复合管 复合管的组成：多只管子合理连接等效成一只管子。 目的：增大β，减小前级驱动电流，改变管子的类型。 iB方向决定复合管的类型 不同类型的管子复合后，其类型决定于T1管。

讨论:判断下列各图是否能组成复合管 在合适的外加电压下，每只管子的电流都有合适的通路，才能组成复合管。

耦合方式：信号源与放大电路之间、两级放大电路之间、放大器与负载之间的连接方式。 3.9 多级放大电路 输出 第二级 推动级 输入级 输出级 输入 多级放大电路的框图 耦合方式：信号源与放大电路之间、两级放大电路之间、放大器与负载之间的连接方式。 常用的耦合方式：直接耦合、阻容耦合和变压器耦合。 静态：保证各级有合适的Q点 对耦合电路的要求 波形不失真 动态: 传送信号 减少压降损失

一、直接耦合 既是第一级的集电极电阻，又是第二级的基极电阻 直接连接 能够放大变化缓慢的信号，便于集成化， Q点相互影响，存在零点漂移现象。 输入为零，输出产生变化的现象称为零点漂移 第二级 第一级 Q1合适吗？ 当输入信号为零时，前级由温度变化所引起的电流、电位的变化会逐级放大。 求解Q点时应按各回路列多元一次方程，然后解方程组。

如何设置合适的静态工作点？ 对哪些动态参数产生影响？ 必要性？ 用什么元件取代Re既可设置合适的Q点，又可使第二级放大倍数不至于下降太多？ 稳压管 伏安特性 对哪些动态参数产生影响？ Re 必要性？ 用什么元件取代Re既可设置合适的Q点，又可使第二级放大倍数不至于下降太多？ 二极管导通电压UD≈？动态电阻rd特点？ 若要UCEQ＝5V，则应怎么办？用多个二极管吗？ UCEQ1太小→加Re（Au2数值↓）→改用D→若要UCEQ1大，则改用DZ。

NPN型管和PNP型管混合使用 UCQ1 （ UBQ2 ） ＞ UBQ1 UCQ1 （ UBQ2 ） ＞ UBQ1 UCQ2 ＜ UCQ1 在用NPN型管组成N级共射放大电路，由于UCQi＞ UBQi，所以 UCQi＞ UCQ(i-1）（i=1～N），以致于后级集电极电位接近电源电压，Q点不合适。

二、阻容耦合 利用电容连接信号源与放大电路、放大电路的前后级、放大电路与负载，为阻容耦合。 有零点漂移吗？ 共射电路 共集电路 Q点相互独立。不能放大变化缓慢的信号，低频特性差，不能集成化。

三、变压器耦合 可能是实际的负载，也可能是下级放大电路 从变压器原边看到的等效电阻 理想变压器情况下，负载上获得的功率等于原边消耗的功率。

两级放大电路均为共发射极分压式偏置电路。 1. 静态分析 RB1 RC1 C1 C2 RB2 CE1 RE1 + – RS RC2 C3 CE2 RE2 RL +UCC T1 T2 由于电容有隔直作用，所以每级放大电路的直流通路互不相通，每级的静态工作点互相独立，互不影响，可以各级单独计算。 两级放大电路均为共发射极分压式偏置电路。

微变等效电路 2. 动态分析 rbe RB2 RC1 E B C + - RS RC2 RL RB1 第一级 第二级

(1) 计算前、后级放大电路的静态值(UBE=0.6V); (2) 求放大电路的输入电阻和输出电阻； 例1: 如图所示的两级电压放大电路， 已知β1= β2 =50, T1和T2均为3DG8D。 (1) 计算前、后级放大电路的静态值(UBE=0.6V); (2) 求放大电路的输入电阻和输出电阻； (3) 求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数。 RB1 C1 C2 RE1 + – RC2 C3 CE +24V T1 T2 1M 27k 82k 43k 7.5k 510 10k

(1) 两级放大电路的静态值可分别计算。 解: 第一级是射极输出器: +24V RB1 RC2 C3 1M 10k 82k C1 + RE1 + – RC2 C3 CE +24V T1 T2 1M 27k 82k 43k 7.5k 510 10k 第一级是射极输出器:

第二级是分压式偏置电路 解: +24V RB1 RC2 C3 1M 10k 82k C1 + T2 C2 T1 510 RE1 – RC2 C3 CE +24V T1 T2 1M 27k 82k 43k 7.5k 510 10k

第二级是分压式偏置电路 解: +24V RB1 RC2 C3 1M 10k 82k C1 + T2 C2 T1 510 RE1 – RC2 C3 CE +24V T1 T2 1M 27k 82k 43k 7.5k 510 10k

(2) 计算 r i和 r 0 微变等效电路 rbe2 RC2 rbe1 RB1 RE1 + _ 由微变等效电路可知，放大电路的输入电阻 ri 等于第一级的输入电阻ri1。第一级是射极输出器，它的输入电阻ri1与负载有关，而射极输出器的负载即是第二级输入电阻 ri2。

(2) 计算 r i和 r 0 rbe2 RC2 rbe1 RB1 RE1 + _

(2) 计算 r i和 r 0 rbe2 RC2 rbe1 RB1 RE1 + _

(3)求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数 rbe2 RC2 rbe1 RB1 RE1 + _ 第一级放大电路为射极输出器

(3)求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数 rbe2 RC2 rbe1 RB1 RE1 + _ 第二级放大电路为共发射极放大电路 总电压放大倍数

uZ – + +UCC uo RC2 T2 ui=0 RC1 R1 T1 R2 R DZ 已知：UZ=4V， UBE=0.6V，RC1=3k，RC2=500  ， 1= 2=50。 例：2 温度升高前，IC1=2.3mA，Uo=7.75V。 若由于温度的升高 IC1增加 1%，试计算输出电压Uo变化了多少？Ucc=12V IC1 = 2.31.01 mA = 2.323 mA UC1= UZ + UBE2 = 4 + 0.6 V = 4.6 V

uZ – + +UCC uo RC2 T2 ui=0 RC1 R1 T1 R2 R DZ 已知：UZ=4V， UBE=0.6V，RC1=3k，RC2=500  ， 1= 2=50。 例： 温度升高前，IC1=2.3mA，Uo=7.75V。 IC2= 2• IB2 = 50  0.147mA = 7.35mA  Uo= 8.325－7.75V = 0.575V 提高了7.42% 可见，当输入信号为零时，由于温度的变化，输出电压发生了变化即有零点漂移现象。

零点漂移的危害： 直接影响对输入信号测量的准确程度和分辨能力。 严重时，可能淹没有效信号电压，无法分辨是有效信号电压还是漂移电压。 一般用输出漂移电压折合到输入端的等效漂移电 压作为衡量零点漂移的指标。 输出端 漂移电压 输入端等效 漂移电压 电压 放大倍数 只有输入端的等效漂移电压比输入信号小许多时，放大后的有用信号才能被很好地区分出来。

抑制零点漂移是制作高质量直接耦合放大电路的一个重要的问题。 由于不采用电容，所以直接耦合放大电路具有良好的低频特性。 通频带 f |Au | 0.707| Auo | O fH | Auo | 幅频特性 适合于集成化的要求，在集成运放的内部，级间都是直接耦合。

3.10 差分放大电路 一、长尾式差分放大电路的组成 共模信号：大小相等，极性相同。 差模信号：大小相等，极性相反. 零输入零输出 理想对称 3.10 差分放大电路 一、长尾式差分放大电路的组成 零输入零输出 理想对称 零点漂移 信号特点？能否放大？ 信号特点？能否放大？ 共模信号：大小相等，极性相同。 差模信号：大小相等，极性相反.

