1
第三章多级放大电路
教学时数,5 学时
重点与难点,
?1,多级放大电路的耦合方式 。
? 2,多级放大电路的动态分析 。
?3,直接耦合放大电路 。
第三章 多级放大电路
3.1 多级放大电路的耦合方式
3.3 直接耦合放大电路
3.2 多级放大电路的动态分析
3
3.1 多级放大电路的耦合方式
将多个单级基本放大电路合理联接，构成多级放大电路
组成多级放大电路的每一个基本电路称为 一级,
级与级之间的连接称为 级间耦合 。
四种常见的耦合方式,
直接耦合
阻容耦合
变压器耦合
光电耦合
4
3.1.1 直接耦合
图 3.1.1（ a) 两个单管放大电路简单的直接耦合
特点,
(1) 可以放大交流和
缓慢变化及直流信号；
(2) 便于集成化 。
(3)各级静态工作点互相影
响；基极和集电极电位会随着
级数增加而上升；
(4)零点漂移 （ 如何克服 ） 。
Rc1 R
b1
+VCC
+
?
T1 +
? i
U?
OU?
Rc2 R
b2
T2
5
一, 直接耦合放大电路静态工作点的设置
改进电路 —(b)
电路中接入 Re2，
保证第一级集电极有
较高的静态电位, 但
第二级放大倍数严重
下降 。
改进电路 —(c1)
稳压管动态电阻
很小, 可以使第二级
的放大倍数损失小 。
但集电极电压变化范
围减小 。
DZ
Rc1 R
b1
+VCC
+
?
T1 +
? iU?
OU?
Rc2 R
T2
(c)
Rc1 R
b1
+VCC
+
?
T1 +
? iU?
OU?
Rc2
Re2
T2
(b)
6
改进电路 —(c2) +VCC R
c1 Rb1
+
?
T1 +
? iU?
OU?
Rc2
Rb2
T2
Dz
改进电路 —(d)
可降低第二级的
集电极电位, 又不损
失放大倍数 。 但稳压
管噪声较大 。
NPN管和 PNP管
混合使用, 可获得合
适的工作点 。 为经常
采用的方式 。
(c)
Rc1 R
b1
+VCC
+ T1 +
? iU?
OU?
Re2
Rc2
T2
? (d)
图 3.1.1 直接耦合放大电路静态工作点的设置
7
3.1.2 阻容耦合
图 3.1.2 阻容耦合放大电路
C1
RC1 R
b1
+VCC
C2
RL
+
?
+ T
1 +
? i
U?
oU?
+
Rc2 Rb2 C3
T2
+
第 一 级 第 二 级
特点：静态工作点相互独立，在分立元件电路中广
泛使用。
在集成电路中无法制造大容量电容，不便于
集成化，尽量不用。
8
3.1.3 变压器耦合
图 3.1.3 变压器耦合共射放大电路
(a)电路 (b)交流等效电路
以前功率放大电路广泛采用此耦合方式。
目前基本不用。
9
变压器耦合放大电路
选择恰当的变比, 可在负载上得到尽可能大的输出
功率 。
变压器耦合放大电路
第二级 VT2、
VT3组成推挽
式放大电路,
信号正负半周
VT2,VT3 轮
流导电 。
10
3.1.4 光电耦合
光电耦合是以光信号为媒介来实现电信号的耦合和传递
的，因而其抗干扰能力强而得到越来越广泛的应用。
一、光电耦合
图 3.1.5光电耦合器及其传输特性
发光元件 光敏元件
11
二、光电耦合放大电路
图 3.1.6光电耦合放大电路
目前市场上已有集成光电耦合放大电路,
具有较强的放大能力。
12
3.2多级放大电路的动态分析
一、电压放大倍数
总电压放大倍数等于各级电压放大倍数的乘积, 即
unuuu AAAA ????? ???? 21
其中, n 为多级放大电路的级数 。
二,输入电阻和输出电阻
通常, 多级放大电路的输入电阻就是 输入级的输入电
阻 ；输出电阻就是 输出级的输出电阻 。
具体计算时, 有时它们不仅仅决定于本级参数, 也与
后级或前级的参数有关 。
13
如图所示的两级电压放大电路,
已知 β 1= β 2 =50,T1和 T2均为 3DG8D。
计算前、后级放大电路的静态值 (UBE=0.6V)
及电路的动态参数。
RB1
C1
C2
RE1
+
+ +
–
RC2 C3
CE
+
+
+24V
+
–
B1R?
B2R?
T1 T2
E2R?
E1R?
1M?
27k?
82k?
43k? 7.5k?
510?
10k?
o U
,
Ui,
例,1
14
两级放大电路的静态值可分别计算。
RB1
C1
C2
RE1
+
+ +
–
RC2 C3
CE
+
+
+24V
+
–
B1R?
B2R?
T1 T2
E2R?
E1R?
1M?
27k?
82k?
43k? 7.5k?
510?
10k?
o U
,
Ui,
解,
15
第一级是射极输出器,
A8.9mA2750)(11000 0, 624) (1
E1B1
BECC
B1 μ????
??
??
??
RβR
UUI
mA 49,0mA 0 0 9 8.05 0 )(1)1( B1E1 ?????? II ?
V77,10V2749.024E1E1CCCE ?????? RIUU
16
V26.843V4382 24B2
B2B1
CC
B2 ????????? RRR
UV
mA 96,0mA5,751,0 6,026,8
E2E2
BE2B2
C2 ??
??
????? RR
UUI －
第二级是分压式偏置电路
V71,6)V5,751,010(96,024
)( E2E2C2C2CCC E 2
?????
?????? RRRIUU
17
计算 r i和 r 0
小信号等效电路 2ir1ii rr ?
2 b I 2 c I
rbe2
RC2
rbe1
RB1
B1R? 2BR?
1 b I 1 c I
RE1
+
_
+
_
+
_ 2ER?
