成的任务是不同的。对电压放大电路的主要要求是使负载得到不失真的电压信号，讨论的主要指标是电压增益、输入和输出阻抗等，输出的功率并不一定大。而功率放大电路则不同，它主要要求获得一定的不失真(或失真较小)的输出功率，通常是在大信号状态下工作，因此，与电压放大器有不同的的特点。6.5.1功率放大电路的特点6.5.1功率放大电路的特点6.5.1.1功率放大电路的特点(1)输入、输出的电压幅度都较大，并且输出电流的幅度也较大。只有如此，才能输出足够大的功率。(2)在大幅度信号的作用下，功放管的工作点有可能进入饱和区和截止区，从而使输出信号产生严重的非线性失真。(3)由于是在大信号条件下工作，不允许采用微变等效电路法分析功率放大器动态过程，因此一般只用图解法来分析。6.5.1功率放大电路的特点6.5.1.2对功率放大电路的要求(1)在不失真的情况下能输出尽可能大的功率。为了获得较大的输出功率，往往让功放管工作在极限状态，但同时要考虑到功放管的极限参数PCM、ICM和U(BR)CEO

。(2)由于是功率放大，就要求提高效率。所谓效率，就是负载得到的交流信号功率与电流提供的直流功率之比值。(3)非线性失真要小。输出较大功率使功放管的电压和电流都有足够大的输出幅度，这就不可避免地会产生非线性失真，对同一功放管而言，输出功率愈大，非线性失真愈严重。要求在输出最大功率时，非线性失真要小。6.5.1功率放大电路的特点(4)要考虑功放管的管耗和热保护。由于功放管往往在接近极限状态下工作，因而其管耗也较大，因此，要考虑对功放管的散热和热保护措施，通常对功放管加装散热片或电流保护环节。6.5.1功率放大电路的特点6.5.1.3功率放大器提高效率的主要途径放大电路有3种工作状态，如图6-41所示。其中图6-41(a)的静态工作点Q大致在交流负载线的中点，这种工作状态称为甲类功放。在此状态下，功放管在一个周期内总是处于导通状态，无论有无输入信号，电源供给的功率PE=UCCIE总是不变的，无信号输入时，电源功率全部消耗在管子和电阻上，并转化为热量的形式耗散出去。当有信号输入时，其中一部分转化为有用的输出功率，信号愈大，输送给负载的功率愈多。可以证明，即使在理想情况下，甲类放大电路的效率最高也只能达到50％。图6-41功率放大电路的类型6.5.1功率放大电路的特点6.5.1功率放大电路的特点怎样才能使电源供给的功率大部分转化为有用的信号输出功率?从甲类放大电路中知道，静态电流是造成管耗的主要因素。如果把静态工作点Q向下移动，使信号等于零时，电源输出的功率也等于零(或很小)，信号增大时，电源供给的功率也随之增大，这样电源供给功率及管耗都随着输出功率的大小而变，也就改变了甲类放大时效率低的状况。利用图6-41(b)、(c)所示工作情况，就可实现上述设想。如图6-41(b)所示，一周期内只有半个周期ic＞0，如图6-41(c)所示，有半个周期以上ic＞0，它们分别称为乙类和甲乙类放大器。6.5.1功率放大电路的特点乙类和甲乙类放大，虽然减小了静态功耗，提高了效率，但都出现了严重的波形失真，因此，既要保持静态时管耗小，又要使失真不太严重，这就需要在电路结构上采取措施。为此，采用两管配合的互补对称功率放大电路，它既能提高效率、输出最大功率，又能减小信号波形的失真。如前所述，甲乙类和乙类功率放大电路虽然管耗小，提高了效率，但也产生了严重的波形失真。为此，下面介绍的工作于甲乙类或乙类状态的互补对称功率放大电路，既能提高效率，又能减小信号的波形失真。6.5.2互补对称功率放大电路6.5.2.1无输出电容(OCL)乙类互补对称功率放大电路电路如图6-42所示，其中V1、V2为导电类型(NPN、PNP)互异(互补)性能参数相同的功放管，每管组成射极输出电路，输出与负载RL直接耦合(无输出电容，所以称OCL)，双电源供电。两管都无偏置，因而都工作在乙类，并且交替导通，互相补足，所以称为OCL乙类互补对称功率放大电路。图6-42OCL乙类互补对称电路6.5.2互补对称功率放大电路6.5.2互补对称功率放大电路1.静态分析当输入信号ui=0时，因两管无偏置，所以V1、V2都截止，负载RL上电流io=0，输出电压uo=0，如图6-42(b)所示。2.动态分析当输入信号ui处于正半周时，只要uBE1大于死区电压，则V1导通，V2截止。V1以射极输出的形式将正方向的信号传给负载RL，正半周电流iC1通过负载RL，并在RL上形成正半周输出电压uo＞0。当输入信号ui处于负半周时，同理，V1截止，V2导通，V2也以射极输出的形式将负方向的信号传给负载RL，并在RL上形成负半周输出电压uo<0，如图6-42所示。6.5.2互补对称功率放大电路可见在输入信号ui的整个周期内，V1、V2两管轮流交替地工作，互相补充，使负载获得完整的信号波形，故称互补对称电路。由于V1、V2都工作在共集电极接法，输出电阻极小，可与低阻负载RL直接匹配。如图6-43所示为两管信号电流iC1、iC2合成后的及uCE的波形。从图形中可知，任一个半周期内，每个管子C、E之间的信号电压为，而输出电压。在一般情况下，输出电压的幅值为，其大小随输入信号幅度而变化，而最大输出电压幅值，这些参数间的关系是计算输出功率和管耗的重要依据。图6-43OCL乙类互补对称电路的输出特性6.5.2互补对称功率放大电路6.5.2互补对称功率放大电路3.分析计算(1)最大不失真输出功率Pomax。输出功率用输出电压有效值和输出电流有效值

的乘积来表示(也常用管子中变化电压、变化电流有效值的乘积表示)。设输出电压的幅值为，则最大不失真输出功率

(6-49)6.5.2互补对称功率放大电路(2)电源功率PV。

(6-50)显然PV

近似与电源电压的平方成正比。(3)三极管的管耗。电源输入的直流功率，有一部分通过三极管转换为输出功率，剩余的部分则消耗在三极管上，形成三极管的管耗。显然

(6-51)6.5.2互补对称功率放大电路功率放大器工作在最大输出功率状态时的管耗并不是最大管耗，三极管的最大管耗约为0.4Pom，所以，一只管子的管耗为(4)效率。

(6-52)当Uom=UCC

时效率最大，η=π/4=78.5％。6.5.2互补对称功率放大电路4.功率管的选择在功率放大电路中，为了输出较大的信号功率，管子承受的电压要高，通过的电流要大，功率管损坏的可能性也就比较大，所以功率管的参数选择不容忽视。选择时一般应考虑三极管的3个极限参数，即集电极最大允许功率损耗PCM，集电极最大允许电流ICM和集电极—发射极间的反向击穿电压V(BR)CEO。由前面知识点的分析可知，若想得到最大输出功率，又要使功率三极管安全工作，三极管的参数必须满足下列条件。6.5.2互补对称功率放大电路(1)