电工电子基础技术8

模块7

基本放大电路7.1基本放大电路基础7.2共集电极放大电路7.3功率放大器和差动放大电路7.4放大电路中的负反馈学习引导在现实生活中，我们常常需要将一些微弱的信号增强至便于测量与利用的幅度，这就用到了放大电路。放大电路，又称放大器，是应用最广泛的电子电路之一，同时也是构建其他电子电路的基础单元。

放大电路作为构成多种复杂放大电路及线性集成电路的基本单元，存在于我们日常使用的收音机、电视机，以及精密测量仪器和复杂的自动控制系统之中。在这些电子设备中，通常需要把天线接收到的微弱电信号或来自传感器的信号进行放大，以驱动扬声器或测量装置的执行机构工作。因此，“放大”成为模拟电路研究的重点，而放大电路的核心则是能量的转换。本模块介绍基本放大电路的知识是学习电子技术的基础，需十分重视。书中将双极型晶体管简称三极管，单极型晶体管简称MOS管。知识目标：

掌握基本放大电路的概念和结构，熟悉单管低频小信号和功率放大电路的工作原理，学会静态分析的图解法及静态工作点的估算法，理解动态情况下放大电路的微变等效电路分析法，了解功放电路的技术要求、差动放大电路的分析方法及反馈对放大电路性能的影响。技能目标：

具有运用实验法对共发射极放大电路、共集电极放大电路进行静态分析和动态分析的实验技能和能力，具有正确分析实验数据的基本技能和能力。素养目标：

科技兴民族，科技强国家强，核心科技是重器。未来的电力工程技术人员，应提升创新、团队沟通能力和创新意识，具备独立思考、举一反三的能力，掌握正确的归纳总结方法。学习目标7.1

基本放大电路基础提出问题基本放大电路的组成原则是什么？如何通过估算法求静态工作点？微变等效电路分析法的核心思想是什么？静态工作点不合适会导致什么问题？核心提示：掌握共射放大电路“发射结正偏、集电结反偏”的组成原则，会用估算法求静态工作点，理解微变等效电路分析输入电阻、输出电阻、电压放大倍数的方法，明确静态工作点对失真的影响。知识准备

放大电路是电子电路中的重要组成部分，用于增大信号的幅度或功率。常见的放大电路可以分为三种基本类型：电压放大器、电流放大器和功率放大器。各种放大器广泛应用于各种电子设备和系统中，如音频放大器用于扬声器驱动、射频放大器用于通信系统、运算放大器用于信号处理等。不同类型的放大电路工作原理存在差异，例如晶体管放大电路是利用晶体管的电流放大作用，而运算放大电路则利用运算放大器的高增益和高输入阻抗。放大电路通常需要使用偏置电路来设置工作点，以确保放大器在正常工作区域内工作，从而避免过度失真。7.1.1基本放大电路的组成原则和工作原理

放大电路是电子技术中应用十分广泛的一种单元电路。

所谓“放大”，是指将一个微弱的电信号，通过某种装置，得到一个波形与该微弱信号相同、但幅值却大很多的信号输出。这个装置就是晶体管放大电路。“放大”作用的实质是电路对电流、电压或能量的控制作用。扬声器负载输入信号源扩音器晶体管放大电路示意图为放大器提供能量的电源RS+－US放大电路+－u0i0话筒送来的微弱音频信号例ui放大电路输入的微弱小信号uiuo幅度大大增强的输出信号uo

放大电路的放大作用，实质是把直流电源UCC的能量转移给输出信号。输入信号的作用则是控制这种转移，使放大电路输出信号的变化重复或反映输入信号的变化。

放大电路的核心元件是晶体管，因此，放大电路若要实现对输入小信号的放大作用，必须首先保证晶体管工作在放大区。晶体管工作在放大区的外部偏置条件是：其发射结正向偏置、集电结反向偏置。此条件是通过外接直流电源，并配以合适的偏置电路来实现的。三种基本组态的晶体管放大电路＋

uo－＋

ui－bce＋

uo－＋

ui－bec＋

uo－＋

ui－bec共发射极放大电路共集电极放大电路共基极放大电路

无论放大电路的组态如何，其目的都是让输入的微弱小信号通过放大电路后，输出时其信号幅度显著增强。必须清楚：幅度得到增强的输出信号，其能量并非来自于晶体管，而是由放大电路中的直流电源提供的。晶体管只是实现了对能量的控制，使之转换成信号能量，并传递给负载。1.放大电路的组成原则放大电路的设计需考虑三个关键因素：首先，要有提供放大能量的直流电源，确保晶体管工作在线性放大状态；其次，各元件参数和安排必须确保信号输入不衰减且无失真传输；最后，放大电路输出端应满足性能指标要求。①保证放大电路的核心元件晶体管工作在放大状态，即发射结正偏、集电结反偏。②输入回路的设置应当使输入信号耦合到晶体管的输入电极，形成变化的基极电流iB，进而产生晶体管的电流控制关系，使集电极电流iC

