参考电子技术教案

2.3三极管电路的基本分析方法

引言

由于三极管为非线性器件，因此对由三极管组成的电路进行分析时，往

往根据电路的功能及外界条件，采用适当的近似方法，以获得工程上满意的

结果。

直流分析：若只研究在直流电源作用下，电路中各直流量的大小称为直

流分析，由此而确定的各直流电压和电流称为直流工作点参量。

交流分析：当外电路接入交流信号后，为了确定叠加在静态工作点上的

各交流量而进行的分析，称为交流分析。

新课讲授

2.3.1直流分析

一、图解分析法

在三极管的特性曲线上用作图的方法求得电路中各直流电流、电压量大小

的方法，称为图解分析法。

晶体三极管电路如图2.3.1(a)所示，三极管的输入、输出特性曲线分别

示于图2.3.1(b)、(c)中。

(a)

(b)

〃CE/V

输入回路方程："BE=^BB-ZB^B

输出回路方程：

由上可得出用图解法求。点的步骤:

(1)在输出特性曲线所在坐标中，按直流负载线方程uc^=Vcc-icRc作出

直流负载线。

(2)由基极回路求出4Q

(3)找出7B=4Q这一条输出特性曲线，与直流负载线的交点即为Q点。读

出。点坐标的电流、电压值即为所求。

二、工程近似分析法

由图2-3(0所示，首先由基极回路求出静态时基极电流/BQ：

U

1-cc-UBE(2.3.1)

°RB

硅管：UBE=06—0・8匕取0.7%

错管：=0.1-0.37,^0.27

根据三极管各极电流关系，可求出静态工作点的集电极电流/CQ：

/叫BQ(232)

再根据集电极输出回路可求出UcEQ

UCEQ=Ucc-1cRc(2.3.3)

三、电路参数对静态工作点的影响

RBTFIBL。趋近截止区；趋近饱和区。

2.凡对0点的影响

凡的变化，仅改变直流负载线的N点，即仅改变直流负载线的斜率。

凡减小，N点上升，直流负载线变陡，工作点沿，B=/BQ这一条特性曲

线右移；尺增大，N点下降，直流负载线变平坦，工作点沿，B=/BQ这一条特

性曲线向左移。如图2.3.3所示。

3.qc对0点的影响

Ucc的变化不仅影响，BQ,还影响直流负载线，因此，Ucc对0点的影响

较复杂。

Ucc上升，/BQ增大，同时直流负载线M点和N点同时增大，故直流负载

线平行上移，所以工作点向右上方移动；Ucc下降,/BQ下降，同时直流负载线

MUCE

图2.3.4匕c对0点的影响

例2.3.1设&=38kW,求4B=0V、3V时的左、MCE°

当4B=3V：MCE«0.3V«0,I"5mA

i=-BB-UBE.)=006mA判断是否饱和：临界饱和

RB

电流/CS和/BS：/BS=1*T

PP^c

j=%C——CE(sat)=%C

CSpn

KCKC

ZB>/BS-则三极管饱和。

本节小结

I.图解法求静态工作点

2.工程近似法求静态工作点

2.3.2交流分析

复习并导入新课

直流分析是指只研究在直流电源作用下，电路中各直流量的大小，常用

的分析方法有两种图解分析法和工程近似法。

交流分析是指当外电路接入交流信号后，为了确定叠加在静态工作点上

的各交流量而进行的分析，称为交流分析。

一、动态工作波形及交流通路

1.动态工作波形

所谓动态，是指放大电路输入信号不为零时的工作状态。当放大电路加入

交流信号Ui时，电路中各电极的电压、电流都是由直流量和交流量叠加而成的。

图223三级管电路中输入交流信号

设公=Ujmsincot则

ijT4Q+zb=ZBQ+，bmsinmt

/c=/CQ+z,c=/CQ+/emsin®/

WCE=%C—Zcq=UCEQT'C仆

=°CEQ+Uce

图224三级管电路中电压电流波形

%e=_'c勺=-/cm勺sinst

u=uce=-/CmRcsina)t=/7omsin(180O-a>t)

以上各信号的波形如图2.3.5所示。

2.交流通路

画交流通路原则：

1）固定不变的电压源都视为短路；

2）固定不变的电流源都视为开路;

