4章多级放大电路
模电总结复习资料_模拟电子技术基础(第五版)
绪论一.符号约定•大写字母、大写下标表示直流量。
如：V CE、I C等。
•小写字母、大写下标表示总量〔含交、直流〕。
如：v CE、i B等。
•小写字母、小写下标表示纯交流量。
如：v ce、i b等。
•上方有圆点的大写字母、小写下标表示相量。
如：等。
二．信号〔1〕模型的转换〔2〕分类〔3〕频谱二.放大电路〔1〕模型〔2〕增益如何确定电路的输出电阻r o？三．频率响应以及带宽第一章半导体二极管一.半导体的根底知识1.半导体---导电能力介于导体和绝缘体之间的物质(如硅Si、锗Ge)。
2.特性---光敏、热敏和掺杂特性。
3.本征半导体----纯洁的具有单晶体结构的半导体。
4. 两种载流子----带有正、负电荷的可移动的空穴和电子统称为载流子。
5.杂质半导体----在本征半导体中掺入微量杂质形成的半导体。
表达的是半导体的掺杂特性。
*P型半导体:在本征半导体中掺入微量的三价元素〔多子是空穴，少子是电子〕。
*N型半导体: 在本征半导体中掺入微量的五价元素〔多子是电子，少子是空穴〕。
6. 杂质半导体的特性*载流子的浓度---多子浓度决定于杂质浓度，少子浓度与温度有关。
*体电阻---通常把杂质半导体自身的电阻称为体电阻。
*转型---通过改变掺杂浓度，一种杂质半导体可以改型为另外一种杂质半导体。
7. PN结* PN结的接触电位差---硅材料约为0.6~0.8V，锗材料约为0.2~0.3V。
* PN结的单向导电性---正偏导通，反偏截止。
8. PN结的伏安特性二. 半导体二极管*单向导电性------正向导通，反向截止。
*二极管伏安特性----同ＰＮ结。
*正向导通压降------硅管0.6~0.7V，锗管0.2~0.3V。
*死区电压------硅管0.5V，锗管0.1V。
3.分析方法------将二极管断开，分析二极管两端电位的上下:假设 V阳 >V阴( 正偏 )，二极管导通(短路);假设 V阳 <V阴( 反偏 )，二极管截止(开路)。
第4章 三极管及放大电路基础1
与 的关系
IC IC ICBO I E ICBO IC I B ICBO
(1 ) IC I B ICBO
I CBO IC IB 1 1
IE
N
P
N
I'C ICBO IC
IC I B (1 ) ICBO
共射直流电流放大倍数： IC I B 1.7 42.5 0.04 共射交流电流放大倍数： IC I B 2.5 1.7 40 0.06 0.04 说明： 例：UCE=6V时： 曲线的疏密反映了 的大小； IC(mA ) 160mA 电流放大倍数与工作点的位置有关； I 5 140mA CM 120mA 交、直流的电流放大倍数差别不大， 4 100mA 今后不再区别；
3 80mA
___
4. 集电极最大电流ICM 当值下降到正常值的三分之二时的 集电极电流即为ICM。
IC
2.5 2 1.7
1 0 2 4 6 8
IB 40mA
IB=60mA 20mA IB=0 10 UCE(V)
六、主要参数
5. 集-射极反向击穿电压U(BR)CEO 手册上给出的数值是25C、基极开路时的击穿电压U(BR)CEO。 6. 集电极最大允许功耗PCM 集电极电流IC 流过三极管， 所发出的焦耳热为： PC =ICUCE 导致结温 上升，PC 有限制， PCPCM 7. 频率参数
扩散 I C 复合 I B
IC
C
N
IB
P N
EC
或者 IC≈IB
I E IC I B (1 ) I B
EB
E
IE
二、电流放大原理
4-1 多级放大电路习题
第四章§4.1 多级放大电路习题（一）考核内容3．掌握多级放大电路耦合方式、特点。
4.1 多级放大电路4.4.1 多级放大电路的耦合方式在多级放大电路中,将级与级之间的连接方式称为耦合方式.。
一般常用的耦合方式有：阻容耦合、直接耦合、变压器耦合。
1、阻容耦合：将放大器通过电容和下一级的输入电阻连接的方式称为阻容耦合方式。
阻容耦合放大电路的优点是:(1)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)在信号传输过程中，交流信号损失小。
阻容耦合放大电路的缺点是:(1)因电容对交流信号具有一定的容抗，若电容量不是足够大，则在信号传输过程中会受到一定的衰减。
尤其不便于传输变化缓慢的信号。
(2) 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直接耦合为了避免在信号传输过程中，耦合电容对缓慢变化的信号带来不良影响，把前一级输出端（或经过电阻等）直接接到下一级的输入端，这种连接方式称为直接耦合。
直接耦合的优点是:(1)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。
(2)电路简单，便于集成，所以集成电路中多采用这种耦合方式。
直接耦合的缺点是:(1) 直接耦合放大电路的各级静态工作点相互影响，各级静态工作点相互牵制。
(2) 存在零点漂移。
多级放大电路的直接耦合是指前一级放大电路的输出直接接在下一级放大电路的输入端，很显然直接耦合放大电路的各级静态工作点相互影响，并且还存在零点漂移现象，即当输入信号为零时，受环境温度等因素的影响，输出信号不为零，而是在静态工作点附近上下变化。
【概念】零点漂移：指当输入信号为零时，输出信号不为零，而是在静态工作点附近上下变化。
原因：放大器件的参数受温度影响而使Q 点不稳定。
也称温度漂移。
放大电路级数愈多，放大倍数愈高，零点漂移问题愈严重。
