模擬電路第二章 放大電路基礎(chǔ)

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1、第2章 放大電路基礎(chǔ) 2.1 教 學 要 求 1、掌握放大電路的組成原理，熟練掌握放大電路直流通路、交流通路及交流等效電路的畫法并能熟練判斷放大電路的組成是否合理。 2、熟悉理想情況下放大器的四種模型，并掌握增益、輸入電阻、輸出電阻等各項性能指標的基本概念。 3、掌握放大電路的分析方法，特別是微變等效電路分析法。 4、掌握放大電路三種基本組態(tài)（CE、CC、CB 及CS、CD、CG）的性能特點。 5、了解放大電路的級間耦合方式，熟悉多級放大電路的分析方法。 2.2 基本概念和內(nèi)容要點 2.2.1 放大電路的基本概念 1、放大電路的組成原理 無論何種類型的放大電路，均

2、由三大部分組成，如圖2.1所示。第一部分是具有放大作用的半導體器件，如三極管、場效應管，它是整個電路的核心。第二部分是直流偏置電路，其作用是保證半導體器件工作在放大狀態(tài)。第三部分是耦合電路，其作用是將輸入信號源和輸出負載分別連接到放大管的輸入端和輸出端。 輸 入 信 號 耦合電路 耦合電路 輸出負載 偏 置 電 路 外 圍 電 路 T 圖2.1 下面簡述偏置電路和耦合電路的特點。 （1）偏置電路 ① 在分立元件電路中，常用的偏置方式有分壓偏置電路、自偏置電路等。其中，分壓偏置電路適用于任何類型的放大器件；而自偏置電路只適

3、合于耗盡型場效應管（如JFET及DMOS管）。 ② 在集成電路中，廣泛采用電流源偏置方式。 偏置電路除了為放大管提供合適的靜態(tài)點（Q）之外，還應具有穩(wěn)定Q點的作用。 （2）耦合方式 為了保證信號不失真地放大，放大器與信號源、放大器與負載、以及放大器的級與級之間的耦合方式必須保證交流信號正常傳輸，且盡量減小有用信號在傳輸過程中的損失。實際電路有兩種耦合方式。 ① 電容耦合，變壓器耦合 這種耦合方式具有隔直流的作用，故各級Q點相互獨立，互不影響，但不易集成，因此常用于分立元件放大器中。 ② 直接耦合 這是集成電路中廣泛采用的一種耦合方式。這種耦合方式存在的兩個主要問題是電平配置問題

4、和零點漂移問題。解決電平配置問題的主要方法是加電平位移電路；解決零點漂移問題的主要措施是采用低溫漂的差分放大電路。 2、放大電路的主要性能指標及其意義 （1）輸入和輸出電阻 輸入電阻Ri是從放大器輸入端口視入的等效電阻，它定義為放大器輸入電壓Vi和輸入電流I i的比值，即 Vi Ri= Ii （2—1） Ri與網(wǎng)絡參數(shù)、負載電阻RL有關(guān)，表征了放大器對信號源的負載特性。 輸出電阻Ro是表征放大器帶負載能力的一個重要參數(shù)。它定義為輸入信號電壓源vs短路或電流源is開路并斷開負載時，從放大器輸出端口視入的一個等效電阻，即 V2 Ro= I2 RL=∞ vs=

5、0 （2—2） 式中V2為負載斷開處加入的電壓，I2表示由V2引起的流入放大器輸出端口的電流，Ro不僅與網(wǎng)絡參數(shù)有關(guān)，還與源內(nèi)阻Rs有關(guān)。若要求放大器具有恒定的電壓輸出，Ro應越小越好；若要求放大器具有恒定的電流輸出，Ro應越大越好。 （2）放大倍數(shù)或增益 它表示輸出信號的變化量與輸入信號的變化量之比，用來衡量放大器的放大能力。根據(jù)需要處理的輸入和輸出電量的不同，有四種不同的增益定義，它們分別是： ① 電壓增益 （2—3） Vo Av = Vi ② 電流增益 （2—4） Io Ai = Ii

6、 Vo Ar = Ii ③ 互阻增益 （2—5） ④ 互導增益 Io Ag = Vi （2—6） 為了表征負載對增益的影響，引入負載RL開路和短路時的增益。負載RL開路時的電壓增益定義為 Vot Avt = = Av Vi RL=∞ （2—7） 它與電壓增益Av的關(guān)系為 RL Av = Av t Ro+RL （2—8） RL短路時的電流增益定義為 （2—9） Ion Ain= = Ai

