第四章多级放大电路习题答案.doc

1、第四章多级放大电路习题答案3.1 学习要求（1）了解多级放大电路的概念，掌握两级阻容耦合放大电路的分析方法。（2）了解差动放大电路的工作原理及差模信号和共模信号的概念。（3）理解基本互补对称功率放大电路的工作原理。3.2 学习指导本章重点：（1）多级放大电路的分析方法。（2）差动放大电路的工作原理及分析方法。本章难点：（1）多级放大电路电压放大倍数的计算。（2）差动放大电路的工作原理及分析方法。（3）反馈的极性与类型的判断。本章考点：（1）阻容耦合多级放大电路的静态和动态分析计算。（2）简单差动放大电路的分析计算。3.2.1 多级放大电路的耦合方式1阻容耦合各级之间通过耦合电容和下一级的输入电

2、阻连接。优点是各级静态工作点互不影响，可单独调整、计算，且不存在零点漂移问题；缺点是不能用来放大变化很缓慢的信号和直流分量变化的信号，且不能在集成电路中采用阻容耦合方式。静态分析：各级分别计算。动 态 分 析 ： 一 般 采 用 微 变 等 效 电 路 法 。 两 级 阻 容 耦 合 放 大 电 路 的 电 压 放 大 倍 数 为 ：u21oi1iouAUA其中 。i2L1rR多级放大电路的输入电阻就是第一级的输入电阻，输出电阻就是最后一级的输出电阻。2直接耦合各级之 间 直 接 用 导 线 连 接 。 优点是可放 大 变 化 很 缓 慢 的 信 号 和 直 流 分 量 变 化 的 信 号 时

3、 ， 且 适宜 于 集 成 ； 缺点是各级静态工作点互相影响，且存在零点漂移问题，即当 时0iu（有静态电位） 。引起零点漂移的原因主要是三极管参数（I CBO，U BE，）随温度0ou的变化，电源电压的波动，电路元件参数的变化等。3.2.2 差动放大电路1电路组成和工作原理差动放大电路由完全相同的两个单管放大电路组成，两个晶体管特性一致，两侧电路参数对称，是抑制直接耦合放大电路零点漂移的最有效电路。2信号输入（1）共模输入。两个输入信号的大小相等、极性相同，即 。在共模输入信号ici2i1u作用下，电路的输出电压 ，共模电压放大倍数 。0ou0cA（2）差模输入。两个输入信号的大小相等、极性

4、相反，即 。在共模输入idi2i1信号作用下，电路的输出电压 ，差模电压放大倍数 。o12d（3）比较输入。两个输入信号大小不等、极性可相同或相反，即 ，可分解为共模i2i1u信号和差模信号的组合，即： idici21u式中 uic 为共模信号，u id 为差模信号，分别为： )(i2i1iciiiduu输出电压为： idico21A)(i21o uuu3共模抑制比共模抑制比是衡量差动放大电路放大差模信号和抑制共模信号的能力的重要指标，定义为Ad 与 Ac 之比的绝对值，即： cdCMRAK或用对数形式表示为：（dB）cdlg20提高共模抑制比的方法有：调零电位器 RP，增大发射极电阻 RE，

5、采用恒流源。4差动放大电路的输入输出方式差动放大电路有 4 种输入输出方式，如图 3.1 所示。双端输出时差动放大电路的差模电压放大倍数为： beLi2i1odrRuA式中， ，相当于每管各带一半负载电阻。2/LCLR单端输出时差动放大电路的差模电压放大倍数为：（反相输出）beLd21rRA（同相输出）式中， 。LCL/R3.2.3 互补对称功率放大电路1对功率放大电路的基本要求（1）能向负载提供足够大的功率，因此晶体管要工作在大信号极限运用状态。（2）非线性失真要小，为此可采用互补对称电路。（3）效率要高，为此可采用乙类和甲乙类工作状态。2功率放大电路的类型（1）甲 类 ： 静 态 工 作

6、点 Q 大 致 设 置 在 交 流 负 载 线 的 中 点 ， 集 电 极 静 态 电 流 IC 约 为 信 号 电 流 幅值 的 1/2， 工 作 过 程 中 晶 体 管 始 终 处 于 导 通 状 态 ， 非 线 性 失 真 小 ， 效 率 低 。（2）乙类：静态工作点 Q 设置在负载线与横轴的交点上，集电极静态电流 ，非线0性失真大，效率高。（3）甲乙类：静态工作点 Q 设置在集电极电流 IC 很小处，效率高于甲类工作状态，而非线性失真也不像乙类工作状态时那样严重。-UEE-UEERC RC+UCCV1 V2+uo-IRC RC+UCCV1 V2+ uo -I+ui1-+ui1-+ui2