第04章 集成运算放大电路题解
第四章集成运算放大电路自测题一、选择合适答案填入空内。
（1）集成运放电路采用直接耦合方式是因为。
A．可获得很大的放大倍数B. 可使温漂小C．集成工艺难于制造大容量电容（2）通用型集成运放适用于放大。
A．高频信号B.低频信号C.任何频率信号（3）集成运放制造工艺使得同类半导体管的。
A.指标参数准确B.参数不受温度影响C．参数一致性好（4）集成运放的输入级采用差分放大电路是因为可以。
A．减小温漂B. 增大放大倍数C. 提高输入电阻（5）为增大电压放大倍数，集成运放的中间级多采用。
A．共射放大电路B.共集放大电路C．共基放大电路解：（1）C （2）B （3）C （4）A （5）A二、判断下列说法是否正确，用“√”或“×”表示判断结果填入括号内。
（1）运放的输入失调电压U I O 是两输入端电位之差。
( ) （2）运放的输入失调电流I I O 是两端电流之差。
( ) （3）运放的共模抑制比cdCMR A A K =( ) （4）有源负载可以增大放大电路的输出电流。
( )（5）在输入信号作用时，偏置电路改变了各放大管的动态电流。
( ) 解：（1）× （2）√ （3）√ （4）√ （5）× 三、电路如图T4.3所示，已知β1=β2=β3=100。
各管的U B E 均为0.7V ，试求I C 2的值。
图T4.3解：分析估算如下： 100BE1BE2CC =--=RU U V I R μ AβCC B1C0B2C0E1E2CC1C0I I I I I I I I I I I I R +=+=+====1001C =≈⋅+=R R I I I ββμA四、电路如图T4.4所示。
图T4.4（1）说明电路是几级放大电路，各级分别是哪种形式的放大电路（共射、共集、差放……）；（2）分别说明各级采用了哪些措施来改善其性能指标（如增大放大倍数、输入电阻……）。
解：（1）三级放大电路，第一级为共集-共基双端输入单端输出差分放大电路，第二级是共射放大电路，第三级是互补输出级。
电子电工学——模拟电子技术 第四章 双极结型三极管及发达电路基础
4.1 双极结型三极管BJT
(Bipolar Junction Transistor)
又称半导体三极管、晶 体管，或简称为三极管。
分类： 按材料分：硅管、锗管 按结构分：NPN型、PNP型 按频率分：高频管、低频管 按功率分：小功率、大功率
半导体三极管的型号
国家标准对半导体三极管的命名如下:
3 D G 110 B
c
e V VCE
VCC
V
VBE
也是一组特性曲线
实验电路
1.共射极电路的特性曲线
输入特性 :iB=f(vBE)|vCE=const
(1)VCE=0V时，发射结和集电结均正偏，输入特性相当于两个PN结并联
(2)VCE=1V时，发射结正偏，集电结反偏，收集电子能力增强，发射极发
射到基区的电子大部分被集电极收集，从而使得同样的VBE时iB减小。
ICEO (1 )ICBO 值愈大，则该管的 ICEO 也愈大。
３．极限参数
(1) 集电极最大允许电流 ICM
过流区
当IC过大时，三极管的值要 iC
减小。在IC=ICM时，值下降 ICM
到额定值的三分之二。
PCM = iCvCE
(2) 集电极最大允许耗散功率 PCM
将 iC 与 vCE 乘 积 等 于 规 定 的 PCM 值各点连接起来，可得 一条双曲线。
利用IE的变化去控制IC，而表征三极管电流控制作用的参 数就是电流放大系数 。
共射极组态连接方式
IE UBE
+ Uo
-
49 IC 0.98(mA)
IB
20( A)
共射极接法应用我们得到的结论：
１、从三极管的输入电流控制输出电流这一点看来，这两 种电路的基本区别是共射极电路以基极电流作为输入控制 电流。 ２、共基极电路是以发射极电流作为输入控制电流。
第四章 场效应晶体管及其放大电路
ID
IDSS(1源自U GS U GS(off)
)
2
3. 结型场效应管
结型场效应管的特性和耗尽型绝 缘栅场效应管类似。图4-7 a)、 b) 分别为Ｎ沟道和Ｐ沟道的结型场效 应管图形符号。
图4-7
使用结型场效应管时，应使栅极与源极间加反偏电压，漏 极与源极间加正向电压。对于Ｎ沟道的管子来说，栅源电压应 为负值，漏源电压为正值。
图4-1
（1）工作原理
增强型MOS管的源区(N+)、衬底(P型)和漏区(N+)三者之 间形成了两个背靠背的PN+结，漏区和源区被P型衬底隔开。
当栅-源之间的电压 uGS 0时，不管漏源之间的电源VDD 极 性如何，总有一个PN+结反向偏置，此时反向电阻很高，不能 形成导电通道。
若栅极悬空，即使漏源之间加上电压 uDS，也不会产生漏 极电流 iD ，MOS管处于截止状态。
2) 输出特性曲线 I D f (U DS ) UGS常数
图4-4b)是N沟道增强型MOS管的输出特性曲线，输出特性曲 线可分为下列几个区域。
① 可变电阻区
uDS很小时，可不考虑 uDS 对沟道的影响。于是 uGS一 定时，沟道电阻也一定， 故 iD 与 uDS 之间基本上是 线性关系。
uGS 越大，沟道电阻越
的变化而变化，iD 已趋于饱和， 具有恒流性质。所以这个区域 又称饱和区。
③ 截止区
uGS UGS(th)时以下的区域。
（夹断区）
当uDS增大一定值以后，漏源之间会发生击穿，漏极电流 iD急剧增大。
2. N沟道耗尽型绝缘栅场效应管的结构
上述的增强型绝缘栅场效应管只有当 uGS U GS(th) 时才能形成导电沟道，如果在制造时就使它具有一个原始 导电沟道，这种绝缘栅场效应管称为耗尽型。
模拟电子技术第4章习题答案