典型电路 在理想对称的情况下： 1. 克服零点漂移； 2. 零输入零输出； 3. 抑制共模信号； 4. 放大差模信号。

二、长尾式差分放大电路的分析 1. Q点： 晶体管输入回路方程： 通常，Rb较小，且IBQ很小，故 Rb是必要的吗？ 选合适的VEE和Re就可得合适的Q

2. 抑制共模信号:电路本身的对称性 共模信号：数值相等、极性相同的输入信号，即

2. 抑制共模信号 ：Re的共模负反馈作用 Re的共模负反馈作用：温度变化所引起的变化等效为共模信号 如 T(℃)↑→IC1↑ IC2 ↑→UE↑→ IB1 ↓IB2 ↓→ IC1 ↓ IC2 ↓ 抑制了每只差分管集电极电流、电位的变化。

3. 放大差模信号 差模信号：数值相等，极性相反的输入信号，即 △iE1=－△ iE2，Re中电流不变，即Re 对差模信号无反馈作用。 － 3. 放大差模信号 差模信号：数值相等，极性相反的输入信号，即 ＋ － △iE1=－△ iE2，Re中电流不变，即Re 对差模信号无反馈作用。

差模信号作用时的动态分析 为什么？ 差模放大倍数

4. 动态参数：Ad、Ri、 Ro、 Ac、KCMR 在实际应用时，信号源需要有“ 接地”点，以避免干扰；或负载需要有“ 接地”点，以安全工作。 根据信号源和负载的接地情况，差分放大电路有四种接法：双端输入双端输出、双端输入单端输出、单端输入双端输出、单端输入单端输出。

三、差分放大电路的四种接法 1. 双端输入单端输出：Q点分析 由于输入回路没有变化，所以IEQ、IBQ、ICQ与双端输出时一样。但是UCEQ1≠ UCEQ2。

1. 双端输入单端输出：差模信号作用下的分析

1. 双端输入单端输出：共模信号作用下的分析

1. 双端输入单端输出：问题讨论 （1）T2的Rc可以短路吗？ （2）什么情况下Ad为“＋”？ （3）双端输出时的Ad是单端输出时的2倍吗？

2. 单端输入双端输出 共模输入电压 在输入信号作用下发射极的电位变化吗？说明什么？ 差模输入电压 2. 单端输入双端输出 共模输入电压 差模输入电压 在输入信号作用下发射极的电位变化吗？说明什么？ 输入差模信号的同时总是伴随着共模信号输入：

2. 单端输入双端输出 问题讨论： （1）UOQ产生的原因？ （2）如何减小共模输出电压？ 静态时的值 测试: 共模输出 差模输出

3. 四种接法的比较：电路参数理想对称条件下 输入方式： Ri均为2(Rb+rbe)；双端输入时无共模信号输入，单端输入时有共模信号输入。 3. 四种接法的比较：电路参数理想对称条件下 输入方式： Ri均为2(Rb+rbe)；双端输入时无共模信号输入，单端输入时有共模信号输入。 输出方式：Q点、Ad、 Ac、 KCMR、Ro均与之有关。

四、具有恒流源的差分放大电路 但为使静态电流不变，Re 越大，VEE越大，以至于Re太大就不合理了。 Re 越大，每一边的漂移越小，共模负反馈越强，单端输出时的Ac越小，KCMR越大，差分放大电路的性能越好。 但为使静态电流不变，Re 越大，VEE越大，以至于Re太大就不合理了。 需在低电源条件下，设置合适的IEQ，并得到得到趋于无穷大的Re。 解决方法：采用电流源取代Re！

具有恒流源差分放大电路的组成 近似为 恒流 等效电阻为无穷大

五、差分放大电路的改进 1. 加调零电位器 RW 1) RW取值应大些？还是小些？ 2) RW对动态参数的影响？ 3) 若RW滑动端在中点，写出Ad、Ri的表达式。

2. 场效应管差分放大电路

若uI1=10mV，uI2=5mV，则uId=？ uIc=？ uId=5mV ，uIc=7.5mV

BE 2 1 V = b 3.11 电流源电路 1 镜象电流源 基本镜象电流源

2 微电流源 设计过程很简单，首先确定IE1和IE2，然后选定R和Re2。

4 多路电流源

有源负载 1. 用于共射放大电路 ①哪只管子为放大管？ ②其集电结静态电流约为多少？ ③静态时UIQ为多少？

2. 用于差分放大电路 ①电路的输入、输出方式？ ②如何设置静态电流？ ③静态时iO约为多少？ ④动态时ΔiO约为多少？ 静态： 2. 用于差分放大电路 ①电路的输入、输出方式？ ②如何设置静态电流？ ③静态时iO约为多少？ ④动态时ΔiO约为多少？ 静态： 使单端输出电路的差模放大倍数近似等于双端输出时的差模放大倍数。 动态：