=βiB。③输出回路的设置应当保证晶体管放大后的电流信号能够转换成负载需要的电压形式。④信号通过放大电路时不允许出现失真。2.共射放大电路的组成及各部分作用

共发射极放大电路是电子技术中应用最为广泛的放大电路形式，其电路组成的一般形式为：3DG6管RBUBBC1+RCUCCC2+放大电路核心元件——三极管耦合电容基极电阻基极电源集电极电阻集电极电源耦合电容

上图所示为双电源组成的共发射极基本放大电路。

实际应用中，共射放大电路通常采用单电源供电，各部分的作用分别如下：晶体管在放大电路中起以小控大的能量控制作用向放大电路提供能量，并保证晶体管工作在放大区

基极偏置电阻的作用是为放大电路提供合适的静态偏置电流。有极性的电解电容作用是隔直流和让输入交流信号顺利通过。有极性电解电容的作用是隔离直流和让放大后的交流信号顺利输出。RC的作用是将放大的集电极电流转换成负载需要的电压输出。3DG6管RBC1+RCC2++VCC3.基本放大电路的工作原理3DG6RBC1+RCC2++VCCcebuiuoibiCuCEiBIB基极固定偏置电流放大后的集电极电流

iC通过RC将放大的电流转换为放大的晶体管电压输出。uCE经C2滤掉了直流成分后的输出电压信号电流和基极固定偏流的叠加显然，放大电路内部各电流、电压都是交直流共存的。uit0输入交流信号电流iBt0IBiCt0ICuCEt0ICRCuot0反相！输入信号电压可见，输入信号通过放大电路其幅度得到了很大增强。

需放大的信号电压ui通过C1转换为放大电路的输入电流，与基极偏流叠加后加到晶体管的基极，基极电流iB的变化通过晶体管的以小控大作用引起集电极电流iC变化；iC通过RC使电流的变化转换为电压的变化，即：uCE=UCC-iCRC

放大电路内部各电压、电流都是交直流共存的。其直流分量及其注脚均采用大写英文字母；交流分量及其注脚均采用小写英文字母；叠加后的总量用英文小写字母，但其注脚采用大写英文字母。例如：基极电流的直流分量用IB表示；交流分量用ib表示；总量用iB表示。

放大电路的工作原理：当iC增大时，uCE就减小，所以uCE的变化正好与iC相反，这就是它们反相的原因。uCE经过C2滤掉了直流成分，耦合到输出端的交流成分即为输出电压uo。若电路参数选取适当，uo的幅度将比ui

幅度大很多，亦即输入的微弱小信号ui

被放大了。基本放大电路工作原理7.1.2基本放大电路的静态分析输入信号ui=0、只在直流电源VCC作用下电路的状态称“静态”。静态分析就是要求出此时的IB、IC和UCE三数值。C1+C2+ICUBE放大电路的直流通道UCE3DG6RBRC＋VCCcebIC=βIBUCE=VCC－ICRCIB=RBVCC-UBE直流下耦合电容C1、C2相当于开路由直流通道求工作点上的IB：IB由图可得由晶体管放大原理可求得IC：由图又可求得工作点上UCE：式中ICRC前面的负号表示输出电压与集电极电流IC反相，即与输入电压反相。1.静态分析的估算法ICIEIBUBEUCERBRC＋VCCceb

已知图示电路中VCC=10V，RB=250kΩ，RC=3kΩ，β=50，试求该放大电路的静态工作点Q。解IB=37.2μA所以静态工作点Q：IC=1.86mAUCE=4.42V例注意：计算中一定要弄明白各量的单位，不允许写错！分析UBE(V)IB0.5V0.7V死区uit0ibt0t1t1t2t3t4t3t2t4

此时ui小于死区的部分将无法得到传输，只有大于死区的部分才能转换成电流ib通过晶体管。由于输入信号大部分无法通过晶体管，ib电流波形与ui波形完全不一样了，造成输入信号输入时的“截止失真”。输入信号电压波形假如不设置静态工作点不设置静态工作点行吗？结论：为保证传输信号不失真地输入到放大器中得到放大，必须在放大电路中设置静态工作点。

利用晶体管的输入、输出特性曲线求解静态工作点的方法称为图解法。其分析步骤一般为：2.静态分析的图解法(1)按已选好的管子型号在手册中查找、或从晶体管图示仪上描绘出管子的输入、输出特性如下图所示：uBEiBiCuCE(2)画出直流负载线。此步骤是图解法求静态工作点的关键。由放大电路的直流通道可得：UCEICIEIBUBERBRC＋VCCcebUCE=VCC－ICRC令UCE=0，可得：IC=VCC/RC令IC=0可得：UCE=VCCICUCEUCCRCUCC连接两点作出直流负载线(3)确定静态工作点只有IBQ对应的交点才是Q点QIBQ直流负载线上交点有多个固定偏置的放大电路存在很