4 基本放大电路自我检测题一．选择和填空1. 在共射、共基、共集三种基本放大电路组态中，希望电压放大倍数绝对值大，可选用 A 或C ；希望带负载能力强，应选用 B ；希望从信号源索取电流小，应选用 B ；希望既能放大电压，又能放大电流，应选用 A ；希望高频响应性能好，应选用 C 。
（A ．共射组态，B ．共集组态，C ．共基组态）2．射极跟随器在连接组态方面属共 集电 极接法，它的电压放大倍数接近 1 ，输入电阻很 大 ，输出电阻很 小 。
3．H 参数等效电路法适用 低 频 小 信号情况。
4．图解分析法适用于 大 信号情况。
5．在线性放大条件下，调整图选择题5所示电路有关参数，试分析电路状态和性能指标的变化。
（A ．增大， B ．减小，C ．基本不变）（1）当R c 增大时，则静态电流I CQ 将 C ，电压放大倍数v A 将 A ，输入电阻R i 将 C ，输出电阻R o 将 A ；（2）当V CC 增大，则静态电流I CQ 将 A ，电压放大倍数v A 将 A ，输入电阻R i 将 B ，输出电阻R o 将 C 。
6．在图选择题5所示电路中 ，当输入电压为1kHz 、5mV 的正弦波时，输出电压波形出现底部削平失真。
回答以下问题。
（1）这种失真是 B 失真。
（A ．截止，B ．饱和，C ．交越，D ．频率） （2）为了消除失真，应 B 。
（A ．增大C R ，B ．增大b R ，C ．减小b R ，D ．减小 CC V ，E ．换用β大的管子）。
R b R c+V CCC 2C 1R Lv iv oT图选择题57. 随着温度升高，晶体管的电流放大系数 _A_，穿透电流CEO I _A_，在I B 不变的情况下b-e 结电压V BE_B _。
（ A ．增大，B ．减小，C ．不变）8．随着温度升高，三极管的共射正向输入特性曲线将 C ，输出特性曲线将 A ，输出特性曲线的间隔将 E 。
（A ．上移， B ．下移，C ．左移，D ．右移，E ．增大，F ．减小，G ．不变） 9．共源极放大电路的v o 与v i 反相位，多作为 中间级 使用。
多级放大电路
多级放大电路概述 电流源共发射极放大电路的组成及放大作用共集电极电路和共基极电路图解分析法本章小结微变等效电路分析法图2.7.1 多级放大器框图由于单级放大电路的放大倍数有限，不能满足实际的需要，因此实用的放大电路都是由多级组成的。
通常可分为两大部分，即压放大(小信号放大)和功率放大(大信号放大)，如图2.7.1框图所示。
前置级一般跟据信号源是电压源还是电流源来选定，它与中间主要的作用是放大信号电压。
中间级一般都用共发射极电路或组合电路组成。
末级要求有一定的输出功率供给负载R L ，称为功率放器，一般由共集电极电路，或互补推挽电路，有时也用变压器耦合放大电路。
2.7.1. 级间耦合方式在多级放大器中前置级的输入信号由信号源提供。
前级的输出信号(电压或电流)加到后级的输入端所采用的方式称为耦合，通过合电路使前后级联系起来。
前级的输出信号就是后级的输入信号源，前级的输出电阻就是后级的信号源内阻，后级的输入电阻就是级的负载电阻。
耦合方式解决的是级与级之间如何连接的问题。
对耦合方式的要求是不失真地、有效地传送信号。
在多级放大器中通常采用的耦合方式有三种，即变压器耦合、阻容耦合和直接耦合。
变压器耦合放大电路图2.7.2 变压器耦合多级放大器变压器耦合放大电路如图2.7.2所示。
它的特点是，各级工作点互相独立；通过变压器的阻抗变换作用，使级与级之间达到阻抗配，以获得最大功率输出。
缺点是体积大，笨重、价格高、频率响应差(高频段受线圈之间分布电容的影响，低频段受电感的影响不利于小型化，在低频小信号多级电压放大器中一般不采用。
在功率放大器中，有时选用。
阻容耦合放大电路图2.7.3 阻容耦合多级放大器阻容耦合(实际上应该称为电容耦合)放大电路如图2.7.3所示。
它的特点是，各级静态工作点互相独立，体积小，价格低。
缺点当频率很低时，电容的容抗不能忽略，输出电压比中频时低，低频响应差，级与级之间阻抗严重失配。
直接耦合放大电路图2.7.4 直接耦合多级放大器直接耦合放大电路如图2.7.4所示。
模拟电子技术(4.1)--多级放大电路和集成运算放大器
第4章多级放大电路和集成运算放大器例题【例4-1】 已知电路如图4-1所示，V 12CC +=V Ω='100b b r ，6021==ββ，Ω=k 300B1R ，Ω=k 2C1R ，Ω=k 200B2R ，Ω=k 2E R ，Ω=k 2L R ，V 7.0BE =U ，1C 、2C 、3C 对交流看作短路。
（1）估算静态工作点1B I 、1C I 、2B I 、2C I ；（2）计算总的电压放大倍数；（3）求放大电路的输入电阻和输出电阻。
图4-1 例4-1电路【解4-1】 【解题思路】本题是阻容耦合两级放大电路，故前后两级静态工作点独立；第一级为共发射极电路，故输入电阻即第一级放大电路的输入电阻；第二级为共集电极接法的射极跟随器，输出电阻尽管是第二级的输出电阻，但是在计算过程中要考虑前一级放大电路的影响。
【解题过程】（1）静态工作点μA 383003.11B1BEQ1CC 1≈=-=R U V I B 2.3mA μA 3860B11C1≈⨯==I I βμA352612003.11)1(E2B2BEQ2CC B2=⨯+=++-=R R U V I β 2.1mAμA 3560B22C2≈⨯==I I β（2）总的电压放大倍数是各级放大电路电压放大倍数的乘积。
采用教材P127页的方法1：在计算第一级的电压放大倍数时，把第二级的输入电阻作为第一级的负载考虑，然后单独计算第二级的放大倍数。
