多级放大电路

# 电子技术学习指导与习题解答4646第3章多级放大电路3.1学习要求（1）了解多级放大电路的概念，掌握两级阻容耦合放大电路的分析方法。（2）了解差动放大电路的工作原理及差模信号和共模信号的概念。（3）理解基本互补对称功率放大电路的工作原理。（4）了解集成运算放大器的基本组成、特点以及各主要参数的意义。（5）理解集成运算放大器的电压传输特性和理想化的主要条件。（6）掌握集成运算放大器线性应用和非线性应用的基本条件和分析依据。（7）理解反馈的概念，了解反馈的类型和负反馈对放大电路性能的影响。3.2学习指导本章重点：（1）多级放大电路的分析方法。（2）差动放大电路的工作原理及分析方法。（3）集成运算放大器的电压传输特性和理想化的主要条件。（4）集成运算放大器线性应用和非线性应用的基本条件和分析依据。（5）负反馈对放大电路性能的影响。本章难点：（1）多级放大电路电压放大倍数的计算。（2）差动放大电路的工作原理及分析方法。（3）反馈的极性与类型的判断。本章考点：（1）阻容耦合多级放大电路的静态和动态分析计算。（2）简单差动放大电路的分析计算。（3）集成运算放大器线性应用和非线性应用的基本条件和分析依据。（4）负反馈极性与类型的判断。（5）负反馈对放大电路性能的影响。

3.2.1多级放大电路的耦合方式1．阻容耦合各级之间通过耦合电容和下一级的输入电阻连接。优点是各级静态工作点互不影响，可单独调整、计算，且不存在零点漂移问题；缺点是不能用来放大变化很缓慢的信号和直流分量变化的信号，且不能在集成电路中采用阻容耦合方式。静态分析：各级分别计算。动态分析：一般采用微变等效电路法。两级阻容耦合放大电路的电压放大倍数为：；UU.UA=-ro=-i^-o^=AA

uUUUu1u2

iio1其中R其中RL1=ri2多级放大电路的输入电阻就是第一级的输入电阻，输出电阻就是最后一级的输出电阻。2．直接耦合各级之间直接用导线连接。优点是可放大变化很缓慢的信号和直流分量变化的信号时，且适宜于集成；缺点是各级静态工作点互相影响，且存在零点漂移问题，即当u=0时u丰0(有静态电位)。引起零点漂移的原因主要是三极管参数(/「BQ，i o CBOUBE,B)随温度的变化，电源电压的波动，电路元件参数的变化等。3.2.2差动放大电路．电路组成和工作原理差动放大电路由完全相同的两个单管放大电路组成，两个晶体管特性一致，两侧电路参数对称，是抑制直接耦合放大电路零点漂移的最有效电路。．信号输入(1)共模输入。两个输入信号的大小相等、极性相同，即u=u=u。在共模i1i2ic输入信号作用下，电路的输出电压u=0,共模电压放大倍数A=0。oc(2)差模输入。两个输入信号的大小相等、极性相反，即u=-u=1u。在i1i22id共模输入信号作用下，电路的输出电压u=2u,差模电压放大倍数A=A。oo1 dd1(3)比较输入。两个输入信号大小不等、极性可相同或相反，即uwu,可分i1i2解为共模信号和差模信号的组合，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为共模信号\o"CurrentDocument"1/ I 、\o"CurrentDocument"u - - (u + u )ic 2 i1 i21, 、\o"CurrentDocument"u - - (u - u )id 2 i1 i2输出电压为：输出电压为：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动放大电路放大差模信号和抑制共模信号的能力的重要指标，定义为Ad与Ac之比的绝对值，即：KCMR或用对数形式表示为：KCMR=201g提高共模抑制比的方法有：调零电位器RKCMR=201g提高共模抑制比的方法有：调零电位器RAdAcP，（dB）增大发射极电阻RE，采用恒流源。4．差动放大电路的输入输出方式差动放大电路有4种输入输出方式，如图3.1所示。双端输出时差动放大电路的差模电压放大倍数为：AduAdu o U一ui1i2r

