多级放大电路习题答案

第四章多级放大电路习题答案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。

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。

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。

3.2.1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： 其中i2L1r R =。

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0i =u 时0o ≠u （有静态电位）。

引起零点漂移的原因主要是三极管参数（I CBO ，U BE ，β）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1．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。

2．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ic i2i1u u u ==。

在共模输入信号作用下，电路的输出电压0o =u ，共模电压放大倍数0c =A 。

（2）差模输入。

两个输入信号的大小相等、极性相反，即id i2i121u u u =-=。

在共模输入信号作用下，电路的输出电压o1o 2u u =，差模电压放大倍数d1d A A =。

（3）比较输入。

两个输入信号大小不等、极性可相同或相反，即i2i1u u ≠，可分解为共模信号和差模信号的组合，即：式中u ic 为共模信号，u id 为差模信号，分别为： 输出电压为：3．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A d 与A c 之比的绝对值，即： 或用对数形式表示为：cdCMR lg20A A K =（dB ） 提高共模抑制比的方法有：调零电位器R P ，增大发射极电阻R E ，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：式中，2//LC LR R R ='，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：beLd 21r R A '-=β（反相输出）beLd 21r R A '=β（同相输出）式中，L C L//R R R ='。

3.2.3互补对称功率放大电路1．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。

2．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I C 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0C =I ，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I C 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 （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3．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V 1为NPN 管，V 2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（0i =u ）时，由二极管VD 1、VD 2给V 1、V 2发射结加适当的正向偏压，以便产生一个不大的静态偏流，由于电路对称，U E 仍为零，负载中仍无电流流过。

动态（0i ≠u ）时，在u i 的正半周V 1导通而V 2截止，V 1以射极输出器的形式将正半周信号输出给负载；在u i 的负半周V 2导通而V 1截止，V 2以射极输出器的形式将负半周信号输出给负载。

在u i 的整个周期内，V 1、V 2两管轮流工作，互相补充，使负载获得完整的信号波形。

4．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R L 中没有电流，输出电压为零。

动态时，在u i 的正半周V 1导通而V 2截止，V 1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u i 的负半周V 2导通而V 1截止，电容C 通过V 2和R L 放电，V 2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U CC /2不变，因此C 的容量必须足够大。

图3.2甲乙类OCL 电路图3.3甲乙类OTL 电路4-1放大电路见图4-35，晶体管V 1的Ω=k 6be1r ，V 2的Ω=k 2.1be2r ，两管的10021==ββ，要求:(1)计算该多级放大电路的输入电阻i r 和输出电阻o r ;(2)计算R s =0和R s =20k 时的s o /U U 各是多少。

图4-35题4-1图解：（1）B1B2be1////91//30//6 4.7k i r R R r ===Ω,(2)R s =0时-R s =20k 时4-2放大电路见图4-36，各管的=100，r be =1k ，试计算放大电路的电压放大倍数u A ，输入电阻i r 和输出电阻o r 。

图4-36题4-2图解：()[]B1be11//1376//11017.5251.4k i E r R r R β=++=+⨯=Ω⎡⎤⎣⎦r o =3k()()()()()()()1C122C2us u1u2be11C12be221////1003//11101//11010.0651i L i E βR r βR R A A A r βR r r R β⎡⎤+⎡⎤⎢⎥==⨯-≈⨯-≈-⎢⎥+++⨯'⎢⎥++⎣⎦⎣⎦4-3放大电路见图4-37，场效应管3DO1的g m =2mS ，晶体管3DG6的50=β，静态V 7.0BE =U ，要求：(1)计算第二级的静态工作点；(2)写出总电压放大倍数u A 的表达式；(3)第一级的输入电阻r i 和第二级的输出电阻r o 等于多少？(4)说明第一级电路的名称，在输入级采用此电路有何好处？图4-37题4-3图解：(1)计算第二级的静态工作点 (2)总电压放大倍数u A 的表达式(3)Ω=≈Ω==k 2,M 10C o G i R r R r (4)第一级为源极跟随器，具有很高的输入阻抗，减少对信号源电压的影响。

.4-4两级交流放大电路见图4-38，已知场效应晶体管的g m =2mA/V ，晶体管的50=β，Ω=600be r 。

要求：(1)画出放大电路的微变等效电路；(2)计算mV 10s =U 时=o u (3)计算第一级的输入、输出电阻；(4)说明前级采用场效应晶体管，后级采用射极输出放大电路的作用。

R sR d图4-38题4-4图1)放大电路的微变等效电路i R u s(2)()247//0.6510.47//0.7511.56k i r =+⨯=Ω⎡⎤⎣⎦(3)Ω=≈Ω≈+=k 6.5M 10//D o1G2G1G i R r R R R r (4)前级采用场效应晶体管可以提高电路的输入电阻，后级采用射极跟随器可以降低输出电阻，提高带负载能力。

4-5电压放大电路和功率放大电路的要求有何不同？解：电压放大器与功率放大器的区别1)任务不同。

电压放大——不失真地提高输入信号的幅度，以驱动后面的功率放大级，通常工作在小信号状态。

功率放大——信号不失真或轻度失真的条件下提高输出功率，通常工作在大信号状态。

2)分析方法不同，电压放大采用微变等效电路法和图解法，功率放大采用图解法。

4-6甲类功率放大电路效率低的原因何在？解：甲类功率放大电路，将放大电路的静态工作点Q 选在其交流负载线中点附近，在整个输入信号周期内，始终有电流流过晶体管，虽然放大的信号不失真，但管耗太大，电路的效率很低。

4-7甲乙类互补对称功率放大电路为什么可以减小交越失真解：乙类互补对称功率放大电路中，静态时V 1和V 2均处于截止状态，当输入信号小于晶体管的死区电压时，基极电流i B 基本上等于零。

因此，在两管交替工作前后都存在一个由输入特性的死区电压而引起的截止工作区，导致输出电压、电流波形产生信号失真，这种失真称为交越失真。

为了消除交越失真，可在晶体管上加一很小的直流偏压,将静压工作点设置在稍高于截止点，使两个功放管在静止时处于于导通状态，即可避开输入特性曲线上的死区电压。

这时两只晶体管都工作在甲乙类放大状态。

4-8单电源互补对称电路中，负载电阻R L =150Ω，要求最大输出功率P om =120mW,求电源V CC 的值。

解：由于电路为单电源互补对称电路输出电压的最大值为U om =2CCV 输出电压的有效值为o om CC U U V =≈输出功率的最大值22o L CC L //8P U R V R =≈所以CC 12V V ==4-9V CC =12V ，R L =8Ω。

u i 为正弦电压，求：(1)负载上可能得到的最大输出功率；(2)每个管子的管耗P CM 至少应为多少？图4-39题4-9图解：(1)输出功率的最大值()222mo L CC L //212/289o P U R V R W =≈=⨯=两个直流电源供给的最大总功率22CC EmaxL 221211.46π 3.148V P W R ⨯===⨯(2)两个管子的管耗P CM cmax Emax omax 11.469 2.46P P P W =-=-=4-10某OCL 电路见图4-40a ，试回答以下问题。