温度T↑→Q点↑→IC↑→UCE↓→VC↓ICUCEQ

若温度上升，将造成输出特性曲线上移。静态工作点Q随之上移Q'如果VC<VB，则集电结就会由反偏变为正偏，当两个PN结均正偏时，电路出现“饱和失真”。分析上述固定偏置共射放大电路有哪些不足？大的不足。例如当晶体管所处环境温度升高时，晶体管内部载流子运动加剧，因此将造成放大电路中的各参量将随之发生变化。为不失真地传输信号，实用中需对上述电路进行改造。分压式偏置的共发射极放大电路可通过反馈环节有效地抑制温度对静态工作点的影响。

分压式偏置的共发射极放大电路由于设置了反馈环节，因此当温度升高而造成IC增大时，可自动减小IB，从而抑制了静态工作点由于温度而发生的变化，保持Q点稳定。RCC2＋CE＋C1＋对固定偏置的放大电路进行改造。3DG6cbeRBRE+VCCRB2RB1分压电阻射极反馈电阻射极旁路滤波电容为稳定工作点Q而添加的负反馈环节分压电阻

此电路就是能够抑制温度影响而引起静态工作点变化的分压式偏置的共发射极电压放大电路。分压式偏置共射放大电路的静态分析

静态分析时，此电路需满足I1≈I2>>IB的小信号条件。C2＋C1＋CE＋RC3DG6cbeRE+VCCRB2RB1I1I2IBVBVB的大小显然与温度无关。分压式偏置共射放大电路的直流通道

偏置电阻RB1和RB2应选择适当数值，使之符合：I1≈I2>>IB的条件。在小信号条件下，IB可近似视为0值。

忽略IB时，RB1和RB2可以对VCC进行分压。即：分压式偏置共射放大电路的静态分析

上述分析步骤，就是分压式偏置的共发射极电压放大电路的估算法。显然，基极电位VB的高低对静态工作点的影响非常大。UBERCβcbeRE+VCCRB2RB1I1I2IBVBIEICUCEICUCE

3.工作点Q的高低对放大电路的影响

设置合适的静态工作点对放大电路的基本要求。基极电位VB选择偏高或偏低时，Q点随之上移或下行。设VB较高时：Qibuo

Q点的上移造成放大过程中信号的一部分进入饱和区，发生饱和失真，集电极电流上削波。

放大电路输出电压同样产生饱和失真。由于共射电路输入、输出反相，输出电压呈下削波。结论：

输入信号波形iCVB值大Q点高，饱和失真！ICUCE

基极电位VB设置较低时对Q点的影响

VB设置的高低，取决于两个基极偏置电阻的数值选择，当RB1太大时，VB值就会较低，引起静态工作点Q下行：Qib

输入信号波形

Q点下行造成放大过程中信号的一部分进入截止区，发生截止失真，集电极电流呈下削波。iCu0

放大电路输出电压同样产生截止失真。由于共射电路输入、输出反相，因此输出电压呈现上削波。结论：VB值小Q点低，截止失真！VB的高低对放大电路的静态工作点影响很大。温度对Q点的影响也不能忽视。分压式偏置的共发射极放大电路由于加设了负反馈环节，因此当温度升高时，具有自调节能力。设放大电路环境温度升高，此时:由于电路具有对温度变化的自调节能力，因此集电极电流通常恒定，即:温度变化IC基本不受影响I1I2IBVBIE+VCCRERB1RB2RCβcbeUBEUCET↑→←IB↓IC↑→IE↑→VE↑→VBE↓←IC↓

只要基极电位和射极反馈电阻不变，集电极电流始终维持不变！

通过分析可知，交流放大电路中如果不设置静态工作点，输入的交流信号就无法全部通过放大电路，造成传输过程中信号的严重失真；若静态工作点设置不合适，同样会发生传输过程中的饱和失真和截止失真。

设置合适的静态工作点显然是放大电路保证传输质量的必要条件，其设置的原则是：保证正常的输入信号不失真的输出且保证静态工作点的相对稳定。

分压式偏置的共射放大电路显然可以实现上述原则。通过选择合适的分压电阻RB1和RB2，可获得一个恰当的基极电位VB值，以确保晶体管的发射结正偏和集电结反偏。这样，在信号传输的过程中晶体管就会始终工作在放大区，使放大电路正常工作。电路中的反馈电阻RE则起到了稳定工作点的作用，从而抑制了由于温度变化对放大电路产生的影响。学习与归纳7.1.3基本放大电路的动态分析所谓动态：就是令直流电源等于零，仅在输入交流信号作用下的放大电路情况。动态分析，则是根据放大电路的交流通道，求出交流情况下放大电路的输入电阻ri、输出电阻ro、电压放大倍数Au等性能指标，根据这些性能指标找出放大电路的特点，以确定其适用场合。1.放大电路动态时的交流通道CE＋RC+VCCRB1RB1RCcbeRLRB2VT＋RSuS－C2＋C1＋RE分压式偏置共发射极放大电路输入信号源放大电路负载VCC为0时可视为“地”电容相当于“交流短路”RB1相当于接于基极与“地”之间RC相当于接于集电极与“地”之间分压式偏置共发射极放大电路的交流通道