be式中，耳二RC//与，相当于每管各带一半负载电阻。单端输出时差动放大电路的差模电压放大倍数为：AdAd1叫L2AdAd1叫L2rbe1区（反相输出）（同相输出）式中，RL=RC//RL。rbe3.2.3互补对称功率放大电路．对功率放大电路的基本要求（1）能向负载提供足够大的功率，因此晶体管要工作在大信号极限运用状态。（2）非线性失真要小，为此可采用互补对称电路。（3）效率要高，为此可采用乙类和甲乙类工作状态。．功率放大电路的类型（1）甲类：静态工作点Q大致设置在交流负载线的中点，集电极静态电流IC约为信号电流幅值的1/2，工作过程中晶体管始终处于导通状态，非线性失真小，效率低。（2）乙类：静态工作点Q设置在负载线与横轴的交点上，集电极静态电流IC=0，非线性失真大，效率高。（3）甲乙类：静态工作点Q设置在集电极电流IC很小处，效率高于甲类工作状态，而非线性失真也不像乙类工作状态时那样严重。（a）双端输入双端输出（b）双端输入单端输出-U（a）双端输入双端输出（b）双端输入单端输出-UEE（c（c）单端输入双端输出（d）单端输入单端输出图3.1差动放大电路的输入输出方式.OCL功率放大电路甲乙类OCL功率放大电路如图3.2所示。图中V1为NPN管，V2为PNP管，两管特性相同。两管的发射极相连接到负载上，基极相连作为输入端。静态（u=0）时，由二极管VD「VD2给V「V2发射结加适当的正向偏压，i 1 2 12以便产生一个不大的静态偏流，由于电路对称，UE仍为零，负载中仍无电流流过。动态（u牛0）时，在ui的正半周V1导通而V2截止，V1以射极输出器的形式将i i 1 21正半周信号输出给负载；在ui的负半周V2导通而V1截止，V2以射极输出器的形式将负半周信号输出给负载。在ui的整个周期内，V1、V2两管轮流工作，互相补充，使负载获得完整的信号波形。.OTL功率放大电路甲乙类OTL功率放大电路如图3.3所示。它是用一个大容量的电容器代替OCL电路中的负电源。因电路对称，静态时两个晶体管发射极连接点的电位为电源电压的一半，由于电容C的隔直作用，负载RL中没有电流，输出电压为零。动态时，在ui的正半周V1导通而V2截止，V1以射极输出器的形式将正半周信号输出给负载，同时对电容C充电；在ui的负半周V2导通而V1截止，电容C通过V2和RL放电，V2以射极输出器的形式将负半周信号输出给负载，电容C在这时起到负电源的作用。为了使输出波形对称，必须保持电容C上的电压基本维持在UCC/2不变，因此C的容量必须足够大。图3.2甲乙类OCL电路i+uo+图3.2甲乙类OCL电路i+uo+UCC图3.3甲乙类OTL电路3LVDKvd3.2.4集成运算放大器．集成运算放大器的的特点（1）内部电路采用直接耦合，没有电感和电容，需要时可外接。（2）用于差动放大电路的对管在同一芯片上制成，对称性好，温度漂移小。（3）大电阻用晶体管恒流源代替，动态电阻大，静态压降小。（4）二极管由晶体管构成，把发射极、基极、集电极三者适当组配使用。．集成运算放大器的组成（1）输入级：是双端输入、单端输出的差动放大电路，两个输入端分别为同相输入端和反相输入端，作用是减小零点漂移、提高输入电阻。（2）中间级：是带有源负载的共发射极放大电路，作用是进行电压放大。（3）输出级：是互补对称射极输出电路，作用是为了提高电路的带负载能力。（4）偏置电路：由各种恒流源电路构成，作用是决定各级的静态工作点。3．集成运放的理想模型集成运放的主要参数有：差模开环电压放大倍数Ado,共模开环电压放大倍数Aco，共模抑制比KCMR，差模输入电阻rid，输入失调电压Uio，失调电压温度系数AUio/AT，转换速率SR等。在分析计算集成运放的应用电路时，通常将运放的各项参数都理想化。集成运放的理想参数主要有：（1）开环电压放大倍数A=8do（2）差模输入电阻r=8id（3）输出电阻r=0o（4）共模抑制比K=8CMR理想运放的符号以及运放的电压传输特性u=Au=A（u-u）如图3.4所示。odoido+一uu+uo（a）uu+uo（a）理想运放的符号（b）运放的电压传输特性图3.4理想运放的符号和电压传输特性4．运放工作在线性区的分析依据引入深度负反馈时运放工作在线性区。工作在线性区的理想运放的分析依据为：（1）两个输入端的输入电流为零，即［♦=1=0,称为“虚断”。+ —（2）两个输入端的电位相等，即M=u,称为“虚短"。若u=0,则u=0,+ — 十 —即反相输入端的电位为“地”电位，称为“虚地”。5．运放工作在非线性区的分析依据处于开环状态或引入正反馈时运放工作在非线性区。工作在非线性区的理想运放的分析依据为：u>u时u=+U，u<u时u=—U。+ —oOM+ —oOM（2）1=1=0。+—3.2.5放大电路中的负反馈1．反馈的基本概念反馈：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（称为反馈电路）送回到输入回路，从而影响输入信号的过程。正反馈：反馈信号增强输入信号。负反馈：反馈信号削弱输入信号。负反馈放大电路的原理框图如图3.5所示。放大倍数（闭环放大倍数）为：Af=Af=—o-=x1+AFi式中A=式中A='是基本放大电路的放大倍数（开环放大倍数）F=%是反馈网络的

