第七章 基本放大电路
第七章 场效应管及其基本放大电路
N沟道增强型MOS管的输出特性曲线
7
（3） uDS和uGS同时作用时
uDS一定，uGS变化时 给定一个uGS ，就有一条不同的 iD – uDS 曲线。
iD / mA 预夹断临界点轨迹 uDS = uGS - Uth 可变电阻区 7V
8 6 4 2 0 饱和区 6V 5V 4V uGS = 3V 截止区 0 5 10 15 20 uDS / V
低频跨导：
gm iD u GS
U
DS
夹断区（截止区）
常量
不同型号的管子UGS（off）、IDSS将不同。
20
7.3场效应管的分类
工作在恒流区时g-s、d-s间的电压极性
N 沟道 ( u GS ＜ 0， u DS ＞ 0 ) 结型 P 沟道 ( u GS ＞ 0， u DS ＜ 0 ) N 沟道 ( u GS ＞ 0， u DS ＞ 0 ) 场效应管 增强型 P 沟道 ( u GS ＜ 0， u DS ＜ 0 ) 绝缘栅型 N 沟道 ( u GS 极性任意， u DS ＞ 0 ) 耗尽型 P 沟道 ( u GS 极性任意， u DS ＜ 0 )
场效应管工作在恒流区的条件是什么？
17
3. JFET特性
iD / mA 可变电 阻区 -1V 恒流区 -2V -3V -4V -5V 0 (a) 输出特性曲线 夹断区 uDS / V UP -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 uGS / V (b) 转移特性曲线 预夹断轨迹 uGS = 0V iD / mA IDSS
各种场效应管的特性比较（2）
结构类型
工作 方式 增 强 型
电路符号
转移特性曲线
基本 放大电路
第三节 多级放大电路
四、阻容耦合多级放大电路的分析
由两级共射放大电路采用阻容耦合组成的多级放大电路如 图7-17所示。
由图7-17可得阻容耦合放大电路的特点: (1)优点 因电容具有“隔直”作用，所以各级电路的静态
工作点相互独立，互不影响。这给放大电路的分析、设计和 调试带来厂很大的方便。此外，还具有体积小、质量轻等优 点。 (2)缺点 因电容对交流信号具有一定的容抗，在信号传输 过程中，会受到一定的衰减。尤其对于变化缓慢的信号容抗 很大，不便于传输。此外，在集成电路中，制造大容量的电 容很困难，所以这种祸合方式下的多级放大电路不便于集成。
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第三节 多级放大电路
三、变压器耦合
我们把级与级之间通过变压器连接的方式称为变压器耦合。 其电路如图7-16所示。
变压器耦合的特点: (1)优点 因变压器不能传输直流信号，只能传输交流信号
和进行阻抗变换，所以，各级电路的静态工作点相互独立， 互不影响。改变变压器的匝数比，容易实现阻抗变换，因而 容易获得较大的输出功率。 (2)缺点 变压器体积大而重，不便于集成。同时频率特性 差，也不能传送直流和变化非常缓慢的信号。
分压偏置共射极放大电路如图7-12 (a)所示，发射极电阻 RE起直流负反馈作用，在外界因素变化时，自动调节工作点 的位置，使静态工作点稳定。
分压偏置共射极放大电路的直流通路如图7-12 (b)所示电路
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第二节 共集电极电路
一、共集电极放大电路的组成
如图7-13 (a)所示，由于直流电源对交流信号相当于短路， 集电极便成为输入与输出回路的公共端，因此这个电路称为 共集电极放大电路，简称共集放大器，又称射极输出器它的 直流通路如图7-13 ( b)所示，交流通路如图7-13 (c)所示。
第七章 功率电路
2、晶体管的几种工作方式 放大器的工作状态通常有三种：甲类、乙类、甲乙类。 一、若工作点设在放大区的中部，在输入信号的整个周期内都 有电流流过晶体管，此种工作状态称为甲类工作状态。
iC
Q
0
VCC
vCE
甲类
二、若将静态工作点向下移，设在截止区边缘，只在输入信号 的半周晶体管才有电流流过的工作状态称为乙类工作状态。
+VCC
T1
工作原理
+
在有正向信号电压输入时，只 有T1管导通，T2管处于截止状态。
如果电压为负值时，T2管导通， T1管处于截止状态。
+-vi源自T2 RLvo-
-VEE
若输入信号为正弦波形，则T1管只放大正半周信号，T2 管放大负半周信号，在负载上合成一个完整的波形。所以称 为互补电路。