kΩ8.03.22661100mV 26)1(EQ11b b be1≈⨯+=++='I r r βkΩ8.01.22661100mV 26)1(EQ22b b be2≈⨯+=++='I r r βkΩ47)]2//2(618.0//[200)]//)(1(//[L E 2be2B2i2≈⨯+=++=R R r R R β1440.8)47//2(60)//(be1i2C11.i.o1u1.≈⨯-=-==r R R U U A β99.08.6161)//)(1()//)(1(L E 2be2L E 2.i2.o u2.≈-=+++==R R r R R U U A ββ143u2.u1.u .≈⋅=A A A （3）输入电阻和输出电阻kΩ8.08.0//300//be1B1i1i ≈===r R R R Ω450612//2008.0//21////2C1B2be2o2o ≈+=++==βR R r R R R E 【点 评】本题的难点是输出电阻的计算，由于输出级采用的是射极跟随器，故一方面输出电阻的计算应考虑前一级的影响；另外，在计算过程中，以发射极作为参照基准，在基极回路的电阻要等比缩小21β+倍。
第4章三极管及放大电路基础
实现这一传输过程的两个条件是：
（1）内部条件：发射区杂质浓度远大于基区 杂质浓度，且基区很薄。
（2）外部条件：发射结正向偏置，集电结反 向偏置。从电位上来看对于NPN型三极管，
UC＞UB＞UE
4.1.3 BJT的特性曲线
iB/uA
vvio与iBv/iu相vABE位相反6i0B；
iC
vCE
Q`
|-vo|
iC/mA
可以测量出放40大电路的电Q压放大倍数；
可以确定最大不失真输出幅度。
20 IBQ
Q``
iC/mA 交流负载线
Q`
60uA
Q
40uA
ICQ
Q`` 20uA
t
vBE/V
t
共vB射E/V极放大电路
end
4.2 共射极放大电路
电路组成 简化电路及习惯画法 简单工作原理 放大电路的静态和动态 直流通路和交流通路
4.2 共射极放大电路
1. 电路组成
输入回路（基极回路） 输出回路（集电极回路）
3.2 共 射极放
2. 简化电路及习惯画法
大电路
共射极基本放大电路
习惯画法
注意： 判断一个电路能否正常放大一般从以下 几点考虑（1）保证三极管处于放大状态，因 此直流电源及其极性要接正确。直流电源要保 证发射结正偏、集电结反偏。 （2）输入信号Ui能够加在三极管的B、E之间 （RB不能为0），输出信号U0能够从C、E两点 取出（RC不能为0）。 （3）耦合电容作用是通交流阻直流。它的极 性及位置要接正确
4.2 共 射极放
4. 放大电路的静态和动态
第4章 集成电路运算放大电路
④动态时ΔiO约为多少？
4.3 集成运放电路简介
•电压放大倍数高 集成运放的特点： •输入电阻大 •输出电阻小 已知电路图，分析其原理和功能、性能。 （1）了解用途：了解要分析的电路的应用场合、用途和技术 指标。 （2）化整为零：将整个电路图分为各自具有一定功能的基本 电路。 （3）分析功能：定性分析每一部分电路的基本功能和性能。 （4）统观整体：电路相互连接关系以及连接后电路实现的功 能和性能。 （5）定量计算：必要时可估算或利用计算机计算电路的主要 参数。
4.2.1 基本电流源电路
一、镜像电流源
T0 和 T1 特性完全相同。
U BE0 = U BE1 U BE I B0 = I B1 I B I C0 = I C1 I C
I R IC 2I B IC 2 IC IC
2
I R 即I C1
当β>>2时， I C1
学习指导 4.1 集成运算放大电路概述 4.2 集成运放中的电流源 4.3 集成运放电路的简介 4.4 集成运放的性能指标及低频等效电路
4.5 集成运放的种类及选择（自学） 4.6 集成运放的使用（自学） 小结
作 业
• 4.3
学习指导
在半导体制造工艺的基础上，将整个电路中的元 器件制作在一块硅基片上，构成特定功能的电子电路， 称为集成电路。 其体积小，而性能却很好。 集成电路按其功能分，有模拟集成电路和数字集 成电路。模拟集成电路的种类繁多，其中集成运算放 大器（简称集成运放）是应用极为广泛的一种。 主要内容:(1)集成运放中的电流源;(2)集成运放 电路的分析;(3)集成运放及主要性能指标。 基本要求:(1)熟悉运放的组成及各部分的作用， 理解主要性能指标及其使用注意事项；（2）了解镜 像电流源、微电流源的工作原理、特点和主要用途； (3)了解运放F007的基本组成和工作原理。（4）熟悉 LM324集成运放的引脚分布及其应用。
第4章集成运算放大电路
2020年4月8日星期三
Shandong University
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模拟电路
二、集成运放电路的组成
两个 输入端
一个 输出端
若将集成运放看成为一个“黑盒子”，则可等效为一个 双端输入、单端输出的差分放大电路。
2020年4月8日星期三
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模拟电路
集成运放电路四个组成部分的作用
模拟电路
第四章 集成运算放大电路
§4.1 概述 §4.2 集成运放中的电流源 §4.3 电路分析及其性能指标
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模拟电路
§4.1 概述
一、集成运放的特点 二、集成运放电路的组成 三、集成运放的电压传输特性
