电工与电子技术 课件 第7、8章 放大电路基础、集成运算放大器

2026/5/121第7章放大电路基础§7.1晶体

在一块完整的半导体单晶上制作两个PN结，就获得三极管。一.基本结构图7-1半导体三极管的结构工艺

三极管有两种基本类型：PNP三极管和NPN三极管。它们的结构示意图及电路符号如图7-2所示。

对比二极管、三极管虽然仅多了一个PN结，但性能上却有质的飞跃。因为它不仅具有开关作用，而且具有放大信号的功能。

图7-2晶体管结构示意图及电路符号二.电流分配和放大原理1.

三极管外部电路连接条件

为了使三极管产生放大作用，两个PN结必须加上正确的电压极性，原则是：发射结（EB结）——正向电压（正向偏压）集电结（CB结）——反向电压（反向偏压）而且一般要求|U反|>>|U正|如图7-3所示。图7-3三极管两个PN结的偏置方法2.

载流子在三极管内的传输过程以P+NP管为例，载流子的传输经历三个阶段：①注入图7-4多数载流子的注入

由于EB结加有正向偏压UEE，发射区多数载流子（空穴）在正向偏压帮助下大量越过阻挡层扩散到基区，构成IEP；同时基区多数载流子（电子）扩散到发射区，构成IEN，因而发射极电流

2026/5/126

上述多数载流子在正向偏压帮助下，越过边界向对方扩散的过程称为注入。所形成的电流就是发射极电流。（注意：电子运动方向与由此引起的电子电流方向相反，图7-5中IEN的箭头方向是代表电子扩散运动的方向。）

一般，发射区空穴浓度远大于基区电子浓度（P+N结），所以IEP>>

IEN，使

IE≈

IEP

另外，CB结加有反向偏压UCC，有一反向饱和电流ICBO流过。IEN与ICBO均不参加载流子在三极管内部的传输过程，而且数值也很小，一般可以忽略。②扩散空穴注入基区后，靠近EB结边界上的基区的空穴浓度大大增加，而其他部分空穴浓度较低，鉴于这种浓度差，空穴就会继续向前扩散，如图7-5所示。图7-5空穴在基区中的扩散

当然，在基区的扩散过程中，也有空穴会与那里的多数载流子电子相遇而被复合。但如果：

a.基区很薄

b.基区电子浓度很低（要求基区施主杂质浓度很低）则这种复合机会将大大减少，以致绝大多数空穴均能经扩散到达CB结边界。只有少量空穴在基区中与电子复合，不能到达CB结。复合将使基区电子减少，应由外电路补充，形成基极复合电流IBP。③收集

空穴到达CB结边界时，遇到CB结强大的电场，此电场的方向对空穴起加速作用，而被“拉”入集电区，构成集电极电流ICP。此过程称为收集。如图7-6所示。2026/5/129结论：①.在P+NP管内，空穴的传输过程包含三个基本环节：

注入扩散（少量被复合）收集②.载流子传输过程的实现，使输出的集电极电流ICP决定于输入的发射极电流IEP，即ICP

≈

IEP图7-6载流子的收集③.由于IEP受正向偏压影响极大（参阅图7-20），EB结UEB

IE

IC这种控制作用正是三极管具有放大作用的根本原因。正向偏压的微小改变将引起正向电流IEP的剧烈改变，于是ICP也跟着剧烈改变。三极管的控制过程表示如下：若用水流比喻，我们可以用图7-7形象化加以理解。图7-7④.电流传输过程能够得以实现的内部原因，完全是由于.因此ⓐⓑ两点是三极管具有放大作用的内部条件。以上分析过程和结论同样适合N+PN管。ⓐ基区很薄。ⓑ基区掺杂浓度较低。很薄的基区将两个偏置相反的PN结联成一个统一的整体，使该整体具有放大信号的能力，而非两个孤立的二极管。4.电流流通情况

传输过程讲的是三极管内部主要的电流成份，如果把忽略掉的次要的电流IEN及ICBO也表示在图上，便得图7-8电流流通示意图。图7-8三极管内电流流通示意图由此图可得各电极的电流

IE

=IEP+IEN

IC

=ICP+ICBO

（7-1）

IB

=IBP+IEN-ICBO三者之间关系

IE

=IC+IB

（7-2）

2026/5/12145.三种连接方式

根据输入、输出回路公共端与三极管哪一个电极相联，三极管放大电路可以分成以下三种基本形式，共基极放大电路，共发射极放大电路以及共集电极放大电路，如图7-9所示。图7-9三种电路形式②.输入、输出的公共端，往往作为电路中电位的参考点，并接“地”。说明：①.图7-9中暂时没有画出交流信号的输入与输出。③.不同连接方式，电路性能也不同，但均须保证三极管处于放大状态，即满足放大的外部条件：

EB结——正向偏置

CB结——反向偏置6.电流分配关系①.共基极直流电流放大系数定义（7-3）则（7-4）注意：<1,一般=0.95～0.99（7-5）如果忽略ICBO（7-6）把式（7-6）表示于图7-10中，清楚地说明了三极管各电极之间的电流分配关系。图7-10电流分配关系②.共发射极直流电流放大系数定义（7-7）则（7-8）对于具有正常放大能力的三极管，>>1。于是（7-9）