3）视电容对交流信号短路

图225二级管电路

（A左）

（A右）

MCE=Vcc一icRc（B左）

输出回路:

ic=/（MCE）|;=C

B（B右）

例2.3.3硅管，%=10sin狈（mV）,RB=176kfl,&=1kfl,丘©=/B

=6V,图解分析各电压、电流值。

2c

Ci

+

〃CE

解：令"i=0,求静态电流/BQ

/BQ=上士=0.03(mA)=30(3)

当y=0当z/j=Ujmsina)t

«BE=4EQ，b=/bmsinat

&=LQ7c=/cmsincot

ic=ICQtice=-Ucemsincot

U=TJ

"CE^CEQUQ=UCQ

，B=/BQ+/bmSin(Ot

ic=，CQ+/cmsincot

"CE=UcEQ一0cemsinmt

=UCEQ+Qemsin(180°-cot)

三、小信号等效分析法(微变等效)

1.晶体三极管H参数小信号电路模型

(1)三极管基-(发)射极间的等效

根据三极管的输入特性，当输入信号在很小范围内变化时，输入回路的电

压0BE、电流ZB在MCE为常数时，可认为其随Mi的变化作线性变化，即三极管输

入回路基极与发射极之间可用等效电阻止代替。其等效电路如图2.2.6(b)

所示。

根据三极管输入回路结构分析，-be的数值可以用下

列公式计算:

26(mV)

=小+(1+口)

rbe

(2)三极管集(电)-(发)射极间的等效

当三极管工作于放大区时人的大小只受/b控制，而与“CE无关，即实现了

三极管的受控恒流特性,勿=8而。所以,当输入回路的电给定时，三极管输出回

路的集电极与发射极之间，可用一个大小为Bib的理想受控电流源来等效，如图

2.26(c)所示。

2.晶体三极管交流分析

①分析直流电路，求出“0”，计算rbeo

②画电路的交流通路。

③在交流通路上把三极管画成H参数模型。

④分析计算叠加在“0”点上的各极交流量。

例2.3.4已知夕=100,次=1Osin®/(mV),求叠加在"Q”点上的各交流

［解］令z/i=0,求静态电流/BQ

①求“0”，计算rbe

12-0.7

=----------=0.024(mA)

RBOQ470

/cQ=^/BQ=2.4mA

UCEQ=12-2.4x2.7=5.5(V)

k=200+(1+夕产=200+——=1283(0)

，EQ0.024

②交流通路

③小信号等效

④分析各极交流量

的(品〃/be)

“be=7.2sina)t(mV)

4+&//rbe

l

zb=^-=5.5sincot(gA)

rbe

(='九=0-55sin69/(mA)

=-ic(Rc//RJ=0.85sincot(V)