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2020年4月8日星期三
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模拟电路
三、集成运放的电压传输特性 uO=f(uP-uN)
在线性区：
uO＝Aod(uP－uN) Aod是差模开环放大倍数。
非线 性区
由于Aod高达几十万倍，所以集成运放工作在线性区时的 最大输入电压(uP－uN)的数值仅为几十～一百多微伏。
特点：IC1具有更高的稳定性。
2020年4月8日星期三
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三、微电流源
模拟电路
要求提供很小的静态电流，又不能用大电阻。
IE1 (UBE0 UBE1) Re
U BE
I UT
I I e ， I e E
S
E0 E1
模电课件第四章集成运算放大电路
§4.1集成运算放大电路概述 一、集成运放的电路结构特点
集成运算放大电路：高电压放大倍数的直接耦合多级放大电路。
2019/7/28
模电课件
二、集成运放的电路组成
1、输入级：运算放大器的输入级通常是差分放大电路，其主 要功能是抑制共模干扰和温漂，双极型运放中差分管通常采 用CC-CB复合管，以便拓展通频带。 2、中间级：电压放大，要求：放大倍数要尽可能大，通常采 用共201射9/7/2或8 共源电路，并采用恒模电流课源件 负载和复合管以增加电压 放大倍数。
工作在放大状态。
当T0与 T1特性参数完全一致时，由U BE0 = U BE1可推得
IB0 = IB1 = IB IC0 = IC1 = Io 由基极输入回路得，
Io
IR
VCC
U BE R
I0 2IB
I0
2
I0
所以，I0
1 1 2
IR
基准电流
输出电流
当
时，I0 IR 。
在集成运放电路中通常只能制作小容量（几十pF）电容，不能 制作大201容9/7/量28 电解电容，级间通常模采电课用件 直接耦合。
四、以电流源为有源负载的放大电路
在集成运放的共射（共源）放大电路中，为了提高电压放大 倍数，常用电流源电路取代Rc （或Rd ），这样在电源电压不 变的情况下，既获得合适的静态电流，又可以得到很大的等效 的Rc（或 Rd ）。
（1） 运放电路的结构分解 输入级是一个差动放大电路，主要由T1、T3（共集-共基组合）
和T2、T4组成。中间放大级由T16、T17、T13组成共集—共射电路； 输出级由T14、T18 、 T19组成互补输出电路。
(完整版)第4章集成运算放大电路课后习题及答案(最新整理)
第4章 集成运算放大电路一 填空题1、集成运放内部电路通常包括四个基本组成部分,即、、和。
2、为提高输入电阻，减小零点漂移，通用集成运放的输入级大多采用_________________电路；为了减小输出电阻，输出级大多采用_________________ 电路。
3、在差分放大电路发射极接入长尾电阻或恒流三极管后，它的差模放大倍数ud A 将 ，而共模放大倍数将 ，共模抑制比将 。
uc A CMR K 4、差动放大电路的两个输入端的输入电压分别为和，则差模mV 8i1-=U mV 10i2=U 输入电压为 ，共模输入电压为 。
5、差分放大电路中，常常利用有源负载代替发射极电阻，从而可以提高差分放大电e R 路的 。
6、工作在线性区的理想运放，两个输入端的输入电流均为零，称为虚______；两个输入端的电位相等称为虚_________；若集成运放在反相输入情况下，同相端接地，反相端又称虚___________；即使理想运放器在非线性工作区，虚_____ 结论也是成立的。
7、共模抑制比K CMR 等于_________________之比，电路的K CMR 越大，表明电路__________越强。
答案：1、输入级、中间级、输出级、偏置电路；2、差分放大电路、互补对称电路；3、不变、减小、增大；4、-18mV, 1mV ；5、共模抑制比；6、断、短、地、断；7、差模电压放大倍数与共模电压放大倍数,抑制温漂的能力。
二 选择题1、集成运放电路采用直接耦合方式是因为_______。
A ．可获得很大的放大倍数B .可使温漂小C .集成工艺难以制造大容量电容2、为增大电压放大倍数，集成运放中间级多采用_______。
A . 共射放大电路 B. 共集放大电路 C. 共基放大电路3、输入失调电压U IO 是_______。
A .两个输入端电压之差B .输入端都为零时的输出电压C .输出端为零时输入端的等效补偿电压。
4章 组合放大电路
i3
ro
Au1=-β 1ri2/rbe1 Au2=β 2(R4//ri3)/rbe2 Au3=(1+β 3)(R6//RL)/[rbe3+ (1+β 3)(R6//RL)] Au= Au1.Au2.Au3
(1-18)
§4.1 一般组合放大电路
④计算输入输出电阻
ib β1ib1
rS uS + R2 3 1
o2
r
i3
ro
②首先计算第二、三级的输入电阻
ri3= rbe3+(1+β3)（R6//RL）
(1-17)
§4.1 一般组合放大电路
③计算各级放大倍数
ib β1ib1
rS uS + R2 3 1
rbe3 ib
2
β2ib2
R4
ib
3
+ R6 RL u0
R rbe1
rbe2
β3ib3
ri
ri 2
r
o2
r
四、共射-共基-共集放大电路
1. 静态分析