分析计算
第七章 功率电路
什么是功率放大器？ 电压放大与功率放大有什么区别？
什么是晶体管的甲类、乙类和甲乙类工作状态？ 什么是互补式功放电路？ 常用的功率电路有哪些？
§7.1 功率放大电路
在实际电路中，常要求放大器的末级输出一定的功率， 以驱动负载，能够向负载提供足够信号功率的放大电路称
为功率放大电路。简称功放。
若将静态工作点向下
移，设在截止区边缘，只 在输入信号的半周晶体管 才有电流流过的工作状态 称为乙类工作状态。
乙类
iC
Q
0
VCC
vCE
三、若将工作点设在放大区但接近截止区的位置，在输入信号 的大半周内，晶体管有电流流过，此工作状态称为甲乙类。
iC
Q
0
vCE VCC
甲乙类
3、互补对称功率放大器
第7章 基本放大电路 习题参考答案
第11章基本放大电路习题参考答案一、填空题：1. 放大电路应遵循的基本原则是：发射结正偏；集电结反偏。
2. 射极输出器具有电压放大倍数恒小于1、接近于1，输入信号和输出信号同相，并具有输入电阻高和输出电阻低的特点。
3. 放大器输出波形的正半周削顶了，则放大器产生的失真是截止失真，为消除这种失真，应将静态工作点上移。
4. 放大电路有两种工作状态，当u i＝0时电路的状态称为静态态，有交流信号u i输入时，放大电路的工作状态称为动态态。
在动态态情况下，晶体管各极电压、电流均包含直流静态分量和交流动态分量。
放大器的输入电阻越大，就越能从前级信号源获得较大的电信号；输出电阻越小，放大器带负载能力就越强。
二、判断题1. 射极支路接入电阻R E的目的是为了稳定静态工作点。
（对）2. 射极输出器的电压放大倍数等于1，因此它在放大电路中作用不大。
（错）3. 分压式偏置共发射极放大电路是能够稳定静态工作点的一种放大器。
（对）三、选择题：1. 在共集电极放大电路中，输出电压与输入电压的关系是（C）A、相位相同，幅度增大；B、相位相反，幅度增大；C、相位相同，幅度相似。
2. 射极输出器是典型的（C）放大器。
A、电流串联负反馈；B、电压并联负反馈；C、电压串联负反馈。
四、问答题：1. 放大电路中为什么要设立静态工作点？静态工作点的高、低对电路有何影响？答：为了不失真地放大交流信号，必须在电路中设置合适的静态工作点。
若静态工作点高时，易造成饱和失真；若静态工作点设置低了时，又易造成截止失真。
2. 共发射极放大器中集电极电阻R C起的作用是什么？答：共发射极放大器中集电极电阻R C起的作用是将集电极电流的变化转化为电压的变化，即让输出电压u0因R C上电压的变化而改变，从而使放大电路实现电压放大作用。
五、计算题2. 已知如图8.2所示电路中，三极管均为硅管，且β=50，试估算静态值I B、I C、U CE。
解：（a ）751)501(1007.012=⨯++-=B I （μA ） 75.3==B C I I β（mA ）825.3)1(=+=B E I I β（mA ） 75.01825.3275.312=⨯-⨯-=CE U (V) (b) BE B B C C B CC U R I R I I U ++⨯+=)( 1610)501(2007.012)1(=⨯++-=++-=Cb BECC B R R U U I β（μA ）8.0==B C I I β(mA) 84.310)016.08.0(12=⨯+-=CE U (V)。
第7章 基本放大电路
第七章基本放大电路7.1 共射放大电路7.2 放大电路的基本分析方法7.3 静态工作点的稳定7.4 射极输出器7.5 功率放大电路7.6 差分放大电路7.7 集成运算放大电路17.1 共射放大电路一、二、23一放大电路的基本概念能量守恒是宇宙的基本法则能量守恒是宇宙的基本法则，，为什么用扩音机说话时机说话时，，扬声器输出的声音比本人的声音大得多得多，，即扬声器能输出比本人说话时大得多的能量能量？？也就是说也就是说，，扬声器不仅得到放大的电压，也得到放大的电流也得到放大的电流，，即得到放大的功率即得到放大的功率，，这些能量来自何处这些能量来自何处？？如果把扩音机电源切断如果把扩音机电源切断，，扬声器还可以发声吗发声吗？？人不说话人不说话，，扬声器还发声吗扬声器还发声吗？？4为什么要对信号进行放大为什么要对信号进行放大？？原因很简单原因很简单，，信号太微弱信号太微弱，，不足以驱动负载动负载（（如喇叭如喇叭、、显示仪表显示仪表））毫伏级细胞电生理实验中所检测到的细胞膜离子单通道电流只有皮安量级ApA 1210−5放大器电u ot放大作用实质就是一种能量控制作用放大电路是一种能量控制部件输 的 的 输出大6输 电输出电电电 电电R LR S•SU •iU •OU •iI •OI 放大电路放大电路的 法7放大电路的性能指标A 放大 放大（１）电压放大倍数••=iO u UUA （２）电流放大倍数••=iO i II A R LR S•SU ••iU •OU •iI •OI 放大电路8C 输出电∞===L s0ooo R U I U r &&r o 是表明放大电路带负载能力的指标是表明放大电路带负载能力的指标。