由于发射极为输入、输出回路的公共支路，因之而称为共发射极组态的放大电路。电容CE在电路中起何作用？+VCCCERERB1RB2C2RC＋C1＋VT＋cbe

电容CE的作用：交流通路中，射极电容将反馈电阻短路，则Au不受影响。如果把射极电容去掉，对电路会产生何影响？如果把射极电容CE去掉，交流通道反馈电阻RE仍起作用，则IE减小，rbe增大，负载不变情况下，电压放大倍数Au降低。2.放大电路的动态分析法

动态分析法也叫做微变等效电路法。即在满足小信号条件下，将晶体管线性化，把放大电路等效为一个近似的线性电路，然后应用线性电路的求解方法求出ri、ro、Au的方法。RB1RCcbeRB2VT

一般情况下，由高、低频小功率管构成的放大电路都符合小信号条件。因此其输入、输出特性在小范围内均可视为线性。βibibRB1RCRB2rbe晶体管的微变等效模型。其中rbe是晶体管输入端的交流等效电阻，受控电流源相当晶体管的集电极电流。显然，晶体管的微变等效模型反映了晶体管的以小控大作用。晶体管交流输入等效电阻计算式RB1RCRB2rbe共射电压放大器的微变等效电路法βibib晶体管的微变等效模型iiuiuoio=0iC基极电流集电极电流放大电路的输入电压和电流放大电路的输出电压和电流电路交流等效输入电阻：ri=rbe//RB1//RB2由于小信号电路有RB1和RB2>>rbe，所以

ri≈rbe

显然交流等效输出电阻：ro=RC电路中电压放大倍数：若电路接入负载，RL此时电路放大倍数：共发射极放大电路微变等效电路法的动态分析结果为：式中负号反映了输出电压与输入电压的反相关系显然，放大电路带上负载后，其电压放大倍数将降低。负载越大，RL'等效电阻越小，放大倍数下降越多。

共发射极放大电路的主要任务是对输入的小信号进行电压放大，因此电压放大倍数Au是衡量放大电压性能的主要指标之一。共射放大电路的电压放大倍数随负载增大而下降很多，说明这种放大电路的带负载能力不强。微变等效电路βibibRB1RCRB2rbeRe动态分析：

显然电路中加了交流反馈电阻Re后，电路中的电压放大倍数进一步降低了。共射放大电路中含有交流反馈电阻的动态分析

放大电路的输入信号通常是以电压形式出现的，对信号电压源而言，内阻往往很小。因此，放大电路的输入电阻ri越大，输入信号电流越小，可减轻信号源负担；另外，放大器的输入电阻ri越大，分压就越多，可降低信号源内阻RS的影响，使放大电路获得较强的输入电压。输入、输出电阻对放大器有何影响？

对负载而言，放大电路就是向它提供能量的电压源。显然，作为电源的放大器，输出电阻r0越小，相当于电压源内阻越小，负载电阻RL的变化对输出电压的影响就越小，则放大电路的带负载的能力就越强。

电压放大倍数与晶体管的电流放大倍数β、动态输入电阻rbe及集电极电阻RC、负载电阻RL均有关。由计算式可看出，当rbe

和RL一定时，Au与β成正比。共射放大电路的输入、输出电阻数值适中，但电压放大能力特别强，由于自身的特点，较广泛地应用于放大电路的中间放大级。想想练练1.下图中设VCC和RC为定值，当基极电流增加时，IC能否成β倍的增加？最后接近何值？此时UCE=？当基极电流减小时，IC又如何变化？最后达到何值？这时的UCE约等于多少？ic(mA)uCE(V)UCEQUCCQ2Q1VCCRC80μA60μA40μA20μAIB=0

当IB增加时,在放大区范围内IC以βIB增加，最后接近饱和值时跳出放大区进入饱和区，此时，电压UCE≈1V；饱和区内继续增加IB，Ic与IB不再遵循β

倍的关系，最后接近VCC/RC；当IB减小时，放大区范围内，仍有IC=βIB的关系成立，但当IB减小接近零值时，UCE

≈VCC。

说一说下图所示各电路能否放大交流信号？为什么？C2＋C1＋RCVT+VCCRB2uiuo(a)C2＋C1＋RCVTRE+VCCRB2RB1uiuo(d)C2＋C1＋RCVT+VCCRB1uiuo(b)C2＋C1＋RCVT+VCCRB2RB1uiuo(c)不能！不能！不能！不能！VB=VCC，饱和失真VB=UBE，截止失真NPN管的电路，电容极性接反且无反馈环节。PNP管的电路，电源、电容极性均接反。图示电路，已知VCC=12V，RB1=20kΩ，RB2=10kΩ，RC=3kΩ，RE=2kΩ，RL=3kΩ，β=50。试估算静态工作点，并求电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。（1）用估算法计算静态工作点例解(2)用微变等效电路法计算电压放大倍数Au及输入、输出电阻RB1RCRB2rbe实践1：分压式偏置共射电路的静态测量与失真观察实验器材：面包板、9013晶体管、RB1=20kΩ、RB2=10kΩ、RC=3kΩ、RE=2kΩ、VCC=12V、万用表、函数信号发生器、示波器。2.实验步骤：（1）搭电路：按分压式偏置电路接线，查晶体管偏置VB≈4V、VE≈3.3V；（2）测静态工作点：用万用表直流档测UB、UE、UC，计算IBQ≈(VB-UBE)/[(1+β)RE]、ICQ≈IEQ=VE/RE、UCEQ=VCC-UC-UE；（3）观察失真：函数信号发生器输入1kHz、10mV正弦波，示波器测uo；增大输入信号幅度，观察“截止失真”uo