⑤分析各极总电量

“BE=(0.7+0.0072sin^)V

zB=(24+5.5sin洲|1A

zc=(2.4+0.55sin&)mA

〃CE=(5.5-0.85sin。/)V

本节小结

1.图解分析法

2.小信号等效分析法（微变等效）

第三章放大电路基础

引言

所谓放大，是在保持信号不失真的前提下，使其由小变大、由弱变强。

因此，放大器在电子技术中有着广泛的应用，是现代通信、自动控制、电子

测量、生物电子等设备中不可缺少的组成部分。

放大的过程是实现能量转换的过程，即利用有源器件的控制作用将直流电

源提供的部分转换为与输入信号成比例的输出信号。因此放大电路实际上是

一个受输入信号控制的能量转换器

本章主要讨论以三级管构成的各种基本单元放大电路，集成运放的组成和

特点。

3.1.1放大电路的组成

一、组成框图

r

为效等信

0放大负

号

"s______电路

o源

.效等

载

直流电源

图3.3.1放大电路组成框图

二、多级放大电路

第

信号输一■信号输出

级

图3.3.2多级放大电路

三、放大电路的四端网络表示

+

"o

图3.3.3放大电路的四端网络

Ms—信号源电压，Rs-信号源内阻，尺—负载电阻,

Mj—输入电压，"o—输出电压，Zj—输入电流

3.1.2放大电路的主要性能指标

一、放大倍数A

放大倍数又称为增益，定义为放大器的输出量与输入量的比值。根据

处理的输入量和所需的输出量不同，有如下三种不同定义的放大倍数：

1.电压放大倍数

U

41

%

电压增益4(dB)=2Olg|4

2.电流放大倍数4

4=k

电流增益4(dB)=201g%|

3.功率放大倍数小

功率增益4(dB)=101g闻

二、输入电阻

Ri越大，Ui与以越接近

例2.3.4"s=20mV,7?S=6OOQ,比较不同用时的k、药。

此iiU[

6000Q3piA18mV

600Q16.7|1A10mV

60Q30piA1.82mV

三、输出电阻

放大电路的输出相当于负载的信号源，该信号源的内阻称为电路的输出电

阻。

IKL=00

测量：_Mot7?L"

=

U0TTR[凡=（皿-1）公

“ot—负载开路时的输出电压；Uo一带负载时的输出电压，尺越小，

〃ot和uo越接近。

四、通频带与频率失真

放大器的实际输入信号通常是由众多频率分量组成的复杂信号。由于

放大电路中含有电抗元件（主要是电容），因而放大器对信号中的不同频率分量

具有不同的放大倍数和附加相移，造成输出信号中各频率分量间大小比例和

相位关系发生变化，从而导致输出波形相对于输入波形产生畸变。通常将这

种输出波形的畸变称为放大器的线性失真或频率失真。

图3.3.4实际的放大器幅频响应

BW=fH-fL

本节小结

1.放大电路的组成

2.主要性能指标

图3.2.1放大电路中三极管的三种连接方法

(a)共(发)射极电路;(b)共集电极电路;(c)共基极电路

图3.2.2共射极放大电路

匕c(直流电源)：使发射结正偏，集电结反偏；向负载和各元件提供功率

1.电压放大倍数

Cuo=-优㈤

JRL=RC//RL

(3.2.5)

IUi=Bbe

A=工=—网

(3.2.6)

U%rbe

2.输入电阻G：由图324可得

rRIRllr(3.2.7)

i=bJblbe

3.输出电阻r0:

ro=Rc(3.2.8)

当没有旁路电容CE时：

1.电压放大倍数

=人=--，国

A(3.2.9)

~%4K+(i+m]

源电压放大倍数

A/。二%〃。=居4

(3.2.10)

"suuu-R+R.

2,输入电阻ssis1

-=RB〃[%+(1+A)KE](3.2.11)

3.输出电阻：

RO=RC(3.2.12)

3.2.2共集电极放大电路

一、电路组成和静态工作点

电路如图3.2.5(a)所示，图中采用分压式稳定偏置电路使晶体管工作在

放大状态。具有内阻凡的信号源佻从基极输入，信号从发射极输出，而集电

极交流接地，作为输入、输出的公共端。由于信号从射极输出，所以该电路

又称为射极输出器。图325(b)为该电路对应的交流通路。由交流通路可

看出，集电极为输入、输出的公共端，故称为共集电极放大电路(简称共集放大电

路)。

图325共集电极放大电路

(a)电路(b)交流通路

/BQ=(々C-AEQ)/[RB+(1+0RE](3.2.13)

ICQ="BQ(3.2.14)

□cEQ=-CC-/CQ&(3.2.15)

二、性能指标分析

图3.2.5的微变等效电路，如图3.2.6所示。

I.I,I

图326共集电极放大电路的微变等效电路

1.电压放大倍数Au

由图3.2.6,可得如下关系式

&=/式氏/|RL)=(l+^lbR'L

-=4々+&=4/+(1+04用

因而

_u。_(i+夕)用

A(3.2.16)

"U,%+(1+0发

式中，

用=4|&

式(3.2.16)表明，4j恒小于L一般情况下，满足(1+£)R'L>>rbe)因而又

接近于1,且输出电压与输入电压同相。换句话说，输出电压几乎跟随输入电

压变化。因此，共集电极放大器又称为射极跟随器。

2.电流放大倍数4

在图326中，当忽略尺小、RB2的分流作用时，则儿=人，而流过RL的

输出电流/。为

DD

I=1z—=(1+6)1,」

RF+R,bR+R

TD(3.2.17)

41=(i+0-

i,RE+凡

3.输入电阻尺

由图326可知，从基极看进去的电阻为耳

R'L=%+Q+0)R'L

所以

«=&j^21R；

与共射电路相比，由于尺显著增大，因而共集电路的输入电阻大大提高了。

4.输出电阻公

在图326中，当输出端外加电压U。，而将Q短路并保留内阻凡时，

可得图3.2.7所示电路。

图327求共集放大器凡的等效电路

由图可得

u°=-ib(%+R；)

尺=凡|即|RB2

—(1+/乂

则由e极看进去的电阻《为

所以，输出电阻

尺彳…T4川弋。218)

3.2.3共基极放大器

图328(a)给出了共基极放大电路。图中RBI、强2、盘和&构成

分压式稳定偏置电路，为晶体管设置合适而稳定的工作点。信号从射极输入,

由集电极输出，而基极通过旁通电容CB交流接地，作为输入、输出的公共端。

按交流通路画出该放大器的交流等效电路如图3.2.8(b)所示。

3)

图328共基极放大器及其交流等效电路

(a)共基极放大电路；(b)交流等效电路

1.电压放大倍数Nu

由图3.2.8(b)可知

3=1%%=风艮1&)

4_M3219)

A——

U,rbe

&=凡||RL

2.电流放大倍数出

在图328(b)中，由于输入电流人弋/e，而输出电流

I=1Rc

C

RC+RL

,IIRR

4='='——re—=a——gr—(3.2.20)

'IIR+R,R+R

ieCrLrCrL

显然，4<1。若RC»RL，则4-a,即共基极放大器没有电流放大能力。

但因4/>1,所以仍有功率增益。

3.输入电阻墙

按上述基极支路和射极支路的折合关系，由射极看进去的电阻为

用=4=二

I1+广

e（3.2.21）

4=4口R'=R^

4.输出电阻凡

由图3.2.8（b）可知，若5=0,则4=0,£4=0，显然有

Ro=RC（3.2.22）

本节小结

三种基本放大器性能比较

«2-1共射、共基、共集放大器性能比较

性能共射共基共集

幽(1+咏

,be

4

大（几十〜几百）大（几十〜几百）小31）

5与a反相5与同相a与a同相

A,约为做大）约为。（41）约为a+f）（大）

G.大（几千）中（几十〜几百）小（几十）

A

K中

中（几百〜几千欧）大（几十千欧）

低（几〜几十欧）

低（播）

尺高（也反）高（R&）

高频特性差好好

多级放大器的阜

单级放大或多级放

用途宽带放大、高频电路入、输出级和中间M

大器的中间级

冲级

3.3差分放大电路

引言

差分放大电路又称差动放大电路，它的输出电压与两个输入电压之差成

正比，因此称差分放大器。这种放大器在电路和性能方面具有很多优点，因

而它广泛应用于集成电路中。

新课讲授

3.3.1差分放大电路的工作原理

一、差分放大电路的组成及静态分析

基本差分放大器如图3.3.1所示。它由两个性能参数完全相同的共射放

大电路组成，通过两管射极连接并经公共电阻％将它们耦合在一起，所以也

图3.3.1基本差分放大电路

a.两个输入端，两个输出端；b.元件参数对称；c.双电源供电；

d.Mil=〃i2时,“0=0

当输入信号为零时，放大电路的直流通路如图3.3.2所示，由基极回路可

得直流电压方程式为

^EE=%EQ+1EEREE(3.3.1)

，EE=ME—UBEQ)/REE(3.3.2)

I=j

2CQ1，CQ2

"("EE—°BEQ)/2&E(3.3.3)

TJ=V-JR

^CQl'CC，CQ1八C

TJ=V-JR

^CQ2'CC，CQ2八C

Uo=t/CQ1-[7CQ2=0(3.3.4)

可见，静态时，差动放大器两输出端之间的直流电压为零。

二、差分放大电路的动态分析

在放大器两输入端分别输入大小相等、相位相反的信号，即勺=-防2时,

这种输入方式称为差模输入，所输入的信号称为差模输入信号。差模输入电路

如图3.3.3所示，由图可知，这时一管的射极电流增大，另一管的射极电流减

小，且增大量和减小量时时相等。因此流过RE的信号电流始终为零，公共射

极端电位将保持不变。所以对差模输入信号而言，公共射极端可视为差模地

端，即知相当对地短路。

通过上述分析，可得出图3.3.3电路的差模等效通路如图3.3.4所示。图

差模输入电压：“id=〃il-〃i2=2”订

使得：，cl=—，c2uol=—〃o2

"od="Cl_UC=wol一（一〃o2）=2〃ol

1.差模电压放大倍数

差模电压放大倍数定义为输出电压与输入差模电压之比。在双端输出

时，输出电压为

Uod=Uodl-Uod2=2Uodl=-2Uod2(3.3.5)