x

o反馈系数。xo图xo图3.5负反馈放大电路的原理框图应用瞬时极性法判别反馈极性（判别是正反馈还是负反馈）的方法：（1）任意设定输入信号的瞬时极性为正或为负（以㊉或㊀标记）。（2）沿反馈环路逐步确定反馈信号的瞬时极性。（3）根据反馈信号对输入信号的作用（增强或削弱）确定反馈极性。晶体管、场效应管及集成运算放大器的瞬时极性如图3.6所示。+（a）晶体管 （+（a）晶体管 （b）场效应管 （c）集成运算放大器图3.6晶体管、场效应管及集成运算放大器的瞬时极性3.5.2负反馈的类型及其判别负反馈放大电路有电压串联负反馈、电压并联负反馈、电流串联负反馈和电流并联负反馈4种类型。电压反馈和电流反馈的判别：电压反馈的反馈信号取自输出电压，反馈信号与输出电压成正比，所以反馈电路是直接从输出端引出的，若输出端交流短路（即u=0），则反馈信号消失；电流反馈的反馈信号取自输出电流，反馈信号与输出电o流成正比，所以反馈电路不是直接从输出端引出的，若输出端交流短路，反馈信号仍然存在。串联反馈和并联反馈的判别：串联反馈的反馈信号和输入信号以电压串联方式叠加，即u=u-u，以得到基本放大电路的净输入电压%，所以反馈信号与输入信号dif d加在两个不同的输入端；并联反馈的反馈信号和输入信号以电流并联方式叠加，即i=i-i，以得到基本放大电路的净输入电流"，所以反馈信号与输入信号加在同dif d一个输入端。3．负反馈对放大电路性能的影响（1）减小放大倍数，（1）减小放大倍数，AfA1+AF1dA1dA1+AFA稳定放大倍数，df=Af减小非线性失真。（4）展宽通频带。（5）改变输入电阻和输出电阻。对输入电阻的影响：串联负反馈使输入电阻增大，并联负反馈使输入电阻减小。对输出电阻的影响：电压负反馈使输出电阻减小，电流负反馈使输出电阻增大。3.3习题解答3.1如图3.7所示为两级阻容耦合放大电路，，RB2=RB23.1如图3.7所示为两级阻容耦合放大电路，，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、后级放大电路的静态值。画出微变等效电路。求各级电压放大倍数求前、后级放大电路的静态值。画出微变等效电路。求各级电压放大倍数A、A和总电压放大倍数A。u1u2 u分析两级放大电路都是共发射极的分压式偏置放大电路，各级电路的静态值可分析两级放大电路都是共发射极的分压式偏置放大电路，各级电路的静态值可分别计算，动态分析时需注意第一级的负载电阻就是第二级的输入电阻，即R=rL1i2解（1）第一级：各级电路静态值的计算采用估算法。U解（1）第一级：各级电路静态值的计算采用估算法。UB1IC1R B2——UR+RCCB1B2U-UB1 BE1RE110x12=4(V)20+104-0.6 =1.7(mA)2CE1第二级：IB1=CE1第二级：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)微变等效电路如图3.8所示。图3.8习题3.1解答用图TOC\o"1-5"\h\z(3)求各级电路的电压放大倍数A、A和总电压放大倍数A。u1u2 u三极管V1的动态输入电阻为：r=300+(1+P)-26=300+(1+50)x26=1080(Q)be1 1I 1.7E1三极管V2的动态输入电阻为：r =300+(1+p)至=300+(1+50)x至=1080(Q)\o"CurrentDocument"be2 2IE2 1.7第二级输入电阻为：r=R'//R'//r=20//10//1.08=0.93(kQ)