R3 U CE1Q (U B2 U BE2Q VCC U B1 ) R1 R2 R3 (U B1 U BE1Q ) R2 R3 U B2 U B2 U B1 VCC R1 R2 R3 U CE2Q UCC U C2Q I B3Q )R4 rS V (I BE1Q I E1Q B1 U (UR B2 BE2Q ) uS 5 I I E2Q UC2Q V IIC1Q I E1Q R
(1-13)
§4.1 一般组合放大电路
Ib RS
UGS
Id
Rg
RD R3 R4
第四章差动与集成运算放大电路
其中R′L=Rc∥(1/2RL)。这里R′L≠Rc∥RL，其原因是由于两 管对称，集电极电位的变化等值反相， 而与两集电极相连的
RL的中点电位不变，这点相当于交流地电位。因而对每个单管 来说， 负载电阻（输出端对地间的电阻）应是RL的一半，即
RL/2，而不是RL。
差动放大器对共模信号无放大，对差模信号有放大，这意 味着差动放大器是针对两输入端的输入信号之差来进行放大的，
第4章 差动放大电路与集成运算放大器
如图4.1.1（b）所示。不过，若采用图4.1.1（b）所示电路， 后级的集电极电位逐级高于前级的集电极电位，经过几级耦合 之后， 末级的集电极电位便会接近电源电压，这实际上也是限 制了放大器的级数。
所谓零点漂移，就是当输入信号为零时，输出信号不为零， 而是一个随时间漂移不定的信号。零点漂移简称为零漂。产生 零漂的原因有很多，如温度变化、电源电压波动、晶体管参数 变化等。其中温度变化是主要的，因此零漂也称为温漂。 在阻 容耦合放大器中，由于电容有隔直作用，因而零漂不会造成严 重影响。但是，在直接耦合放大器中，由于前级的零漂会被后 级放大，因而将会严重干扰正常信号的放大和传输。比如，图 4.1.1所示直接耦合电路中，输入信号为零时（即ΔUi=0），输 出端应有固定不变的直流电压Uo = UCE2。
所示。
第4章 差动放大电路与集成运算放大器
第4章 差动放大电路与集成运算放大器
由图4.1.4（a）可以看出，当差动放大器输入共模信号时， 由于电路对称，其输出端的电位Uc1和Uc2的变化也是大小相等、 极性相同，因而输出电压Uoc保持为零。可见，在理想情况下 （电路完全对称），差动放大器在输入共模信号时不产生输出 电压，也就是说，理想差动放大器的共模电压放大倍数为零， 或者说，差动放大器对共模信号没有放大作用，而是有抑制作 用。实际上，上述差动放大器对零漂的抑制作用就是它抑制共 模信号的结果。因为当温度升高时，两个晶体管的电流都要增 大，这相当于在两个输入端加上了大小相等、 极性相同的共模 信号。换句话说，产生零漂的因素可以等效为输入端的共模信 号。显然，Ac越小，对零漂的抑制作用越强。
多级放大电路的耦合方式详解
多级放大电路的耦合方式及性能指标详解在每一级带负载的情况下，多级放大电路的放大倍数是各级电压增益之积。
输入电阻是从输入级看过去得到的等效电阻，输出电阻指的是从输出级等效的电阻，对于多级放大电路要求输入电阻尽量大，输出电阻尽量小，从而输出信号不失真，获得较大的电压增益。
一、多级放大电路的耦合方式1、直接耦合直接耦合指的是将各级放大电路直接相连；第一级电路的输出是T1的集电极，T1的集电极直接与T2的基极相连，主要应用在集成电路中，优点是没有电感和电容等这类电抗元件，低频特性好，元器件简单，但是直接耦合的电路前后级的静态工作点相互影响，容易产生零点飘移（可以通过差分电路消除）。
直接耦合2、阻容耦合阻容耦合指的是多级放大电路的前级放大电路和后级放大电路之间的连接是电容，通过电容把信号源与放大电路、放大电路的前后级、放大电路与负载相连，如下图所示中的C2；输入信号通过C1耦合到T1，T1的输出端通过C2和T2的输入端相连。
Q点之间相互独立，不能放大直流信号，低频特性差。
当温度发生变化时，前级电路的静态电压变化，但是由于耦合电容的存在，所以发生的变化不会耦合到下级电路，因此解决了零点漂移现象。
阻容耦合3、变压器耦合变压器耦合指的是通过变压器连接前后级的耦合方式，如下所示，通过磁耦合将原边的信号耦合到副边，变压器通交流，阻挡直流电压、电流。
这种耦合方式的优点是可以利用原边和副边绕组的距数比让级之间达到阻抗匹配，前后级的静态工作点相互独立。
但低频特性差、体积大、笨重，且不能集成。
这种藕合方式主要应用在高频信号的放大场合。
变压器耦合4、光电耦合光电耦合对输入输出电气隔离良好，抗干扰能力强。
二、多级放大电路的性能指标多级放大电路的主要指标有电压放大倍数、输入电阻、输出电阻等性能指标；电压放大倍数：组成它的各级电压放大倍数之积。
多级放大电路输入电阻/输出电阻：多级放大电路的输入阻抗就是第一级的输入阻抗；多级放大电路的输出阻抗就是最后一级的输出阻抗；。
多级放大电路
第三章多级放大电路3.1 放大电路产生零点漂移的主要原因是[ ]A.放大倍数太大B.采用了直接耦合方式C.晶体管的噪声太大D.环境温度变化引起参数变化3.2 差动放大电路的设置是为了[ ]A.稳定放大倍数B.提高输入电阻C.克服温漂D.扩展频带3.3 差动放大电路用恒流源代替Re是为了[ ]A.提高差模电压放大倍数B.提高共模电压放大倍数C.提高共模抑制比D.提高差模输出电阻3.4 在长尾式差动放大电路中, Re的主要作用是[ ]A.提高差模电压放大倍数B.抑制零点漂移C.增大差动放大电路的输入电阻D.减小差动放大电路的输出电阻3.4 差动放大电路的主要特点是[ ]A.有效地放大差模信号，强有力地抑制共模信号B.既可放大差模信号，也可放大共模信号C.只能放大共模信号，不能放大差模信号D.既抑制共模信号，又抑制差模信号3.5 若三级放大电路的AV1=AV2=20dB,AV3=30 dB，则其总电压增益为[ ]A. 50dBB. 60dBC. 70dBD. 12000dB3.6 设计一个输出功率为10W的扩音机电路，若用乙类推挽功率放大，则应选两个功率管的功率至少为[ ]A. 1WB. 2WC. 4WD. 5W3.7 与甲类功率放大方式比较，乙类推挽方式的主要优点是[ ]A.不用输出变压器B.不用输出端大电容C.无交越失真D.效率高3.8 乙类放大电路是指放大管的道通角等于[ ]A.360oB.180oC.90oD.小于 90o3.9 集成功率放大器的特点是[ ]A.温度稳定性好，电源利用率高，功耗较低，非线性失真较小。