输入差模电压为

Uid=Uldl-Uid2=2Uidl=-2Uid2(3.3.6)

A网(3.3.7)

l，d

UidUidiUid2rbe

式中，R'L=7?CII7?L=可见，双端输出时的差模电压放大倍数等于单边共

射放大器的电压放大倍数。

2.差模输入电阻

差模输入电阻定义为差模输入电压与差模输入电流之比。由图3.3.3

可得

&=*=与处=2%(3.3.8)

3.差模输出电阻

Rod=2RC(3.3.9)

二、共模抑制特性

如果在图3.3.2差动放大器的两个输入端加上一对大小相等、相位相同的

共模信号，即Uii=Ui2=gc,由图可知，此时两管的射极将产生相同的变化电流

AiE＞使得流过RE的变化电流为2A，E，从而引起两管射极电位有2a4加的

变化。因此，从电压等效的观点看，相当每管的射极各接有2RE的电阻。通

过上述分析，图3.3.2电路的共模等效通路如图3.3.5所示。

图3.3.5基本差动放大器的共模等效通路

1.共模电压放大倍数

双端输出时的共模电压放大倍数定义为

UU

A_oc_ociicz(3.3.10)

~u.~u.

ICIC

当电路完全对称时，U℃1=U℃2,所以双端输出的共模电压放大倍数为零，

即Auc=0o

2、共模抑制比KCMR

为了衡量差动放大电路对差模信号的放大和对共模信号的抑制能力，

我们引入参数共模抑制比KCMR。它定义为差模放大倍数与共模放大倍数之

比的绝对值，即

KCMR=(3.3.11)

uc

KCMR也常用dB数表示，并定义为

^=201g|4^|M

(3.3.12)

UC

KCMR实质上是反映实际差动电路的对称性。在双端输出理想对称的情

况下，因4c=0,所以KCMR趋于无穷大。但实际的差动电路不可能完全对称，

因此KCMR为一有限值。在单端输出不对称的情况下,KCMR必然减小，由

式(3.3.7)和(3.3.10)可求得

K=\4^

(3.3.13)

，、CMR\A\

UC

3.共模输入电阻

由图3.3.5不难看出，共模输入电阻为

凡=3=*=；[鼠+(1+，)2RE]

(3.3.14)

AcZljcT」

3.共模输出电阻

单端输出时为

R"(单产Rc(3315)

