第三章 多级放大电路2313
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注意：每级电压放大倍数的计算，它的负载电阻就 是后一级的输入电阻。
二、输入电阻 多级放大电路的输入电阻就是第一级的输入电阻。
Ri Ri1
（注意：第一级是共集放大电路时，输入电阻与第二级的输入电阻 有关。）
三、输出电阻 多级放大电路的输出电阻就是最后一级的输入电阻。
R0 R0 n
（注意：最后一级是共集放大电路时，输出电阻与倒数第二级的 输出电阻有关。）
uC 1 uC 2
放大差模信号---“差动”
任意输入信号： uId uI 1 uIc 2
uId 2 u I 1 u I 2 其 中: 共 模 输 入 电 压 uIc 2 uI 2 uIc
差 模 输 入 电 压 uId uI 1 uI 2
可使用NPN型和PNP型混合使用的方法解决这个问题。
Uo'=Rc2/Re2[Vcc(Uo+UEB2)] 只要适当选取电阻Rc2和Re2，就 能使Uo'<Uo
2、直接耦合电路的优、缺点 优点：（1）可放大变化缓慢的信号, 可放大直流信号，低频特性好。 （2）易于集成（因为不使用电容） 。 缺点：静态工作点相互影响。
二、阻容耦合
优点：静态工作点不互相影响。 缺点：（1）不能放大变化缓慢的信号和直流信号。 （2）由于有电容，不易于集成，多用于分立 元件电路。
三、变压器耦合
U1 N 1 N n U2 2
I1 N 2 1 N n I2 1
U1 nU 2 2 U2 n n2 RL I1 I 2 I2 n
差动
叠加
电路
＝
差动
uIc
电路
＋
差动
uIc
u Id
电路
2
uId
2
共模输入
差模输入
例：ui1=2sint V ui2=4 V
则 uic=sint+2 V uid=2sint4 V
2、参数计算
（1）静态工作点 I BQ Rb U BEQ 2 I EQ Re VEE
2、光电耦合放大电路
可以是前级 放大电路
优点：输入与输出在电气上完全隔离, 抗干扰 能力强。
Baidu Nhomakorabea
§3.2 多级放大电路的动态分析
一、电压放大倍数
放大电路中前一级的输出电压是后一级的输入电压：
U 01 U 02 U0 Au Au1 Au 2 Aun Ui Ui2 U in
I EQ
VEE U BEQ 2 Re I EQ
(Rb一般很小,可忽略。)
I BQ （1 ） U CEQ U CQ U EQ VCC I CQ RC U BEQ
（2）共模放大倍数
uOC uOC 1 uOC 2 Ac 0 uIc uIc
（3）差模放大倍数
对称： uC 1 uC 2
u0 uC 1 uC 2
uI 1
u I 2
U CQ 1 uC 1）（U CQ 2 uC 2） （
差模信号作用下Re中电流变
0 抑制共模信号 温度变化对电路的影响相当于 共模信号作用于电路 ②差模信号ui1= ui2
化为零，Re对差模信号相当于短 u0 uC 1 uC 2 2uC 1 路。
R1 U B3 VEE R1 R2 U E 3 VEE I E3 R3
U E 3 U B 3 U BE 3
R2 VEE U BE 3 R1 R2 IC 3 R3
例题1：
1、静态分析：
第一级： U
R2 VCC BQ1 R1 R 2 U BQ1 U BEQ1 R4 I CQ1 I CQ1
第二级：
I EQ1 I BQ1
1 U CEQ 2 VCC I EQ 2 R6 U CEQ1 VCC I CQ1 ( R3 R4 )
传输特性： f ( u ) iC CE
iC i I D 当uCE 足够大时， 只与 D成正比。
参数：
iC 电流传输比： CTR i D
CTR比小，只有0.1到0.5
光电耦合器的应用之一：组成开关电路
对于开关电路，往往要求控制电路和开关电路之间要有很好的电隔 离，这对于一般的电子开关来说是很难做到的，但采用光电耦合器 就很容易实现了。 图1电路中，当输入信号ui为低电平时，晶体管V1处于截止 状态，光电耦合器B1中发光二极管的电流近似为零，输出端 Q11、Q12间的电阻很大，相当于开关“断开”；当ui为高电平 时，v1导通，B1中发光二极管发光，Q11、Q12间的电阻变小 ，相当于开关“接通”．