Ui, o U,
o1 U
,
由等效电路可知，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。
18
k Ω58,1Ω96,0 265120026)1(200
E
b e 2 ?????? Ir ?
? ? k 14)1(//// E2b e 2B2B12 Ω???????? RrRRr i ?
k 22,9k1427 1427// i2E1L1 ΩΩ ?????? rRR
2ir
2 b I 2 c I
rbe2
RC2
rbe1
RB1
B1R? 2BR?
1 b I 1 c I
RE1
+
_
+
_
+
_ 2ER?
Ui 。 o U,
o1 U
,
19
k Ω 349 0 265 0 )(12 0 026) (12 0 0r
E1
1b e 1 ????????,Iβ
? ? k Ω 3 2 0)1(// L1b e 1B1i1i ?????? RrRrr ?
2oo rr ?
k10C2o2o Ω??? Rrr
2 b I 2 c I
rbe2
RC2
rbe1
RB1
B1R? 2BR?
1 b I 1 c I
RE1
+
_
+
_
+
_ 2ER?
Ui 。 o U,
o1 U
,
20
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
2 b I 2 c I
rbe2
RC2
rbe1
RB1
B1R? 2BR?
1 b I 1 c I
RE1
+
_
+
_
+
_ 2ER?
Ui, o U,
o1 U
,
994 0
22 950)(13
22 9)501(
)1(
)1(
L111be
L11
1u,.
.
Rr
RA ?
???
???
???
???
?
?
21
第二级放大电路为共发射极放大电路
总电压放大倍数
2 b I 2 c I
rbe2
RC2
rbe1
RB1
B1R? 2BR?
1 b I 1 c I
RE1
+
_
+
_
+
_ 2ER?
Ui, o U,
o1 U
,
1851,05 0 )(179,1 1050)1(
2E2b e 2
2C
2 ???????????? －－ Rr
RA
u ??
9,1718)(994,021 ??????? uuu AAA
22
一,零点漂移现象及其产生的原因
直接耦合时, 输入电压为零, 但输出电压离开零点,
并缓慢地发生不规则变化的现象 。
原因,放大器件的参
数受温度影响而使 Q 点不
稳定。也称 温度漂移。
图 3.3.1 零点漂移现象
uO
t O
uI
t O
放大电路级数愈多，放
大倍数愈高，零点漂移问题
愈严重。
3.3 直接耦合放大电路
3.3.1直接耦合放大电路的零点漂移现象
23
二、抑制温度漂移的方法,
(1) 引入直流负反馈以稳定 Q 点；
(2) 利用热敏元件补偿放大器的零漂；
图 利用热敏元件补偿零漂
R2
R1
+VCC
+
?
T2 +
?
Rc
T1
uI uO
iC1
Re
R uB1
(3) 采用差分放大电路。
24
3.3.2 差分放大电路
差分放大电路是构成多级直接耦合放大电路的基本单元电路
一、电路的组成
图 3.3.2差分放大电路的组成 (a)
T
Re
利用射极电阻稳定 Q点
但仍存在零点漂移问题
图 3.3.2差分放大电路的组成 (b)
T
Re
uO
V
T的 UCQ变化时，直流电
源 V始终与之保持一致。
25
Rb2 Rb1
+
uI2
-
+
uI1
-
VBB VBB
采用与图（ a）所示电路参数完
全相同，管子特性也相同的电路
图 3.3.2差分放大电路的组成 (c)
电路以两只管子集电极电位
差为输出，可克服温度漂移。
共模信号
输入信号 uI1和 uI2大小相等,
极性相同。
差模信号
输入信号 uI1和 uI2大小相等,
极性相反。
差 分放大电路也称为
差动放大电路
动画 avi\6-2.avi
26
差分放大电路的改进图
将发射极电阻合二为一,
对差模信号 Re相当于短路。
Re
Rb1 Rb2
+
uI1
-
VBB
-
uI2
+
图 3.3.2差分放大电路的组成 (d)
典型差分放大电路
图 3.3.2差分放大电路的组成 (e)
Re
Rb1 Rb2
+
uI1
-
-VEE
-
uI2
+
长尾式差分放大电路
便于调节静态工作点，
电源和信号源能共地
27
二、长尾式差分放大电路
图 3.3.3 长尾式差分放大电路
Re
Rb1 Rb2
-VEE
uI1 uI2
RC2 RC1
1,静态分析
IE1=IE2=(UEE― UBE)∕2 Re ；
UCE1=UCE2≈ UCC+UEE―(R C+2Re)IE1
Uo=0；
IB1=IB2 =IE1/(1+ β )
由于 Rb较小，其上的电压降
可忽略不计。
（动画 avi\6-1.avi）
28
2.对共模信号的抑制作用
共模信号的输入使两管集
电极电压有相同的变化。
所以 0
o c 2o c 1oc ??? uuu
共模增益
电路参数的理想对称性，温度变化时管子的电流变化完全
相同，故可以 将温度漂移等效成共模信号,差分放大电路
对共模信号有很强的抑制作用。
△
Ic
oc
C u
uA ?
△
图 3.3.4差分放大电路输入共模信号
Re
Rb1 Rb2
-VEE
+
uI1
-
+
uI1
-
29
3.对差模信号的放大作用
图 3.3.5差分放大电路加差模信号（ a)
分析时注意二个“虚
地”
Re
Rb1 Rb2
-VEE
uI1 uI2
RC2 RC1
+
uId
-
- 2
Idu
2Idu
+
+
-
+ uod-
E E点电位在差模信号作用下不变，相当于接
“地”。
负载电阻的中点电位在差
模信号作用下不变，相当
于接“地”。
30
+
-
Odu?
11 Bi??
22 Bi??
2LR
2LR
Idu?
+
Rb1
Rb2
2Bi?
1Bi?
-
差模信号作用下的等效电路
图 3.3.5差分放大电路加差模信号（ b)
动态参数
beb
Lc
1
1
2i1
21
id
0
d
)
2
1
//(
2
2
uu
u
=
rR
RR
u
u
u
uu
A
i
o
i
oo
?