式中，ICEO=（1+）ICBO

称为穿透电流，是基极开路（IB=0）时的集电极电流。如图7-11所示。图7-11穿透电流如果忽略ICBO

而

IE=（1+）IB

（7-11）或（7-10）用表示电流分配关系时，可得图7-12所示。以上表明，IB与IC有正比例关系，IB与IE也成正比例。图7-12电流分配关系说明：ⓐ三极管三个电极的电流分配关系，用或均能表示，但确定。应用更广泛一些。这两个参数之间的关系由式（7-12）ⓑ电流分配关系不随电路连接方式而变。IB，IE,IC这三个量中只要IB

（或IE

）发生改变，其它电流必定随之改变。在共基电路中，可改变输入电流IE使输出电流IC发生改变。在共发电路中，可改变输入电流IB使输出电流IC发生改变。在共集电路中，可改变输入电流IB使输出电流IE发生改变。即（7-12）或改写成（7-13）ⓒ由于IB<<IC，意味着IB的微小变化将引起IC的很大变化。这样便实现了以弱电流控制强电流的目的。7.交流电流放大系数它表示三极管各电极电流微变量之间的关系。共发射极交流电流放大系数

定义为（7-14）参数

是IB对IC控制能力的衡量。共基极交流电流放大系数

定义为(7-15)一般讲，直流电流放大系数（或）与交流电流放大系数

（或

）数值并不相等，但对大多数线性放大管而言，可以近似看成相等，两者不予严格区别。最后需要指出，这里虽然采用“电流放大”这一名词，但是能量不能放大，而只能守恒，因此所谓“放大”本质上是一种控制作用。例7-5已知某三极管，；当IB增加到时，。求：，，

，

。IC变成解：该三极管三个电极电流的相对比例关系，如图7-13所示。图7-13三.三极管特性曲线包括输入特性曲线与输出特性曲线。不同连接方式特性曲线有所不同，这里仅讨论共发射极特性曲线。它是表示以输出电压UCE为参变量，共发电路输出电压UBE1.共发射极输入特性曲线与输入电流IB之间的关系曲线：

图7-14共发射极输入特性

由于共发电路的输入端就是BE结的两端，因而其输入伏安特性必然类似于PN结的伏安特性，如图7-16(b)所示。但是，共发射极输入特性的纵坐标是IB而不是孤立PN结的正向电流，而且IB受UCE一定的影响。

我们注意到UCE<0.3V时，UCE对输入特性影响较大，UCE>0.3V以后，影响较小，对于一般工作于放大状态的三极管总满足条件UCE>0.3V，这时诸输入特性靠得很近，通常只画出一条特性曲线。

三极管也有一个死区电压，当UBE小于死区电压时，IB几乎为零，管子接近截止状态，超过死区电压IB（以及IC）明显增加，管子开始明显导通，故死区电压又称导通电压，用UBE(on)表示。Si管与Ge管导通电压绝对值范围如下：

0.2～0.3伏（Ge管）导通电压UBE(on)=（7-16）

0.6～0.7伏（Si管）2.共发射极输出特性曲线

它是表示以输入基极电流IB为参变量，共发电路输出电压UCE

与输出电流IC

之间的关系曲线。IC=f(IB,UCE,)我们先讨论三极管放大状态下的输出特性。

如前所述，集电极电流IC是由IE传输过来的，只要UCE足够大，保证CB结处于反向偏置，则IC仅决定于IE（也就是决定于CB）而与UCE无关。如图7-15所示。图7-15三极管放大状态下的输出特性

这表明半导体三极管具有恒流的输出特性。该恒流值仅取决于IB，因此三极管输出电流IC是电流控制的电流源。图7-16是不同IB时的输出特性一例。图7-16不同IB时放大区的输出特性图7-17是完整的输出特性曲线。图7-17共发射极输出特性曲线输出特性曲线分四个区域：放大区，截止区，饱和区及击穿区。①.放大区（也称线性区）上式右边第二项是不可控电流，它受温度影响很大，造成IC的温度漂移，是不稳定因素。但对于硅三极管，ICEO极小，可以忽略。IC与IB有正比的关系：该区中IB对IC的控制作用满足方程：（7-17）使三极管工作于放大区的外部条件是BE结正偏，CB结反偏，如图7-46所示。②.截止区IB=0以下的区域，这时IC=ICEO

。使三极管进入截止区的条件是：BE结与CB结均反向偏置，如图7-47所示。图7-19三极管进入截止区的偏压情况图7-18放大区三极管的偏置方法③.饱和区当UCE较小，满足条件UCE<UBE时，三极管进入饱和区。图7-48表示在不同UCE数值下，管子各电极的偏压情况。可见，UCE较小时，CB结由原来的反向偏置转变为正向偏置，结果EB结及CB结均为正偏。如图7-49所示。图7-20饱和状态

饱和状态下，集电极电流锐减而基极电流剧增，这是由于CB结正偏时，CB结将产生反向注入，如图7-50箭头所示。图中，IF是EB结的正向注入电流，其被集电区收集的电流为

