第七章 基本放大電路

1、第七章 習(xí)題7-1 什么是靜態(tài)工作點(diǎn)？如何設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)？若靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置不當(dāng)會(huì)出現(xiàn)什么問(wèn)題？估算靜態(tài)工作點(diǎn)時(shí)，應(yīng)根據(jù)放大電路的直流通路還是交流通路？答：所謂靜態(tài)工作點(diǎn)就是輸入信號(hào)為零時(shí)，電路處于直流工作狀態(tài)，這些直流電流、電壓的數(shù)值在三極管特性曲線上表示為一個(gè)確定的點(diǎn)，設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)的目的就是要保證在被被放大的交流信號(hào)加入電路時(shí)，不論是正半周還是負(fù)半周都能滿足發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置的三極管放大狀態(tài)。可以通過(guò)改變電路參數(shù)來(lái)改變靜態(tài)工作點(diǎn)，這就可以設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)。若靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置的不合適，在對(duì)交流信號(hào)放大時(shí)就可能會(huì)出現(xiàn)飽和失真（靜態(tài)工作點(diǎn)偏高）或截止失真（靜態(tài)工作點(diǎn)偏低）。估算靜態(tài)工作點(diǎn)

2、是根據(jù)放大電路的直流通路。7-2 集成運(yùn)放電路與分立元件放大電路相比有哪些突出優(yōu)點(diǎn)？答：集成運(yùn)放與分立元件放大電路相比有很多優(yōu)點(diǎn)，其突出優(yōu)點(diǎn)是：（1）在集成電路中，制造有源器件（晶體三極管、場(chǎng)效應(yīng)管等）比制造大電阻占用的面積小，且工藝上也不會(huì)增加麻煩，因此，集成電路中大量使用有源器件組成的有源負(fù)載，以獲得大電阻，提高放大電路的放大倍數(shù)；將其組成電流源，以獲得穩(wěn)定的偏置電流。所以一般集成運(yùn)放的放大倍數(shù)與分立元件的放大倍數(shù)相比大得多。（2）由于集成電路中所有元件同處于一塊硅片上，相互距離非常近，且在同一工藝條件下制造，因此，盡管各元件參數(shù)的絕對(duì)精度差，但它們的相對(duì)精度好，故對(duì)稱(chēng)性能好，特別適宜制作

3、對(duì)稱(chēng)性要求高的電路，如差動(dòng)電路、鏡像電流源等。（3）集成運(yùn)算放大電路中，采用復(fù)合管的接法以改進(jìn)單管性能。7-3 什么是零點(diǎn)漂移？產(chǎn)生零點(diǎn)漂移的主要原因是什么？差動(dòng)放大電路為什么能抑制零點(diǎn)漂移？答：由于集成運(yùn)放的級(jí)間采用直接耦合方式，各級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)相互影響，前一級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)的變化將會(huì)影響到后面各級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)，由于各級(jí)的放大作用，第一級(jí)的微弱信號(hào)變化，經(jīng)多級(jí)放大后在輸出端也會(huì)產(chǎn)生很大變化。當(dāng)輸入電壓為零時(shí)，輸出電壓偏離零值的變化稱(chēng)為“零點(diǎn)漂移”。產(chǎn)生“零點(diǎn)漂移”的原因主要是因?yàn)榫w三極管的參數(shù)受溫度的影響。差動(dòng)電路是采用兩個(gè)參數(shù)完全對(duì)稱(chēng)的電路，兩個(gè)管子的溫度特性也完全對(duì)稱(chēng)，所以當(dāng)輸入電壓為零

4、時(shí)，兩個(gè)管子集電極電位是相等的，差動(dòng)電路能夠抑制“零點(diǎn)漂移”。7-4 在A、B兩個(gè)直接耦合放大電路中，A放大電路的電壓放大倍數(shù)為100，當(dāng)溫度由20變到30時(shí)，輸出電壓漂移了2V；B放大電路的電壓放大倍數(shù)為1000，當(dāng)溫度從20變到30時(shí)，輸出電壓漂移10V。試問(wèn)哪一個(gè)放大電路的零漂小？為什么？答：要判斷哪個(gè)電路零漂大，一般是將它折合到輸入端，由于兩個(gè)電路溫度都是由20變到30，所以A電路2V/100=20mV，B電路為10V/1000=10mV，所以B電路零漂小。7-5 集成運(yùn)算放大電路是一種什么電路？由哪幾部分構(gòu)成？各部分電路有什么特點(diǎn)？答：集成運(yùn)放的輸入與輸出呈線性關(guān)系，所以集成運(yùn)放是線

5、性集成電路。集成運(yùn)放共由四部分組成：輸入級(jí)作用是提供與輸出同相和反相關(guān)系的兩個(gè)輸入端，要求是溫度漂移盡可能小；中間級(jí)主要完成電壓放大任務(wù)；輸出級(jí)向負(fù)載提供一定的功率，屬于功率放大；偏置電路向各級(jí)提供穩(wěn)定的靜態(tài)工作電流。7-6 放大電路的輸入電阻與輸出電阻的含義是什么？為什么說(shuō)放大電路的輸入電阻可以用來(lái)表示放大電路對(duì)信號(hào)源電壓的衰減程度？放大電路的輸出電阻可以用來(lái)表示放大電路帶負(fù)載的能力？答：輸入電阻就是將放大電路看為一個(gè)四端元件，從輸入端看入的等效電阻。即輸入端的電壓與輸入端的電流之比。輸出電阻也是將放大電路看作一個(gè)四端元件，從輸出端看的等效電阻。即戴維南等效電路的內(nèi)阻。因?yàn)樾盘?hào)源為放大電路提

6、供輸入信號(hào)，由于信號(hào)源內(nèi)阻的存在，因此當(dāng)提供給放大電路的信號(hào)源是電壓源串電阻的形式時(shí)，輸入電阻越大，則放大電路對(duì)信號(hào)源的衰減越??；若信號(hào)源是電流源與電阻并聯(lián)，則輸入電阻越小，放大電路對(duì)信號(hào)源的衰減越小。 + Ii + Us Rs Ui ri - - + Rs + Ui ri Us - - + ro + Uo RL Us - -放大電路我們可以根據(jù)戴維南等效電路將其化簡(jiǎn)為一個(gè)電壓源與電阻的串聯(lián)形式，輸出電阻可以看作一個(gè)電源的內(nèi)阻，因此，輸出電阻越小，放大電路的帶負(fù)載能力越強(qiáng)。請(qǐng)參看下圖，可以增強(qiáng)對(duì)上面文字描述的理解。 +UCC +UCC Rc C2 Rc C2 Rb Rc Cc C1 C1 C1

7、 C2 Rb UBB Rb UEE (a) (b) (c) +UCC +UCC +UCC Rc Rb Rc Rb Rc C2 C1 Cb Re Ce (d) (e) (f)題圖7-1 習(xí)題7-7電路圖7-7 放大電路組成的原則有哪些？利用這些原則分析題圖7-1各電路能否正常放大，并說(shuō)明理由。解：組成放大電路的原則是：發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置。(a)滿足集電結(jié)反向偏置，但是不滿足發(fā)射結(jié)正向偏置，所以該電路無(wú)放大作用。(b)電路滿足發(fā)射結(jié)正向偏置，但不滿足集電結(jié)反向偏置（基極電位為0，集電極電位也為0）。(c)該電路靜態(tài)滿足發(fā)射結(jié)正向偏置、集電結(jié)反向偏置，靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置正確，但是由于電容Cc

8、在動(dòng)態(tài)情況下將Rc短路，因此，動(dòng)態(tài)放大信號(hào)無(wú)法從集電極取出，故也無(wú)放大作用（因?yàn)镽c與負(fù)載并聯(lián)，若Rc短路，則負(fù)載電阻RL也為0）。(d)盡管該電路具備了發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置，但由于基極沒(méi)有限流電阻，所以基極電流很大，導(dǎo)致放大電路工作在飽和區(qū)，所以也不能正常放大信號(hào)。(e)耦合電容具有隔直作用，所以C1將加在發(fā)射結(jié)的正向偏置隔離，電路無(wú)放大功能。(f)該電路的靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置既滿足了發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置，但是由于Cb對(duì)于交流信號(hào)可以看作短路，所以該電路盡管靜態(tài)工作點(diǎn)具備了放大功能，但是，交流輸入信號(hào)無(wú)法加入放大電路，所以該電路也沒(méi)有放大功能。7-8 電路如題圖7-2(a)所示

9、，三極管的輸出特性曲線如題圖7-2(b)所示： （1）作出直流負(fù)載線； （2）確定Rb分別為10M、560k和150k時(shí)的ICQ、UCEQ； +12V Rc Rb 5k uo RL ui 5k(a) 電路圖 ic(mA)543210題圖7-2 習(xí)題7-8電路與特性曲線 iB=80A 60A 40A 20A 2 4 6 8 10 12 uce(V)(b) 輸出特性曲線 （3）當(dāng)Rb=560k,Rc改為20k，Q點(diǎn)將發(fā)生什么樣的變化？三極管工作狀態(tài)有無(wú)變化？解：(1)直流負(fù)載線方程為：，直流負(fù)載線見(jiàn)圖。 (2)由圖(b)可知，Ib=40A IC=2mA。所以當(dāng)Rb=10M此時(shí)直流工作點(diǎn)位于截止區(qū)（

10、參見(jiàn)圖）。當(dāng)Rb=560k此時(shí)工作點(diǎn)在放大區(qū)（參見(jiàn)圖）。當(dāng)Rb=150k因?yàn)閁ce不可能為負(fù)，因此，此種情況意味著，即當(dāng)Ib達(dá)到一定程度，Ic已達(dá)到飽和（發(fā)射極發(fā)射的電子已全部被集電極收集，再增加Ib將不會(huì)引起Ic增加），在三極管處于飽和狀態(tài)時(shí)，Uce0，三極管工作在飽和區(qū)（參見(jiàn)圖）。(3) 當(dāng)Rb=560k,Rc改為20k時(shí)，由此可知，靜態(tài)工作點(diǎn)移到飽和區(qū)。直流負(fù)載線如圖（粗線）所示。7-9 電路如題圖7-3所示，設(shè)耦合電容的容量均足夠大，對(duì)交流信號(hào)可視為短路，Rb=300k，Rc=2.5k，UBE=0.7V，=100，rbb=300。（1）試計(jì)算該電路的放大倍數(shù)Au，ri，ro（2）若將輸

11、入信號(hào)的幅值逐漸增大，在示波器上觀察輸出波形時(shí)，將首先出現(xiàn)哪一種失真？（3）若將電阻調(diào)整合適的話，在輸出端用電壓表測(cè)出的最大不失真電壓的有效值是多少？ +6.7V Rb Rc C1 C2 + + RL ui 10k uo - -題圖7-3 習(xí)題7-9電路圖解：（1）計(jì)算該電路的放大倍數(shù)Au，ri，ro先求靜態(tài)工作點(diǎn)下面先畫(huà)出交流通路，然后依據(jù)交流通路計(jì)算動(dòng)態(tài)參數(shù)+ Ibui Rb rbe Ib Rc RL上述電路的交流通路(2)由方程及Ic的靜態(tài)工作點(diǎn)知：所以，若將輸入信號(hào)的幅值逐漸增大，在示波器上觀察輸出波形時(shí)，首先會(huì)出現(xiàn)飽和失真(因?yàn)椋o態(tài)工作點(diǎn)偏高，接近飽和區(qū))。（3）若將電阻調(diào)整合適的

12、話，在輸出端用電壓表測(cè)出的最大不失真電壓的有效值是應(yīng)該是（大約）：即靜態(tài)工作點(diǎn)正好設(shè)置在Uce的中點(diǎn)，它輸出波形的最大幅值大約如上。7-10 共集電極放大電路有哪些特點(diǎn)？共基極放大電路有何特點(diǎn)？試將三種組態(tài)放大電路的性能進(jìn)行比較，說(shuō)明各電路的適合場(chǎng)合。答：共集電極放大電路的電壓放大倍數(shù)近似為1，且輸入與輸出電壓同相，即輸出電壓近似為輸入電壓，故，共集電極電路又稱(chēng)為射極跟隨器，但對(duì)電流具有放大作用，更重要的是它使得輸入電阻增大，輸出電阻減小，這一特點(diǎn)對(duì)改善放大電路的輸入、輸出特性很重要，因此，功集電極放大電路常用作為多級(jí)放大電路的中間級(jí)、輸入級(jí)或輸出級(jí)。共集電極放大電路的特點(diǎn)與性能與在上面描述，

13、共發(fā)射極與共基極放大電路對(duì)電壓都具有放大作用，且在電路參數(shù)一致的情況下，放大倍數(shù)也相等，但共發(fā)射極電路輸入與輸出反相，而共基極放大電路的輸入與輸出則同相，另一個(gè)不同點(diǎn)是：共基極放大電路的輸入電阻比共發(fā)射極的小，輸出電阻反而大。所以，共發(fā)射極電路使用廣泛，而共基極放大電路適合輸入信號(hào)是恒流源或作為恒流源輸出時(shí)的場(chǎng)合。7-11 用示波器分別測(cè)得某NPN型管的共射極基本放大電路的三種不正常輸出電壓波形如圖7-4所示。試分析各屬于何種失真？如何調(diào)整電路參數(shù)來(lái)消除失真？ uo uo uo 0 t 0 t 0 t (a) (b) (c)題圖7-4 習(xí)題7-11的電壓波形答：圖(a)的輸出波形說(shuō)明輸出電壓的

14、正半周導(dǎo)致失真，其原因是靜態(tài)工作點(diǎn)偏低所導(dǎo)致，所引起的失真是截止失真，解決辦法是將靜態(tài)工作點(diǎn)上移，即將基極的直流電流調(diào)大即可。圖(b)與圖(a)恰好相反，是由于靜態(tài)工作點(diǎn)偏高引起的飽和失真，故解決辦法是減小基極的靜態(tài)電流，使靜態(tài)工作點(diǎn)下移。圖(c)中輸出電壓的正、負(fù)半周都出現(xiàn)失真，說(shuō)明輸入信號(hào)過(guò)大導(dǎo)致輸出幅度過(guò)大而引起得失真，若無(wú)法減小輸入信號(hào)得情況下，只能調(diào)整放大電路的放大倍數(shù)，減小放大倍數(shù)可以是更換放大倍數(shù)較小的三極管或調(diào)整負(fù)載電阻（如Rc）等手段。7-12 差動(dòng)放大電路如題圖7-5所示，晶體管的參數(shù)1=2=50，rbb1=rbb2=300，其他電路參數(shù)如圖中所示。試求：Rw 200 +U

15、CC(+12V) 20k RC RC 20k RL 20k Rs 2k Rs 2kui1 ui2 Re 24k -UEE(-12V)題圖7-5 習(xí)題7-12電路（1）靜態(tài)工作點(diǎn)；（2）差模電壓放大倍數(shù)和共模電壓放大倍數(shù)；（3）共模抑制比；（4）差模輸入電阻和輸出電阻。解：（1）靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)時(shí)，輸入短路，流過(guò)Re的電流為IE1和IE2之和，且電路對(duì)稱(chēng)，故IE1=IE2=IE，因?yàn)椋篣EE-UBE=IBRs+IE(Rw/2)+2IERe 又 所以 （2）差模電壓放大倍數(shù)和共模電壓放大倍數(shù)由于對(duì)于差模電壓放大倍數(shù)Re不產(chǎn)生任何影響，故雙端輸出的差模放大倍數(shù)為：RL=Rc/(RL/2)=20/3k雙

16、端輸出的共模電壓放大倍數(shù)，由于電路對(duì)稱(chēng)，故輸出電壓為0，所以，放大倍數(shù)為零。單端輸出的共模電壓放大倍數(shù)為： （3）共模抑制比 （4）差模輸入電阻和輸出電阻 7-13 集成運(yùn)放的理想條件是什么？工作在線性區(qū)的理想運(yùn)放有哪兩個(gè)重要特點(diǎn)？工作在非線性區(qū)時(shí)又有什么不同？答：集成運(yùn)放的理想條件有很多，但重要的有以下幾點(diǎn)：（1）開(kāi)環(huán)差模電壓放大倍數(shù) Aod（2）差模輸入電阻 rid（3）輸出電阻 ro0（4）共模抑制比 CMRR（5）失調(diào)電壓、失調(diào)電流及它們的溫漂均為零工作在線性區(qū)的理想運(yùn)放的兩個(gè)重要特點(diǎn)是：（1）因?yàn)锳od，所以通常將這種現(xiàn)象稱(chēng)為輸入端“虛短路”。（2）因?yàn)檩斎腚娮鑢id，所以i=0。工

17、作在非線性區(qū)時(shí)也有兩個(gè)重要特點(diǎn)：（1）輸出電壓只有兩種可能取值 u+>u-時(shí)，uo=Uo+ u+<u-時(shí)，uo=Uo-（2）輸入電流為零，即i=0 Rf R1 Aui - B uo + Rp題圖9-2 習(xí)題9-10電路圖7-14 電路如題圖所示。集成運(yùn)放電路輸入點(diǎn)B的電壓近似為零，那么將B點(diǎn)接地，輸入輸出關(guān)系是否仍然成立？既然運(yùn)放輸入電流趨于零，是否可將A點(diǎn)斷開(kāi)，此時(shí)放大器能工作嗎？為什么？答：B點(diǎn)的電位近似為零，我們?cè)诜治龇糯箅娐窌r(shí)可以將其看為“虛地”，這是由于運(yùn)放放大倍數(shù)很大的緣故，很小的輸入就可以引起較大的輸出。但一旦將它接地，輸入就為0，所以輸出電壓uo=0，B點(diǎn)電位為0，輸出電位為0，故流過(guò)Rf的電流為0，所以輸入和輸出的關(guān)系就不成立。同理，盡管A點(diǎn)的電流近似為0，但一旦斷開(kāi)，就相當(dāng)于負(fù)端輸入懸空，由于正端輸入接地，所以放大器無(wú)輸入信號(hào)，因此放大器在無(wú)輸入信