???
?
?
?
?
?
?
Rid=2(Rb +rbe;)
Rod=2RC
共模抑制比
C
D
C M R A
AK ? dB lg20
C
D
C M R A
AK ?
??C M RK
31
4,电压传输特性
放大电路的输出电压和输入电压之间的关系曲线。
uo ＝ f( uI )
如改变 uI的极性，可
得另一条图中虚线所
示的曲线，它与实线
完全对称。
uI
uo
32
三,差分放大电路的四种接法
<A> 双入,
双出
<B> 双入,
单出
<C> 单入,
双出 <D> 单入,单出
基于不同的应用场合，有 双, 单端输入和 双, 单端输出的情况。
所谓“单端”指一端接地。
―单端”的情况，还具有共模抑制能力吗？
如何进一步改进呢？
33
静态工作点
IE1=IE2=(UEE― UBE)∕2 RE
UCE1=Uo+UEE―R EIE
1,双端输入单端输
出电路
图 3.3.7双端 输入单端输出
差分放大电路
-
+
uI
-
Rb2 Rb1
IB1=IB2 =IE1/(1+ β )
注意：由于输出回路的不
对称性,UCEQ1≠ UCEQ2。
34
+
-
Odu?
11 Bi??
22 Bi??
2LR
2LR
Idu?
+
Rb1
Rb2
2Bi?
1Bi?
-
RL +
-
Odu?
图 3.3.9 图 3.3.7所示电路对
差模信号的等效电路
动态分析
beb
Lc
d
)//(
2
1=
rR
RRA
??
?
Rid=2(Rb +rbe;)
Rod=RC
问题：如输出信号取自
T2管的集电极,动态分
析结果如何？
35
共模电压增益
如输入共模信号,
uoc=― ICR'L;
uic=― IB[rbe+(1+β )2Re];
IC
OC
c = u
uA
ebeb
L
2)1(
'=
RrR
R
?
?
????
e
L
2
'
R
R??
图 3.3.10共模信号作用下的双入
单出电路
）（
）（＝＝
be
bed
r
r
?
???
b
eb
C
C M R R2
R12R
A
AK ?
增大 Re是改善共模抑制比的基本措施
36
静态分析
2,单端输入, 双
端输出
与双入双出的一样
IE1=IE2=(VEE― VBE)∕2 RE ；
VCE1=VCE2≈ VCC+VEE―(R C+2RE)IE
Vo=0
uI
IB1=IB2 =IE1/(1+ β )
图 3.3.11单端输入、双端输出 电路 a
37
动态分析
运用叠加定理,
与双入双出的一样
共模输入信号
差模输入信号
图 3.3.11单端输入、双端输出等
效 电路 (b)
38
静态分析
与双入单出的一样
IE=(VEE― VBE)∕2 RE ；
VCE1=Vo+VEE―R EIE
Vo=VCCRL∕(R C+RL)―I CRLRC∕(R C+RL)
3,单端输入, 单
端输出
图 3.3.12 单端输入单端输出 电路
动态分析：与双入单出的一样。（略）
IB1=IB2 =IE1/(1+ β )
uI
39
双端输出时,
be
L
c
d
)
2
//(
rR
RR
A
b
v ???
?
单端输出时,
? ?
? ?be Lcd 2
//
rR
RRA
b
v ???
?
(2)共模电压放大倍数
与单端输入还是双端输入无关，只与输出方式有关,
双端输出时,单端输出时,0?
vcA
e
L
c 2
'
R
RA
v ??
4.差动放大器动态参数计算总结
(1)差模电压放大倍数
与单端输入还是双端输入无关，只与输出方式有关,
40
(3)差模输入电阻
不论是单端输入还是双端输入，差模输入电阻
Rid是基本放大电路的两倍。
? ?beid 2 rRR b ??
(4)输出电阻
co RR ?
co 2 RR ?
单端输出时
双端输出时
41
(5)共模抑制比
共模抑制比 KCMR是差分放大器的一个重要指标。
beb
e
eL
bebL
C M R 2/'
)(2/'
rR
R
RR
rRRK
???
??? ??
c
d
C M R
v
v
A
AK ?
? ?dBlg20
c
d
C M R
v
v
A
AK ?或
双端输出时 KCMR可认为等于无穷大,
单端输出时共模抑制比,
42
四、改进型差分放大电路
用三极管代替, 长尾式, 电路的长尾电阻, 即构成
恒流源式差分放大电路
Rc
T1 T2
Rc
+ uo
R R
uI1 u
I2
+VCC
Re
Rb2
Rb1
VEE
T3
1,电路组成
T3：恒流管
作用,
能使 iC1,iC2基
本上不随温度的变
化而变化, 从而抑
制共模信号的变化 。
图 3.3.13 具有恒流源的差分放大电路
43
2,静态分析
当忽略 T3 的基极电流时,Rb1 上的电压为
Rc
T1 T2
Rc
+ uo
R R
uI1 uI2
+VCC
Re
Rb2
Rb1
VEE
T3
)( EECC
2b1b
1b
1b VVRR
RU
R ???
于是得到
C Q 3C Q 2C Q 1 2
1 III ??
C1CQCCC Q 2C Q 1 RIVUU ???
1
1CQ
B Q 2B Q 1 ?
III ??
RIUU 1BQB Q 2B Q 1 ???
e
3B E Q
E Q 3C Q 3
1b
R
UU
II R
?
??
图 3.3.13具有恒流源的差分放大电路
44
3,动态分析
由于恒流三极管相当于一个阻值很大的长尾电阻,
它的作用也是引入一个共模负反馈, 对差模电压放大倍
数没有影响, 所以与长尾式交流通路相同 。
差模电压放大倍数为
be
L
C
2I1I
O
d
)
2
//(
ΔΔ
Δ
rR
RR
uu
uA
?
??
?
?
?