本节小结

1.差分放大电路静态分析

2.差分放大电路动态分析

3.3.2具有电流源的差分放大电路

根据共模抑制比公式：可以看出：加大7?e，可以提

凡+噎

高共模抑制比。为此可用恒流源T3来代替Re。

一、电流源电路

1.三极管电流源

图3.3.4(a)画出了晶体管基极电流为小的一条输出特性曲线。由图可见,

当/B一定时，只要晶体管不饱和也不击穿，/c就基本恒定。因此，固定偏流

的晶体管，从集电极看进去相当于一个恒流源。由交流等效电路知，它的动

态内阻为％e，是一个很大的电阻。为了使/c更加稳定，可以采用分压式偏

置电路(即引入电流负反馈)，便得到图3.3.4(b)所示的单管电流源电路。图

3.3.4(c)为该电路等效的电流源表示法，图中及为等效电流源的动态内阻。利

用图3.3.4(b)电路的交流等效电路可以证明，几近似为

图3.3.4三极管电流源电路

(a)晶体管的恒流特性；(b)恒流源电路；⑹等效电流源表示法

R«r（1+——四——

瞑+4+4）

式中，RB=%II尺2。

需要指出，晶体管实现恒流特性是有条件的，即要保证恒流管始终工作

在放大状态，否则将失去恒流作用。这一点对所有晶体管电流源都适用。

2.比例型电流源

书图P89图3.3.5

T〜Zc-°BEI

102”,REF103X‘REF

,F〜R+R]火2

^BElX^BE2

旦

10X/REF

火2

3.镜像和微电流源

在单管电流源中，要用三个电阻，所以不便集成。为此，用一个完全相

同的晶体管片，将集电极和基极短接在一起来代替电阻&和处，便得到图336

所示的镜像电流源电路。由图可知，参考电流7r为

七c-UBEX/0

REFRR

由于两管的e结连在一起，所以小相同，介也相同。由图可知

•UBE1=UBE2

,=IB21Cl=1C2【REF=1Cl+2】B1=/°（1+2/夕）

当12/〃时

Tx[—J—T

,REF1C21o

微电流源：To=TREE/O=UBEI”BE2

二、具有电流源的差分放大电路

V3、V4构成比例电流源电路

T〜/〜展E-°BE4

1REF〜1C4〜_/~I2

DDC3一/0〜/REFD

+色火3

例3.3.3书P90

三、差分放大电路的差模传输特性（书图P92图3.3.11）

特点：i.ici+ic2=Io；当Ui=o,ici=ic2=o.5Io0

2.当-UT<Ui<UT,ici-1C2ocUio

3.当一4（JT<Ui<4UT,一只管子截止，Io几乎

全部流入另一只管子输出电压被限幅。

3.3.3差分放大电路的输入、输出方式

差动放大电路有两个输入端和两个输出端，所以在信号源与两个输入端的连

接方式及负载从输出端取出电压的方式上可以根据需要灵活选择。

一、双端输入、单端输出

在下图中，输出信号只从一管的集电极对地输出，这种输出方式叫单端

输出。此时由于只取出一管的集电极电压变化量，只有双端输出电压的一半,

因而差模电压放大倍数也只有双端输出时的一半。

C%=^u.+^u.

A

K=―

八CMR-

AAc

-"ic=l（Wil+Wi2）=IWi

四种连接方式比较见P88

二、双端变单端的转换电路

电阻桥产生双端输入信号，负载多为一端接地。

双端输入

单端输出

差分电路

双端输出效果的单端输出电路:

对于差模信号：

口=心（方向如图）

kl=ic3=ic4

V3>V4为镜像电流源

互=ic2+ic4=ic2+ici=2ici

Uo=2ic2RL

结论：使单端输出获得双端输出效果。

对于共模信号：记=Q-葭2=0=0

3.5多级放大电路

前面讲过的基本放大电路，其电压放大倍数一般只能达到几十〜几百。然

而在实际工作中，放大电路所得到的信号往往都非常微弱，要将其放大到能推

动负载工作的程度，仅通过单级放大电路放大，达不到实际要求,则必须通过多

个单级放大电路连续多次放大,才可满足实际要求。

3.5.1多级放大电路的组成

一、多级放大电路的组成

多级放大电路的组成可用图3.5.1所示的框图来表示。其中,输入级与中间

级的主要作用是实现电压放大，输出级的主要作用是功率放大,以推动负载工

作。

中

信

输输负

间

号

出

级

源入

级级载

图351多级放大电路的结构框图

二、多级放大电路的耦合方式

多级放大电路是由两级或两级以上的单级放大电路连接而成的。在多级放

大电路中，我们把级与级之间的连接方式称为耦合方式。而级与级之间耦合时,

必须满足：

(1)耦合后，各级电路仍具有合适的静态工作点；

(2)保证信号在级与级之间能够顺利地传输过去；

(3)耦合后，多级放大电路的性能指标必须满足实际的要求。

为了满足上述要求，一般常用的耦合方式有:阻容耦合、直接耦合

1.阻容耦合

我们把级与级之间通过电容连接的方式称为阻容耦合方式。电路如图3.5.2

所示。

图352两级阻容耦合放大电路

由图可得阻容耦合放大电路的特点：

(1)优点:因电容具有''隔直”作用，所以各级电路的静态工作点相互独立，互

不影响。这给放大电路的分析、设计和调试带来了很大的方便。此外,还具有

体积小、重量轻等优点。

(2)缺点:因电容对交流信号具有一定的容抗，在信号传输过程中，会受到一

定的衰减。尤其对于变化缓慢的信号容抗很大，不便于传输。此外，在集成电路

中，制造大容量的电容很困难，所以这种耦合方式下的多级放大电路不便于集

成。

2.直接耦合

为了避免电容对缓慢变化的信号&

0—

+

%

在传输过程中带来的不良影响,也可以把级与级之间直接用导线连接起来，这

种连接方式称为直接耦合。其电路如图3.5.3所示。

直接耦合的特点：

(1)优点:既可以放大交流信号，也可以放大直流和变化非常缓慢的信号;电路

简单，便于集成，所以集成电路中多采用这种耦合方式。

(2)缺点:存在着各级静态工作点相互牵制和零点漂移这两个问题。

3.5.2多级放大电路的性能指标估算

一、电压放大倍数

根据电压放大倍数的定义式

A=~

u,

在图3.5.2中，由于

==

UoA„2Ui2Ua=U°iUo\A“iUi

故4=生=4d“2

Ui

因此可推广到n级放大电路的电压放大倍数为

二、输入电阻

多级放大电路的输入电阻，就是输入级的输入电阻。计算时要注意:当输

入级为共集电极放大电路时，要考虑第二级的输入电阻作为前级负载时对输入

电阻的影响。

三、输出电阻

多级放大电路的输出电阻就是输出级的输出电阻。计算时要注意:当输出

级为共集电极放大电路时,要考虑其前级对输出电阻的影响。

第四章负反馈放大电路与基本运算电路

引言

反谓反馈，就是将放大器的输出量（电流或电压），通过一定的网络（反馈

网络），回送到放大器的输入回路，并同输入信号一起参与放大器的输入控制

作用，从而使放大器的某些性能获得有效改善的过程。有反馈的放大电路称

为反馈放大电路。

在反馈放大电路中,反馈量使放大器净输入量得到增强的反馈称为正反馈,

使净输入量减弱的反馈称为负反馈。利用负反馈技术，用集成运放可构成各

种运算电路。本章先讨论负反馈放大电路的基本类型及负反馈对放大电路性

能的影响，然后介绍由集成运放构成的基本运算电路，最后介绍集成运算放

大电路的调整与测试方法。

4.1负反馈放大电路的组成及基本类型

4.4.1反馈放大电路的组成及基本关系式

一、基本组成框图

二、基本关系式

开环放大倍数：4=工

xid

反馈系数：F=红;

Xo

闭环放大倍数：4=%

XA

因为Xid=X：—X,所以N,=--=--------

1ffX\+FA

上式表明闭环增益却是开环增益/的£方，小于儿其中，(1+N尸)

称为反馈深度，它的大小反映了反馈的强弱;乘积Nb常称为环路增益。

三、反馈的分类

1.正反馈和负反馈

正反馈反馈使净输入电量增加，从而使输出量增大。

负反馈一反馈使净输入电量减小，从而使输出量减小。

判断方法：通常采用''瞬时极性法〃来区别是正反馈还是负反馈，具体方法

如下：

(1)假设输入信号某一瞬时的极性。

(2)根据输入与输出信号的相位关系，确定输出信号和反馈信号的瞬时

极性。

(3)再根据反馈信号与输入信号的连接情况,分析净输入量的变化，如果

反馈信号使净输入量增强,即为正反馈，反之为负反馈。

2.直流反馈和交流反馈

直流反馈：反馈信号中只含有直流量。电路中引入直流反馈的目的，一般

是为了稳定静态工作点Q。

交流反馈：反馈信号中只含有交流量。交流反馈，影响电路的交流工作

性能。

例4.4.1见课本P125

4.1.2负反馈放大电路的基本类型

一、电压反馈和电流反馈

从输出端看，若反馈信号取自输出电压，则为电压反馈；若取自输出电流,

则为电流反馈。

判定方法：

1.输出短路法。将反馈放大器的输出端对交流短路，若其反馈信号随之

消失，则为电压反馈，否则为电流反馈。因为输出端对交流短路后，输出交

变电压为零，若反馈信号随之消失，则说明反馈信号正比于输出电压，故为

电压反馈；若反馈信号依然存在，则说明反馈信号不正比于输出电压，故不

是电压反馈，而是电流反馈。

2.按电路结构判定：在交流通路中，若放大器的输出端和反馈网络的取样

端处在同一个放大器件的同一个电极上，则为电压反馈；否则是电流反馈。

电压反馈与电流反馈对放大器输出电阻的影响极为不同，电压负反馈使输出

电阻减小，电流负反馈使输出电阻增大。

二、串联反馈和并联反馈

串联反馈：反馈信号与输入信号以电压相加减的形式在输入端出现。

特点：信号源内阻越小，反馈效果越明显。

并联反馈：信号与输入信号以电流相加减的形式在输入端出现。

特点：信号源内阻越大，反馈效果越明显。

串联反馈和并联反馈的判定方法：对于交变分量而言，若信号源的输出

端和反馈网络的比较端接于同一个放大器件的同一个电极上，则为并联反

馈；否则，为串联反馈。

4.1.2负反馈放大电路分析

一例4.1.6

4.2负反馈对放大电路的影响

4.2.1提高增益的稳定性

负反馈稳定放大器增益的原理是因为负反馈有自动调节作用。工作环境

变化（如温度、湿度）、器件更换或老化、电源电压不稳等诸因素会导致基本放

大器的放大倍数不稳定。通常用放大倍数的相对变化量来衡量放大器的稳定

性。

AJ

开环放大倍数相对稳定度为——

闭环放大倍数相对稳定度为

1+AF

[1dA

dAf

f(1+4F)21+AF1+AFA1+AF^4

KA,]AA

1+AFA

A{A

由此可见放大倍数Af的稳定性提高到A的（1+AF）倍。

A1

当深度负反馈即（1+AF）〉1时，Af=.......-

1+AFF

见课本例4.2.1

4.2.2减小线性失真和扩展通频带

、减少非线性失真

不能用引入负反馈来改善的。

二、扩展通频带

放大电路加入负反馈后，增益下降，但通频带却加宽了。

无反馈时放大器的通频带：

A

引入反馈后，4=------，

1+AF

A—4A_—mA_4

Hf1+4/'"Am尸1+4尸

可证明：./Hf=(l+"1/Hfu=fv/^+AF)

BWf=(1+AF)J^(1+AF)BW

f..££.£—//止石田、

4.2.3改变放大电路的输入电阻和输出电阻

一、对输入电阻的影响：

负反馈对输入电阻的影响，取决于反馈网络在输入端的连接方式。

1.串联负反馈

图421(a)是串联负反馈电路的方框图。由图可知，开环放大器的输入电阻为

R=%

%

引入负反馈后，闭环输入电阻Rif为

上式表明，引入串联负反馈后，输入电阻是无反馈时输入电阻的(1+N乃倍。

u{F—F—

(«)3)

图421负反馈对输入电阻的影响

(a)串联负反馈框图(b)并联负反馈框图

2.并联负反馈

图421(b)是并联负反馈电路的方框图。由图可知，开环放大器的输入

电阻为除省小。引入负反馈后，闭环输入电阻&f为

RJ:%_/_RI

ifi

%iid+if电+4F电l+AF

二、负反馈对输出电阻的影响

负反馈对输出电阻的影响，取决于反馈网络在输出端的取样量。

1.电压负反馈

图422(a)是电压负反馈的方框图。对于负载RL来说，从输出端看进去,

等效的输出电阻相当于原开环放大电路输出电阻与反馈网络的电阻并联，其结

果必然使输出电阻减小。经分析，两者的关系为

Rf=尼

即引入电压负反馈后的输出电阻是开环输出电阻的1/(1+/尸)。

2.电流负反馈

图422(b)是电流负反馈的方框图。对于负载RL来说,从输出端看进

去，等效的输出电阻相当于原开环放大电路输出电阻与反馈网络的电阻串联,

其结果必然使输出电阻增大。经分析，两者的关系为

R0/=Q+AF)R.

即引入电流负反馈后的输出电阻是开环输出电阻的(1+AF)倍。

3)3)

4.3负反馈放大电路应用中的几个问题

4.3.1放大电路引入负反馈的一般原则

一、欲稳定某个量，则引该量的负反馈

要稳定直流量一引直流负反馈；要稳定交流量一引交流负反馈

要稳定输出电压——引电压负反馈；要稳定输出电流——引电流负反馈

二