B.温度稳定性好，电源利用率高，功耗较低，但非线性失真较大。
C.温度稳定性好，功耗较低，非线性失真较小，但电源利用率低。
D.温度稳定性好，非线性失真较小，电源利用率高，功耗也高。
3.10 填空。
1、在三级放大电路中，已知|Au1|=50，|Au2|=80，|Au3|=25，则其总电压放大倍数|Au|= ，折合为 dB。
第4章《自测题、习题》参考答案
第4章 多级放大电路与频率响应自测题填空题1．在三级放大电路中，已知u1||=50A ，u2||=80A ，u3||=25A ，则其总电压放大倍数u ||=A ，折合为 dB 。
2．一个三级放大电路，若第一级和第二级的电压增益为30dB ，第三级的电压增益为20dB ，则其总电压增益为 dB ，折合为 倍。
3．在多级放大电路中，后级的输入电阻是前级的 ，而前级的输出电阻则也可视为后级的 。
4．在多级直接耦合放大电路中，对电路零点漂移影响最严重的一级是 ，零点漂移最大的一级是 。
5．集成运放的两个输入端分别为 和 输入端，前者输入信号的极性与输出端极性 ，后者输入信号的极性与输出端极性 。
6．某单级共射放大电路的对数幅频响应如题4.1.6图所示，则该放大电路的us1A 频率响应表达式为 ，ush A 频率响应表达式为 。
7．在题4.1.7图所示放大电路中，空载时，若增大电容1C 的容量，则中频电压放大倍数usm A 将 ，L f 将 ，H f 将 ；当b R 减小时，L f 将 。
当带上负载后，L f 将 。
8．多级放大电路与单级放大电路相比，总的通频带一定比它的任何一级27都 ；级数越多则上限频率H f 越 。
9．已知RC 耦合放大电路在L f 处放大倍数为100，则在H f 处放大倍数为 ，中频区放大倍数为 。
答案：1．105，100。
2．80，104。
3．负载电阻，信号源内阻。
4．输入级，输出级。
5．同相，反相，相同，相反。
6．usl 1001j(100)A f -=-/；ush 51001j(10)A f -=+/。
7．不变，下降，不变，增大，增大。
8．窄，低。
9．100，141。
选择题1．一个由相同类型管子组成的两级阻容耦合共射放大电路，前级和后级的静态工作点均偏低，当前级输入信号幅度足够大时，后级输出电压波形将 。
A ．削顶失真；B ．削底失真；C ．双向失真。
2．两个相同的单级共射放大电路，空载时电压放大倍数均为30，现将它们级联后组成一个两级放大电路，则总的电压放大倍数 。
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变压器耦合方式的缺点：
低频响应差，成本高，体积大，易自激，不 易集成。随着集成电路技术的不断发展，目前在 新型的电子产品中，变压器耦合方式的放大电路 已很少见，多在早期分离元件调谐放大和音频功 率放大电路中采用。
3.直接耦合
将放大电路前一级的输出端和后一级的输入端 直接用导线或通过电阻连接在一起，称为直接耦 合方式。
UCEQ1 VCC IEQ1 (R3 R4 ) 12 1 (4 2.3) 5.7(V)
R1 C1 + + ui R2
R3 +
C2
R5 VT2 + R6
＋VCC
VT1
C4
+
uo RL
R4
C3
+
-
第二级为共集电极放大电路，所以：
I BQ2
VCC UBEQ2 12 0.7 0.045(mA) 45μA R 5 (1 β 2 )R6 100 51 3
5.综合耦合
1. 带推动级的OTL功率放大电路
VT1一方面放大输入信号，另一 方面，其C-E极之间的静态直流等效 电阻与R3串联，共同作为三极管VT3 的静态偏置电阻，工作点调好后，该 等效电阻的大小应与R2相等，可以通 RW1 过调整RW1和RW2得到合适的值。 RW2和VD上的静态直流电压为VT2、 C1 VT3提供合适的静态电压，以消除交 + 越失真。VT2的集电极到VT1集电极 + 之间的静态电压与VT1的集电极静态 u R1 i 电流比值确定的电阻作为VT1的等效 集电极负载电阻。R2是三极管VT2的 上偏置电阻，同时又是三极管VT1的 集电极负载的一部分。
IEQ2 (1 β2 )IBQ2 51 45 2.3(mA)
UCEQ2 VCC IEQ2R6 12 2.3 3 5.1(V)
R1 C1 + + ui R2
R3 + VT1
C2
R5 VT2 +
＋VCC
R4
C3
+
R6
C4
+
uo RL
(2) 图4-1所示电路的微变等效电路如图4-8所示。
I b1
+
U i R1
I b2
rbe2 +
β 1 I b1
R2
rbe1
R3
R5
β 2 I b2
R6
Uo
RL
-
-
为了求整个电路的放大倍数，需先求每一级的放大倍数； 第一级的负载电阻，即第二级的输入电阻：
Ri2 R5 //rbe2 (1 β2 )(R6 //RL ) 43.7(k )
R1 R2 + ui V T +VD +VCC
R3
uo
-
5.综合耦合