差模输入电阻为
差模输出电阻为
)(2 beid rRR ??
co 2 RR ?
Rc
T1 T2
Rc
+ ?uo
R R
?uI1 ?uI2 2LR 2LR
45
具有电流源的差分放大电路
简化
画法
ui1 T
1
+VCC
T2
RC
uo
ui2
RC
VEE
I
ui1
T1
+VCC
T2
RC
uo
ui2
RC
VE
E
R2 R3
IC3
T3
T4
IREF
IC4
R1
46
Rc
T1 T2
Rc
+ uo
R R
uI1 uI2
LR
RW
VEE
+VCC
I
图 3.3.14 恒流源电路的简化画法及电路调零措施
带调节电位器 RW的恒流源电路的简化画法
调节电位器 RW的滑动端位置可使电路在 uI1=uI2=0时,uO=0。
47
FET差分式放大电路
电路图
（单入单出）
分析方法相同
但输入电阻很大,JEFT 1012欧姆
MOSFET 1015欧姆
图 3.3.15 FET差分式放大电路
FET差分式放大电路常用于集成电路的输入级
T2
Rg1
vid T
1
Rd Rd VDD
-VEE
Rg2
Vo2 iD2 iD2
I0
48
3.3.3 直接耦合互补输出级
一、基本电路
在输入信号的正半周,
T1 导通, iC1 流过负载；
负半周, T2导通, iC2
流过负载 。
在信号的整个周期都有
电流流过负载, 负载上 iL
和 uO 基本上是正弦波 。 存在的问题,交越失真
交越
失真
图 3.3.16
基本要求：输出电阻低，最大不失真输出电压尽可能大。
2CCV
?VCC
静态时，输入输出电
压均为零。
49
二、消除交越失真的互补输出级
给 T1,T2 提
供静态电压
?t
iC
0
ICQ1
ICQ2
消除交越失真思路,电路,
RL
R
D1
D2
T1
T2
+VCC
+
ui
?
+
uo
?
?VCC V5
R2
R1
ui
图 3.3.17消除交越失真的互补输出级
50
消除交越失真的其它电路
T1
T2
T3
T4
T1
T2
Rt
B1
B2
????? 21 BBURT t
)( 43
4
B E 3
C E 3 RRR
UU ??
T1
T2
T3 R4
R3
图 3.3.17 消除交越失真的互补输出级（ b） UBE倍增电路
51
消除交越失真的 实际电路
为了增大 T1和 T2的电流放大倍数，以减小前级驱动电流，
常采用复合管结构。
如图 3.3.18为采用复合管的准互补输出级,OCL电路。
RL
+VCC
+
uo
?
T1
T2
T3
T4
V5
?VCC
R
R
ui
T4 R
L
+VCC
+
uo
?
T1
T2
T3
?VEE
R*1
R2
R3
R4
ui
52
3.3.4 直接耦合多级放大电路
直接耦合多级放大电路的构成,
输入级,差分放大电路或 FET差分放大电路，从而
减小温漂，增大共模抑制比。
中间级,共射放大电路，从而获得高电压放大倍数。
输出级,采用复合管的准互补输出级电路，从而使
输出电阻小，带负载能力增强，而且最大
不失真输出电压幅值接近电源电压。
53
直接耦合多级放大电路分析
三级放大电路
第一级 是以 T1和 T2 为放大管，双端输入，单端输出的差分放大
电路。
第二级 是以 T3和 T4 管组成的复合管为放大管的共射放大电路。
第三级 是准互补电路,R2,R23,和 T5为组成 UBE倍增电路以
消除交越失真。
54
P168 3.7
解,双入双出差分放大电路
?????
??
??
??
?????
?
?
?????
k4.20)1(2
97
2
)1(
k2.5
mV26
)1(
mA5 1 7.0
2
2
2
2
Wbei
W
be
c
d
EQ
bb'be
e
W
B E QEE
EQEEeEQ
W
EQB E Q
RrR
R
r
R
A
I
rr
R
R
UV
IVRI
R
IU
?
?
?
?
＋
，
55
P168 3.8
解,双入单出差分放大电路
V67.0
67
2
mV10
mV15
2
IddO
be
c
d
I2I1Id
I2I1
IC
????
????
???
?
?
?
uAu
r
R
A
uuu
uu
u
?
56
P169 3.12
解,
带恒流源的 双入单出
差分 放大电路
交流等效电路
Ui
Uo
－
rbe3
Rd ?
bI?U
gs gmUgs
?
bI?
Rd
rbe2
＋ ＋
－
gmUgs Ugs
1 60 0
2
)(2
)(
－
＝－
?
?
?
??
dm
begsmgs
dgsmgsm
d
Rg
rUgU
RUgUg
A
?
?
57
P169 3.13
解,三级放大电路
＋
－
Ui
Ii
rbe1
rbe2 R
2
?
11 bI?
?
22 bI? rbe4
R5 R
6
?
44 bI?
－
＋ rbe5
U0 R7 ?55 bI?
带恒流源的双入单出差分放大电路
共射放大电路 (PNP管 ）
共集放大电路（ 射集跟随器 ） 交流等效电路
Ri3 Ri1 Ri2
58
＋
－
Ui
Ii
rbe1
rbe2 R
2
?
11 bI?
?
22 bI? rbe4
R5 R
6
?
44 bI?
－
＋ rbe5
U0 R7 ?55 bI?
Ri3 Ri1 Ri2
75b e 53
54b e 42
)1(
)1(
RrR
RrR
i
i
?
?
???
???
? ?
? ?
221
75b e 5
75
3
2
75b e 564
2
b e 1
54b e 421
1
)1(
)1(
])1([
2
])1([
uuuu
u
i
u
u
AAAA
Rr
R
A
R
RrR
A
r
RrR
A
????
?
?
?
?
??
?
?
??
??
??
?
?
?
??
??
∥
∥
5
6b e 5
7o
1
1
2
??
?
?
?