削波，Q

点低和“饱和失真”uo下削波，Q

点高。3.现象总结：Q点过高易饱和失真，过低易截止失真；合理Q点下，uo与ui反相且幅度放大。知识总结1.共射放大电路核心是“以小控大”，能量来自VCC，晶体管仅控制能量转换；2.静态分析用估算法，关键是先求VB（分压决定），再推IEQ、ICQ、UCEQ；3.动态分析用微变等效，输入电阻适中、输出电阻较大，电压放大能力强，适合作中间放大级。［案例］确定放大电路的动态值。试求课本上图6.7所示分压式偏置的共射放大电路中的电压放大倍数Au、输入电阻ri和输出电阻ro。已知β＝57.5，IE＝2.3mA。工程实例［案例分析］试根据式6.2可得：电路的输入电阻：电路的输出电阻：电路的电压放大倍数：试述放大电路输出电阻的概念。为什么总希望放大电路的输出电阻r0尽量小一些呢？

你会做吗？电压放大倍数的概念是什么?电压放大倍数是如何定义的？共发射极放大电路的电压放大倍数与哪些参数有关？

试述放大电路输入电阻的概念。为什么总是希望放大电路的输入电阻ri尽量大一些？

检验学习效果何谓放大电路的动态分析？动态分析分析步骤？你能否说出微变等效电路法的思想？

放大电路中为什么要设置静态工作点？静态工作点不稳定对放大电路有何影响？

你会做吗？放大电路的失真包括哪些？如何消除失真？两种失真下集电极电流的波形和输出电压的波形有何不同？

影响静态工作点稳定的因素有哪些？其中哪个因素影响最大？如何防范？

静态时耦合电容C1、C2两端有无电压？若有，其电压极性和大小如何确定？

检验学习效果能否说出RE和CE在放大电路中所起的作用。7.2

共集电极放大电路提出问题共集电极放大电路的组成有何特点？为何称为“电压跟随器”？其输入电阻、输出电阻与共射电路有何不同？主要应用场景是什么？核心提示：明确共集电极电路“集电极接地、输出取自发射极”的特点，掌握其“电压跟随（Au≈1、同相）、输入高、输出低”的特性，理解其在阻抗匹配、缓冲中的应用。知识准备共集电极放大电路在电子工程中有广泛应用。它常用于信号传输线路中实现阻抗匹配，最大化传输效率。在音频和射频放大器中，可放大电压。还用于缓冲和隔离输入输出，防止相互影响。在直流信号放大器中，通过直流耦合传输信号，阻止影响偏置点。在运算放大器和振荡电路中实现信号反相放大。7.2.1电路的组成VTRBREuoui＋VCCC1+RLC2+

观察上图，可见共集电极放大电路的特点是：晶体管的集电极直接与直流电源VCC相接，负载接在发射极电阻两端。显然，电路的输入极仍为基极，输出极却是发射极。VTRBREuoui＋VCCC1+RLC2+直流通道VTRBRE＋VCCIBICIEUBE1.静态分析7.2.2共集电极放大电路分析由直流通道可得：2.动态分析

显然，集电极为输入、输出回路共同的交流“地”端，因此称之为共集电极放大电路。VTRBREuoui交流情况下VCC=0，相当于“地”电位C1+RBC2+RB相当于接在基极与“地”之间耦合电容C1、C2相当于短路微变等效电路βibibRLRBrbeREuiuo求电路的电压放大倍数Au

通常(1+β)RL'>>rbe，故式中分子小于约等于分母，即共集电极放大电路的Au小于和约等于1。

因Au为正值，说明ui与uo相位相同；又因ui≈uo，说明电路中的电压并没有被放大。但电路中ie=(1+β)ib，说明电路仍有电流放大和功率放大作用。此外，uo是由射极输出的，因之共集电极放大电路又称为“射极输出器”。求电路的输入电阻ri求电路的输出电阻ro