第三章
§3.1
多级放大电路
多级放大电路的耦合方式
直接耦合、阻容耦合、变压器耦合、光电耦合 一、直接耦合 1、静态工作点的设置 T2导通时VB2=0.7V，则 UCEQ1=0.7V，T1管的静态 工作点接近饱和区。
VB2
提高电位VB2，使T1远离饱 和区，可在T2发射极接一电 阻Re2 。
但这样会降低电压放大倍数
U0 （1 2）R6 // RL） ( Au 2 U 01 rbe 2 1 2）R6 // RL） （ (
Au Au1 Au2
Ri R1 // R2 // rbe1
rbe 2 R3 // R5 R0 R6 // 1 2
1 1 uod 2 uod （Rc // 2 RL） Ad 1 uId Rb rbe uId 2 Ri （Rb rbe） R0 2Rc 2
（4）共模抑制比
K CMR
Ad Ac
KCMR越大，对差模信号的放大能力越强，对共模信号
的抑制能力越强。
3、差分电路的四种接法
U CEQ 2 U CQ 2 U EQ 2 VCC I CQ RC U BEQ
静态电流IBQ1=IBQ2，ICQ1=ICQ2
②动态分析
a、输入差模信号
uod iC ( Rc // RL ) 1 （Rc // RL） Ad u Id 2iB ( Rb rbe ) 2 Rb rbe Ri （Rb rbe） 2 R0 Rc
U 0 I b RL n 2 RL Au Ui I b rbe rbe
变压器耦合
优点：工作点不影响，可以实现阻抗匹配。 缺点：不能放大直流信号，低频特性不好，体积大、 重量大。
四、光电耦合 1、光电耦合器
光电耦合器将发光二极管与光电 三极管相互绝缘地组合在一起。 发光二极管为输入回路，将电能 转换成光能；光电三极管为输出 回路，将光能再转换成电能。在 输出回路常采用复合管以提高电 流放大能力。
I BQ 2
VCC U BEQ 2 R5 1 2）R6 （
I EQ 2 1 2）I BQ 2 （
动态分析：
U01 1 R3 // Ri 2） （ Au1 Ri 2 R5 // rbe 2 1 2）R6 // RL） （ ( Ui rbe1
二、差动放大电路
1、抑制零漂的原理 (1)静态：
Vc1=Vc2，uo= Vc1Vc2=0 温度升高：Vc1=Vc2 uo= (Vc1+ Vc1)(Vc2+ Vc2 )=0
uI 1
u I 2
差动放大电路以增加一 套相同电路的代价来换 取对零漂的抑制。
对称
两个输入
（2）动态
①共模信号 ui1=ui2
Re越大，KCMR越大。
（3）单端输入、双端输出
单端输入，若输入信号为 uI , 则uId uI , uIc
如果电路参数理想对称，则Ac=0
u I 2
注意： 单端输入、双端输出电路与双端输入、双端输出电路的区别： 单端输入、双端输出电路在差模信号输入的同时，伴随着共模 信号输入。 单端输入、双端输出电路与双端输入、双端输出电路的静态工 作点和动态参数的分析完全相同。 （4）单端输入、单端输出（分析与双端输入、单端输出相同）
Ro R4
§3.3直接耦合放大电路 一、直接耦合放大电路的零点漂移现象 1、什么是零点漂移？
输入电压为零而输出电压不为零且缓慢变化的现象。（主要 由温度变化引起，又称为温度漂移。）
2、产生零点漂移的原因 T
IB β ICEO
IC
3、克服零点漂移的方法
（1）引入直流负反馈（Re）； （2）温度补偿（p110 图2.4.6 利用二极管进行温度补偿电路）； （3）采用差动放大电路。
前级是后级的信号源，其内阻就是前级的输出电阻。
例题2: 试求图示电路的 Au、Ri、R0
Ri 2 rbe (1 ) R4 U 01 Au1 Ui
g mU gs [ R2 ∥[rbe (1 ) R4 ] U g m R2 ∥[rbe (1 ) R4 ]
（思考：什么时候输入与输出同相？）
b、输入共模信号
输入共模信号时，Re电阻上的电流变化△iRE=2 △iE，发射
级电位的变化△uE=2 △iE Re ，所以对每一个晶体管来说，可 认为△iE流过阻值为2 Re的射级电阻。