Rr
RR
rR bei
∥
第三章多级放大电路
教学时数,5 学时
重点与难点,
?1,多级放大电路的耦合方式 。
? 2,多级放大电路的动态分析 。
?3,直接耦合放大电路 。
第三章 多级放大电路
3.1 多级放大电路的耦合方式
3.3 直接耦合放大电路
3.2 多级放大电路的动态分析
3
3.1 多级放大电路的耦合方式
将多个单级基本放大电路合理联接，构成多级放大电路
组成多级放大电路的每一个基本电路称为 一级,
级与级之间的连接称为 级间耦合 。
四种常见的耦合方式,
直接耦合
阻容耦合
变压器耦合
光电耦合
4
3.1.1 直接耦合
图 3.1.1（ a) 两个单管放大电路简单的直接耦合
特点,
(1) 可以放大交流和
缓慢变化及直流信号；
(2) 便于集成化 。
(3)各级静态工作点互相影
响；基极和集电极电位会随着
级数增加而上升；
(4)零点漂移 （ 如何克服 ） 。
Rc1 R
b1
+VCC
+
?
T1 +
? i
U?
OU?
Rc2 R
b2
T2
5
一, 直接耦合放大电路静态工作点的设置
改进电路 —(b)
电路中接入 Re2，
保证第一级集电极有
较高的静态电位, 但
第二级放大倍数严重
下降 。
改进电路 —(c1)
稳压管动态电阻
很小, 可以使第二级
的放大倍数损失小 。
但集电极电压变化范
围减小 。
DZ
Rc1 R
b1
+VCC
+
?
T1 +
? iU?
OU?
Rc2 R
T2
(c)
Rc1 R
b1
+VCC
+
?
T1 +
? iU?
OU?
Rc2
Re2
T2
(b)
6
改进电路 —(c2) +VCC R
c1 Rb1
+
?
T1 +
? iU?
OU?
Rc2
Rb2
T2
Dz
改进电路 —(d)
可降低第二级的
集电极电位, 又不损
失放大倍数 。 但稳压
管噪声较大 。
NPN管和 PNP管
混合使用, 可获得合
适的工作点 。 为经常
采用的方式 。
(c)
Rc1 R
b1
+VCC
+ T1 +
? iU?
OU?
Re2
Rc2
T2
? (d)
图 3.1.1 直接耦合放大电路静态工作点的设置
7
3.1.2 阻容耦合
图 3.1.2 阻容耦合放大电路
C1
RC1 R
b1
+VCC
C2
RL
+
?
+ T
1 +
? i
U?
oU?
+
Rc2 Rb2 C3
T2
+
第 一 级 第 二 级
特点：静态工作点相互独立，在分立元件电路中广
泛使用。
在集成电路中无法制造大容量电容，不便于
集成化，尽量不用。
8
3.1.3 变压器耦合
图 3.1.3 变压器耦合共射放大电路
(a)电路 (b)交流等效电路
以前功率放大电路广泛采用此耦合方式。
目前基本不用。
9
变压器耦合放大电路
选择恰当的变比, 可在负载上得到尽可能大的输出
功率 。
变压器耦合放大电路
第二级 VT2、
VT3组成推挽
式放大电路,
信号正负半周
VT2,VT3 轮
流导电 。
10
3.1.4 光电耦合
光电耦合是以光信号为媒介来实现电信号的耦合和传递
的，因而其抗干扰能力强而得到越来越广泛的应用。
一、光电耦合
图 3.1.5光电耦合器及其传输特性
发光元件 光敏元件
11
二、光电耦合放大电路
图 3.1.6光电耦合放大电路
目前市场上已有集成光电耦合放大电路,
具有较强的放大能力。
12
3.2多级放大电路的动态分析
一、电压放大倍数
总电压放大倍数等于各级电压放大倍数的乘积, 即
unuuu AAAA ????? ???? 21
其中, n 为多级放大电路的级数 。
二,输入电阻和输出电阻
通常, 多级放大电路的输入电阻就是 输入级的输入电
阻 ；输出电阻就是 输出级的输出电阻 。
具体计算时, 有时它们不仅仅决定于本级参数, 也与
后级或前级的参数有关 。
13
如图所示的两级电压放大电路,
已知 β 1= β 2 =50,T1和 T2均为 3DG8D。
计算前、后级放大电路的静态值 (UBE=0.6V)
及电路的动态参数。
RB1
C1
C2
RE1
+
+ +
–
RC2 C3
CE
+
+
+24V
+
–
B1R?
B2R?
T1 T2
E2R?
E1R?
1M?
27k?
82k?
43k? 7.5k?
510?
10k?
o U
,
Ui,
例,1
14
两级放大电路的静态值可分别计算。
RB1
C1
C2
RE1
+
+ +
–
RC2 C3
CE
+
+
+24V
+
–
B1R?
B2R?
T1 T2
E2R?
E1R?
1M?
27k?
82k?
43k? 7.5k?
510?
10k?
o U
,
Ui,
解,
15
第一级是射极输出器,
A8.9mA2750)(11000 0, 624) (1
E1B1
BECC
B1 μ????
??
??
??
RβR
UUI
mA 49,0mA 0 0 9 8.05 0 )(1)1( B1E1 ?????? II ?
V77,10V2749.024E1E1CCCE ?????? RIUU
16
V26.843V4382 24B2
B2B1
CC
B2 ????????? RRR
UV
mA 96,0mA5,751,0 6,026,8
E2E2
BE2B2
C2 ??
??
????? RR
UUI －
第二级是分压式偏置电路
V71,6)V5,751,010(96,024
)( E2E2C2C2CCC E 2
?????
?????? RRRIUU
17
计算 r i和 r 0
小信号等效电路 2ir1ii rr ?
2 b I 2 c I
rbe2
RC2
rbe1
RB1
B1R? 2BR?
1 b I 1 c I
RE1
+
_
+
_
+
_ 2ER?