7、 Ii RL=0 它與電流增益Ai的關(guān)系為 Ro Ai = Ain Ro+RL （2—10） 為了表征輸入信號源對放大器激勵的大小，常常引入源增益的概念。其中，源電壓增益定義為 Vo Ri Avs = = Av Vs Rs+Ri （2—11） 源電流增益定義為 Io Rs Ais = = Ai Is Rs+Ri （2—12） （3）失真 它是評價放大器放大信號質(zhì)量的重要指標，常分為線性失真和非線性失真兩大類

8、。 線性失真又有頻率失真和瞬變失真之分，它是由于放大器是一種含有電抗元件的動態(tài)網(wǎng)絡而產(chǎn)生的。前者是由于對不同頻率的輸入信號產(chǎn)生不同的增益和相移所引起的信號失真；后者是由于電抗元件對電壓或電流不能突變而引起的輸出波形的失真。線性失真不會在輸出信號中產(chǎn)生新的頻率分量。 非線性失真則是由于半導體器件的非線性特性所引起的。它會引起輸出信號中產(chǎn)生新的頻率分量。 3、放大電路的類型 根據(jù)輸入和輸出電量的不同，放大器有四種增益表達式，相應有四種類型的放大器，它們的區(qū)別集中表現(xiàn)在對Ri和Ro的要求上。如表2.1所示。 表2.1 放大器的類型 類 型 模 型 增 益 對Ri的要求

9、對Ro的要求 電壓放大器 + vot － + vi － RL Rs Ri + vs － Ro + vo － Av , Avs Ri＞＞Rs (Ri →∞ ) Ro＜＜RL (Ro →0 ) 電流放大器 ion ii io RL Rs Ri is Ro Ai , Ais Ri＜＜Rs (Ri →0 ) Ro＞＞RL (Ro →∞ ) 互導放大器 io ion + vi － RL Rs Ri + vs － Ro Ag , Ags Ri＞＞Rs (Ri →∞

10、 ) Ro＞＞RL (Ro →∞ ) 互阻放大器 + vot － + vo － ii RL Rs Ri is Ro Ar , Ars Ri＜＜Rs (Ri →0 ) Ro＜＜RL (Ro →0 ) 4、放大電路的分析方法 放大電路的分析分靜態(tài)（直流）分析和動態(tài)（交流）分析，靜態(tài)分析是動態(tài)分析的基礎(chǔ)，動態(tài)性能的分析則是放大器分析的最終目的。目前，常用的放大器的分析方法有以下三種： （1）圖解分析法：利用晶體管的輸入、輸出特性曲線對放大器進行分析。其關(guān)鍵在于作放大器的直流負載線及交流負載線。該方法適宜分析電路參數(shù)對Q點的影響以及Q點對放大器

11、性能的影響，分析放大器的非線性失真問題，確定放大器的最大不失真動態(tài)范圍Vom等。該方法形象、直觀，但輸入信號過小時，分析誤差較大。 （2）等效電路分析法：利用晶體管的直流及交流小信號模型對放大器進行分析。其關(guān)鍵在于作放大器的直流交流通路，尤其是交流微變等效電路。該方法是工程上常用的分析方法，利用它可獲得放大器各項性能指標的工程近似值。 （3）計算機仿真分析法：利用電路仿真程序進行分析。如利用PSPICE程序?qū)﹄娐愤M行分析，它可對電路進行直流分析、交流小信號分析、瞬態(tài)分析、孟特卡羅（Monte Carlo）分析和最壞（Worst Case）情況分析。 2.2.2 BJT放大電路 1

12、、放大電路的基本組態(tài) 放大電路的組態(tài)是針對交流信號而言的。對于晶體三極管（或場效應管）放大器，觀察輸入信號作用在哪個電極，輸出信號又從哪個電極取出，除此之外的另一個電極即為組態(tài)形式。例如：若輸入信號加在晶體三極管基極，輸出信號從集電極取出，則該電路為共發(fā)射極組態(tài)電路。BJT放大電路的三種基本組態(tài)為：共發(fā)射極、共集電極和共基極。 2、三種基本組態(tài)放大電路的性能比較 見表2.2。 表2.2 BJT放大電路 共 發(fā) 電 路 共 基 電 路 共 集 電 路 RE Rs RB1 RC RB2 VCC T + vo － C2 C1 RL CE

13、+ vs － RB1 RE Rs + vs － RC RB2 T + vo － C2 C1 RL CB VCC RE Rs RB1 + v － RB2 VCC T + vo － C2 C1 RL Av βRL′ － (大) rbe βRL′ (大) rbe (1+β)RL′ ≈1 rbe+(1+β)RL′ Ri RB1∥RB2∥rbe(中) rbe RE∥ (小) 1+β RB1