射极输出器的ri较大，通常可达几十千欧至几百千欧。

显然，射极输出器的ro较小，仅为几十欧至几百欧。共集电极放大电路的用途①电压放大倍数小于1约等于1，即uo跟随ui变化。②输入电阻较高。③输出电阻较低。

共集电极放大电路有较高的输入电阻和较低的输出电阻，这是它最突出的优点。共集电极放大电路常用于多级放大器的前级或末级，有时也用于中间隔离级。用作输入级时，其高输入电阻可以减轻信号源的负担，减小信号电压的衰减。用作输出级时，其较低的输出电阻可以减小负载变化对输出电压造成的影响，并易于与低阻负载相匹配，向负载传送尽可能大的功率。7.2.3电路特点和应用实例实践2：共集电极电路的电压跟随与带负载能力测试实验器材：面包板、9013晶体管、RB=200Ω、RE=3kΩ、VCC=15V、万用表、函数信号发生器、示波器、RL=1kΩ、3kΩ、10kΩ。2.实验步骤：（1）搭电路：共集电极电路接线，RE

接可切换RL；（2）测电压跟随：函数信号发生器输入1kHz、1V正弦波，用示波器测ui

和uo，观察两者幅度近似相等和相位同相；（3）测带负载能力：保持ui=1V，分别接RL=1kΩ、3kΩ、10kΩ，用万用表交流档测uo，记录uo

变化：变化幅度<5%，体现低ro

优势。3.现象总结：uo

始终跟随ui，负载变化时uo基本稳定，验证电压跟随和较强的带负载能力。知识总结1.共集电极电路无电压放大，但有电流和功率放大，核心是“电压跟随”；2.高输入电阻适合接高阻信号源，低输出电阻适合带低阻负载；3.应用重点在阻抗匹配和缓冲，而非电压放大。［案例］已知课本上图6.9电路中RB=200kΩ，RE=3kΩ，输入电源内阻RS=2kΩ，直流电源VCC=+15V，β=80，rbe=1kΩ，试求：（1）电路的静态工作点Q；（2）RL=∞时电路中的输入电阻ri和电压放大倍数Au；（3）若接上RL=3kΩ的负载电阻，电压放大倍数

又为多少？（4）在上述两种情况下，输出电阻有变化吗？工程实例［案例分析］求静态工作点Q：求输入电阻和电压放大倍数。当负载开路时：当负载为3kΩ时：［案例］已知课本上图6.9电路中RB=200kΩ，RE=3kΩ，输入电源内阻RS=2kΩ，直流电源VCC=+15V，β=80，rbe=1kΩ，试求：（1）电路的静态工作点Q；（2）RL=∞时电路中的输入电阻ri和电压放大倍数Au；（3）若接上RL=3kΩ的负载电阻，电压放大倍数

又为多少？（4）在上述两种情况下，输出电阻有变化吗？工程实例［案例分析］接上页：共集电极放大电路输出电阻与负载无关，因此两种情况下电路的输出电阻均为：结论：案例反映了共集电极放大电路不带负载和带上负载后，电压放大能力变化很小的事实。说明共集电极组态的放大电路虽然电压基本不放大，但带负载能力较强，这一点从共集电极放大电路的输出电阻很小且带负载前后不变也能说明。

共集电极放大电路与共发射极放大器相比，有何不同？电路有何特点？

射极输出器的发射极电阻RE能否像共发射极放大器一样并联一个旁路电容CE来提高电路的电压放大倍数？为什么？检验学习效果7.3

功率放大器和差动放大电路提出问题功率放大器与小信号放大电路的核心区别是什么？如何消除功放的交越失真？差动放大电路为何能抑制零点漂移？共模信号与差模信号的区别是什么？核心提示：明确功率放大器输出大功率、高效率、低失真的要求，掌握乙类功放交越失真的消除方法；理解差动电路对称结构+RE负反馈抑制零漂的原理，区分差模和共模信号。知识准备功率放大器，因其能够输出足够大的功率来驱动各种执行机构，通常被用作多级放大电路的输出级。差动放大电路则由于其独特的对称性电路结构，能够非常有效地抑制零点漂移，因而大多应用于多级放大电路的输入级。7.3.1功率放大器1.功率放大器的分类功率放大器和电压放大器本质上并没有太大的区别，都是将直流电源的能量转化为按输入信号变化的交变能量输出给负载。不同在于，电压放大电路主要放大信号电压，而功率放大电路则旨在让负载获得不失真的信号功率。功放电路中的晶体管称为功放管，广泛应用于电子设备、音响设备、通信及自控系统中。(1)功率放大器按工作状态一般可分为：①甲类放大器：这种功放的工作原理是核心器件晶体管始终工作在传输特性曲线的线性部分，在输入信号的整个周期内电路始终有电流连续流动，这种功放失真小，但效率低，功率损耗大，效率仅有50%，一般应用在家庭的高档机或专业音效场合。③甲乙类放大器：兼有甲类放大器音质好和乙类放大器效率高的优点，被广泛应用于家庭、专业、汽车音响系统中。(2)按放大器功能一般可分为：①前级功放：主要作用是对信号源传输过来的节目信号进行必要的处理和电压放大后，再输出到后级放大器。②后级功放：对前级放大器送出的信号进行不失真放大，以强劲的功率驱动扬声器系统。除放大电路外，还设计有各种保护电路，如短路保护、过压保护、过热保护、过流保护等。前级功放和后级功放一般只在高档机或专业的场合采用。②乙类放大器：两只晶体管交替工作，每只晶体管在信号的半个周期内导通，另半个周期内截止。该类功放效率较高，约为78%，但缺点是容易产生交越失真。③合并式放大器：将前级放大器和后级放大器合并为一台功放，兼有前二者的功能，通常所说的放大器都是合并式的，应用范围较广。2.功率放大器的技术要求(1)功率放大器的特点①由于功放电路的主要任务是向负载提供一定的功率，因而输出电压和电流的幅度足够大；②由于要求输出信号幅度大，通常使三极管工作在极限应用状态，即三极管工作在接近饱和区与截止区的工作状态，因此输出信号必然存在一定程度的失真。③功率放大电路在输出功率的同时，三极管消耗的能量也较大，因此三极管的管耗不能忽视。④功率放大电路工作在大信号运用状态，因此只能采用图解法近似估算。(2)功率放大器的技术要求