Ui, o U,
o1 U
,
由等效电路可知，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。
18
k Ω58,1Ω96,0 265120026)1(200
E
b e 2 ?????? Ir ?
? ? k 14)1(//// E2b e 2B2B12 Ω???????? RrRRr i ?
k 22,9k1427 1427// i2E1L1 ΩΩ ?????? rRR
2ir
2 b I 2 c I
rbe2
RC2
rbe1
RB1
B1R? 2BR?
1 b I 1 c I
RE1
+
_
+
_
+
_ 2ER?
Ui 。 o U,
o1 U
,
19
k Ω 349 0 265 0 )(12 0 026) (12 0 0r
E1
1b e 1 ????????,Iβ
? ? k Ω 3 2 0)1(// L1b e 1B1i1i ?????? RrRrr ?
2oo rr ?
k10C2o2o Ω??? Rrr
2 b I 2 c I
rbe2
RC2
rbe1
RB1
B1R? 2BR?
1 b I 1 c I
RE1
+
_
+
_
+
_ 2ER?
Ui 。 o U,
o1 U
,
20
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
2 b I 2 c I
rbe2
RC2
rbe1
RB1
B1R? 2BR?
1 b I 1 c I
RE1
+
_
+
_
+
_ 2ER?
Ui, o U,
o1 U
,
994 0
22 950)(13
22 9)501(
)1(
)1(
L111be
L11
1u,.
.
Rr
RA ?
???
???
???
???
?
?
21
第二级放大电路为共发射极放大电路
总电压放大倍数
2 b I 2 c I
rbe2
RC2
rbe1
RB1
B1R? 2BR?
1 b I 1 c I
RE1
+
_
+
_
+
_ 2ER?
Ui, o U,
o1 U
,
1851,05 0 )(179,1 1050)1(
2E2b e 2
2C
2 ???????????? －－ Rr
RA
u ??
9,1718)(994,021 ??????? uuu AAA
22
一,零点漂移现象及其产生的原因
直接耦合时, 输入电压为零, 但输出电压离开零点,
并缓慢地发生不规则变化的现象 。
原因,放大器件的参
数受温度影响而使 Q 点不
稳定。也称 温度漂移。
图 3.3.1 零点漂移现象
uO
t O
uI
t O
放大电路级数愈多，放
大倍数愈高，零点漂移问题
愈严重。
3.3 直接耦合放大电路
3.3.1直接耦合放大电路的零点漂移现象
23
二、抑制温度漂移的方法,
(1) 引入直流负反馈以稳定 Q 点；
(2) 利用热敏元件补偿放大器的零漂；
图 利用热敏元件补偿零漂
R2
R1
+VCC
+
?
T2 +
?
Rc
T1
uI uO
iC1
Re
R uB1
(3) 采用差分放大电路。
24
3.3.2 差分放大电路
差分放大电路是构成多级直接耦合放大电路的基本单元电路
一、电路的组成
图 3.3.2差分放大电路的组成 (a)
T
Re
利用射极电阻稳定 Q点
但仍存在零点漂移问题
图 3.3.2差分放大电路的组成 (b)
T
Re
uO
V
T的 UCQ变化时，直流电
源 V始终与之保持一致。
25
Rb2 Rb1
+
uI2
-
+
uI1
-
VBB VBB
采用与图（ a）所示电路参数完
全相同，管子特性也相同的电路
图 3.3.2差分放大电路的组成 (c)
电路以两只管子集电极电位
差为输出，可克服温度漂移。
共模信号
输入信号 uI1和 uI2大小相等,
极性相同。
差模信号
输入信号 uI1和 uI2大小相等,
极性相反。
差 分放大电路也称为
差动放大电路
动画 avi\6-2.avi
26
差分放大电路的改进图
将发射极电阻合二为一,
对差模信号 Re相当于短路。
Re
Rb1 Rb2
+
uI1
-
VBB
-
uI2
+
图 3.3.2差分放大电路的组成 (d)
典型差分放大电路
图 3.3.2差分放大电路的组成 (e)
Re
Rb1 Rb2
+
uI1
-
-VEE
-
uI2
+
长尾式差分放大电路
便于调节静态工作点，
电源和信号源能共地
27
二、长尾式差分放大电路
图 3.3.3 长尾式差分放大电路
Re
Rb1 Rb2
-VEE
uI1 uI2
RC2 RC1
1,静态分析
IE1=IE2=(UEE― UBE)∕2 Re ；
UCE1=UCE2≈ UCC+UEE―(R C+2Re)IE1
Uo=0；
IB1=IB2 =IE1/(1+ β )
由于 Rb较小，其上的电压降
可忽略不计。
（动画 avi\6-1.avi）
28
2.对共模信号的抑制作用
共模信号的输入使两管集
电极电压有相同的变化。
所以 0
o c 2o c 1oc ??? uuu
共模增益
电路参数的理想对称性，温度变化时管子的电流变化完全
相同，故可以 将温度漂移等效成共模信号,差分放大电路
对共模信号有很强的抑制作用。
△
Ic
oc
C u
uA ?
△
图 3.3.4差分放大电路输入共模信号
Re
Rb1 Rb2
-VEE
+
uI1
-
+
uI1
-
29
3.对差模信号的放大作用
图 3.3.5差分放大电路加差模信号（ a)
分析时注意二个“虚
地”
Re
Rb1 Rb2
-VEE
uI1 uI2
RC2 RC1
+
uId
-
- 2
Idu
2Idu
+
+
-
+ uod-
E E点电位在差模信号作用下不变，相当于接
“地”。
负载电阻的中点电位在差
模信号作用下不变，相当
于接“地”。
30
+
-
Odu?
11 Bi??
22 Bi??
2LR
2LR
Idu?
+
Rb1
Rb2
2Bi?
1Bi?
-
差模信号作用下的等效电路
图 3.3.5差分放大电路加差模信号（ b)
动态参数
beb
Lc
1
1
2i1
21
id
0
d
)
2
1
//(
2
2
uu
u
=
rR
RR
u
u
u
uu
A
i
o
i
oo
?
