多级放大电路习题参考答案

1、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

2、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 RL1 r i2 。 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 ui 0 时 uo 0

3、 （有静态电位）。引起零点漂移的原因主要是三极管参数（ I CBO，UBE，）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 ui1 ui2 uic 。在共模输入信 号作用下，电路的输出电压 uo 0 ，共模电压放大倍数 Ac 0 。 （2）差模输入。两个输入信号的大小相等、极性相反，即 ui1 ui2 1uid 。在共模输入 2 信号作用下

4、，电路的输出电压 uo 2uo1 ，差模电压放大倍数 Ad Ad1 。 （ 3）比较输入。两个输入信号大小不等、极性可相同或相反，即 ui1 ui2 ，可分解为 共模信号和差模信号的组合，即： 式中 uic 为共模信号， uid 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 Ad与 Ac 之比的绝对值，即： 或用对数形式表示为： KCMR 20lg Ac （dB） 提高共模抑制比的方法有：调零电位器 RP，增大发射极电阻 RE，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

5、 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， RL RC/ R2L ，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： 1 RL 2 r be 1 RL 2 rbe （反相输出） 同相输出） 式中， RL RC / RL 。 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

6、为信 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 IC 0 ， 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 3OCL 功率放大电路 甲乙类 OCL功率放大电路如图 3.2 所示。图中 V1为 NPN管， V2为 PNP管，两管特性 相同。两管的发射极

7、相连接到负载上，基极相连作为输入端。 静态(ui 0 )时，由二极管 VD1、VD2给 V1、V2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， UE 仍为零，负载中仍无电流流过。 动态( ui 0)时，在 ui 的正半周 V1导通而 V2截止， V1以射极输出器的形式将正半周信 号输出给负载；在 ui 的负半周 V2导通而 V1截止， V2以射极输出器的形式将负半周信号 输出给负载。在 ui 的整个周期内， V1、V2两管轮流工作，互相补充，使负载获得完整的 信号波形。 4OTL 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

8、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 RL中没有电流，输出电压为零。动态时，在 ui 的 正半周 V1导通而 V2截止， V1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 ui 的负半周 V2导通而 V1截止，电容 C通过 V2和 RL放电， V2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 UCC/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

9、-1 放大电路见图 4-35，晶体管 V1的 rbe1 6k ，V2的rbe2 1.2k ，两管的 1 2 100 ，要求 :(1) 计算该多级放大电路的输入电阻 ri 和输出电阻 ro ;(2) 计算 Rs=0 和 Rs=20k 时的Uo / U s各是多少。 图 4-35 题 4-1 图 解：(1)ri RB1 / RB2 / rbe1 91/ 30/6 4.7k , (2) Rs=0 时- Rs=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 Au ，输入电阻 ri 和输出电阻 ro 。 图4-36 题4-2 图 解： ri

10、 RB1 / rbe1 1RE1 376/ 1 101 7.5 251.4k r o=3k A(2) 求中频电压放大倍数 Au, 输入电阻 ri 和输出电阻 r o 图 4-42 题 4-19 图 解： (1) VB 20 10 2.44V 20 62 2.44 0.7 1 50 IB 2所以 IB 0.017mA I IB 50 0.017 0.85mA (2) 第一级放大电路为共射放大电路，第二级放大电路为共基放大电路 4-20 某差动放大电路见图 4-43 ，设对管的 =50，r be=300 , UBE=0.7V，RP的影响 可以忽略不计，试估算： (1) V1，V2 的静态工作点。

11、(2) 差模电压放大倍数 Aud 图 4-43 题 4-20 图 解：( 1)两管的静态工作点相同 (2) 差模放大倍数 4-21 为什么晶体管恒流源差动放大电路能进一步提高共模抑制比和减小单端输 出时的零点漂移？ 解：晶体管恒流源的直流电阻不大，即其直流压降不大；但对信号分量却能呈一 出极大的动态电阻。工作在放大区的晶体管就具有这种特性能，进一步提高共模抑 制比和减小单端输出时的零点漂移 电压为 8V，试求： ( 1)静态工作参数 UC1，IC1，UB1，IB1和U E1；(2)差模电压增益。 图 4-44 题 4-22 图 4-22 电路见图 4-44 ，设 3 个晶体管均有 rbe 20

12、0 ， 50，稳压管 2CW15的稳定 解： (1) I C1 VD/36k = I C2 = 2 8V/(36k 2) 0.11mA (2) Aud L 23.34 ？、？、 RB1 rbe 第4章 4-1(1) ri RB1 / RB2 / rbe1 4.7k (2) AusAu1 Au2 ri1 RSri1 , ro rbe2 /(1 1 RC1 / ri2 0.012k RS ri1 ri1 33.6, 4-2 Au=-10 ，r i =187k , ro=3k 4-3(1) I B=0.03mA,I C=1.65mA,UCE=5.4V, (2) Au1 1,Au2 RC / RL r

13、be2 1RE1 2.7, Au Au1 Au22.7 (3) ri RG 10M (4) 第一级为源极跟随器，具有很高的输入阻抗， 4-4(2) Aus gmRD / RB / rbe (1 (3) ri RG RG1 / RG2 10M (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 ro RC 2k )(RE / RL )4.38 ro1 RD 5.6k 减少对信号源电压的影响。 U o 43.8mV 以降低输出电阻，提高带负载能力。 4-7 U CCPomax 8RL 12V 4-8 Pomax U CC 2/(2 RL ) 9W, Pcm 0.2Pomax 2 (U CC 2)2 2RL 4-9(1) Pomax 10.56W ,(2) Po 1.8W 2 U om 2RL 6.2W , PEmax 2U om 7.9W RL 62.5W 191mW , Pom=PE max- Pcm=91mW (2) EC=30V,I C=10mA,(3) R L EC/IC 4-10 Pomax UCC2/(8RL ) 4-11(1) PEmax 2ECIC/ 3k,(4) K R L/RL 0.433 4-14(1) I C2=3.78mA,UCE2=0.51V (2) Aus Au1Au2 ( 1 RC1 / ri2 rbe1 324.5 ,