由于功放的上述特点，因此实用中对功率放大器有一定的技术要求。（1）效率尽可能高（2）具有足够大的输出功率（3）非线性失真尽可能小（4）散热条件要好

功放通常工作在大信号情况下，所以输出功率和功耗都较大，效率问题突显。我们期望在允许的失真范围内尽量减小损耗。

为获得最大的功率输出，要求功放管工作在接近“极限运用”状态。选用时应考虑管子的三个极限参数ICM、PCM和U(BR)CEO。

处于大信号工况下的管子不可避免地存在非线性失真。但应考虑在获得尽可能大的功率输出下将失真限制在允许范围内。

功放管工作在“极限运用”状态，因而造成相当大的结温和管壳温升。散热问题应充分重视，应采取措施使功放管有效地散热。3.功放电路中的交越失真

左图电路采用了两个导电特性相反的管子，其中VT1和VT2分别为NPN型管和PNP型管。电路工作时，一个管子在信号的正半周导通，另一管子在信的负半周导通，两个管子在信号周期内交替工作，各自产生半个周期的信号波形，在负载上合成一个完整的信号波形，这种功放电路称作乙类功率放大电路。VT1RLu0＋VCC-iL+VT2iC1-VCCiC2ui-+交越失真：两个管子在信号周期内交替工作，由于管子总是存在着死区电压，因此在信号零点附近不会产生基极电流，造成传输信号波形的严重失真，由于这种失真产生在过零值处，所以称为交越失真。

观察电路，可看出此电路没有基极偏置，所以uBE1=uBE2=ui。当ui=0时，VT1管和VT2管均处于截止状态。功放电路中交越失真说明及消除方法ui/V

ωt00.6-0.6u0/V

ωt00.6-0.6过零处的交越失真

此电路是能消除交越失真的甲乙类互补对称的功放电路。

只要R1、R2数值适当，当ui=0时，可使IC3

、VB2和VB1达到所需大小,为VT1和VT2发射结提供适当电压，以消除过零处的交越失真。D2D1RCREC1+VT1RL＋VCCVT2uo-+C2+T3R1R2CE+ui7.3.2

差动放大电路1.零点漂移

直接耦合的多级放大电路，当输入信号为零时，输出信号电压并不为零，而且这个不为零的电压会随时间作缓慢的、无规则持续变动，这种现象称为零点漂移，简称零漂。差动放大电路就是一种对零漂有很强抑制作用的放大电路。2.差动放大电路RC1RC2＋VCC＋uo－Re－VEE＋ui2－＋ui1－＋uo2－＋uo1－VT1VT2

差动放大电路由两个对称的共射基本放大电路组成。其中VT1、VT2是两个特性完全相同的晶体管，两管基极信号电压ui1、ui2大小相等、相位相反。差动放大电路这种双端输入方式称为差模输入方式，所加信号称为差模信号，差模信号是放大电路中需要传输和放大的有用信号，用uid表示，数值上等于两管输入信号的差值：uid=ui1－ui2RC1RC2＋VCC＋uo－Re－VEE＋ui2－＋ui1－＋uo2－＋uo1－T1T2

温度变化、电源电压波动等引起的零漂电压，折合到放大电路输入端，相当于在放大电路输入端加了“共模信号”，外界电磁干扰对放大电路的影响也相当于在输入端加上了“共模信号”。可见，所谓的共模信号对放大电路是一种干扰信号。因此，放大电路对共模信号不仅不应放大，反而应当具有较强的抑制能力。

温度发生变化时，差动放大电路输入端相当于加了一个共模信号，此时两管对共模信号产生的电流，其变化规律相同，两管集电极电压漂移量也完全相同，从而使双端输出电压始终为零。也就是说，依靠电路的完全对称性，使两管的零漂在输出端相抵消。因此，零点漂移被抑制。RC1RC2＋VCC＋uo－Re－VEE＋ui2－＋ui1－＋uo2－＋uo1－T1T2

差动放大电路的公共发射极电阻Re是保证静态工作点稳定的关键元件。当温度T↑

两管的发射极电流IE1和IE2、集电极电流IC1和IC2均增大

由于两管基极电位VB1和VB2均保持不变

两管的发射极电位VE升高

引起两管的发射结电压UBE1和UBE2降低

两管的基极电流IB1和IB2随之减小

IC2下降。此过程类似分压式偏置的共射放大电路中RE的作用。双端输出情况下，差动放大电路两管的输出稳定在静态值，从而有效地抑制了零点漂移。Re数值越大，抑制零漂的作用越强。即使电路处于单端输出方式，电路仍有较强的抑制零漂能力。由于Re上流过两倍的集电极变化电流，其稳定能力比射极偏置电路更强。此外，采用双电源供电，可以使UB1＝UB2≈0，从而使电路可适应正、负两种极性的输入信号，扩大了应用范围。实践3：乙类功放交越失真的观察与消除实验器材：面包板、9013晶体管、

9012晶体管、扬声器电阻RBL=8Ω、RE=3kΩ、VCC=±5V、IN4001二极管2个、万用表、函数信号发生器、示波器。2.实验步骤：（1）搭乙类电路：VT1

和VT2发射极接RL，基极直接相连，输入1kHz、1V的正弦波，示波器测uo观察过零处交越失真；（2）消除交越失真：在VT1

和VT2基极间串2个反向二极管提供0.7V×2偏置，再测uo，观察失真消失，波形完整。3.现象总结：无偏置时波形过零处断裂出现交越失真，加偏置后波形连续，验证甲乙类功放的失真消除效果能力。实践4：差动放大电路的零漂抑制测试实验器材：面包板、两个参数一致的9013晶体管，两个RC分别为8Ω、RE10、VCC=12V、VEE=-12V，万用表、热吹风机。2.实验步骤：（1）搭差动电路：两管基极接地ui1

和ui2=0，输出uO=uc1-uc2，万用表直流档测uo初始值≈0V；（2）测零漂：用热吹风机吹其中一管，观察uo变化：<50mV则体现对称抑制零漂。（3）断开RE：再吹同一管，观察uo

变化：变化>200mV，验证RE

的负反馈作用。3.现象总结：对称结构+RE

能显著抑制零漂，RE

断开后零漂加剧。知识总结1.功放重点是平衡“效率”与“失真”，甲乙类功放兼顾乙类高效率和甲类低失真；2.差动电路通过“对称抵消+RE负反馈”抑制零漂，核心是放大差模、抑制共模；3.功放适合作输出级（驱动负载），差动电路适合作输入级（处理微弱信号）。［案例］已知乙类互补对称功放的电源电压为±3V，负载RL=8Ω的喇叭，功放管的饱和压降Uces可以忽略，分析求解电路的输出功率PO、管耗PV、电源供给的功率PE和效率η。工程实例［案例分析］已知VCC=3V，RL=8Ω，Uces=0。电路的输出功率PO为：管耗为：电路供给的功率PE为：效率为：什么是零漂现象？零漂是如何产生的？采用什么方法可以抑制零漂？上述问题希望课后认真归纳总结功放和普通放大电路相比，有何不同？对功放电路有哪些特殊的技术要求？

何谓交越失真？采取什么方法可以消除交越失真？检验学习效果何谓差模信号？何谓共模信号？

7.4

放大电路中的负反馈提出问题如何区分正反馈与负反馈？负反馈有哪四种类型？引入负反馈对放大电路性能有哪些改善？为何说“负反馈以降低放大倍数换稳定性”？核心提示：掌握反馈类型的判别方法：电压/电流反馈看输出短路，串联/并联反馈看输入连接，理解负反馈“稳定放大倍数、减小失真、扩展通频带、改变输入/输出电阻”的作用，明确四种反馈类型的性能差异。知识准备反馈不仅是提升放大电路性能的关键手段，更是电子技术与自动控制原理中的核心概念。借助反馈技术，可以显著改善放大电路的工作效能，确保其达到预期的技术指标。在对精度和稳定性要求较高的放大电路中，反馈机制几乎无处不在，以多种形式发挥着至关重要的作用。7.4.1反馈的基础知识

从放大电路输出回路中取出部分或全部的输出信号，通过适当的途径回送到输入端，对输入信号进行调控的过程称为反馈。基本放大电路A取样Xid比较XOXi反馈电路FXF

基本放大电路的输入信号(净输入信号)放大电路输出信号

反馈信号含反馈的放大电路输入信号负反馈放大电路的方框图1.正反馈：能使净输入信号增强的反馈称为正反馈；

根据反馈网络与基本放大电路在输出、输入端连接方式的不同，负反馈放大电路的反馈形式可分为四种类型：(1)电压串联负反馈；(2)电压并联负反馈；(3)电流串联负反馈；(4)电流并联负反馈。3.放大电路中反馈的基本类型及判别判断反馈类型的方法：凡反馈信号取自输出电压的称电压反馈；