FIF。（

F是共基极正向电流放大系数）图7-21三极管进入饱和区的偏压情况图7-22BE结与CB结均为正偏时载流子的传输IR是CB结的反向注入电流，其被发射区收集的电流为

RIR。（

R是共基极反向电流放大系数）故，饱和状态下，（7-18）

由式（7-18）可见，由于CB结反向注入的出现，IC将减小，IB将增加。在饱和区，IC不再受IB控制，放大区的

不适用于饱和区。对于线性放大电路，为了不产生波形失真，应力求避免进入饱和区及截止区。

最后应指出，①实际三极管的放大区特性并非严格的水平，而是略微向上翘，如图7-51所示。这意味着UCE的变化对IC仍存在一定的影响，三极管输出特性并非理想恒流源。实际输出特性的延长线与横坐标的交点VA称为厄尔利电压（Early）。图7-23实际放大区特性与理想特性的区别②当IB等量增加时，输出特性曲线并不一定等间隔地平行上移，特别是在IC值过大和过小的区域内，输出特性曲线显得比较密集，如图7-24（a）所示。图7-24这意味着直流不是常数，交流

也不是常数。特性稠密处

较小，稀疏处，

较大，仅在IC的一定范围内，

随IC的变化很小，可近似认为是常数，但对于大多数放大特性良好的三极管仍然可认为

是一个常数,与

也较为接近。图7-25输出特性例

已知图7-25输出特性各点电流如下：（1）计算Q1，Q2，Q4各点直流（2）由Q1~Q2两点的增量电流，计算交流

（3）由Q3~Q4两点的增量电流，计算交流

（2）由Q1~Q2两点，计算交流

由Q3~Q4两点，计算交流

图7-25输出特性Q4点（1）在Q1点Q2点解：四.极限参数这是为了保证三极管安全工作引入的参数，包括：1.集电极最大允许电流ICMIC超过ICM时，

值下降到正常值的2/3以下，但不会立即损坏。2.集电极反向击穿电压U(BR)CEO基极开路时，加在CE之间的最大允许电压。3.集电极最大允许耗散功率PCMIC流经三极管时会发热，产生管子的功率损耗，PCM就是保证不烧坏晶体管所允许的最大管耗。以上三个参数共同确定三极管的安全工作区，如图7-54所示。图7-26安全工作区本单元重点：电理解单管交流放大电路的放大作用和共发射极、共集电极放大电路的性能特点。掌握静态工作点的估算方法和放大电路的微变等了解放大电路输入、输出电阻和多级放大的概念，了解放大电路的频率特性、互补功率放大电路的工作原理。理解反馈的概念，了解负反馈对放大电路性能的影响。了解差动放大电路的工作原理和性能特点。了解场效应管的电流放大作用、主要参数的意义本单元难点：共射极放大电路、射极输出器的原理407.2基本放大电路的组成7.2.1共发射极基本放大电路组成

共发射极基本电路ECRSesRBEBRCC1C2T+++–RL++––ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE41基本放大电路各元件作用

晶体管T--放大元件,iC=iB。要保证集电结反偏,发射结正偏,使晶体管工作在放大区。基极电源EB与基极电阻RB--使发射结处于正偏，并提供大小适当的基极电流。共发射极基本电路ECRSesRBEBRCC1C2T+++–RL++––ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE42集电极电源EC--为电路提供能量。并保证集电结反偏。集电极电阻RC--将变化的电流转变为变化的电压。耦合电容C1、C2--隔离输入、输出与放大电路直流的联系，同时使信号顺利输入、输出。信号源负载共发射极基本电路ECRSesRBEBRCC1C2T+++–RL++––ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE43单电源供电时常用的画法共发射极基本电路+UCCRSesRBRCC1C2T+++–RLui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiEECRSesRBEBRCC1C2T+++–RL++––ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE448.1.3共射极放大电路的电压放大作用UBEIBICUCE无输入信号(ui

=0)时:uo=0uBE=UBEuCE=UCE+UCCRBRCC1C2T++ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtO45ICUCEOIBUBEO结论：(1)无输入信号电压时，三极管各电极都是恒定的电压和电流:IB、UBE和

IC、UCE

。

(IB、UBE)

和(IC、UCE)分别对应于输入、输出特性曲线上的一个点，称为静态工作点。QIBUBEQUCEIC46UBEIB无输入信号(ui

=0)时:uo=0uBE=UBEuCE=UCE？有输入信号(ui

≠0)时uCE=UCC－iC

RCuo

0uBE=UBE+uiuCE=UCE+uoIC+UCCRBRCC1C2T++ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtOuitOUCEuotO47结论：(2)加上输入信号电压后，各电极电流和电压的大小均发生了变化，都在直流量的基础上叠加了一个交流量，但方向始终不变。+集电极电流直流分量交流分量动态分析iCtOiCtICOiCticO静态分析48结论：(3)若参数选取得当，输出电压可比输入电压大，即电路具有电压放大作用。(4)输出电压与输入电压在相位上相差180°，即共发射极电路具有反相作用。uitOuotO491.实现放大的条件(1)晶体管必须工作在放大区。发射结正偏，集电结反偏。(2)正确设置静态工作点，使晶体管工作于放大区。(3)输入回路将变化的电压转化成变化的基极电流。(4)输出回路将变化的集电极电流转化成变化的集电极电压，经电容耦合只输出交流信号。502.直、流通路和交流通路

因电容对交、直流的作用不同。在放大电路中如果电容的容量足够大，可以认为它对交流分量不起作用，即对交流短路。而对直流可以看成开路。这样，交直流所走的通路是不同的。直流通路：无信号时电流（直流电流）的通路，用来计算静态工作点。交流通路：有信号时交流分量（变化量）的通路，用来计算电压放大倍数、输入电阻、输出电阻等动态参数。7.2.2放大电路的静态分析静态：放大电路无信号输入（ui

=0）时的工作状态。分析方法：估算法、图解法。分析对象：各极电压电流的直流分量。所用电路：放大电路的直流通路。设置Q点的目的：

(1)

使放大电路的放大信号不失真；

(2)

使放大电路工作在较佳的工作状态，静态是动态的基础。——静态工作点Q：IB、IC、UCE

。静态分析：确定放大电路的静态值。2026/5/1252用估算法确定静态值1.