14、∥RB2∥［rbe+(1+β)RL′］(大) Ro RC(中) (考慮rce) RC(大) (考慮rce) rbe+RB1∥RB2∥Rs RE∥ (小) 1+β Ain β (大) －α≈－1 －(1+β) (大) 特點 輸入、輸出反相 既有電壓放大作用 又有電流放大作用 輸入、輸出同相 有電壓放大作用 無電流放大作用 輸入、輸出同相 有電流放大作用 無電壓放大作用 應用 作多級放大器 的中間級，提供增益 作電流接續(xù)器 構(gòu)成組合放大電路 作多級放大器的輸入級、中間級、隔離級 3、發(fā)射極接電阻RE的共

15、發(fā)放大電路 （1）電路如圖2.2所示。 rce + vi － RE1 βib ib rbe RL Rs RB1 + vs － RC RB2 + vo － ii io Ro′ Ro （a） 原理電路 RE2 RE1 Rs RB1 + vs － RC RB2 VCC T + vo － C2 C1 RL CE （b）等效電路 圖2.2 帶射極電阻的共發(fā)放大電路 （2）性能指標如下所示。 βRL′′ Av=－

16、 rbe+(1+β)RE （減小） （2—13） （2—14） Ri=RB1∥RB2∥［rbe+(1+β)RE］（增大） βRE1 Ro=RC∥ rce（1+ ） RE1+ rbe+Rs′ （Ro′增大）（2—15） 其中Rs′=RB1∥RB2∥Rs 4、組合放大電路 組合放大電路是由三種基本組態(tài)電路相互取長補短構(gòu)成的一種電路結(jié)構(gòu)。這些組合主要是共發(fā)—共基組合、共集—共基組合及復合管（達林頓）組合。組合放大電路實際上是一種最簡單的多級放大電路。 2.2.3 FE

17、T放大電路 1、FET放大電路的三種基本組態(tài) 與BJT放大電路的三種基本組態(tài)—共發(fā)射極、共集電極和共基極相對應，F(xiàn)ET放大電路的三種基本組態(tài)分別為：共源極、共漏極和共柵極。 2、三種基本FET放大電路的性能比較 見表2.3。 3、集成MOS放大器 在MOS集成電路中，為了提高集成度，一般都采用有源電阻取代占芯片面積較大的集成電阻，根據(jù)有源電阻的不同實現(xiàn)方法，集成MOS放大器分為E/EMOS、E/DMOS和CMOS三種類型電路。（見題【2-31】） 表2.3 FET放大電路 共 源 電 路 共 柵 電 路 共 漏 電 路 VDD RG3 RS Rs RG1

18、 + vs － RD RG2 T + vo － C2 C1 RL CS VDD RS Rs RG1 + vs － RD RG2 T + vo － C2 C1 RL CG gmRL′ (大) RG3 RS Rs RG1 + vs － RG2 T + vo － C2 C1 RL VDD Av －gmRL′ (大) gmRL′ ≈1 1+gmRL′ Ri RG3+RG1∥RG2 (大) 1 RS∥ (小) gm

19、 RG3+RG1∥RG2 (大) Ro RD (大) RD (大) 1 RS∥ (小) gm 特點 類似于共發(fā)電路 類似于共基電路 類似于共集電路 4、源極接電阻RS的共源放大電路 （1）電路如圖2.3所示。 （b） 等效電路 gmvgs io d Ro Ri + vi － g rds RG2 RD + vo － RG3 RG1 s RS1 Ro′ CG RS2 RD RG3 CS RS1 RG2 + vi － RG1 VDD T

20、 + vo － CD （a） 原理電路 圖2.3 帶源極電阻的共源放大電路 （2）性能指標如下所示。 （2—16） gm RD Av≈－ （減?。? 1+gmRS1 （2—17） Ri=RG3+RG1∥RG2（不變） （2—18） Ro= RD∥［RS1+(1+gmRS1) rds］（Ro′增大） 5、BJT放大電路與FET放大電路的性能比較 （1）比較表2.2及表2.3可知，F(xiàn)ET三種基本組態(tài)放大器的性能特點與BJT放大器相似；

21、 （2）由于ig=0，所以共源和共漏放大器的輸入電阻和電流增益均趨于無窮大； （3）在相同靜態(tài)電流下，由于場效應管的gm遠小于三極管的gm，因此共源、共柵電路的電壓增益遠小于共發(fā)、共基電路的增益，且共柵放大器的輸入電阻比共基放大器的大，共漏放大器的輸出電阻比共集放大器大。 2.2.4 多級放大電路 在許多應用場合，要求放大電路有較高的增益及合適的輸入、輸出電阻，而單級放大電路的增益不可能做得很大。因此，需要將多個基本放大電路級聯(lián)起來，構(gòu)成多級放大電路。 在構(gòu)成多級放大電路時，應充分利用三種基本組態(tài)放大電路的性能特點進行合理組合，用盡可能少的級數(shù)，來滿足放大電路整體性能的要求。

22、 多級放大電路的級間耦合方式在§2.2.1節(jié)已提及，此處不再贅述。 多級放大電路性能指標的分析思路如下：通過計算每一單級指標來分析多級指標。但應特別注意，在計算單級指標時，要考慮級間相互影響，即要將后級作為前級的負載來考慮，而要將前級作為后級的信號源來考慮。因此，一個n級放大電路總的性能指標可表示為如下的形式： vo vo1 vo2 vo Av= = · ·…· = Av1·Av2·…·Avn vi vi vo1 vo(n－1) （2—19） Ri=Ri1 RL1

23、=Ri2 （2—20） Ro=Ron Rsn=Ro(n－1) （2—21） 2.3 典型習題詳解 【2-1】 各放大器電路如題圖2.1所示，圖中各電容對信號頻率呈短路，試畫出直流通路、交流通路、交流等效電路。設(shè)各管rce忽略不計。 VEE （b） + vo2 － RL CE RL RE Rs RB1 + vs － RC RB2 VCC T + vo1 － CC CB VEE RE Rs RB1 + vs － RC RB2 VCC T +

24、 vo － CC CB RL CE （a） RL T3 R7 Rs + vi － CB C1 R6 R1 R2 R4 R3 VCC T1 T2 + vo － C2 CE R5 （c） 題圖 2.1 【解】本題用來熟悉：放大器直流通路、交流通路、交流等效電路的畫法。 將電容開路，得直流通路；將電容短路，直流電源短路，得交流通路；將晶體管用小信號電路模型取代，得交流（或微變）等效電路。 根據(jù)上述原則畫出的直流、交流通路及交流等效

25、電路如下圖所示。 ib βib rbe RL Rs RB1 + vs － RC RB2 + vo － VCC VEE RE RB1 RC RB2 T RL Rs RB1 + vs － RC RB2 T + vo － （a） ib RL RE βib rbe RL Rs RB1 + vs － RC RB2 + vo1 － + vo2 － VCC VEE RE RB1 RC RB2 T RL

26、+ vo2 － RE RL Rs RB1 + vs － RC RB2 T + vo1 － （b） T3 R7 R6 R1 R2 R4 R3 VCC T1 T2 R5 T1 T3 R7 + vo － R4 RL Rs R1 + vs － R5 R2 T2 βib3 R7 rbe3 R4 βib2 rbe2 βib1 ib1 rbe1 RL Rs R1 + vs － R5 R2 + vo － ib2 ib3

27、 （c） （b） Rs R2 + vs － RC R1 VCC （6V） T + vo － CC CB RL 【2-2】 試判斷題圖2.2所示各電路能否正常放大，若不能，應如何改正？圖中各電容C對信號頻率呈短路。 Rs + vs － RC RB VCC (－9V) T + vo － CC CB1 RL CB2 （a） （d） CS Rs + vs － RD RS VDD(－12V) T + vo －

28、CD CG RL Rs + vs － RD RS VSS (－9V) T + vo － CS CG RL （c） 題圖 2.2 【解】本題用來熟悉：放大電路的組成原則。 分析這類問題時，應從兩方面考慮。首先分析電路的直流通路，確定放大管的直流偏置是否合理；然后分析電路的交流通路，觀察信號通路是否暢通。 對題圖2.2（a）：在直流通路中，要求NPN管的VC＞VB＞VE，而該電路的VCC＜0，故直流通路有錯；在交流通路中，CB2將輸入信號交流短路，故交流信號也有錯。 改正：將VCC改為正電源，并去掉CB2。 對題圖2

29、.2（b）：在直流通路中，由于NPN管的發(fā)射結(jié)無偏置電壓，故直流通路有錯；交流通路沒有錯誤。 改正：在三極管的基極到電源VCC之間接入偏置電阻RB。 對題圖2.2（c）：在直流通路中，由于場效應管的柵源之間無偏置電壓，故直流通路有錯；交流通路沒有錯誤。 改正：在場效應管的柵極到電源VSS之間接入偏置電阻RG。 對題圖2.2（d）：在直流通路中，由于場效應管的柵源之間無偏置電壓且VDD＜0（對于N溝道DMOS管，要求VDS＞0），故直流通路有錯；交流通路沒有錯誤。 改正：將VDD改為正電源，并在場效應管的柵極到地之間接入偏置電阻RG。 RC 2kΩ RB 260kΩ T 【