i2B1B2be2第一级等效负载电阻为：RL1=RC1〃r2=2〃0.93=0.63(kQ)第二级等效负载电阻为：Rf=R//R=2//2=1(kQ)L2C2L第一级电压放大倍数为：； PR' 50x0.63。八A= 1-L1= =-30u1 r 1.08be1第二级电压放大倍数为：- PR' 50x1 ”A——2—L2— —50u2 r 1.08be2两级总电压放大倍数为：A—AA—(-30)x(-50)—1500u u1u23.2在如图3.9所示的两级阻容耦合放大电路中，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、后级放大电路的静态值。(2)画出微变等效电路。(3)求各级电压放大倍数A、A和总电压放大倍数A。u1u2 u(4)后级采用射极输出器有何好处？分析第一级放大电路是共发射极的分压式偏置放大电路，第二级放大电路是射极输出器。射极输出器的输出电阻很小，可使输出电压稳定，增强带负载能力。解(解(1)各级电路静态值的计算采用估算法。第一级：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)第二级：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)微变等效电路如图3.10所示。TOC\o"1-5"\h\z(3)求各级电路的电压放大倍数4、4和总电压放大倍数4。u1u2 u三极管V1的动态输入电阻为：r=300+(1+P)至=300+(1+50)x竺=1630(Q)be1 1I 1E1三极管V2的动态输入电阻为：r=300+(1+P)至=300+(1+50)x型=960(Q)be2 2I 2E2第二级输入电阻为：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第二级等效负载电阻为：RL2=RE2〃RL=3〃1.5=1(kQ)第一级电压放大倍数为：■4u1PR1L1r■4u1PR1L1rbe1 =—1161.63(1+P(1+P2)RL2(1+50)X1 =0.98■4u2r+(1+P)R' 0.96+(1+50)x1be2 2L2两级总电压放大倍数为：4=44=(—116)x0.98=114