直流通路估算IB根据电流放大作用2.由直流通路估算UCE、IC当UBE<<UCC时，+UCCRBRCT++–UBEUCE–ICIB由KVL:UCC=IBRB+

UBE由KVL:UCC=ICRC+

UCE所以UCE=UCC–

ICRC2026/5/1253例：用估算法计算静态工作点。已知：UCC=12V，RC=4k

，RB=300k，

=37.5。解：注意：电路中IB

和IC

的数量级不同+UCCRBRCT++–UBEUCE–ICIB2026/5/1254例：用估算法计算图示电路的静态工作点。

由例1、例2可知，当电路不同时，计算静态值的公式也不同。由KVL可得：由KVL可得：IE+UCCRBRCT++–UBEUCE–ICIB2026/5/1255用图解法确定静态值用作图的方法确定静态值步骤：

1.用估算法确定IB优点：

能直观地分析和了解静态值的变化对放大电路的影响。2.由输出特性确定IC

和UCCUCE

=UCC–ICRC+UCCRBRCT++–UBEUCE–ICIB直流负载线方程2026/5/1256

直流负载线斜率ICQUCEQUCCUCE

=UCC–ICRCUCE/VIC/mA直流负载线Q由IB确定的那条输出特性与直流负载线的交点就是Q点O7.2.3

放大电路的动态分析动态：放大电路有信号输入（ui

0）时的工作状态。分析方法：

微变等效电路法，图解法。所用电路：

放大电路的交流通路。动态分析:

计算电压放大倍数Au、输入电阻ri、输出电阻ro等。分析对象：

各极电压和电流的交流分量。目的：

找出Au、ri、ro与电路参数的关系，为设计打基础。微变等效电路法

微变等效电路：把非线性元件晶体管所组成的放大电路等效为一个线性电路。即把非线性的晶体管线性化，等效为一个线性元件。线性化的条件：晶体管在小信号（微变量）情况下工作。因此，在静态工作点附近小范围内的特性曲线可用直线近似代替。微变等效电路法：利用放大电路的微变等效电路分析计算放大电路电压放大倍数Au、输入电阻ri、输出电阻ro等。

晶体管的微变等效电路可从晶体管特性曲线求出。

当信号很小时，在静态工作点附近的输入特性在小范围内可近似线性化。1.晶体管的微变等效电路

UBE

IB对于小功率三极管：rbe一般为几百欧到几千欧。(1)输入回路Q输入特性晶体管的输入电阻

晶体管的输入回路(B、E之间)可用rbe等效代替，即由rbe来确定ube和ib之间的关系。IBUBEO2026/5/1260(2)输出回路rce愈大，恒流特性愈好因rce阻值很高，一般忽略不计。晶体管的输出电阻输出特性ICUCEQ

输出特性在线性工作区是一组近似等距的平行直线。晶体管的电流放大系数

晶体管的输出回路(C、E之间)可用一受控电流源ic=ib等效代替，即由

来确定ic和ib之间的关系。

一般在20～200之间，在手册中常用hfe表示。O2026/5/1261ibicicBCEibib晶体三极管微变等效电路ube+-uce+-ube+-uce+-1.晶体管的微变等效电路rbeBEC

晶体管的B、E之间可用rbe等效代替。

晶体管的C、E之间可用一受控电流源ic=ib等效代替。622.

放大电路的微变等效电路

将交流通路中的晶体管用晶体管微变等效电路代替即可得放大电路的微变等效电路。ibiceSrbeibRBRCRLEBCui+-uo+-+-RSii交流通路微变等效电路RBRCuiuORL++--RSeS+-ibicBCEii63

分析时假设输入为正弦交流，所以等效电路中的电压与电流可用相量表示。微变等效电路

将交流通路中的晶体管用晶体管微变等效电路代替即可得放大电路的微变等效电路。ibiceSrbeibRBRCRLEBCui+-uo+-+-RSiirbeRBRCRLEBC+-+-+-RS643.电压放大倍数的计算当放大电路输出端开路(未接RL)时，因rbe与IE有关，故放大倍数与静态IE有关。负载电阻愈小，放大倍数愈小。

式中的负号表示输出电压的相位与输入相反。例1：rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS65rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSRE例2：

由例1、例2可知，当电路不同时，计算电压放大倍数Au

的公式也不同。要根据微变等效电路找出ui与ib的关系、uo与ic

的关系。664.放大电路输入电阻的计算放大电路对信号源(或对前级放大电路)来说，是一个负载，可用一个电阻来等效代替。这个电阻是信号源的负载电阻,也就是放大电路的输入电阻。定义：

输入电阻是对交流信号而言的，是动态电阻。+-信号源Au放大电路+-输入电阻是表明放大电路从信号源吸取电流大小的参数。电路的输入电阻愈大，从信号源取得的电流愈小，因此一般总是希望得到较大的输入电阻。放大电路信号源+-+-67rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSRE

例：rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS例：riri5.