在实用多级放大电路中， +VCC 通常是根据实际需要，综合采 R2 用两种或两种以上的耦合方式， VT2 如图4-5所示为带推动级的OTL RW2 RW1 + 功率放大电路。在该电路中， VD + C 3 三极管VT1构成推动级(或称为 VT3 C1 + 前置级)，VT2和VT3构成互补 VT1 uo RL + 对称功放级。其中，推动级和 ui R1 R3 C2 + 功放级之间采用直接耦合，输 入信号与推动级之间以及输出 信号与负载之间采用阻容耦合 图4-5 带推动级的OTL功率放大电路
+VCC R1 R3 VT2
R2
+ ui VT1 + R4 +
Ce
R5
uo -
直接耦合,可以省掉不必要的元件，使整个电路得到简化。
直接耦合方式的优点：
结构简单，低频响应好，可以放大变
+VCC R1 R3 VT2
化缓慢的交流信号，易集成，成本低。
直接耦合方式的缺点：
R2 + ui
VT1 + R4 + Ce R5 uo
R1
R2 + ui V T
R3
uo
-
如图所示电路，输入回路与输出回路采用独立源分别供 电，可以免受各种电的干扰。
4.光电耦合
光电耦合的优点：
各级工作点独立，抗干扰 能力强，安全性好，成本 低，可集成。 做成一体式的一般称光耦；
做成分体式的一般称遥控。 现在彩电、空调上广泛使用的红外式遥控器就是一 个实际的例子。
多级放大电路的性能指标
注意： 在估算多级放大电路每一级的性能指标时， 应考滤前后级电路对本级电路的影响： 1.每一级的放大倍数，应该是考虑后级输入电 阻负载效应后的放大倍数。 2.当共集电极放大电路作输入级时，其输入电 阻与后一级的输入电阻有关； 3.当共集电极放大电路作输出级时，其输出电 阻与前一级的输出电阻有关。 实际的多级放大电路一般不超过3级。
多级放大电路的性能指标
1．输入电阻等于第一级的输入电阻：
R i R i1
Ron
2．输出电阻等于最后一级的输出电阻：Ro
3．电压放大倍数等于各级放大倍数之乘积：
Au
Uo Ui
U o1 Ui
U o2 U i2
Uo U in
A u1 A u2 A un
R3 +
VT1 + R
6
R1 C1 + + ui R2
C2
R5 VT2
+
＋VCC
C4
+
R4
C3
uo
-
RL
图示电路为两级阻容耦合放大电路。从图上看实际上只 接入了一个电容，但考虑到放大电路的输入电阻，则每个电 容都与电阻相连，故称这种连接为阻容耦合。
阻容耦合的优点：
由于前后级是通过电容相连的，所以各级的静态工作点 是相互独立，这给放大电路的分析、设计和调试带来了很大 的方便。而且只要电容选的足够大，就可以使前级的输出信 号在一定的频率范围内，几乎不衰减地传到下一级。
Au1
R 3 //R i2 β 183 rbe
A u2
(1 β 2 )(R6 //R L ) 0.987 rbe (1 β 2 )(R6 //R L )
Au Au1 Au2 183 0.987 180.6
4.2 集成多级放大电路
采用半导体制造工艺，将单个电子器件以及
+
uo RL
R2
R4
C3
+
R6R2 20 U BQ1 NhomakorabeaVCC 12 3(V) R1 R 2 60 20
I EQ1 UBQ1 UBEQ1 3 0.7 1(mA) R4 2.3
I BQ1
I EQ1 I EQ1 1 0.02(mA) 20A 1 β1 β1 50
连接导线集中制造在一小块半导体基片上，构成 一个完整的电路，这样一种器件就叫做集成电路。 它是一种元器件和电路融为一体的固态组件。与 分立元件电路相比，集成电路具有体积小、重量 轻、价格低廉和性能可靠等特点。因而它逐渐取 代了分立元件电路而被广泛应用于各个领域。
4.2 集成多级放大电路
集成电路种类很多，按功能划分，可分为数字集成电路和 模拟集成电路两大类。前者用于数字系统，后者用于产生、 放大、加工各种模拟信号或者进行模拟信号与数字信号的 转换。 常见的模拟集成电路有集成运算放大器、集成功率放大器、 集成稳压器、集成模数和数模转换器等多种。其中集成运 算放大器(简称集成运放)是应用最广泛的一种。由于这种 电路最初用于模拟计算机中实现数值运算，所以称为集成 运算放大器，其本质仍是放大器。集成运放为我们提供了 一种电压增益高、输入阻抗大、输出阻抗小的十分理想的 放大器件。
＋VCC
R1 C1 +
R3
+
VT1
C2
R5
VT2
+ +
+
ui R2
R4
C3
+
R6
C4
uo
-
RL
＋VCC
解：(1)求解Q点：由于 电路采用阻容耦合方式，所 以每一级的Q点可按单级放 大电路求解。 第一级为分压式负反馈 偏置电路，所以：
R1 C1 + + ui -
R3 + VT1 C2
R5 VT2 + C4
+VCC R1 R2 + ui R4 R3 VT2 VT1 + + uo -
Ce
R5
3.直接耦合
输入信号通过R2送 到VT1的基极，同时R2 又是VT1的下偏置电阻。 R3既是VT1的集电极负 载电阻，又是VT2的上 偏置电阻。 VT1用于放 大输入信号，其C、E极 之间的直流等效电阻又 作为VT2的下偏置电阻 的一部分。
2. 变压器耦合
将放大电路前一级的输出端和后一级的输入端用变压器 连接在一起，称为变压器耦合方式 +VCC + RL u o Tr3 VT2 + -
R1
R4 Tr2 VT1
+ ui
Tr1 +
C1
R2 R3
C2
C3
+
R5
R6
C4
+
变压器耦合方式的优点： 各级静态工作点相互不受影响，有利于实现阻抗匹配；
4.2 集成多级放大电路
本节重点介绍集成运放、集成功放的典型应用，
并对集成放大电路工程应用中一些技术问题进行 必要的讨论。