uu1u2(4)后级采用射极输出器是由于射极输出器的输出电阻很小，可使输出电压稳增强带负载能力。3.3在如图R=27kQ

E13.3在如图R=27kQ

E1P1=P2=50。R=1MB1R=10kL求前、后级放大电路的静态值。画出微变等效电路。R'=82kQ,R'=43kQ,R=10kQ,R=8.2kQ

B1 B2 C2 E2求前、后级放大电路的静态值。画出微变等效电路。求各级电压放大倍数4、4和总电压放大倍数4。u1u2 u分析第一级放大电路是射极输出器，第二级放大电路是共发射极的分压式偏置放大电路。射极输出器的输入电阻很高，可减小信号源内阻压降，减轻信号源的负担。解(解(1)各级电路静态值的计算采用估算法。第一级：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)第二级：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)微变等效电路如图3.12所示。Q +rbe1u.R0i1B1 r5Q +rbe1u.R0i1B1 r5 Uo1RB1rb2B2第二级KIrbe2+oRC2PIb2图3.12习题3.3解答用图(3)求各级电路的电压放大倍数A、A和总电压放大倍数A。

u1u2 u

三极管v1的动态输入电阻为：r=300+(1+p)至=300+(1+50)x至=2950(Q)be1 1I 0.5E1三极管V2的动态输入电阻为：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第一级等效负载电阻为：R=R//r=27//1.27=1.2(kQ)L1E1i2第二级等效负载电阻为：R'=R//R=10//10=5(kQ)L2C2L第一级电压放大倍数为：■Au1第二级电压放大倍数为：■Au1第二级电压放大倍数为：(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、后级放大电路的静态值。画出微变等效电路。■Au2两级总电压放大倍数为：A=Au(4)前级采用射极输出器是由于射极输出器的输入电阻很高，可减小信号源内阻压降，减轻信号源的负担。如图3.13所示是两级放大电路，前级为场效应管放大电路，后级为晶体管放大电路。已知g=1.5mA/V,U=0.7V,。=80。m BE求各级电压放大倍数A、A和总电压放大倍数A。

u1u2 u

图3.13习题3.4的图分析本题电路为包含有场效应管和晶体管的混合型放大电路，两级电路均采用分压式偏置。由于场效应管具有很高的输入电阻，对于高内阻信号源，只有采用场效应管才能有效地放大。解：(1)第一级：各级电路静态值的计算采用估算法。U解：(1)第一级：各级电路静态值的计算采用估算法。UGRG2RG1+RG2UDD―80—x24=7(V)200+80IDID6969=0.7(mA)10第二级：CE2UDS=UDDUB2IC2=UCC-I-ID第二级：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)微变等效电路如图3.14所示。(3)求各级电路的电压放大倍数A、A和总电压放大倍数A。u1u2 u三极管V2的动态输入电阻为:r=300r=300+(1+p)be226IE2=300+(1+80)x型=2050(Q)1.2第二级输入电阻为：r=R//R//[r+(1+p)R]=33//8.2//[2.05+(1+80)x0.39]=5.5(kQ)i2B1B2be2 E1第一级等效负载电阻为：R'=R//r=R'=R//r=10//5.5=3.55(kQ)L1Di2第二级等效负载电阻为：=RC//RL=10//10=5(kQ)Au1Au1=-gR'=-1.5x3.55=-5.3

mL1第二级电压放大倍数为：■Au280x■Au280x5r+(1+p)Rbe2 E12.05+(1+80)x0.39=-11.9两级总电压放大倍数为：A=AA=(—5.3)x(—11.9)=63

uu1u2(4)求放大电路的输入电阻和输出电阻。r=R+R//R=1000+200//80=1057(kQ)iGG1G2r=R=10(kQ)