放大电路输出电阻的计算放大电路对负载(或对后级放大电路)来说，是一个信号源，可以将它进行戴维宁等效，等效电源的内阻即为放大电路的输出电阻。+_RLro+_定义：

输出电阻是动态电阻，与负载无关。

输出电阻是表明放大电路带负载能力的参数。电路的输出电阻愈小，负载变化时输出电压的变化愈小，因此一般总是希望得到较小的输出电阻。RSRL+_Au放大电路+_rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS共射极放大电路特点：

1.放大倍数高;2.输入电阻低;3.输出电阻高.例：求ro的步骤：1)

断开负载RL3)外加电压4)求外加2)令或rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE外加例：求ro的步骤：1)

断开负载RL3)外加电压4)求2)令或动态分析图解法QuCE/VttiB/

AIBtiC/mAICiB/

AuBE/VtuBE/VUBEUCEiC/mAuCE/VOOOOOOQicQ1Q2ibuiuoRL=

由uo和ui的峰值（或峰峰值）之比可得放大电路的电压放大倍数。

7.2.4

非线性失真

如果Q设置不合适，晶体管进入截止区或饱和区工作，将造成非线性失真。若Q设置过高，动画

晶体管进入饱和区工作，造成饱和失真。Q2uo

适当减小基极电流可消除失真。UCEQuCE/VttiC/mAICiC/mAuCE/VOOOQ1若Q设置过低，动画

晶体管进入截止区工作，造成截止失真。

适当增加基极电流可消除失真。uiuotiB/

AiB/

AuBE/VtuBE/VUBEOOOQQuCE/VtiC/mAuCE/VOOUCE

如果Q设置合适，信号幅值过大也可产生失真，减小信号幅值可消除失真。7.2.5静态工作点的稳定

合理设置静态工作点是保证放大电路正常工作的先决条件。但是放大电路的静态工作点常因外界条件的变化而发生变动。

前述的固定偏置放大电路，简单、容易调整，但在温度变化、三极管老化、电源电压波动等外部因素的影响下，将引起静态工作点的变动，严重时将使放大电路不能正常工作，其中影响最大的是温度的变化。温度变化对静态工作点的影响

在固定偏置放大电路中，当温度升高时，UBE

、

、ICBO

。

上式表明，当UCC和

RB一定时，IC与UBE、

以及ICEO有关，而这三个参数随温度而变化。温度升高时，

IC将增加，使Q点沿负载线上移。iCuCEQ温度升高时，输出特性曲线上移Q´

固定偏置电路的工作点Q点是不稳定的，为此需要改进偏置电路。当温度升高使IC

增加时，能够自动减少IB，从而抑制Q点的变化，保持Q点基本稳定。结论：

当温度升高时，

IC将增加，使Q点沿负载线上移，容易使晶体管T进入饱和区造成饱和失真，甚至引起过热烧坏三极管。O7.2.5分压式偏置电路1.稳定Q点的原理

基极电位基本恒定，不随温度变化。VBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB++++UCCuiuo++––ICRSeS+–7.2.5分压式偏置电路1.稳定Q点的原理VB

集电极电流基本恒定，不随温度变化。RB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB++++UCCuiuo++––ICRSeS+–从Q点稳定的角度来看似乎I2、VB越大越好。但I2越大，RB1、RB2必须取得较小，将增加损耗，降低输入电阻。而VB过高必使VE也增高，在UCC一定时，势必使UCE减小，从而减小放大电路输出电压的动态范围。在估算时一般选取：I2=(5~10)IB，VB=(5~10)UBE，RB1、RB2的阻值一般为几十千欧。参数的选择VEVBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB++++UCCuiuo++––ICRSeS+–Q点稳定的过程VEVBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB++++UCCuiuo++––ICRSeS+–TUBEIBICVEICVB固定

RE：温度补偿电阻

对直流：RE越大,稳定Q点效果越好；

对交流：RE越大,交流损失越大,为避免交流损失加旁路电容CE。2.静态工作点的计算估算法:VBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB++++UCCuiuo++––ICRSeS+–3.动态分析对交流：旁路电容CE

将RE

短路，RE不起作用，Au，ri，ro与固定偏置电路相同。如果去掉CE，Au，ri，ro

？旁路电容RB1RCC1C2RB2CERERL++++UCCuiuo++––RSeS+–RB1RCC1C2RB2CERERL++++UCCuiuo++––RSeS+–

去掉CE后的微变等效电路短路对地短路如果去掉CE，Au，ri，ro

?rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSRE无旁路电容CE有旁路电容CEAu减小分压式偏置电路ri提高ro不变对信号源电压的放大倍数？信号源考虑信号源内阻RS时RB1RCC1C2RB2CERERL++++UCCuiuo++––RSeS+–例1:

在图示放大电路中，已知UCC=12V,RC=6kΩ,RE1=300Ω，RE2=2.7kΩ，RB1=60kΩ，RB2=20kΩ

RL=6kΩ，晶体管β=50，UBE=0.6V,试求:(1)静态工作点IB、IC及

UCE；(2)画出微变等效电路；(3)输入电阻ri、ro及Au。RB1RCC1C2RB2CERE1RL++++UCCuiuo++––RE2解:(1)由直流通路求静态工作点。直流通路RB1RCRB2RE1+UCCRE2+–UCEIEIBICVB(2)由微变等效电路求Au、ri

、

ro。微变等效电路rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSRE7.3射极输出器

因对交流信号而言，集电极是输入与输出回路的公共端，所以是共集电极放大电路。因从发射极输出，所以称射极输出器。RB+UCCC1C2RERLui+–uo+–++es+–RS求Q点：7.3.1静态分析直流通路+UCCRBRE+–UCE+–UBEIEIBICRB+UCCC1C2RERLui+–uo+–++es+–RS7.3.2动态分析1.

电压放大倍数

电压放大倍数Au

1且输入输出同相，输出电压跟随输入电压，故称电压跟随器。微变等效电路rbeRBRLEBC+-+-+-RSRErbeRBRLEBC+-+-+-RSRE2.

输入电阻

射极输出器的输入电阻高，对前级有利。

ri与负载有关3.

输出电阻射极输出器的输出电阻很小，带负载能力强。rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE共集电极放大电路(射极输出器)的特点：1.

电压放大倍数小于1，约等于1;2.

输入电阻高；3.

输出电阻低；4.输出与输入同相。2026/5/1295射极输出器的应用主要利用它具有输入电阻高和输出电阻低的特点。1.

因输入电阻高，它常被用在多级放大电路的第一级，可以提高输入电阻，减轻信号源负担。2.

因输出电阻低，它常被用在多级放大电路的末级，可以降低输出电阻，提高带负载能力。3.

利用ri大、ro小以及Au

1的特点，也可将射极输出器放在放大电路的两级之间，起到阻抗匹配作用，这一级射极输出器称为缓冲级或中间隔离级。例1:.在图示放大电路中，已知UCC=12V,RE=2kΩ,

RB=200kΩ，RL=2kΩ，晶体管β=60，UBE=0.6V,信号源内阻RS=100Ω，试求:(1)

静态工作点IB、IE及UCE；(2)

画出微变等效电路；(3)

Au、ri和ro。RB+UCCC1C2RERLui+–uo+–++es+–RS解:(1)由直流通路求静态工作点。直流通路+UCCRBRE+–UCE+–UBEIEIBIC(2)由微变等效电路求Au、ri

、

ro。rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE微变等效电路

7.4多级放大电路及其级间耦合方式

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。动态:传送信号减少压降损失静态：保证各级有合适的Q点波形不失真第二级

推动级

输入级

输出级输入输出多级放大电路的框图对耦合电路的要求7.4.1阻容耦合第一级第二级负载信号源两级之间通过耦合电容

C2与下级输入电阻连接RB1RC1C1C2RB2CE1RE1+++++–RS+–RC2C3CE2RE2RL+++UCC+––T1T21.

静态分析

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。RB1RC1C1C2RB2CE1RE1+++++–RS+–RC2C3CE2RE2RL+++UCC+––T1T22.

动态分析微变等效电路第一级第二级rbeRB2RC1EBC+-+-+-RSrbeRC2RLEBC+-RB1例2: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。

RB1C1C2RE1+++–RC2C3CE+++24V+–T1T21M

27k

82k

43k

7.5k

510

10k

解:(1)两级放大电路的静态值可分别计算。第一级是射极输出器:

RB1C1C2RE1+++–RC2C3CE+++24V+–T1T21M

27k

82k

43k

7.5k

510

10k

第二级是分压式偏置电路RB1C1C2RE1+++–RC2C3CE+++24V+–T1T21M

27k

82k

43k

7.5k

510

10k

解:第二级是分压式偏置电路RB1C1C2RE1+++–RC2C3CE+++24V+–T1T21M

27k

82k

43k

7.5k

510

10k

解:rbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_(2)

计算

r

i和r

0

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。微变等效电路rbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_(2)

计算

r

i和r

0(2)计算

r

i和r

0rbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_(3)求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数第一级放大电路为射极输出器rbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_(3)求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数rbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_第二级放大电路为共发射极放大电路总电压放大倍数直接耦合直接耦合：将前级的输出端直接接后级的输入端。可用来放大缓慢变化的信号或直流量变化的信号。+UCCuoRC2T2uiRC1R1T1R2––++RE22.零点漂移零点漂移：指输入信号电压为零时，输出电压发生缓慢地、无规则地变化的现象。uotO产生的原因：晶体管参数随温度变化、电源电压波动、电路元件参数的变化。直接耦合存在的两个问题：1.前后级静态工作点相互影响

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？已知：UZ=4V，UBE=0.6V，RC1=3k，RC2=500，

1=

2=50。温度升高前，IC1=2.3mA，Uo=7.75V。IC1=2.31.01mA=2.323mAUC1=UZ+UBE2=4+0.6V=4.6V例：uZ–++UCCuoRC2T2ui=0RC1R1T1R2––++RDZ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。输入端等效漂移电压输出端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。