§3.12 互补输出级 一、对输出级的要求 二、基本电路 三、消除交越失真的互补输出级 四、准互补输出级

一、对输出级的要求 互补输出级是直接耦合的功率放大电路。 对输出级的要求：带负载能力强；直流功耗小；负载电阻上无直流功耗； 最大不失真输出电压最大。 射极输出形式 静态工作电流小 输入为零时输出为零 双电源供电时Uom的峰值接近电源电压。 单电源供电Uom的峰值接近二分之一电源电压。 不符合要求！

二、基本电路 1. 特征：T1、T2特性理想对称。 2. 静态分析 T1的输入特性 理想化特性 静态时T1、T2均截止，UB= UE=0

3. 动态分析 两只管子交替工作，两路电源交替供电，双向跟随。 ui正半周，电流通路为 +VCC→T1→RL→地， uo = ui 3. 动态分析 ui正半周，电流通路为 +VCC→T1→RL→地， uo = ui ui负半周，电流通路为 地→ RL → T2 → -VCC， uo = ui 两只管子交替工作，两路电源交替供电，双向跟随。

4. 交越失真 消除失真的方法： 设置合适的静态工作点。 ① 静态时T1、T2处于临界导通状态，有信号时至少有一只导通； 4. 交越失真 信号在零附近两只管子均截止 消除失真的方法： 设置合适的静态工作点。 开启电压 ① 静态时T1、T2处于临界导通状态，有信号时至少有一只导通； ② 偏置电路对动态性能影响要小。

三、消除交越失真的互补输出级

四、准互补输出级 为保持输出管的良好对称性，输出管应为同类型晶体管。 大！

§3.13 直接耦合多级放大电路读图 一、放大电路的读图方法 二、例题

信号从放大管的哪个极输入？又从哪个极输出？ 一、放大电路的读图方法 1. 化整为零：按信号流通顺序将N级放大电路分为N个基本放大电路。 2. 识别电路：分析每级电路属于哪种基本电路，有何特点。 3. 统观总体：分析整个电路的性能特点。 4. 定量估算：必要时需估算主要动态参数。 信号从放大管的哪个极输入？又从哪个极输出？

二、例题 1. 化整为零，识别电路 动态电阻无穷大 第一级：双端输入单端输出的差放 第二级：以复合管为放大管的共射放大电路 第三级：准互补输出级

2. 基本性能分析 输入电阻为2rbe、电压放大倍数较大、输出电阻很小、最大不失真输出电压的峰值接近电源电压。 整个电路可等效为一个双端输入单端输出的差分放大电路。

清华大学 华成英 hchya@tsinghua.edu.cn 3. 交流等效电路 ＋ － 可估算低频小信号下的电压放大倍数、输入电阻、输出电阻等。 清华大学 华成英 hchya@tsinghua.edu.cn

第四章 放大电路的频率响应 §4.1 频率响应的有关概念 §4.2 晶体管的高频等效电路 §4.3 放大电路的频率响应

§4.1 频率响应的有关概念 一、本章要研究的问题 二、高通电路和低通电路 三、放大电路中的频率参数

一、研究的问题 放大电路对信号频率的适应程度，即信号频率对放大倍数的影响。 由于放大电路中耦合电容、旁路电容、半导体器件极间电容的存在，使放大倍数为频率的函数。 在使用一个放大电路时应了解其信号频率的适用范围，在设计放大电路时，应满足信号频率的范围要求。

二、高通电路和低通电路 1. 高通电路:信号频率越高，输出电压越接近输入电压。 2. 低通电路:信号频率越低，输出电压越接近输入电压。 使输出电压幅值下降到70.7%，相位为±45º的信号频率为截止频率。

三、放大电路中的频率参数 在低频段，随着信号频率逐渐降低，耦合电容、旁路电容等的容抗增大，使动态信号损失，放大能力下降。 高通电路 低通电路 结电容 上限频率 下限频率 在低频段，随着信号频率逐渐降低，耦合电容、旁路电容等的容抗增大，使动态信号损失，放大能力下降。 在高频段，随着信号频率逐渐升高，晶体管极间电容和分布电容、寄生电容等杂散电容的容抗减小，使动态信号损失，放大能力下降。

§4.2 晶体管的高频等效电路 一、混合π模型 二、电流放大倍数的频率响应 三、晶体管的频率参数

一、混合π模型 1. 模型的建立：由结构而建立，形状像Π，参数量纲各不相同。 gm为跨导，它不随信号频率的变化而变。 阻值小 阻值大 连接了输入回路和输出回路 gm为跨导，它不随信号频率的变化而变。

2. 混合π模型的单向化（使信号单向传递） 等效变换后电流不变

3. 晶体管简化的高频等效电路 ＝？

二、电流放大倍数的频率响应 1. 适于频率从0至无穷大的表达式 为什么短路？

2. 电流放大倍数的频率特性曲线

3. 电流放大倍数的波特图: 采用对数坐标系 折线化近似画法 －20dB/十倍频 lg f 注意折线化曲线的误差 3. 电流放大倍数的波特图: 采用对数坐标系 折线化近似画法 －20dB/十倍频 lg f 注意折线化曲线的误差 采用对数坐标系，横轴为lg f，可开阔视野；纵轴为 单位为“分贝” （dB），使得 “ ×” →“ ＋” 。

三、晶体管的频率参数 通过以上分析得出的结论： ① 低频段和高频段放大倍数的表达式； ② 截止频率与时间常数的关系； 共基截止频率 特征频率 集电结电容 共射截止频率 手册查得 通过以上分析得出的结论： ① 低频段和高频段放大倍数的表达式； ② 截止频率与时间常数的关系； ③ 波特图及其折线画法； ④ Cπ的求法。

例 电路如图。已知各电阻阻值；静态工作点合适，集电极电流ICQ＝2mA；晶体管的rbb’=200Ω，Cob=5pF， fβ=1MHz。 试求解该电路中晶体管高频等效模型中的各个参数。

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§4.3 放大电路的频率响应 一、单管共射放大电路的频率响应 二、多级放大电路的频率响应

一、单管共射放大电路的频率响应 适用于信号频率从0～∞的交流等效电路 中频段：C 短路， 开路。 低频段：考虑C 的影响， 开路。

1. 中频电压放大倍数 带负载时： 空载时：

2. 低频电压放大倍数:定性分析

2. 低频电压放大倍数：定量分析 C所在回路的时间常数？

2. 低频电压放大倍数：低频段频率响应分析 中频段 20dB/十倍频

3. 高频电压放大倍数：定性分析

3. 高频电压放大倍数：定量分析

3. 高频电压放大倍数：高频段频率响应分析

4. 电压放大倍数的波特图 全频段放大倍数表达式：

二、多级放大电路的频率响应 1. 讨论： 一个两级放大电路每一级（已考虑了它们的相互影响）的幅频特性均如图所示。 ≈0.643fH1 6dB 3dB fL fH ≈0.643fH1 fL> fL1， fH< fH1，频带变窄！

2. 多级放大电路的频率响应与各级的关系 对于n级放大电路，若各级的下、上限频率分别为fL1～ fLn、 fH1～ fHn，整个电路的下、上限频率分别为fL、 fH，则 由于 求解使增益下降3dB的频率，经修正，可得 1.1为修正系数

讨论一 1. 信号频率为0～∞时电压放大倍数的表达式？ 2. 若所有的电容容量都相同，则下限频率等于多少？

若电容值均相等，则τe<< τ1、τ2 时间常数分析： 若电容值均相等，则τe<< τ1、τ2 C2、Ce短路， 开路，求出 C1、Ce短路， 开路，求出 无本质区别 C1、C2短路， 开路，求出 C1、 C2、 Ce短路，求出