30、2-3】在題圖2.3所示電路中，已知 室溫下硅管的β=100，VBE(on)=0.7V， ICBO=10－15A，試求： （1）室溫下的ICQ、VCEQ值； （2）溫度升高40oC、降低60oC VEE(－6V) 兩種情況下的VCEQ值，并由此分 析三極管的工作狀態(tài)。 題圖2.3 【解】本題用來熟悉：溫度對放大電路Q點的影響。 －VBE(on)－VBE －0.7－(－6) IBQ= = ≈20.39μA RB 260 （1）室溫下

31、ICQ=βIBQ+（1+β）ICBO≈βIBQ≈2.04mA VCEQ=－VEE －ICQRC=1.92V （2）溫度升高40oC，即△T=40oC時， β′=（1+△T×1%）β=1.4β=140 VBE(on)′=VBE(on)－△T×2.5×10－3=0.6V ICBO′=ICBO×2 =16×10－15A △T 10 將β′、VBE(on)′、ICBO′重新代入（1）中各方程，可求得： IBQ′≈20.77μA，ICQ′≈2.9mA，VCEQ′= 0.2V 由于VCEQ′= 0.2V＜0.3V，所以三極管工作在飽和區(qū)。 溫度降低60oC，即△T=－

32、60oC時， β″= (1+△T×1%)β= 0.4β= 40 VBE(on)″=VBE(on)－△T×2.5×10－3 = 0.85V ICBO″=ICBO×2 =156.25×10－19A △T 10 將β″、VBE(on)″、ICBO″重新代入（1）中各方程，可求得： IBQ″≈19.81μA，ICQ″≈0.79mA，VCEQ″= 4.42V 由于VCEQ″= 4.42V＞0.3V，所以三極管工作在放大區(qū)。 【2-4】在題圖2.4（a）所示電路中，已知室溫下硅管的參數(shù)與題【2-3】相同，試求溫度升高40oC時的ICQ與VCEQ值，并與題【2-3】作比較。

33、 RB2 6.2kΩ RC 1.8kΩ RB1 15kΩ VCC(+6V) T RE 0.5kΩ + VCC － + VBB － RE RC RB T （b） （a） 題圖2.4 【解】本題用來熟悉：分壓偏置電路對Q點的穩(wěn)定作用。 將圖（a）電路等效成圖（b）所示電路。其中 RB2 6.2 VBB≈ VCC = ×6≈1.76V，RB=RB1∥RB2=15∥6.2≈4.39kΩ RB1 +RB2 6.2+15 故而可求得室溫下的靜態(tài)值

34、如下： VBB－VBE(on) 1.76－0.7 IBQ= = 19.31μA RB +(1+β)RE 4.39+(1+100)×0.5 ICQ≈100×19.31μA≈1.93mA VCEQ=VCC－ICQ(RC+RE ) = 6－1.93×(1.8+0.5 ) ≈1.56V 當△T=40oC時，由上題知 β′=140，VE(on)′=0.6V，ICBO′=16×10－15A，按照上述方法可重新求得： IBQ′≈15.49μA，ICQ′≈2.18mA，VCEQ′≈

35、0.99V＞0.3V 由于分壓偏置電路具有穩(wěn)定Q點的作用。所以當溫度升高40oC時，三極管仍然工作在放大區(qū)。 【2-5】 試分析下列現(xiàn)象： （1）測試兩個單級放大器在負載開路下的電壓增益分別為Avt1、Avt2，現(xiàn)將兩級級聯(lián)，測得總電壓增益Av明顯低于Avt1Avt2。 （2）兩個單級放大器在負載短路時的電流增益分別為Ain1、Ain2，現(xiàn)將兩級級聯(lián)，測得總電流增益Ai≈Ain1Ain2。 （3）測得放大器的源電壓增益Avs遠小于電壓增益Av，現(xiàn)調(diào)節(jié)放大器的輸入電阻，發(fā)現(xiàn)Avs≈Av。 【解】本題用來熟悉：放大器的輸入、輸出電阻對增益的影響。 （1）兩級級聯(lián)后，總的電壓增益Av=

36、Av1Av2。而 RL1 Ri2 Av1= Avt1 = Avt1 Ro1 +RL1 Ro1 +Ri2 顯然，當Ri2＜＜Ro1或Ro2＞＞RL或二者兼有時，Au＜＜Aut1 Aut2。從中不難得出：若放大器的輸入電阻越小，對前級電路電壓增益的影響就越大；放大器的輸出電阻越大，負載對本級電路電壓增益的影響就越大。 （2）兩級級聯(lián)后，總的電流增益Ai=Ai1Ai2。而 Ro2 Ai2= Ain2

37、 Ro2 +RL Ro1 Ro1 Ai1= Ain1 = Ain1 Ro1 +RL1 Ro1 +Ri2 RL Av2= Avt2 Ro2 +RL 顯然，當Ri2＜＜Ro1或Ro2＞＞RL或二者兼有時，Ai≈Ain1Ain2。從中不難得出：若放大器的

38、輸入電阻越小，對前級電路電流增益的影響就越小；放大器的輸出電阻越大，負載對本級電路電流增益的影響就越小。 Ri1 Avs= Av Rs+Ri1 （3）放大器的源電壓增益 顯然，當Ri1＜＜Rs時，Av＜＜Avs；而當Ri1＞＞Rs時，Avs≈Av。即放大器的輸入電阻越大，信號源的內(nèi)阻越小，則源電壓增益Avs越接近外觀增益Av。 【2-6】 題圖2.5所示為兩級直接耦合放大器中，已知晶體三極管的│VBE(on)│=0.7V，β=100，IBQ可忽

39、略，要求ICQ1 = 1mA，ICQ2=1.5mA,VCEQ1=4V，│VCEQ2│=5V。試設(shè)計電路各元件值。 【解】本題用來熟悉：放大電路偏置電路的設(shè)計方法。 題圖 2.5 T2 RE1 RB2 RC1 RB1 VCC (+12V) T1 RE2 RC2 取VEQ1=0.2VCC=2.4V，則 RE1≈VEQ1/ICQ1=2.4 kΩ 取I1=10IBQ1=10ICQ1/β=0.1mA，則 RB1+RB2=VCC/I1=120 kΩ RB2 VBQ1≈ VCC =VBE(on) 1+VEQ1=3.1V RB1 +RB2

40、 RB1 =89 kΩ RB2 =31 kΩ VCC－VCEQ1－VEQ1 RC1= =5.6kΩ ICQ1 VCC－│VBE(on)2 │－VCEQ1－VEQ1 RE2≈ =3.27kΩ ICQ2

41、 VEQ2－│VCEQ2│ │VBE(on)2│+ VCEQ1+VEQ1－│VCEQ2│ RC2= = =1.4kΩ ICQ2 ICQ2 【2-7】在題圖2.6所示電路中，已知各晶體三極管的特性相同，β=100，VBE(on) =

42、0.7V要求IEQ1=0.5mA，IEQ2=1mA，VCEQ1=2.5V，VCEQ2=4V。設(shè)VCC=12V，VCQ2=6V，I1=10IBQ1， 題圖 2.6 I1 T2 RE1 RB2 RC1 RB1 VCC T1 RC2 RE2 試計算各電阻值。 【解】本題用來熟悉： 多級放大電路Q點的分析方法。 由已知條件可求得： VEQ2=VCQ2－VCEQ2= 4－2=2V VCQ1=VEQ2+VBE(on) 2= 2+0.7=2.7V VEQ1=VCQ1－VCEQ1=2.7－2.5=0.2V VBQ1=VEQ1+VBE(on) 1= 0.2+0.7=0.9

43、V 由于IBQ1≈IEQ1/β= 5μA， 所以I1=10IBQ1=50μA，因此可求得各電阻值如下： VEQ2 RE2= ≈1.9kΩ I1+ IEQ2 VCC－VCQ2 VCC－VCQ2 RC2= ≈ = 6kΩ ICQ2 IEQ2

44、 VEQ1 RE1= = 400Ω IEQ1 VEQ2－VBQ1 RB1= =22kΩ I1 VBQ1 RB2= ≈16.4kΩ I1+ IBQ

45、1 VCC－VCQ1 VCC－VCQ1 RC1= ≈ =18.6kΩ ICQ1 IEQ1 【2-8】在題圖2.7（a）所示為三級直接耦合放大器中，已知各管的│VBE(on)│=0.7V，β=100，IBQ可忽略，要求ICQ1=1mA，ICQ2=1.4mA, ICQ3=1.6mA ,│VCEQ│=2V。試完成下列各題： （

46、1）計算各電阻阻值和各管的VCQ值； （2）將T2改為NPN管，如圖2.7（b）所示，調(diào)整RC2、RCE，保證ICQ2不變，試指出電路能否正常工作？ RE2 RC2 VCC (6V) T2 RC3 T3 T2 RE1 RC1 RB1 6.2kΩ VCC (6V) T1 RE2 RC2 RB2 4.7kΩ RE3 （b） （a） 題圖 2.7 【解】本題用來熟悉：直接耦合放大電路Q點的分析方法及電平位移的基本概念。 （1）第一級電路，因為 VEQ1=VBQ1－VBE(on)1=1.89V RB2

47、 VBQ1≈ VCC ≈2.59V RB1 +RB2 所以 VCC－VCEQ1－VEQ1 RC1= =2.11kΩ ICQ1 VEQ1 RE1≈ ≈1.89kΩ ICQ1 第二

48、級電路，因為 VBQ2=VCQ1= VCEQ1+VEQ1 =3.89V，VEQ2=VBQ2+│VBE(on) 2│=4.59V 所以 VCC－VEQ2 RE2≈ =1kΩ ICQ2 VEQ2－│VCEQ2│ RC2= =1.85kΩ ICQ2

49、 第三級電路，因為 VBQ3=VCQ2=VEQ2－│VCEQ2│ =2.59V，VEQ3=VBQ3－VBE(on)3=1.89V 所以 VCC－VCEQ3－VEQ3 RC3= ≈1.32kΩ ICQ3 VEQ3 RE3≈ ≈1.18kΩ ICQ3

50、 （2）將T2改為NPN管后，T2管的集電極電位將被抬高， VCQ2=VCEQ2+VEQ2= VCEQ2+（VCQ1－VBE(on)2）=5.19V 從而導致T3管的集電極電流增大。 VBQ3－│VBE(on) 3│ VCQ2－│VBE(on) 3│ ICQ3≈ = ≈3.8 mA RC3

51、 RC3 結(jié)果使VCEQ3=VCC－ICQ3（RC3 +RE3）=－3.5V＜0.3V 顯然，沒有電平位移電路，將導致后級電路進入飽和區(qū)工作，無法正常放大。 【2-9】在題圖2.8所示的多級直接耦合放大器中，第二級為電平位移電路。已知各管的β=100，VBE(on) =0.7V，IBQ可忽略不計，I0=2mA，各管的VCEQ=3V, VCQ1=2.3V。試完成下列各題： （1）為使VOQ=0V。試確定RE2值； （2）若RE2=

52、0，電路能否正常工作？ 題圖 2.8 RC3 T3 RE1 RC1 vI VEE (－6V) T1 I0 VBQ1 vO RE3 RE2 RC2 VCC (+6V) T2 RC4 T4 RE3 【解】本題用來熟悉：直接耦合放大電路Q點的分析方法及電平位移問題。 （1）由圖可知： VOQ=VCQ1－VBE(on)2－I0RE2－VBE(on)3+VCEQ3－VBE(on)4+VCEQ4 若使VOQ=0，可得 VCQ1－3VBE(on)+2VCEQ3 RE2=

53、 =3.1kΩ I0 （2）若RE2=0，由上述方法可算得VOQ=6.2V＞VCC，電路不能正常工作。 【2-10】題圖2.9所示為某集成電路的部分內(nèi)部原理圖,已知各管的β很高,│VBE(on)│=0.7V，輸入端VBQ1=0，輸出端VOQ=0。ICQ4=550μA， VCQ1=14.3V。試求ICQ3及各管VCEQ值。 【解】本題用來熟悉：多級放大電路Q點的分析方法。 題圖 2.9 VEE (－15V)

54、 ICQ4 ICQ5 T4 R2 100Ω VCC 0V T2 T3 T5 0V T1 ICQ2 VBQ1 VBQ2 R1 50kΩ VCC (+15V) D1 T7 ICQ1 ICQ3 T6 D2 vO 由已知條件可求得：VEQ3=VBE(on)4+ICQ4R2+VEE=－14.245V，則 VEQ3－VEE ICQ3= =15.1μA R1

55、 由圖可得：VEQ1=VEQ2=VBQ1－VBE(on)1=0－0.7=－0.7V，則 VCEQ1=VCQ1－VEQ1=15V VCEQ2=VCQ2－VEQ2=VBE(on)3+VEQ3－VEQ2=－12.845V VCEQ3=VCC－VEQ3=29.245V VCEQ4=VCQ4－VEQ4 =（VOQ－│VBE(on)7│－│VBE(on)6│）－（ICQ4R2+VEE）=13.545V VCEQ5=VCQ5－VEQ5=VEE －（VOQ－│VBE(on)7│）= 14.3V VCEQ6=VCQ6－VEQ6=VCC－VOQ=15V