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|OfH|Auo|幅频特性

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。

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。7.5

差动放大电路7.5.1差动放大电路的工作情况

电路结构对称，在理想的情况下，两管的特性及对应电阻元件的参数值都相等。差动放大电路是抑制零点漂移最有效的电路结构。差动放大原理电路

+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+++–––T2两个输入、两个输出两管静态工作点相同1.零点漂移的抑制uo=VC1－VC2

=0uo=(VC1+

VC1

)－(VC2+

VC2)=0静态时，ui1

=

ui2

=0当温度升高时

IC

VC

（两管变化量相等）

对称差动放大电路对两管所产生的同向漂移都有抑制作用。+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+++–––T22.有信号输入时的工作情况

两管集电极电位呈等量同向变化，所以输出电压为零，即对共模信号没有放大能力。(1)共模信号

ui1=ui2

大小相等、极性相同

差动电路抑制共模信号能力的大小，反映了它对零点漂移的抑制水平。+UCCuoRCRB2T1RB1RCRB2RB1+–ui1ui2++––T2+–+–+–+–+–+–共模信号需要抑制+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+++–––T22.有信号输入时的工作情况两管集电极电位一减一增，呈等量异向变化，(2)

差模信号

ui1=–ui2

大小相等、极性相反uo=(VC1－

VC1

)－(VC2+

VC１)=－2

VC1即对差模信号有放大能力。+–+–+–+–+–+–差模信号是有用信号(3)比较输入

ui1、ui2大小和极性是任意的。例1:

ui1=10mV,ui2=6mVui2=8mV－2mV例2:

ui1=20mV,ui2=16mV可分解成:

ui1=18mV+2mVui2=18mV－2mV可分解成:

ui1=8mV+2mV共模信号差模信号

放大器只放大两个输入信号的差值信号—差动放大电路。

这种输入常作为比较放大来应用，在自动控制系统中是常见的。（CommonModeRejectionRatio)

全面衡量差动放大电路放大差模信号和抑制共模信号的能力。差模放大倍数共模放大倍数

KCMR越大，说明差放分辨差模信号的能力越强，而抑制共模信号的能力越强。3.共模抑制比共模抑制比

若电路完全对称，理想情况下共模放大倍数Ac=0

输出电压

uo

=

Ad

（ui1－

ui2）=

Ad

uid

若电路不完全对称，则Ac

0，实际输出电压

uo

=Acuic+

Ad

uid即共模信号对输出有影响。7.5.2典型差动放大电路+UCCuoui1RCRPT1RBRCui2RERB+++–––T2EE+–RE的作用：稳定静态工作点，限制每个管子的漂移。EE：用于补偿RE上的压降，以获得合适的工作点。2026/5/12125第8章集成运算放大器8.1

集成运算放大器概述8.1.1集成运算放大器的特点

集成运算放大器是一种具有很高放大倍数的多级直接耦合放大电路。是发展最早、应用最广泛的一种模拟集成电路。特点：高增益、高可靠性、低成本、小尺寸Auo高:80dB~140dBrid高:105~1011

ro低:几十

~几百

KCMR高:70dB~130dB集成运放的符号：uo++Auou+u–。。

。+UCC–UEE–

+UCC–UEEuou–u+8.1.2电路的简单说明输入级中间级输出级同相输入端输出端反相输入端

输入级：输入电阻高，能减小零点漂移和抑制干扰信号，都采用带恒流源的差放

。

中间级：要求电压放大倍数高。常采用带恒流源的共发射极放大电路构成。输出级：与负载相接，要求输出电阻低，带负载能力强，一般由互补对称电路或射极输出器构成。8.1.4主要参数1.最大输出电压UOPP

能使输出和输入保持不失真关系的最大输出电压。2.开环差模电压增益Auo

运放没有接反馈电路时的差模电压放大倍数。

Auo愈高，所构成的运算电路越稳定，运算精度也越高。6.共模输入电压范围UICM

运放所能承受的共模输入电压最大值。超出此值，运放的共模抑制性能下降，甚至造成器件损坏。愈小愈好3.输入失调电压UIO4.输入失调电流IIO5.输入偏置电流IIB8.1.5理想运算放大器及其分析依据1.理想运算放大器Auo

，rid

，ro0，KCMR

2.电压传输特性uo=f(ui)线性区：uo

=Auo(u+–u–)非线性区：u+>u–

时，uo=+Uo(sat)

u+<u–

时，uo=–Uo(sat)

+Uo(sat)

u+–u–

uo–Uo(sat)线性区理想特性实际特性uo++

u+u–+UCC–UEE–

饱和区O3.理想运放工作在线性区的特点因为uo

=Auo(u+–

u–

)所以(1)差模输入电压约等于0

即u+=u–

,称“虚短”(2)输入电流约等于0

即i+=i–0,称“虚断”

电压传输特性

Auo越大，运放的线性范围越小，必须加负反馈才能使其工作于线性区。++∞uou–u+i+i––

u+–u–

uo线性区–Uo(sat)+Uo(sat)O4.理想运放工作在饱和区的特点(1)输出只有两种可能,+Uo(sat)或–Uo(sat)(2)i+=i–0,仍存在“虚断”现象电压传输特性当u+>u–

时，uo=+Uo(sat)

u+<u–

时，uo=–Uo(sat)