A 放大电路R SSU &o U &oI &++−−r oB 输 电R LR S•SU •iU •OU iI •OI 放大电路••=i i i IU r r i 衡量放大电路对信号源衰减程度的指标衡量放大电路对信号源衰减程度的指标。
模拟电子技术重要知识点整理
模拟电⼦技术重要知识点整理模拟电⼦技术重要知识点整理第⼀章绪论1．掌握放⼤电路的主要性能指标都包括哪些。
2．根据增益，放⼤电路有哪些分类。
并且会根据输出输⼊关系判断是哪类放⼤电路，会求增益。
第⼆章运算放⼤器1．集成运放适⽤于放⼤何种信号?2．会判断理想集成运放两个输⼊端的虚短、虚断关系。
如：在运算电路中，集成运放的反相输⼊端是否均为虚地。
3．运放组成的运算电路⼀般均引⼊负反馈。
4．当集成运放⼯作在⾮线性区时，输出电压不是⾼电平，就是低电平。
5．在运算电路中，集成运放的反相输⼊端不是均为虚地。
6．理解同相放⼤电路、反相放⼤电路、求和放⼤电路等，会根据⼀个输出输⼊关系表达式判断何种电路能够实现这⼀功能。
7．会根据虚短、虚断分析含有理想运放的放⼤电路。
第三章⼆极管及其基本电路1．按导电性能的优劣可将物质分为导体、半导体、绝缘体三类，导电性能良好的⼀类物质称为导体，⼏乎不导电的物质称为绝缘体，导电性能介于中间的称为半导体。
2．在纯净的单晶硅或单晶锗中，掺⼊微量的五价或三价元素所得的掺杂半导体是什么，其多数载流⼦和少数载流⼦是是什么，⼜称为什么半导体。
3．半导体⼆极管由⼀个PN结做成，管⼼两侧各接上电极引线，并以管壳封装加固⽽成。
4．半导体⼆极管可分为哪两种类型，其适⽤范围是什么。
5．⼆极管最主要的特性是什么。
6．PN结加电压时，空间电荷区的变化情况。
7．杂质半导体中少数载流⼦浓度只与温度有关。
8．掺杂半导体中多数载流⼦主要来源于掺杂。
9．结构完整完全纯净的半导体晶体称为本征半导体。
10．当掺⼊三价元素的密度⼤于五价元素的密度时，可将N型转型为P型；当掺⼊五价元素的密度⼤于三价元素的密度时，可将P型转型为N型。
11．温度升⾼后，⼆极管的反向电流将增⼤。
12．在常温下，硅⼆极管的开启电压约为0．3V，锗⼆极管的开启电压约为0．1V。
13．硅⼆极管的正向压降和锗管的正向压降分别是多少。
14．PN结的电容效应是哪两种电容的综合反映。
模拟电子技术 第七章放大电路的反馈6
三、串联负反馈和并联负反馈对信号源内阻有不
同要求：
串联负反馈宜采用电压源激励，信号源内阻越小，
反馈效果越好。并联负反馈宜采用电流源激励，信号 源内阻越大，反馈效果越好。
47
RS
US
串联负反馈宜采用电压源激励，信号源内阻越小，
反馈效果越好。
48
并联负反馈宜采用电流源激励，信号源内阻越大，
反馈效果越好。
电路中许多情况为交直流共存。 直流负反馈用于稳定静态工作点。 交流负反馈用于改变电路的动态性能。 研究重点：交流反馈。
10
四、正反馈和负反馈
正反馈：反馈信号加强了原输入信号，使放大电路净
输入量增大的反馈。
负反馈：反馈信号削弱了原输入信号，使放大电路净
输入量减小的反馈。
研究重点：负反馈。 只有正确引入交流负反馈才能改善放大电路的 动态性能。
图7-9
电压并联 负反馈
33
例7-4 电路如图所示,分析其反馈类型。 (-)
该电路又叫集电极-基 极偏置电路。静态时
I B U CE U BE） RF U CE / RF （ /
(+)
当RF 选定后, I B和U CE 成比例。
T（C） I C U CE I B IC
7
二、反馈的类型
根据反馈存在的通路：
直流反馈 交流反馈
根据反馈的极性：
正反馈 负反馈
8
根据反馈在输出端的连接方式（取样方式）：
电压反馈
电流反馈 根据反馈在输入端的连接方式：
串联反馈 并联反馈
9
三、直流反馈和交流反馈
直流反馈：反馈量只含有直流量（仅在直流通路存在）
交流反馈：反馈量只含有交流量（仅在交流通路存在）