uoc ( Rc // RL ) Ac u Ic Rb rbe 2(1 ) Re Ad Rb rbe 2(1 ) Re K CMR Ac 2( Rb rbe )
gs
U0 (1 ) R4 Au 2 U 01 rbe (1 ) R4 Au Au1 Au 2
rbe R2 Ro R4 ∥ 1
Ri R1
例题3: 试求图示电路的 Au、Ri、R0
Ri 2 rbe 2 u1 1 ( R1 ∥ rbe2 ) A rbe1 u 2 2 R4 A rbe2 Au Au1 Au 2 Ri ( R5 R2 ∥ R3 ) ∥ rbe1
四种接法的动态参数归纳： ①输入电阻 Ri （Rb rbe） 2 ②双端输出
C1 输出
RL （Rc // ） 2 Ad Rb rbe Ac 0 R0 2 Rc
u I ③单端输入，若输入信号为 uI , 则uId uI , uIc 2
（1）双端输入双端输出
1 （Rc // RL） 2 Ad Rb rbe
Ri （Rb rbe） 2 R0 2 Rc Ac 0 K CMR
（2）双端输入单端输出
①静态分析 RL VCC VCC RC RC // RL RL RC VEE U BEQ I EQ I EQ I BQ 2 Re （1 ） U CEQ 1 U CQ 1 U EQ 1 VCC I CQ RC U BEQ
VB2
可用二极管代替Re2，VB2≈1.4V。（动态时二极管等效 成一个小电阻。）
VB2
或者可用稳压管代替Re2
电阻R的作用是使稳压管工 作在稳压的范围里。 （动态 时稳压管等效成一个小电 阻。）
NPN管的集电极电位总比基 极高，经过几级放大后，输 出电位不断升高，甚至越来 越接近电源电压。电源电压 Vcc是一定的，级数越多， 后级静态工作点越难以设置。
单端输出 1 （Rc // RL） Ad 2 Rb rbe ( Rc // RL ) Ac Rb rbe 2(1 ) Re R0 Rc
④信号作用下的输出 uo Ad uId Ac uIc
4、具有恒流源的长尾式差动放大电路
Re越大，KCMR越大，抑制温漂的作用越强，但为了保持原 来的静态工作点，电源电压就要增加，且集成电路中，制作大 电阻也不容易，故靠增大Re的阻值来提高KCMR是不现实的。用 晶体管电路来代替Re：
二、输入电阻 多级放大电路的输入电阻就是第一级的输入电阻。
Ri Ri1
（注意：第一级是共集放大电路时，输入电阻与第二级的输入电阻 有关。）
三、输出电阻 多级放大电路的输出电阻就是最后一级的输入电阻。
R0 R0 n
（注意：最后一级是共集放大电路时，输出电阻与倒数第二级的 输出电阻有关。）
uC 1 uC 2
放大差模信号---“差动”
任意输入信号： uId uI 1 uIc 2
uId 2 u I 1 u I 2 其 中: 共 模 输 入 电 压 uIc 2 uI 2 uIc
差 模 输 入 电 压 uId uI 1 uI 2
可使用NPN型和PNP型混合使用的方法解决这个问题。
Uo'=Rc2/Re2[Vcc(Uo+UEB2)] 只要适当选取电阻Rc2和Re2，就 能使Uo'<Uo
2、直接耦合电路的优、缺点 优点：（1）可放大变化缓慢的信号, 可放大直流信号，低频特性好。 （2）易于集成（因为不使用电容） 。 缺点：静态工作点相互影响。
二、阻容耦合
优点：静态工作点不互相影响。 缺点：（1）不能放大变化缓慢的信号和直流信号。 （2）由于有电容，不易于集成，多用于分立 元件电路。
三、变压器耦合
U1 N 1 N n U2 2
I1 N 2 1 N n I2 1
U1 nU 2 2 U2 n n2 RL I1 I 2 I2 n
差动
叠加
电路
＝
差动
uIc
电路
＋
差动
uIc
u Id
电路
2
uId
2
共模输入
差模输入
例：ui1=2sint V ui2=4 V
则 uic=sint+2 V uid=2sint4 V
2、参数计算
（1）静态工作点 I BQ Rb U BEQ 2 I EQ Re VEE
2、光电耦合放大电路
可以是前级 放大电路
优点：输入与输出在电气上完全隔离, 抗干扰 能力强。
Baidu Nhomakorabea
§3.2 多级放大电路的动态分析
一、电压放大倍数
放大电路中前一级的输出电压是后一级的输入电压：