???
?
?
?
?
?
?
Rid=2(Rb +rbe;)
Rod=2RC
共模抑制比
C
D
C M R A
AK ? dB lg20
C
D
C M R A
AK ?
??C M RK
31
4,电压传输特性
放大电路的输出电压和输入电压之间的关系曲线。
uo ＝ f( uI )
如改变 uI的极性，可
得另一条图中虚线所
示的曲线，它与实线
完全对称。
uI
uo
32
三,差分放大电路的四种接法
<A> 双入,
双出
<B> 双入,
单出
<C> 单入,
双出 <D> 单入,单出
基于不同的应用场合，有 双, 单端输入和 双, 单端输出的情况。
所谓“单端”指一端接地。
―单端”的情况，还具有共模抑制能力吗？
如何进一步改进呢？
33
静态工作点
IE1=IE2=(UEE― UBE)∕2 RE
UCE1=Uo+UEE―R EIE
1,双端输入单端输
出电路
图 3.3.7双端 输入单端输出
差分放大电路
-
+
uI
-
Rb2 Rb1
IB1=IB2 =IE1/(1+ β )
注意：由于输出回路的不
对称性,UCEQ1≠ UCEQ2。
34
+
-
Odu?
11 Bi??
22 Bi??
2LR
2LR
Idu?
+
Rb1
Rb2
2Bi?
1Bi?
-
RL +
-
Odu?
图 3.3.9 图 3.3.7所示电路对
差模信号的等效电路
动态分析
beb
Lc
d
)//(
2
1=
rR
RRA
??
?
Rid=2(Rb +rbe;)
Rod=RC
问题：如输出信号取自
T2管的集电极,动态分
析结果如何？
35
共模电压增益
如输入共模信号,
uoc=― ICR'L;
uic=― IB[rbe+(1+β )2Re];
IC
OC
c = u
uA
ebeb
L
2)1(
'=
RrR
R
?
?
????
e
L
2
'
R
R??
图 3.3.10共模信号作用下的双入
单出电路
）（
）（＝＝
be
bed
r
r
?
???
b
eb
C
C M R R2
R12R
A
AK ?
增大 Re是改善共模抑制比的基本措施
36
静态分析
2,单端输入, 双
端输出
与双入双出的一样
IE1=IE2=(VEE― VBE)∕2 RE ；
VCE1=VCE2≈ VCC+VEE―(R C+2RE)IE
Vo=0
uI
IB1=IB2 =IE1/(1+ β )
图 3.3.11单端输入、双端输出 电路 a
37
动态分析
运用叠加定理,
与双入双出的一样
共模输入信号
差模输入信号
图 3.3.11单端输入、双端输出等
效 电路 (b)
38
静态分析
与双入单出的一样
IE=(VEE― VBE)∕2 RE ；
VCE1=Vo+VEE―R EIE
Vo=VCCRL∕(R C+RL)―I CRLRC∕(R C+RL)
3,单端输入, 单
端输出
图 3.3.12 单端输入单端输出 电路
动态分析：与双入单出的一样。（略）
IB1=IB2 =IE1/(1+ β )
uI
39
双端输出时,
be
L
c
d
)
2
//(
rR
RR
A
b
v ???
?
单端输出时,
? ?
? ?be Lcd 2
//
rR
RRA
b
v ???
?
(2)共模电压放大倍数
与单端输入还是双端输入无关，只与输出方式有关,
双端输出时,单端输出时,0?
vcA
e
L
c 2
'
R
RA
v ??
4.差动放大器动态参数计算总结
(1)差模电压放大倍数
与单端输入还是双端输入无关，只与输出方式有关,
40
(3)差模输入电阻
不论是单端输入还是双端输入，差模输入电阻
Rid是基本放大电路的两倍。
? ?beid 2 rRR b ??
(4)输出电阻
co RR ?
co 2 RR ?
单端输出时
双端输出时
41
(5)共模抑制比
共模抑制比 KCMR是差分放大器的一个重要指标。
beb
e
eL
bebL
C M R 2/'
)(2/'
rR
R
RR
rRRK
???
??? ??
c
d
C M R
v
v
A
AK ?
? ?dBlg20
c
d
C M R
v
v
A
AK ?或
双端输出时 KCMR可认为等于无穷大,
单端输出时共模抑制比,
42
四、改进型差分放大电路
用三极管代替, 长尾式, 电路的长尾电阻, 即构成
恒流源式差分放大电路
Rc
T1 T2
Rc
+ uo
R R
uI1 u
I2
+VCC
Re
Rb2
Rb1
VEE
T3
1,电路组成
T3：恒流管
作用,
能使 iC1,iC2基
本上不随温度的变
化而变化, 从而抑
制共模信号的变化 。
图 3.3.13 具有恒流源的差分放大电路
43
2,静态分析
当忽略 T3 的基极电流时,Rb1 上的电压为
Rc
T1 T2
Rc
+ uo
R R
uI1 uI2
+VCC
Re
Rb2
Rb1
VEE
T3
)( EECC
2b1b
1b
1b VVRR
RU
R ???
于是得到
C Q 3C Q 2C Q 1 2
1 III ??
C1CQCCC Q 2C Q 1 RIVUU ???
1
1CQ
B Q 2B Q 1 ?
III ??
RIUU 1BQB Q 2B Q 1 ???
e
3B E Q
E Q 3C Q 3
1b
R
UU
II R
?
??
图 3.3.13具有恒流源的差分放大电路
44
3,动态分析
由于恒流三极管相当于一个阻值很大的长尾电阻,
它的作用也是引入一个共模负反馈, 对差模电压放大倍
数没有影响, 所以与长尾式交流通路相同 。
差模电压放大倍数为
be
L
C
2I1I
O
d
)
2
//(
ΔΔ
Δ
rR
RR
uu
uA
?
??
?
?
?