第七章运算放大器7.1运算放大器特性同相比例放大电路反相比例放大
7.1 运算放大器特性 同相比例放大电路 反相比例放大电路
7.2 基本运算电路应用 加法电路 减法电路
7.1 集成运放的特性---两种工作状态
1. 理想运放主要具有如下特性： ① 差模开环电压增益无穷大：A od→∞； ② 差模输入电阻无穷大：rid→∞； ③ 输出电阻为零：ro→0。
• 是信并 号联 的负 负反 载馈 能，力有Ri一f→定0，的R要i≈求R1。，所以对输入
二. 同相比例运算电路
i1
i f Rf
R1
u- _
ui u+ + A +
uo
反馈方式：
电压串联负反馈 因为有负反馈， 利用虚短和虚断
u-= u+= ui
i1=if （虚断）
电压放大倍数:
A
v
uo ui
1 Rf R1
【例7.2】分析图7-2-9所示的电路功能
vo1
Rf
v3 R3
v4 R4
vo
Rf
v1 R1
v2 R2
vo1 Rf
Rf
v3 R3
v4 R4
v1 R1
v2 R2
例如
设：电源电压±VCC=±10V。 运放的Aod=104
V
ui
+∞
A －
+
uo
V
uuo o
++1100VV
++UUoomm
-1mV 00 +1mV
uui i
│Ui│≤1mV时，运放处于线性区。
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iC
Q
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。
ib
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，因此输 出电压呈下削波 。
UCE
u0
结论：VB值大Q点高，饱和失真！
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电工电子技术
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： Q点下行造成放大过程 IC
三种基本组态的晶体管放大电路
晶体管放大电路一般有三种组态：
e c ＋ b ＋ ui
－
c
＋
e ＋
b ＋ ui
－
＋
u0 e －
b
u0 c － ui
－
u0
－
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。
(4) 不允许被传输小信号放大后出现失真。
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电工电子技术
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：
集电极电阻 放大电路的核心元 件——三极管 耦合电容
RC C2
C1
基极电阻 基极电源
+
耦合电容
+
RB UBB
3DG6管
UCC
分 压 式 偏 RB1 置 共1 C 射＋ 放 V 大 电 B 路 RB2 的 直 流 通 道
I1
+UCC
RC
IB b e
＋
C2
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 UCC进行分压。即：
放大电路
话筒送来的微 弱音频信号
RS + US －
+ u0 －
i0
扩音器中放大电路的组成
提 供 能 量 的 直 流 电 源
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电工电子技术 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。
ui
微弱输入 小信号ui
t
IB
t
+UCC
放大后的集电极电流
信号电流和基极 固定偏流的叠加 ui
0
RB
C1 ib
+
iB
c e
RC iC
+
C2
b
t
3DG6 uCE
iCu0 通过RC将放大的 电流转换为放大的 晶体管电压输出。 0 t
ui
u0
uCE经C2滤掉了直流 成分后的输出电压
输入信号电压
显然，放大电路内部各电流、电压都是交直流共存的。
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电工电子技术
放大电路的基本概念 是什么？放大电路中 能量的控制与变换关 系如何？
说明共发射极电压放大器 输入电压与输出电压的相位 关系如何？ 放大电路中各电 压、电流的符号 有何规定?