56、VCEQ7=VCQ7－VEQ7=VEE－VOQ= －15V 【2-11】題圖2.10所示為多級放大器框圖，（1）寫出圖（a）的總源電壓增益Avs∑=（vo/vs）和圖（b）的總源電流增益Ais∑=（io/is）；（2）若要求源電壓增益大，試提出對信號源內(nèi)阻Rs和負載RL的要求。 + vi1 － + vs － Rs RL Ag Ai1 Ai2 Ai3 Ar + vo － ii5 io4 ii4 io3 ii3 io2 ii2 io1 （a） ii1 + vo1 vi2 － + vo2 vi3 － + vo3 v

57、i4 － + vo4 vi5 － 題圖 2.10 is Rs RL Ar Av1 Av2 Av3 Ag + vo － （b） io 【解】本題用來熟悉：放大器各種增益的定義多級放大器增益的計算方法。 (1) 對于題圖2.10（a） vo vo io4 io3 io2 io1 vi1 Ri1 Avs∑= = · · · · · =Ar Ai

58、3 Ai2 Ai1 Ag vs ii5 ii4 ii3 ii2 ui1 vs RS+ Ri1 對于題圖2.10（b） io io vo4 vo3 vo2 vo1 ii1 Rs

59、 Ais∑= = · · · · · =Ag Av3 Av2 Av1 Ar is vi5 vi4 vi3 vi2 ii1 is RS+ Ri1 (2) 對于題圖2.10（a），若使Avs∑大，則要求Rs＜＜Ri1，Ro5＜＜RL； 對于題圖2.13（b），若使Ais∑大，則要求Rs＞＞Ri1，Ro5＞＞RL。

60、 【2-12】 已知單級電壓放大器（如題圖2.11（a）所示）的Ri=2 kΩ，Ro=50 kΩ，Avt=200,當輸入信號源內(nèi)阻Rs=1 kΩ，輸出負載電阻RL=10 kΩ時，試求該電壓放大器的源電壓增益Avs?，F(xiàn)將兩級上述電壓放大器級聯(lián)，Rs、 RL不變，如題圖2.11圖（b）所示，試求總源電壓增益Avs∑，并對兩種結(jié)果進行比較。 + vo － 電壓放大器 RL Rs + vs － （a） （b） + vs － Rs RL 電壓放大器Ⅰ + vo － 電壓放大器Ⅱ 題圖 2.11 【解】本

61、題用來熟悉：多級放大器增益的計算方法及Av與Avt、Avs之間的關(guān)系。 對于圖2.14（a） Ri RL Ri Avs= Av = Avt ≈22.22 Rs+ Ri Ro+RL Rs+ Ri 對于圖2.14（b） Ri1

62、 Ri Avs∑= Av1Av2 = Av1Av2 ≈170.87 Rs+ Ri1 Rs+ Ri ，其中 RL1 Ri2 Ri Av1=Avt1 =Avt1 = Avt

63、 ≈7.69 Ro1+RL1 Ro1+Ri2 Ro+Ri RL2 RL Av2=Avt2 =Avt ≈33.33 Ro2+RL2 Ro+RL 當放大器級聯(lián)后，由于后級的輸

64、入電阻將對前級的電壓增益產(chǎn)生影響，而前級的輸出電阻將對后級的電壓增益產(chǎn)生影響，所以，總的電壓增益不等于級聯(lián)前兩級放大器增益的乘積。在多級放大器總增益的計算中，應考慮級間影響。 【2-13】 一放大器輸入正弦波信號vi=Vimsinωt，由于器件的非線性使輸出電流iO=3+sinωt+0.01sin2ωt+0.005sin3ωt+0.001 sin4ωt(mA)，試計算非線性失真系數(shù)THD。 【解】本題用來熟悉：放大器非線性失真系數(shù)THD的定義。 0.012+ 0.052 + 0.0012

65、 THD = = ≈1.12×10－2 I1m 1 ∞ ∑ I2nm n=2 【2-14】一共發(fā)放大器如題圖2.12（a）所示，

66、圖中各電容對信號頻率呈短路。試畫出電路的直流通路、交流通路及交流等效電路。已知晶體三極管的β=200，VBE(on) =0.7V，rbb′= 200Ω，│VA│=150V，試求Ri、Ro、Av、Avs及Avmax。 RC 4kΩ RE 2kΩ RB2 15kΩ RB1 30kΩ VCC (9V) T CE RC 4kΩ RL 1kΩ RE 2kΩ RB2 15kΩ Rs 1kΩ + vs － RB1 30kΩ VCC (9V) T + vo － C2 C1 （a） （b） + vi － RL Rs RB1 + vs － RC RB2 T + vo － + vi － βib ib rbe RL Rs RB1 rce RB2 + vo － RC + vs － （c）