差模输入电阻为
差模输出电阻为
)(2 beid rRR ??
co 2 RR ?
Rc
T1 T2
Rc
+ ?uo
R R
?uI1 ?uI2 2LR 2LR
45
具有电流源的差分放大电路
简化
画法
ui1 T
1
+VCC
T2
RC
uo
ui2
RC
VEE
I
ui1
T1
+VCC
T2
RC
uo
ui2
RC
VE
E
R2 R3
IC3
T3
T4
IREF
IC4
R1
46
Rc
T1 T2
Rc
+ uo
R R
uI1 uI2
LR
RW
VEE
+VCC
I
图 3.3.14 恒流源电路的简化画法及电路调零措施
带调节电位器 RW的恒流源电路的简化画法
调节电位器 RW的滑动端位置可使电路在 uI1=uI2=0时,uO=0。
47
FET差分式放大电路
电路图
（单入单出）
分析方法相同
但输入电阻很大,JEFT 1012欧姆
MOSFET 1015欧姆
图 3.3.15 FET差分式放大电路
FET差分式放大电路常用于集成电路的输入级
T2
Rg1
vid T
1
Rd Rd VDD
-VEE
Rg2
Vo2 iD2 iD2
I0
48
3.3.3 直接耦合互补输出级
一、基本电路
在输入信号的正半周,
T1 导通, iC1 流过负载；
负半周, T2导通, iC2
流过负载 。
在信号的整个周期都有
电流流过负载, 负载上 iL
和 uO 基本上是正弦波 。 存在的问题,交越失真
交越
失真
图 3.3.16
基本要求：输出电阻低，最大不失真输出电压尽可能大。
2CCV
?VCC
静态时，输入输出电
压均为零。
49
二、消除交越失真的互补输出级
给 T1,T2 提
供静态电压
?t
iC
0
ICQ1
ICQ2
消除交越失真思路,电路,
RL
R
D1
D2
T1
T2
+VCC
+
ui
?
+
uo
?
?VCC V5
R2
R1
ui
图 3.3.17消除交越失真的互补输出级
50
消除交越失真的其它电路
T1
T2
T3
T4
T1
T2
Rt
B1
B2
????? 21 BBURT t
)( 43
4
B E 3
C E 3 RRR
UU ??
T1
T2
T3 R4
R3
图 3.3.17 消除交越失真的互补输出级（ b） UBE倍增电路
51
消除交越失真的 实际电路
为了增大 T1和 T2的电流放大倍数，以减小前级驱动电流，
常采用复合管结构。
如图 3.3.18为采用复合管的准互补输出级,OCL电路。
RL
+VCC
+
uo
?
T1
T2
T3
T4
V5
?VCC
R
R
ui
T4 R
L
+VCC
+
uo
?
T1
T2
T3
?VEE
R*1
R2
R3
R4
ui
52
3.3.4 直接耦合多级放大电路
直接耦合多级放大电路的构成,
输入级,差分放大电路或 FET差分放大电路，从而
减小温漂，增大共模抑制比。
中间级,共射放大电路，从而获得高电压放大倍数。
输出级,采用复合管的准互补输出级电路，从而使
输出电阻小，带负载能力增强，而且最大
不失真输出电压幅值接近电源电压。
53
直接耦合多级放大电路分析
三级放大电路
第一级 是以 T1和 T2 为放大管，双端输入，单端输出的差分放大
电路。
第二级 是以 T3和 T4 管组成的复合管为放大管的共射放大电路。
第三级 是准互补电路,R2,R23,和 T5为组成 UBE倍增电路以
消除交越失真。
54
P168 3.7
解,双入双出差分放大电路
?????
??
??
??
?????
?
?
?????
k4.20)1(2
97
2
)1(
k2.5
mV26
)1(
mA5 1 7.0
2
2
2
2
Wbei
W
be
c
d
EQ
bb'be
e
W
B E QEE
EQEEeEQ
W
EQB E Q
RrR
R
r
R
A
I
rr
R
R
UV
IVRI
R
IU
?
?
?
?
＋
，
55
P168 3.8
解,双入单出差分放大电路
V67.0
67
2
mV10
mV15
2
IddO
be
c
d
I2I1Id
I2I1
IC
????
????
???
?
?
?
uAu
r
R
A
uuu
uu
u
?
56
P169 3.12
解,
带恒流源的 双入单出
差分 放大电路
交流等效电路
Ui
Uo
－
rbe3
Rd ?
bI?U
gs gmUgs
?
bI?
Rd
rbe2
＋ ＋
－
gmUgs Ugs
1 60 0
2
)(2
)(
－
＝－
?
?
?
??
dm
begsmgs
dgsmgsm
d
Rg
rUgU
RUgUg
A
?
?
57
P169 3.13
解,三级放大电路
＋
－
Ui
Ii
rbe1
rbe2 R
2
?
11 bI?
?
22 bI? rbe4
R5 R
6
?
44 bI?
－
＋ rbe5
U0 R7 ?55 bI?
带恒流源的双入单出差分放大电路
共射放大电路 (PNP管 ）
共集放大电路（ 射集跟随器 ） 交流等效电路
Ri3 Ri1 Ri2
58
＋
－
Ui
Ii
rbe1
rbe2 R
2
?
11 bI?
?
22 bI? rbe4
R5 R
6
?
44 bI?
－
＋ rbe5
U0 R7 ?55 bI?
Ri3 Ri1 Ri2
75b e 53
54b e 42
)1(
)1(
RrR
RrR
i
i
?
?
???
???
? ?
? ?
221
75b e 5
75
3
2
75b e 564
2
b e 1
54b e 421
1
)1(
)1(
])1([
2
])1([
uuuu
u
i
u
u
AAAA
Rr
R
A
R
RrR
A
r
RrR
A
????
?
?
?
?
??
?
?
??
??
??
?
?
?
??
??
∥
∥
5
6b e 5
7o
1
1
2
??
?
?
?
Rr
RR
rR bei
∥
