1、Home習題解答3.1 多級放大電路的分析計算多級放大電路的分析計算3.2 差分放大電路差分放大電路內容簡介 本章介紹本章介紹多級放大電路的耦合方式及分多級放大電路的耦合方式及分析方法；直接耦合多級放大電路的組成及分析方法；直接耦合多級放大電路的組成及分析；零點漂移的基本概念；差分放大電路的析；零點漂移的基本概念；差分放大電路的分析計算；互補輸出級電路。分析計算；互補輸出級電路。Home1. 直接耦合直接耦合 Next1 級間耦合：級間耦合：多級放大電路的每一個基本放大電路稱多級放大電路的每一個基本放大電路稱為一級；級與級之間的連接稱之為耦合。多級放大電路為一級；級與級之間的連接稱之為耦合。多

2、級放大電路有四種基本耦合方式：直接耦合、阻容耦合、變壓器耦有四種基本耦合方式：直接耦合、阻容耦合、變壓器耦合和光電耦合。合和光電耦合。 將前一級的輸出用導線直接連接到后一級的輸入端將前一級的輸出用導線直接連接到后一級的輸入端的耦合方式，稱之為的耦合方式，稱之為直接耦合直接耦合。一、直接耦合放大電路靜態工作點的設置一、直接耦合放大電路靜態工作點的設置 例例3.1 計算圖計算圖3.13.1所示直接耦合放大電路的靜態工作點，所示直接耦合放大電路的靜態工作點，并在輸出特性曲線上標出該靜態工作點，進行動態范圍和并在輸出特性曲線上標出該靜態工作點，進行動態范圍和失真的定性分析。計算放大電路的電壓放大倍數、

3、輸入電失真的定性分析。計算放大電路的電壓放大倍數、輸入電阻和輸出電阻。阻和輸出電阻。2HomeNextBack + Rs 圖圖 3.1 直直接接耦耦合合多多級級放放大大電電路路 Rc1 + ouRc2 +Vcc Rb2 T2 T1 suiu + 已知：已知：R Rs s=1.5k=1.5k ，R Rb1b1=20k=20k ，R Rc1c1=2.2k=2.2k ，R Rc2c2=720=720 ， V Vcccc=12V=12V， 1 1= = 2 2=50=50， T T1 1、T T2 2均為硅管。均為硅管。 6 5 4 3 2 1 0 5 vCE (V) iC(mA) 10 50 A 1

4、50 A 100 A 200 A IB=250 A 3HomeNextBack + VCE2 - IC2 IB 2 + VCE1 - IC1 IB 1 Rs 圖圖 3.2 直直 流流 通通 路路 Rc1 Rc2 +Vcc Rb1 T2 T1 )(1005 . 17 . 0207 . 0121111AkkRVRVVIsBEbBECCB )(5111mAIIBC )(7 . 021VVVBECE )(20052 . 27 . 0121122AkIRVVICCBECCB )(10222mAIIBC )(8 . 47201010123222VRIVVCCCCCE Q2 Q1 6 5 4 3 2 1 0

5、 5 vCE (V) iC(mA) 10 50 A 150 A 100 A 200 A IB=250 A 從計算的過程可以看出，從計算的過程可以看出，直接耦合放大電路的靜態工作直接耦合放大電路的靜態工作點是相互影響的；從圖中可以點是相互影響的；從圖中可以看出，看出，T T1 1的靜態工作點靠近飽的靜態工作點靠近飽和區，容易產生飽和失真。和區，容易產生飽和失真。4HomeNextBack21212221122111112211222)/()/(vvbebecbecbebecbebebecbebecbeiovAArrRrRrrRIrIRrIRIVVA Rs Rc1 + ouRc2 +Vcc Rb1

6、 T2 T1 + suiu+ 圖圖 3.1 直直接接耦耦合合多多級級放放大大電電路路 + Rc1 + ouRc2 Rb1 T2 T1 iu + Rc1 + Rc2 Rb1 iUrbe1 rbe2 1beI11beI 2beI22beI oU11/bebiiirRIVr 2coRr 5HomeNextBack + Rb1 圖圖 3. 2 第第二二級級加加射射極極電電阻阻 Rc1 + ouRc2 +Vcc Rb2 T2 T1 iuRe2 直接耦合放大電路的改進形式：直接耦合放大電路的改進形式： DZ R + Rb1 圖圖 3. 3第第二二級級射射極極加加穩穩壓壓管管 Rc1 + ouRc2 +Vc

7、c Rb2 T2 T1 iu + + Rb1 圖圖 3. 4 第第一一、二二級級采采用用互互補補管管 Rc1 ouRc2 +Vcc Rb2 T2 T1 iuRe2 問題：問題：Re2的接入將大大降低第二級的電壓放大倍數，的接入將大大降低第二級的電壓放大倍數，從而影響整個放大電路的放大能力。從而影響整個放大電路的放大能力。 問題：問題：DZ的接入將逐級抬高集電極的靜態電位，使的接入將逐級抬高集電極的靜態電位，使之接近于電源電壓，引起后級的靜態工作點不合適。之接近于電源電壓，引起后級的靜態工作點不合適。6二、直接耦合放大電路的優缺點二、直接耦合放大電路的優缺點 優點：優點：具有良好的低頻特性，可以

8、放大緩慢變化的信具有良好的低頻特性，可以放大緩慢變化的信號；無大電容和電感，容易集成。號；無大電容和電感，容易集成。HomeNextBack 缺點：缺點：靜態工作點相互影響，分析、計算、設計較復靜態工作點相互影響，分析、計算、設計較復雜；存在零點漂移。雜；存在零點漂移。2. 阻容耦合阻容耦合 將前一級的輸出用電容連接到后一級的輸入端的耦將前一級的輸出用電容連接到后一級的輸入端的耦合方式，稱之為合方式，稱之為阻容耦合阻容耦合。 例例3.2 圖圖3.5所示阻容耦合放大電路，推導靜態工作點、所示阻容耦合放大電路，推導靜態工作點、電壓放大倍數、輸入電阻和輸出電阻的表達式。電壓放大倍數、輸入電阻和輸出電

9、阻的表達式。7HomeNextBack C1 + Rs 圖圖 3.5 阻阻容容耦耦合合多多級級放放大大電電路路 Rc1 + ouRc2 +Vcc Rb11 T2 T1 suRb12 Rb2 Re1 RL C2 C3 Ce1 提示：提示：（1 1）在直流）在直流通路上求解靜態工作點，通路上求解靜態工作點，此時電容相當于開路；此時電容相當于開路；（2 2）在微變等效電路）在微變等效電路上求解交流參數，此時上求解交流參數，此時電容和直流電源均相當電容和直流電源均相當于短路于短路。 阻容耦合放大電路的直流通路是相互獨立的，電路阻容耦合放大電路的直流通路是相互獨立的，電路的分析、計算和調試比較容易，是分

10、立元件放大電路的的分析、計算和調試比較容易，是分立元件放大電路的主要耦合方式。其缺點是低頻特性差，不能放大緩慢變主要耦合方式。其缺點是低頻特性差，不能放大緩慢變化的化的 信號；由于耦合電容容量較大，所以不便于集成化。信號；由于耦合電容容量較大，所以不便于集成化。8HomeNextBack + RL N2 N1 C1 圖圖 3.6 變變壓壓器器耦耦合合放放大大電電路路 ou+Vcc Rb1 T1 suRb2 + Rs Re1 Ce1 提示：提示：（1 1）在直流通路）在直流通路上求解靜態工作點，此時電上求解靜態工作點，此時電容相當于開路，電感相當于容相當于開路，電感相當于短路；（短路；（2 2）

11、在微變等效電路）在微變等效電路上求解交流參數，此時電容上求解交流參數，此時電容和直流電源均相當于短路，和直流電源均相當于短路，變壓器相當于阻抗變換器變壓器相當于阻抗變換器。3. 變壓器耦合變壓器耦合 將前一級的輸出通過變壓器連接到后一級的輸入端將前一級的輸出通過變壓器連接到后一級的輸入端（或負載上）的耦合方式，稱之為（或負載上）的耦合方式，稱之為變壓器耦合變壓器耦合。LLLRNNRnR2212 例例3.3 對圖對圖3.6所示放大電所示放大電路進行靜態和動態分析。路進行靜態和動態分析。9HomeNextBack 變壓器耦合放大電路的直流通路也是相互獨立的，變壓器耦合放大電路的直流通路也是相互獨立

12、的，電路的分析、計算和調試比較容易；可以實現阻抗變換，電路的分析、計算和調試比較容易；可以實現阻抗變換，在分立元件功率放大電路中應用廣泛。其缺點是低頻特在分立元件功率放大電路中應用廣泛。其缺點是低頻特性差，不能放大緩慢變化的性差，不能放大緩慢變化的 信號；體積大，而且非常笨信號；體積大，而且非常笨重，不能集成化。重，不能集成化。 rd e c + iD 圖圖 3.7 光光電電耦耦合合器器及及其其交交流流小小信信號號等等效效模模型型 DuiC e c dIcIdICTR 4. 光電耦合光電耦合 光電耦合：光電耦合：以光信號為媒質來實現電信號的耦合與傳遞。以光信號為媒質來實現電信號的耦合與傳遞。1

13、0HomeNextBack + uo - + us - 圖圖 3.9 光光電電耦耦合合放放大大電電路路 Rc +Vcc Rs 輸出特性：輸出特性：DICECufi)( 傳輸比：傳輸比：)5 . 11 . 0(只只有有CEUBCiiCTR 增增大大 0 vCE (V) iC(mA) ID 圖圖 3.8 輸輸出出特特性性曲曲線線 光電耦合放大電路的光電耦合放大電路的最大優點是可以實現輸入最大優點是可以實現輸入回路和輸出回路的電氣隔回路和輸出回路的電氣隔離，從而可有效地抑制電離，從而可有效地抑制電干擾。但其放大能力較差，干擾。但其放大能力較差，可用集成光電耦合放大器可用集成光電耦合放大器解決。解決。

14、Home1. 直接耦合放大電路的零點漂移現象直接耦合放大電路的零點漂移現象 Next1零漂零漂：輸入短路時，輸出仍有緩慢變化的電壓產生。：輸入短路時，輸出仍有緩慢變化的電壓產生。主要原因主要原因：溫度變化引起，也稱：溫度變化引起，也稱溫漂溫漂。電源電壓波動、電源電壓波動、元件老化等也會產生輸出電壓的漂移。元件老化等也會產生輸出電壓的漂移。溫漂指標溫漂指標：溫度每升高：溫度每升高1度時，輸出漂移電壓按電壓增度時，輸出漂移電壓按電壓增益折算到輸入端的等效輸入漂移電壓值。益折算到輸入端的等效輸入漂移電壓值。（2） 采用溫度補償。采用溫度補償。（3） 采用差分式放大電路。采用差分式放大電路。（1） 在

15、電路中引入直流負反饋。在電路中引入直流負反饋。一、直接耦合放大電路的零點漂移一、直接耦合放大電路的零點漂移二、抑制零點漂移的方法二、抑制零點漂移的方法2. 差分放大電路差分放大電路 2電路特點電路特點：T1、T2 所在的兩邊電路參數完全對稱。所在的兩邊電路參數完全對稱。一、電路的組成和抑制溫漂的原理一、電路的組成和抑制溫漂的原理 +Vcc + + Re 圖圖 3.10 差差分分放放大大電電路路的的組組成成 Rc ouRc Rb T2 T1 1iu2iu + -VEE Rb HomeNextBack 溫度變化和電源電壓波溫度變化和電源電壓波動，都將使動，都將使T1、T2集電極集電極電流產生變化，

16、且變化趨電流產生變化，且變化趨勢是相同的，因此當從勢是相同的，因此當從T1、 T2 集電極輸出信號時，其集電極輸出信號時，其變化量相互抵消，理想情變化量相互抵消，理想情況下，沒有溫漂。況下，沒有溫漂。31、靜態分析、靜態分析二、差放電路的分析計算二、差放電路的分析計算 iE iE1 +Vcc + + Re 圖圖 3.10 差差分分放放大大電電路路的的組組成成 Rc OuRc Rb T2 T1 1Iu2Iu + -VEE Rb iE2 HomeNextBack + VCE1 - IB1 IE1 +Vcc 2Re 圖圖 3.11 半半邊邊直直流流 等等效效電電路路 Rc -VEE Rb eBEEE

17、ebBEEEBEEEeBEbBRVVRRVVIVIRVRI)1(2)1(2211111111 111BCII )R(RIVVVRIRIVVecC1EECCEEeE1cCCCCE122142、動態分析、動態分析 + + iE iE1 +Vcc + + Re 圖圖 3.12 共共模模輸輸入入差差放放電電路路 Rc OcuRc Rb Icu2Iu-VEE Rb iE2 1Iu1Ocu2OcuHomeNextBack（1）共模輸入：）共模輸入： uI1= uI2= uIc，稱之為共模輸入信號。，稱之為共模輸入信號。 Rc + + 2Re 圖圖 3.13 共共模模輸輸入入單單端端輸輸出出 半半邊邊交交流

18、流通通路路 1Ou T1 Icu Rb 1Iu Ei rbe Rc + + 2Re 圖圖 3.14 共共模模輸輸入入單單端端輸輸出出 半半邊邊微微變變等等效效電電路路 Rb 1Ou Icu 1Iu Ei Bi Bi ebebcIcOIOccRrRRuuuuAAa)1(211121 ）單端輸出時：）單端輸出時：（0)(21111 ccIcOOIOcAAuuuuuAb雙雙端端輸輸出出時時： 以上計算結果表明：（以上計算結果表明：（1）單端輸出時，差放電路對共模單端輸出時，差放電路對共模信號的抑制是通過信號的抑制是通過Re的強烈負的強烈負反饋實現的；（反饋實現的；（2）雙端輸出時，）雙端輸出時，差放

19、電路對共模信號的抑制主差放電路對共模信號的抑制主要是通過電路參數的對稱性實要是通過電路參數的對稱性實現的；在電路參數不完全對稱現的；在電路參數不完全對稱時，通過時，通過Re的強烈負反饋作用，的強烈負反饋作用，進一步抑制共模信號。進一步抑制共模信號。共模電壓放共模電壓放大倍數大倍數共模電壓放共模電壓放大倍數大倍數5HomeNextBack（2）差模輸入：）差模輸入：uI1= - uI2= uId/2，稱之為差模輸入信號。，稱之為差模輸入信號。 -VEE + + iE iE1 +Vcc + + Re 圖圖 3.15 共共模模輸輸入入差差放放電電路路 Rc OcuRc Rb 2Idu2IuRb iE

20、2 1Iu1Ocu2Ocu2IduIdu + Rc + + 圖圖 3.16 差差模模輸輸入入的的交交流流通通路路 1Ou T1 2Idu Rb 1Iu Rc + + 2Ou T2 2Idu Rb 2Iu Ou + Rc + 圖圖 3.17 差差模模輸輸入入的的交交流流通通路路 1Ou T1 2Idu Rb 1Iu Rc + 2Ou T2 2Idu Rb 2Iu Ou Idu + Rc + 圖圖 3.18 差差模模輸輸入入的的微微變變等等效效電電路路 1Ou Rb Rc + 2Ou Rb Ou Idu rbe Bi Bi Bi Bi rbe 6HomeNextBackbebcIdOIdOddrR

21、RuuuuAAa 212/21)(1121單端輸出時：單端輸出時：)(2bebBIdidrRiur + Rc + 圖圖 3.18 差差模模輸輸入入的的微微變變等等效效電電路路 1Ou Rb Rc + 2Ou Rb Ou Idu rbe Bi Bi Bi Bi rbe codRr 差模電壓放差模電壓放大倍數大倍數121212)(dddIdOOIdOdAAAuuuuuAb雙端輸出時：)(2bebBIdidrRiurcodRr2思考題思考題 （1 1）為什么差放可以抑制零）為什么差放可以抑制零漂？（漂？（2 2）當輸出端接負載電）當輸出端接負載電阻阻R RL L時，靜態工作點和差模電時，靜態工作點和

22、差模電壓放大倍數如何？壓放大倍數如何？解答解答7HomeNextBack共模抑制比：共模抑制比： CMRcdCMRKAAK，理想情況下，理想情況下，三、差放電路的四種接法三、差放電路的四種接法 前面我們已經介紹前面我們已經介紹了雙入雙出和雙入單出兩了雙入雙出和雙入單出兩種接法。輸入信號除了可種接法。輸入信號除了可以接在差放電路的兩個輸以接在差放電路的兩個輸入端之間，還可以單端輸入端之間，還可以單端輸入（如圖入（如圖3.19所示），輸所示），輸出也可以采用單端和雙端出也可以采用單端和雙端兩種形式，從而構成兩種形式，從而構成單入單入雙出雙出和和單入單出單入單出兩種接法。兩種接法。 +Vcc + +

23、 Re 圖圖 3.19 單單端端輸輸入入方方式式 Rc ouRc Rb T2 T1 Iu-VEE Rb 8HomeNextBack 單端輸入可以等效為圖單端輸入可以等效為圖3.29所示輸入方式：既有差所示輸入方式：既有差模輸入信號模輸入信號uI，又有共模輸入，又有共模輸入信號信號uI/2；輸出電壓既包括差；輸出電壓既包括差模信號，又包括共模信號。模信號，又包括共模信號。單入單出、單入雙出情況下單入單出、單入雙出情況下的的靜態分析靜態分析和和差模信號差模信號的分的分析對應于雙入單出、雙入雙析對應于雙入單出、雙入雙出時的情況，沒有差別。出時的情況，沒有差別。 +Vcc + Re 圖圖 3.20 單

24、單端端輸輸入入方方式式 Rc ouRc Rb T2 T1 -VEE Rb + uI/2 - + uI/2 - + uI/2 - + -uI/2 - 對對共模信號共模信號而言，單入雙出在理想情況下，其共模信號完而言，單入雙出在理想情況下，其共模信號完全被抑制，可以等效為雙入雙出的情況；但在電路參數不完全全被抑制，可以等效為雙入雙出的情況；但在電路參數不完全一致時，存在共模雙出電壓。而單入單出就一定存在共模輸出一致時，存在共模雙出電壓。而單入單出就一定存在共模輸出電壓，共模電壓放大倍數的計算與雙入單出相同。電壓，共模電壓放大倍數的計算與雙入單出相同。9HomeNextBack四、差放電路的改進形式

25、四、差放電路的改進形式 差放電路依靠電路的對差放電路依靠電路的對稱性抑制零漂，當電路對稱稱性抑制零漂，當電路對稱性不好時，將產生零漂，故性不好時，將產生零漂，故在兩管發射極之間增加一阻在兩管發射極之間增加一阻值很小的調零電位器值很小的調零電位器Rw，以，以使使uI1= uI2 =0時，時， uO =0。 I +Vcc + + Rw 圖圖 3.21 差差放放電電路路的的改改進進形形式式 Rc ouRc Rb T2 T1 1Iu-VEE Rb + 2Iu 此外，增加此外，增加Re的阻值，的阻值，可以增加抑制零漂的效果，可以增加抑制零漂的效果，但同時需要提高電源電壓，但同時需要提高電源電壓，并且在集

26、成電路中，大阻值并且在集成電路中，大阻值電阻制作困難，所以改用恒電阻制作困難，所以改用恒流源代替流源代替Re 。 Rw的接入對差模電壓放大倍的接入對差模電壓放大倍數、輸入和輸出電阻有何影響？數、輸入和輸出電阻有何影響？解解:(1)求求Q點：點：10HomeNextBack I +Vcc + + Rw 圖圖 3.22 例例 3.4 圖圖 Rc Ou Rc Rb T2 T1 Iu -VEE Rb RL 例例3.4 圖圖3.22所示電路中，已知所示電路中，已知VCC= VEE =9V，VBE =0.7V， Rc=4.7 k ， Rb= Rw= 100 ， RL=10 k ， I=1.2mA， Rw的

27、的滑動端位于中點，晶體管滑動端位于中點，晶體管 =50，rbb =300 ， uI =0.02V，求：求： （1）靜態工作點；（）靜態工作點；（2）差模輸出電壓）差模輸出電壓 uO。 I/2 +Vcc Rw/2 半半邊邊直直流流通通路路 Rc T1 -VEE Rb mAIIE6 . 02 AIIEB 121 )(2 . 6VRIVRIVVVVbBBEcCCCECCE (2)求求 uO ： HomeNextBack I +Vcc + + Rw Rc Ou Rc Rb T2 T1 Iu -VEE Rb RL )(5 . 26 . 026)501(30026)1( kIrrEbbbe 5 .232)1(2/2/2/ wbebLcIOIOdRrRRRuuuuA Rw/2 半半邊邊交交流流通通路路 Rc T1 Rb + RL/2 + 2Ou 2/Iu )(47. 0VuAuIdO 1112HomeNextBack +Vcc + + R1 圖圖 3.23 例例 3.5 圖圖 R3 Ou R2 R6 T2 T1 Iu -VE