U 01 U 02 U0 Au Au1 Au 2 Aun Ui Ui2 U in
I EQ
VEE U BEQ 2 Re I EQ
(Rb一般很小,可忽略。)
I BQ （1 ） U CEQ U CQ U EQ VCC I CQ RC U BEQ
（2）共模放大倍数
uOC uOC 1 uOC 2 Ac 0 uIc uIc
（3）差模放大倍数
对称： uC 1 uC 2
u0 uC 1 uC 2
uI 1
u I 2
U CQ 1 uC 1）（U CQ 2 uC 2） （
差模信号作用下Re中电流变
0 抑制共模信号 温度变化对电路的影响相当于 共模信号作用于电路 ②差模信号ui1= ui2
化为零，Re对差模信号相当于短 u0 uC 1 uC 2 2uC 1 路。
R1 U B3 VEE R1 R2 U E 3 VEE I E3 R3
U E 3 U B 3 U BE 3
R2 VEE U BE 3 R1 R2 IC 3 R3
例题1：
1、静态分析：
第一级： U
R2 VCC BQ1 R1 R 2 U BQ1 U BEQ1 R4 I CQ1 I CQ1
第二级：
I EQ1 I BQ1
1 U CEQ 2 VCC I EQ 2 R6 U CEQ1 VCC I CQ1 ( R3 R4 )
传输特性： f ( u ) iC CE
iC i I D 当uCE 足够大时， 只与 D成正比。
参数：
iC 电流传输比： CTR i D
CTR比小，只有0.1到0.5
光电耦合器的应用之一：组成开关电路
对于开关电路，往往要求控制电路和开关电路之间要有很好的电隔 离，这对于一般的电子开关来说是很难做到的，但采用光电耦合器 就很容易实现了。 图1电路中，当输入信号ui为低电平时，晶体管V1处于截止 状态，光电耦合器B1中发光二极管的电流近似为零，输出端 Q11、Q12间的电阻很大，相当于开关“断开”；当ui为高电平 时，v1导通，B1中发光二极管发光，Q11、Q12间的电阻变小 ，相当于开关“接通”．
第三章
§3.1
多级放大电路
多级放大电路的耦合方式
直接耦合、阻容耦合、变压器耦合、光电耦合 一、直接耦合 1、静态工作点的设置 T2导通时VB2=0.7V，则 UCEQ1=0.7V，T1管的静态 工作点接近饱和区。
VB2
提高电位VB2，使T1远离饱 和区，可在T2发射极接一电 阻Re2 。
但这样会降低电压放大倍数
U0 （1 2）R6 // RL） ( Au 2 U 01 rbe 2 1 2）R6 // RL） （ (
Au Au1 Au2
Ri R1 // R2 // rbe1
rbe 2 R3 // R5 R0 R6 // 1 2
1 1 uod 2 uod （Rc // 2 RL） Ad 1 uId Rb rbe uId 2 Ri （Rb rbe） R0 2Rc 2
（4）共模抑制比
K CMR
Ad Ac
KCMR越大，对差模信号的放大能力越强，对共模信号
的抑制能力越强。
3、差分电路的四种接法
U CEQ 2 U CQ 2 U EQ 2 VCC I CQ RC U BEQ
静态电流IBQ1=IBQ2，ICQ1=ICQ2
②动态分析
a、输入差模信号
uod iC ( Rc // RL ) 1 （Rc // RL） Ad u Id 2iB ( Rb rbe ) 2 Rb rbe Ri （Rb rbe） 2 R0 Rc
U 0 I b RL n 2 RL Au Ui I b rbe rbe
变压器耦合
优点：工作点不影响，可以实现阻抗匹配。 缺点：不能放大直流信号，低频特性不好，体积大、 重量大。
四、光电耦合 1、光电耦合器
光电耦合器将发光二极管与光电 三极管相互绝缘地组合在一起。 发光二极管为输入回路，将电能 转换成光能；光电三极管为输出 回路，将光能再转换成电能。在 输出回路常采用复合管以提高电 流放大能力。
I BQ 2
VCC U BEQ 2 R5 1 2）R6 （
I EQ 2 1 2）I BQ 2 （
动态分析：
U01 1 R3 // Ri 2） （ Au1 Ri 2 R5 // rbe 2 1 2）R6 // RL） （ ( Ui rbe1
二、差动放大电路