oC图3.14图3.14习题3.4解答用图如图3.15所示双端输入双端输出差动放大电路，U=12V，U=12V，CC EER=12kQ,R=12kQ,p=50,U=0V,输入电压u=9mV,u=3mV。C E BE i1 i2(1)计算放大电路的静态值IB、IC及UC。(2)把输入电压ui1、ui2分解为共模分量uic和差模分量uid。(3)求单端共模输出u।和u,(共摸电压放大倍数为Ax—库)。oc1oc2 c2RE(4)求单端差模输出uod1和uod2。(5)求单端总输出uo1和uo2。(6)求双端共摸输出uoc、双端差模输出uod和双端总输出uo。分析本题是对双端输入双端输出差动放大电路进行静态分析和动态分析。静态分析时,由于电路对称,计算一个管子的静态值即可。由直流解(1)计算放大电路的静态值IR、J及Uc。静态时由于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图3.15习题3.5的图(2)把输入电压ui1、ui2分解为共模分量uic和差模分量uid,为: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：求单端共模输出uoc1和uoc2。\o"CurrentDocument"A=A =Axc-c2 cu =u =Auoc- oc2 cic求单端差模输出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求单端总输出uo1和uo2。u=u+u =-3+(-610)=-613(mV)o1oc1od1u=u+u =-3+610=607(mV)o2oc2od2求双端共摸输出uoc、双端差模输出uod和双端总输出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如图3.16所示为单端输入单端输出差动放大电路，UCC=15V,UEE=15V，Rc=10kQ，和差模电压放大倍数A=dR=14.3kQ,pUEE=15V，Rc=10kQ，和差模电压放大倍数A=dE BE CCuui图3.16习题3.6的图分析本题是对单端输入单端输出差动放大电路进行静态分析和动态分析。由于差动放大电路的对称性，信号从单端输入时，管V1和V2的发射结上的电压仍是差模信号只要R差动放大电路的对称性，信号从单端输入时，管V1和V2的发射结上的电压仍是差模信号只要RE阻值足够大，作用在两个晶体即u=-u,

be1be2与双端输入时一样，同样具有电压放大作用。解（1）计算静态值IC、UC。静态时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)计算差模电压放大倍数Ad。r=300+(1+p)至=300+(1+50)x至=2950(Q)E1空C2rbeE1空C2rbe150x10Ad——x =-84.7Ad2 2.953.7OCL电路如图3.17所示，已知UCC=12V,RL=8Q,若晶体管处于临界饱和状态时集电极与发射极之间的电压为UCC=2V,求电路可能的最大输出功率。cES分析功率放大电路的输出功率Po等于负载RL上的电压有效值Uo与电流有效值Io的乘积，由于Io的乘积，由于I=Uo，所以:RLU2

—oRL可见，要使功率放大电路的输出功率达到最大，就必须使负载RL上的电压有效值Uo达到最大。°解根据KVL，负载RL上的电压为：u=U—uoCCCE显然，晶体管处于临界饱和状态时uCE最小，为：u=UCECES这时负载RL上的电压有效值这时负载RL上的电压有效值Uo达到最大，为：UomU—U―CC CES所以，电路的最大输出功率为：PomaxU2—omPomaxU2—omRL(U—U

CC CES2R

L)2=(12—2)2=6.25(W)2x83.8OTL电路如图3.18所示，已知UCC=12V,RL=8Q,若晶体管处于临界饱和状态时集电极与发射极之间的电压为UCC=2V,求电路可能的最大输出功率。CES分析OTL功率放大电路由单电源供电，且在工作过程中输出电容C上的电压基本维持在UCC/2不变。解根据KVL,负载RL上的电压为：u=Uu=U-uoCCCEU—CC2CE=UCESU—cc—u2CE显然，晶体管处于临界饱和状态时uCE最小，为:这时负载RL上的电压有效值Uo达到最大，为:所以，电路的最大输出功率为：U2*omomaxUomU—CC—U2CES所以，电路的最大输出功率为：U2*omomaxUomU—CC—U2CES2CES12222R2x8=1(W)++UCCu工-o-UCC+图3.18习题3.8的图++UCCu工-o-UCC+图3.18习题3.8的图uo+UCC解由Af=HF得：1+AF=—AfA——=0.01A1001+AFAdA得：图3.17习题3.7的图3.9 一负反馈放大电路的开环放大倍数A的相对误差为土25%时，闭环放大倍数Af的相对误差为100土1%，试计算开环放大倍数A及反馈系数F。土1%=0.01Ax(±25%)解得：A=25003.10小了10%0.01A-10.01x2500-12500=0.0096一负反馈放大电路的开环放大倍数3.10小了10%0.01A-10.01x2500-12500=0.0096一负反馈放大电路的开环放大倍数A=104,反馈系数F=0.0099,若A减求闭环放大倍数Af及其相对变化率。解反馈深度为：1+AF=1+104x0.0099=100闭环放大倍数为：Af1+AF104=100100闭环放大倍数的相对变化率为：dA1+AFA—x10%=0.1%1003.11指出如图3.19所示各放大电路中的反馈环节，判别其反馈极性和类型。+(a)uo+U+(a)uo+U分析在判别放大电路的反馈极性和类型之前，首先要判断放大电路是否存在反馈。如果电路中存在既同输入电路有关，又同输出电路有关的元件或网络，则电路存在反馈，否则不存在反馈。在运用瞬时极性法判别反馈极性时，注意晶体管的基极和发射极瞬时极性相同，而与集电极瞬时极性相反。解对图3.19（a）所示电路，引入反馈的是电阻RE,为电流串联负反馈，理由如下：首先，如图3.20（a）所示，设u为正，则明亦为正，净输入信号u=u-ui f beif与没有反馈时相比减小了，故为负反馈。其次，由于反馈电路不是直接从输出端引出的，若输出端交流短路（即u=0），反馈信号uf仍然存在（u=iR丰0），故为o f feE电流反馈。此外，由于反馈信号与输入信号加在两个不同的输入端，两者以电压串联方式叠加，故为串联反馈。对图3.19（b）所示电路，引入反馈的是电阻RE，为电压串联负反馈，理由如下：首先，如图3.20（b）所示，设u,为正，则明亦为正，净输入信号u=u-ui f beif与没有反馈时相比减小了，故为负反馈。其次，由于反馈电路是直接从输出端引出的，若输出端交流短路（即u=0），反馈信号uf消失（u=u=0），故为电压反o f fo馈。此外，由于反馈信号与输入信号加在两个不同的输入端，两者以电压串联方式叠加，故为串联反馈。+(a)uo+UCCCC图3.20+(a)uo+UCCCC图3.20习题3.11解答用图CC为电压并联负反馈，理由如对图3.19（c）所示电路，引入反馈的是电阻RB，为电压并联负反馈，理由如下：首先，如图3.20（c）所示，设ui为正，则ii为正，u为负，if为正，净输入信号i=i-i与没有反馈时相比减小了，故为负反馈。其次，由于反馈电路是直接从bif输出端引出的，若输出端交流短路（即u=0），反馈信号i；消失（i=0），故为o ff电压反馈。此外，由于反馈信号与输入信号加在同一个输入端，两者以电流并联方式叠加，故为并联反馈。指出如图3.21所示各放大电路中的反馈环节，判别其反馈极性和类型。(a)(b)(a)(b)图3.21习题3.12的图分析本题电路由两级运算放大器组成，反馈极性和类型的判别方法与晶体管放大电路的判别方法一样，反馈极性运用瞬时极性法判别，电压反馈和电流反馈的判别看反馈电路是否直接从输出端引出，并联反馈和串联反馈的判别看反馈信号与输入信号是否加在同一个输入端。解对图3.21（a）所示电路，引入反馈的是电阻R4，为电流串联负反馈，理由如下：首先，如图3.22（a）所示，设ui为正，则第一级运放的输出为负，第二级运放的输出为正，叫亦为正，净输入信号u=u-u与没有反馈时相比减小了，故为负f dif反馈。其次，由于反馈电路不是直接从输出端引出的，若输出端交流短路（即u=0），反馈信号人仍然存在（u=iR丰0），故为电流反馈。此外，由于反馈o f fo4信号与输入信号加在两个不同的输入端，两者以电压串联方式叠加，故为串联反馈。(a)(b)(a)(b)图3.22习题3.12解答用图对图3.21（b）所示电路，引入反馈的是电阻RL，为电压串联负反馈，理由如下：首先，如图3.22（b）所示，设ui为正，则第一级运放的输出为负，第二级运放的输出为正，叫亦为正，净输入信号u=u-u与没有反馈时相比减小了，故为负反f dif馈。其次，由于反馈电路是直接从输出端引出的，若输出端交流短路(即u=0)，o反馈信号叫消失(u=u=0)，故为电压反馈。此外，由于反馈信号与输入信号加f fo在两个不同的输入端，两者以电压串联方式叠加，故为串联反馈。指出如图3.23所示放大电路中的反馈环节，判别其反馈极性和类型。CC+uoCC+uo图3.23习题3.13的图分析本题电路由两级共发射极分压式放大电路组成，其中每级电路存在的反馈称为本级反馈；两级之间存在的反馈称为级间反馈。在既有本级反馈也有级间反馈的多级放大电路中，起主要作用的是级间反馈。解第一级引入反馈的是电阻RE1，为电流串联负反馈，交流负反馈与直流负反馈同时存在。第二级引入反馈的是电阻RE2，也是电流串联负反馈，并且只有直流负反馈。引入级间反馈的是电阻RE1和Rf，为电压串联负反馈，并且只有交流负反馈。指出如图3.24所示放大电路中的反馈环节，判别其反馈极性和类型。解第一级引入反馈的是电阻RE1，为电流串联负反馈，并且只有直流负反馈。第二级引入反馈的是电阻RE2，也是电流串联负反馈，交流负反馈与直流负反馈同时存在。引入级间反馈的是电阻RE2和Rf，为电流并联负反馈，并且也是交流负反馈与直流负反馈同时存在。