7、-+ui2-RL RL（a）双端输入双端输出 （b）双端输入单端输出-UEE-UEERC RC+UCCV1 V2+uo-IRC RC+UCCV1 V2+ uo -I+ui-+ui-RL RL（c）单端输入双端输出 （d）单端输入单端输出图 3.1 差动放大电路的输入输出方式3OCL 功率放大电路甲乙类 OCL 功率放大电路如图 3.2 所示。图中 V1 为 NPN 管，V 2 为 PNP 管，两管特性相同。两管的发射极相连接到负载上，基极相连作为输入端。静态（ ）时，由二极管 VD1、VD 2 给 V1、V 2 发射结加适当的正向偏压，以便产生一0iu个不大的静态偏流，由于电路对称，U E 仍

8、为零，负载中仍无电流流过。动 态 （ ） 时 ， 在 ui 的 正 半 周 V1 导 通 而 V2 截 止 ， V1 以 射 极 输 出 器 的 形 式 将 正 半 周 信 号i输 出 给 负 载 ； 在 ui 的 负 半 周 V2 导 通 而 V1 截 止 ， V2 以 射 极 输 出 器 的 形 式 将 负 半 周 信 号 输 出 给负 载 。 在 ui 的 整 个 周 期 内 ， V1、 V2 两 管 轮 流 工 作 ， 互 相 补 充 ， 使 负 载 获 得 完 整 的 信 号 波 形 。4OTL 功率放大电路甲乙类 OTL 功率放大电路如图 3.3 所示。它是用一个大容量的电容器代替

9、 OCL 电路中的负电源。因电路对称，静态时两个晶体管发射极连接点的电位为电源电压的一半，由于电容 C 的隔直作用，负载 RL 中没有电流，输出电压为零。动态时，在 ui 的正半周 V1 导通而V2 截止，V 1 以射极输出器的形式将正半周信号输出给负载，同时对电容 C 充电；在 ui 的负半周 V2 导通而 V1 截止，电容 C 通过 V2 和 RL 放电，V 2 以射极输出器的形式将负半周信号输出给负载，电容 C 在这时起到负电源的作用。为了使输出波形对称，必须保持电容 C上的电压基本维持在 UCC/2 不变，因此 C 的容量必须足够大。RLV1V2+UCC-UCC+ui-+uo-R1R2

10、R3VD1VD2 RLV1V2+UCC+ui-+uo-R1R2R3VD1VD2C+图 3.2 甲乙类 OCL 电路 图 3.3 甲乙类 OTL 电路4-1 放大电路见图 4-35，晶体管 V1 的 ，V 2 的 ，两管的k 6be1rk .1ber，要求:(1) 计算该多级放大电路的输入电阻 和输出电阻 ; (2) 计算 Rs=01021 io和 Rs=20k时的 各是多少。so/U图 4-35 题 4-1 图解：（1） ,B12be1/9/3064.7kirRrbe2o/0.k()Er2Bbe2/180/1.23.6120.5ki E(2) Rs=0 时- 1C22Cus1u2bebe2/

11、/8i LRrRARs=20k时 1C22C1 1us1u2Sbebe2S/1/34.25i Li irr rR 4-2 放大电路见 图 4-36，各管的 = 100，r be = 1 k，试计算放大电路的电压放大倍数，输入电阻 和输出电阻 。uAiror图4-36 题4-2图解： B1be1/376/107.521.4ki ErRrR23224/067.i ro=3k 1C22Cus1u2be1be2/13/10.651i LErRArRr 4-3 放大电路见图 4-37，场效应管 3DO1 的 gm=2 mS，晶体管 3DG6 的 ，静态0， 要求：(1) 计算第二级的静态工作点；(2)

12、写出总电压放大倍数 的表V7.0BEU uA达式；(3)第一级的输入电阻 ri 和第二级的输出电阻 ro 等于多少？(4) 说明第一级电路的名称，在输入级采用此电路有何好处？ RGSRC12E1R2LC1 3C+ +ui uoDG612V+-0k0M5.0.kk+图 4-37 题 4-3 图解：(1) 计算第二级的静态工作点1024BVV0.71652ECImAI1.650.3BmA().65.CEU22630(1)103.beEmVr kIA(2)总电压放大倍数 的表达式u20/1.50.3kir21CL2be2E11()/2/50.7.1.7mSiuuugRrAr(3) k ,M 0CoG

13、i RrR(4) 第一级为源极跟随器，具有很高的输入阻抗，减少对信号源电压的影响。.4-4 两级交流放大电路见图 4-38，已知场效应晶体管的 gm=2 mA/V，晶体管的， 。要求：(1) 画出放大电路的微变等效电路； (2) 计算 506ber V10sU时 ? (3) 计算第一级的输入、输出电阻；(4) 说明前级采用场效应晶体管，后级采用射ou极输出放大电路的作用。图 4-38 题 4-4 图1) 放大电路的微变等效电路 ugs ibRGs ib+ RCBRLEuo gumGS21 re+-+-(2) 247/0.65.47/051.6kirRsRd12L2be12(/)7.541/7.