不存在“虚短”现象

u+–u–

uo–Uo(sat)+Uo(sat)O饱和区RB1RCC1C2RB2RERL+++UCCuiuo++––8.2

集成运放电路中的负反馈8.2.1

什么是放大电路中的负反馈反馈：将放大电路输出端的信号(电压或电流)的一部分或全部通过某种电路引回到输入端。esRB+UCCC1C2RERLui+–uo+–+++–RS通过RE将输出电压反馈到输入通过RE将输出电流反馈到输入反馈放大电路的三个环节：基本放大电路比较环节反馈放大电路的方框图反馈电路输出信号输入信号反馈信号反馈系数净输入信号放大倍数反馈电路F–基本放大电路A+反馈放大电路的方框图净输入信号若三者同相，则

Xd=Xi–Xf可见Xd<Xi

，即反馈信号起了削弱净输入信号的作用（负反馈）。反馈电路F–基本放大电路A+直流反馈：反馈只对直流分量起作用，反馈元件只能传递直流信号。负反馈：反馈削弱净输入信号，使放大倍数降低。在振荡器中引入正反馈，用以产生波形。交流反馈：反馈只对交流分量起作用，反馈元件只能传递交流信号。

在放大电路中，出现正反馈将使放大器产生自激振荡，使放大器不能正常工作。

正反馈：反馈增强净输入信号，使放大倍数提高。引入交流负反馈的目的：改善放大电路的性能引入直流负反馈的目的：稳定静态工作点8.2.2

负反馈的类型1.反馈的分类2.

负反馈的类型1)根据反馈所采样的信号不同，可以分为电压反馈和电流反馈。

电流负反馈具有稳定输出电流、增大输出电阻的作用。

电压负反馈具有稳定输出电压、减小输出电阻的作用。如果反馈信号取自输出电压，叫电压反馈。如果反馈信号取自输出电流，叫电流反馈。2)

根据反馈信号在输入端与输入信号比较形式的不同，可以分为串联反馈和并联反馈。反馈信号与输入信号串联，即反馈信号与输入信号以电压形式作比较，称为串联反馈。反馈信号与输入信号并联，即反馈信号与输入信号以电流形式作比较，称为并联反馈。串联反馈使电路的输入电阻增大，并联反馈使电路的输入电阻减小。负反馈交流反馈直流反馈电压串联负反馈电压并联负反馈电流串联负反馈电流并联负反馈负反馈的类型稳定静态工作点3.负反馈类型的判别步骤3)

判别是否负反馈？2)

判别是交流反馈还是直流反馈？4)

是负反馈！判断是何种类型的负反馈？1)

找出反馈网络（一般是电阻、电容）。

1)

判别反馈元件（一般是电阻、电容）

(1)连接在输入与输出之间的元件。

(2)为输入回路与输出回路所共有的元件。

发射极电阻RE为输入回路与输出回路所共有，所以RE是反馈元件。例1：RB1RCC1C2RB2RERL+++UCCuiuo++––RSeS+–RB1RCC1C2RB2RERL+++UCCuiuo++––RSeS+–2)判断是交流反馈还是直流反馈交、直流分量的信号均可通过RE，所以RE引入的是交、直流反馈。

如果有发射极旁路电容，RE中仅有直流分量的信号通过，这时RE引入的则是直流反馈。ＣE例1：例1：3)判断反馈类型净输入信号：

ui

与

uf串联,以电压形式比较——串联反馈

ui正半周时,uf也是正半周,即两者同相——负反馈

uf正比于输出电流——电流反馈

——串联电流负反馈+uf–+–RB1RCC1C2RB2RERL+++UCCuiuo++––RSeS+–ieube

ube

=ui-

uf

uf

=ieRE

Ube

=Ui-

Uf

可见

Ube

<

Ui,反馈电压Uf削弱了净输入电压

icRC结论：

反馈过程：

电流负反馈具有稳定输出电流的作用反馈类型

——串联电流负反馈RB1RCC1C2RB2RERL+++UCCuiuo++––RSeS+–Ic

Uf

Ube

ib

Ic

uf

icRC+uf–+–ube

Ube

=Ui-

Uf电阻RF连接在输入与输出之间，所以RF是反馈元件。2)判断是交流反馈还是直流反馈

交、直流分量的信号均可通过RF，所以

RF引入的是交、直流反馈。例2：1)判反馈元件+UCCRCC1RF++––RS+–C2++RLeSuiuo3)判断反馈类型例2：净输入信号：

ii与if并联，以电流形式比较——并联反馈

ii

正半周时，if也是正半周，即两者同相——负反馈

if

正比于输出电压——电压反馈if与

uo反相——并联电压负反馈

+UCCRCC1RF++––RS+–C2++RLeSuiuoiiibif

ib=

ii-if

Ib=

Ii-If

可见

Ib

<

Ii,反馈电流If削弱了净输入电流

反馈过程：

电压负反馈具有稳定输出电压的作用反馈类型

——并联电压负反馈例2：+UCCRCC1RF++––RS+–C2++RLeSuiuoiiibifUo

if

ib

ic

Uo

Ib=

Ii-If4.

利用瞬时极性法判断负反馈++－+(1)设接“地”参考点的电位为零，在某点对“地”电压（即电位）的正半周，该点交流电位的瞬时极性为正；在负半周则为负。(2)设基极瞬时极性为正，根据集电极瞬时极性与基极相反、发射极(接有发射极