为了增加运算放大器的输出功率，通常在其后面加接互补对称电路来作输出级，如图3.25(a)、(b)所示。分析图中各电路负反馈的类型，并指出能稳定输出电压还是输出电流？输入电阻、输出电阻如何变化？+uo(b)+uo(b)图3.25习题3.15的图分析电压负反馈使输出电阻减小，故能稳定输出电压，电流负反馈使输出电阻增大，故能稳定输出电流。解如图3.25(a)所示电路引入的是电压并联负反馈，故能稳定输出电压，输入电阻和输出电阻均减小。如图3.25(b)所示电路引入的是电压串联负反馈，故能稳定输出电压，输入电阻增大，输出电阻减小。在如图3.26所示的两级放大电路中，试回答：(1)哪些是直流反馈？(2)哪些是交流反馈？并说明其反馈极性及类型。(3)如果Rf不接在V2的集电极，而是接在C2与RL之间，两者有何不同？(4)如果Rf的另一端不是接在V1的发射极，而是接在V1的基极，有何不同？是否会变成正反馈？分析直流反馈是直流通路中存在的反馈，其作用是稳定静态工作点。交流反馈是交流通路中存在的反馈，其作用是改善放大电路的动态性能。必须注意的是，在负反馈放大电路中，往往直流反馈和交流反馈同时存在。解（1）直流反馈有：由RE1和RE2分别构成第一级和第二级的电流串联负反馈；由RE1和Rf构成级间的电压串联负反馈。（2）交流反馈有：由RE1构成第一级的电流串联负反馈；由RE1和Rf构成级间的电压串联负反馈。（3）如果Rf接在C2与RL之间，则只产生级间的交流电压串联负反馈，不产生级间的直流电压串联负反馈。（4）如果Rf的另一端接在V1的基极，