14、54umDiEiusuSAgRrro74.5 VU(3) k 6.5M 10/ Do1G21Gi RrRr(4) 前级采用场效应晶体管可以提高电路的输入电阻，后级采用射极跟随器可以降低输出电阻，提高带负载能力。4-5 电压放大电路和功率放大电路的要求有何不同？解：电压放大器与功率放大器的区别 1) 任务不同。电压放大不失真地提高输入信号的幅度，以驱动后面的功率放大级，通常工作在小信号状态。 功率放大信号不失真或轻度失真的条件下提高输出功率，通常工作在大信号状态。2) 分析方法不同，电压放大采用微变等效电路法和图解法，功率放大采用图解法。4-6 甲类功率放大电路效率低的原因何在？解：甲类功率放大

15、电路，将放大电路的静态工作点Q 选在其交流负载线中点附近，在整个输入信号周期内，始终有电流流过晶体管，虽然放大的信号不失真，但管耗太大，电路的效率很低。4-7 甲乙类互补对称功率放大电路为什么可以减小交越失真解：乙类互补对称功率放大电路中，静态时 V1 和 V2 均处于截止状态，当输入信号小于晶体管的死区电压时，基极电流 iB 基本上等于零。因此，在两管交替工作前后都存在一个由输入特性的死区电压而引起的截止工作区，导致输出电压、电流波形产生信号失真，这种失真称为交越失真。为了消除交越失真，可在晶体管上加一很小的直流偏压,将静压工作点设置在稍高于截止点，使两个功放管在静止时处于于导通状态，即可避

16、开输入特性曲线上的死区电压。这时两只晶体管都工作在甲乙类放大状态。4-8 单电源 互补对称电路中，负载电阻 RL=150，要求最大输出功率 Pom=120mW, 求电源 VCC 的值。解：由于电路为单电源互补对称电路输出电压的最大值为 Uom = 2CV输出电压的有效值为 om/2输出功率的最大值 LCL8PR所以 ComaxL81VR4-9 在图 4-39 功放电路中，已知 VCC=12V，R L=8。u i 为正弦电压，求：(1) 负载上可能得到的最大输出功率； (2) 每个管子的管耗 PCM 至少应为多少？图 4-39 题 4-9 图解：(1)输出功率的最大值 222moLCL/1/89

17、PURVW两个直流电源供给的最大总功率 EaxL.463.8(2) 两个管子的管耗 PCM cmaxaomax192.1.2W单 管4-10 某 OCL 电路见 图 4-40a，试回答以下问题。a） b）图 4-40 题 4-10 图（1）当 ，V 1、V 2 管的饱和压降 , 时,负载 上得到的5CV2CESU8LRLR输出功率 应为多大？（2）若 ， ，忽略 V1、V 2 管上的饱和压降,当oP8C6L输入 V 时，计算负载 上得到的输出功率 为多大？电源提供的功率tuisin0RoP为多大？单管管耗 为多大?（3）动态情况下测得负载 上的电压波形 见图 4-E L)(otu40b，试判断

18、这种波形失真为何种失真？应调哪个元件？如何调整可以消除失真？（4）静态情况下，若 R1、VD 1、VD 23 个元件中有一个开路，你认为会出现什么问题？解：(1) ,2CmaxL()10.56W8oP(2) 22oL10.6UR输出电流的幅值 omL/102/6.84AIR电源供给的电流 C.电源输入功率 EC.0PV两个管子的管耗 PCM co.53Wc1.92W单 管（3）动态情况下测得负载 上的电压波形 这种波形失真为交越失真，应调整电阻LR)(otuR1，使其增大。-Vcc+Vcc（4）静态情况下，若 R1、VD 1、VD 23 个元件中有一个开路，输出波形将只有一半。*讨论:在功率放

19、大器的分析中，应明确下列几点：1.功率放大器的输出功率、管耗、电源提供的功率、效率均为输出电压幅值 Uom 的函数。当 Uom 不同时，它们的值是不同的。2. 电路的最大输出功率是指输出电压处于极限状态时的输出功率，公式只有在输出电压达到极限值，并且忽略管子的饱和压降时才可以用。L2Com1RVP3.互补对称功放中的互补对称输出级属于射级跟随器，所以当已知输入信号的有效值 Ui时，则 Uom=Uim= 。i24-11 电路见图 4-41，设 ， ，管子的饱和压降为 ，求输出功率 。V0C8LRV2oP图 4-41 题 4-11 图解： 22omaxCL/(8)0/(8)5.06WPUR4-12 在图 4-16 电路中，已知 V1 管供给复合管功放级的最大集电极电流和电压分别为Icm1=10mA，U cem1=10V, 所有管子的 =30，求负载上最大功率 Pom。输出电压的幅值 Uom 不超过 10V，相应的输出功率为22max1016.58ooLPR4-13 晶体管 3DG6D 的极限参数如下：P cm=100mW，I cm=20mA，U CEO=30V 如将它接成变压器耦合单管功率放大电路图 4-17，试问：+VccRL