1、抑制零漂的原理 (1)静态：
Vc1=Vc2，uo= Vc1Vc2=0 温度升高：Vc1=Vc2 uo= (Vc1+ Vc1)(Vc2+ Vc2 )=0
uI 1
u I 2
差动放大电路以增加一 套相同电路的代价来换 取对零漂的抑制。
对称
两个输入
（2）动态
①共模信号 ui1=ui2
Re越大，KCMR越大。
（3）单端输入、双端输出
单端输入，若输入信号为 uI , 则uId uI , uIc
如果电路参数理想对称，则Ac=0
u I 2
注意： 单端输入、双端输出电路与双端输入、双端输出电路的区别： 单端输入、双端输出电路在差模信号输入的同时，伴随着共模 信号输入。 单端输入、双端输出电路与双端输入、双端输出电路的静态工 作点和动态参数的分析完全相同。 （4）单端输入、单端输出（分析与双端输入、单端输出相同）
Ro R4
§3.3直接耦合放大电路 一、直接耦合放大电路的零点漂移现象 1、什么是零点漂移？
输入电压为零而输出电压不为零且缓慢变化的现象。（主要 由温度变化引起，又称为温度漂移。）
2、产生零点漂移的原因 T
IB β ICEO
IC
3、克服零点漂移的方法
（1）引入直流负反馈（Re）； （2）温度补偿（p110 图2.4.6 利用二极管进行温度补偿电路）； （3）采用差动放大电路。
前级是后级的信号源，其内阻就是前级的输出电阻。
例题2: 试求图示电路的 Au、Ri、R0
Ri 2 rbe (1 ) R4 U 01 Au1 Ui
g mU gs [ R2 ∥[rbe (1 ) R4 ] U g m R2 ∥[rbe (1 ) R4 ]
（思考：什么时候输入与输出同相？）
b、输入共模信号
输入共模信号时，Re电阻上的电流变化△iRE=2 △iE，发射
级电位的变化△uE=2 △iE Re ，所以对每一个晶体管来说，可 认为△iE流过阻值为2 Re的射级电阻。
uoc ( Rc // RL ) Ac u Ic Rb rbe 2(1 ) Re Ad Rb rbe 2(1 ) Re K CMR Ac 2( Rb rbe )
gs
U0 (1 ) R4 Au 2 U 01 rbe (1 ) R4 Au Au1 Au 2
rbe R2 Ro R4 ∥ 1
Ri R1
例题3: 试求图示电路的 Au、Ri、R0
Ri 2 rbe 2 u1 1 ( R1 ∥ rbe2 ) A rbe1 u 2 2 R4 A rbe2 Au Au1 Au 2 Ri ( R5 R2 ∥ R3 ) ∥ rbe1
四种接法的动态参数归纳： ①输入电阻 Ri （Rb rbe） 2 ②双端输出
C1 输出
RL （Rc // ） 2 Ad Rb rbe Ac 0 R0 2 Rc
u I ③单端输入，若输入信号为 uI , 则uId uI , uIc 2
（1）双端输入双端输出
1 （Rc // RL） 2 Ad Rb rbe
Ri （Rb rbe） 2 R0 2 Rc Ac 0 K CMR
（2）双端输入单端输出
①静态分析 RL VCC VCC RC RC // RL RL RC VEE U BEQ I EQ I EQ I BQ 2 Re （1 ） U CEQ 1 U CQ 1 U EQ 1 VCC I CQ RC U BEQ
VB2
可用二极管代替Re2，VB2≈1.4V。（动态时二极管等效 成一个小电阻。）
VB2
或者可用稳压管代替Re2
电阻R的作用是使稳压管工 作在稳压的范围里。 （动态 时稳压管等效成一个小电 阻。）
NPN管的集电极电位总比基 极高，经过几级放大后，输 出电位不断升高，甚至越来 越接近电源电压。电源电压 Vcc是一定的，级数越多， 后级静态工作点越难以设置。
单端输出 1 （Rc // RL） Ad 2 Rb rbe ( Rc // RL ) Ac Rb rbe 2(1 ) Re R0 Rc
④信号作用下的输出 uo Ad uId Ac uIc
4、具有恒流源的长尾式差动放大电路
Re越大，KCMR越大，抑制温漂的作用越强，但为了保持原 来的静态工作点，电源电压就要增加，且集成电路中，制作大 电阻也不容易，故靠增大Re的阻值来提高KCMR是不现实的。用 晶体管电路来代替Re：