基本放大电路的组 成原则是什么？以 共射组态基本放大 电路为例加以说明
你会做吗？
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如果共发射极电压 放大器中没有集电极 电阻RC，能产生电压 放大吗？
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。
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由图又可求得工作点上UCE：
UCE=UCC－ICRC
电工电子技术 已知图示电路中UCC=10V，RB=250KΩ，RC=3KΩ， β=50，试求该放大电路的静态工作点Q。
＋UCC IC RB IB RC
10 0.7 IB 37.2μA 250 I C 50 0.0372 1.86mA U CE 10 1.86 3 4.42V
C1 ＋
e
分压电阻 射极反馈电阻 RB2 RE ＋ CE
为稳定工作点Q而 添加的负反馈环节 射极旁路滤波电容
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。
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电工电子技术
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。
由放大电路的直流通道可得： UCE=UCC－ICRC
令 UCE=0， 可得：IC=UCC/RC
连接两点作出直流负载线 (3)确定静态工作点
IC RB IB RC ＋UCC
令 IC=0 可得：UCE=UCC
直流负载线上交点有多个 只有IBQ对应的交点才是Q点 IC
UCC RC
c
UCE
Q
b
UBE
IBQ UCE
ib
死区
0.5V 0.7V
输入信号 电压波形
0
t1 t2
UBE(V) ui
0
t1 t2
t3 t4
t
t3 t4
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”。
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。
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电工电子技术
7.1 基本放大电路的概念及工作原理
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 为 电 放 大 路对电流、电压或能量的控制作用。 扬声器负载 输入信号源 器
e
IE
UCC
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电工电子技术
上述固定偏置 共射放大电路 有哪些不足？
固定偏置的放大电路存在很 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。 温度T↑→Q点↑→IC↑→UCE↓→VC↓
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”。 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。
放 大 电 路
幅度大大增强 的输出信号u0
u0
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。
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电工电子技术
IB=37.2μA
c
UCE
b
UBE
e
IE
所以静态工作点Q：
IC=1.86mA UCE=4.42V
注意：计算中一定要弄明白各量的单位，不允许写错！
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电工电子技术
不设置静 态工作点 行吗？
假如不设置静态工作点
IB
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。
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电工电子技术
共射放大电路工作原理
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。 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 由上式可看出：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 u0。若电 路参数选取适当，u0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，这就是放大电路的工作原理。
电工电子技术
7.2 基本放大电路的静态分析
输入信号ui=0、只在直流电源UCC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。 1.放大电路静态分析的估算法
＋UCC IC RB C1
放 电 路 的 直 流 通 道
RC
+
C2 大
+
IB
c
3DG6
b
UBE
e UCE
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： U -U 由图可得 IB= CC BE RB 由晶体管放大原理可求得IC： IC=β IB
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。
输入信号波形
Q
iC
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。
ib
UCE
u0
结论：VB值小Q点低，截止失真！
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电工电子技术 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。
I1 RB1 RC IB b e RE c
+UCC
设放大电路环境温度升高，此时: