第 3章 多级放大电路
? 了解多级放大电路的耦合方式及分析方法
? 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
? 理解基本互补对称功率放大电路的工作原理
? 了解集成运算放大器的基本组成、特点以及
各主要参数的意义
?理解集成运算放大器的电压传输特性和
理想化的主要条件
?掌握集成运算放大器的线性应用和非线
性应用的基本条件和分析依据
?理解反馈的概念，了解负反馈放大电路
的类型和对放大电路性能的影响
学习要点
?3.1 多级放大电路的耦合方式
?3.2 差动放大电路
?3.3 互补对称功率放大电路
?3.4 集成运算放大器
?3.5 放大电路中的负反馈
第 3章 多级放大电路
3.1 多级放大电路的耦合方式
多级放大电路的组成
输入级
电压
放大级
电压
放大级
功率
输出级
推动级～
信号源
中间级
小信号放大电路 功率放大电路
负
载
3.1.1 阻容耦合放大电路
各极之间通过耦合电容及下级输入电阻连接。优点：各级
静态工作点互不影响，可以单独调整到合适位置；且不存
在零点漂移问题。缺点：不能放大变化缓慢的信号和直流
分量变化的信号；且由于需要大容量的耦合电容，因此不
能在集成电路中采用。
1,阻容耦合放大电路的特点
R
s
u
s
+
－
+
u
i
－
R
C1
C
1
C
2
V
1
R
B1 1
R
B1 2
C
E1
R
L
+
u
o
－
+ U
CC
R
C2
C
3
V
2
R
B2 1
R
B2 2
C
E2
R
E1 R E2
+
u
o1
－
+
+
+
+
+
2,阻容耦合放大电路分析
（ 1）静态分析：各级单独计算。
（ 2）动态分析
① 电压放大倍数等于各级电压放大倍数的乘积。
注意：计算前级的电压放大倍数时必须把后级的输入电
阻考虑到前级的负载电阻之中 。 如计算第一级的电压放
大倍数时, 其负载电阻就是第二级的输入电阻 。
② 输入电阻就是第一级的输入电阻 。
③ 输出电阻就是最后一级的输出电阻 。
例 在图示两级组容耦合放大电路中，已知 12
CC
?U V, 30
B 1 1
?R k Ω,
15
B2 1
?R k Ω, 3
C1
?R k Ω, 3
E1
?R k Ω, 20
B 1 2
?R k Ω, 10
B 2 2
?R k Ω,
5.2
C2
?R k Ω, 2
E2
?R k Ω, 5
L
?R k Ω, 50
21
?? ??,
7.0
B E 2B E 1
?? UU V 。求：
（ 1 ）各级电路的静态值；
（ 2 ）各级电路的电压放大倍数 1uA
?
,2uA
?
和总电压放大倍数 uA
?；
（ 3 ）各级电路的输入电阻和输出电阻。
R
s
u
s
+
－
+
u
i
－
R
C1
C
1
C
2
V
1
R
B1 1
R
B1 2
C
E1
R
L
+
u
o
－
+ U
CC
R
C2
C
3
V
2
R
B2 1
R
B2 2
C
E2
R
E1 R E2
+
u
o1
－
+
+
+
+
+
解 （ 1 ）静态值的估算。
第一级：
）（ V 412
1530
15
CC
B 1 2B 1 1
B 1 2
B1
??
?
?
?
? U
RR
R
U
）（ mA 1.1
3
7.04
E1
B E 1B1
E1C1
?
?
?
?
??
R
UU
II
）（）（ A 22mA
50
1.1
1
C1
B1
?
?
???
I
I
）（ V 4.5)33(1.112)(
E1C1C1CCCE 1
???????? RRIUU
第二级：
）（ V 412
1020
10
CC
B 2 2B 2 1
B 2 2
B2
??
?
?
?
? U
RR
R
U
）（ mA 65.1
2
7.04
E2
B E 2B2
E2C2
?
?
?
?
??
R
UU
II
）（）（ A 33mA
50
65.1
2
C2
B2
?
?
???
I
I
）（ V 62.4)25.2(65.112)(
E2C2C2CCC E 2
???????? RRIUU
三极管 V 1 的动态输入电阻为：
1 5 0 0
1.1
26
)501(3 0 0
26
)1(3 0 0
E1
1b e 1
????????
I
r ? ( Ω ) 5.1? (k Ω )
三极管 V 2 的动态输入电阻为：
1100
65.1
26
)501(300
26
)1(300
E2
2b e 2
????????
I
r ? ( Ω ) 1.1? (k Ω )
第二级输入电阻为：
94.01.1//10//20////
b e 2B 2 2B 2 12
??? rRRr
i
（ k Ω ）
第一级等效负载电阻为：
72.094.0//3//
2C1L1
???
?
i
rRR
（ k Ω ）
第二级等效负载电阻为：
67.15//5.2//
LC2L2
???
?
RRR
（ k Ω ）
第一级电压放大倍数为：
24
5.1
72.050
b e 1
L11
1
??
?
??
?
??
r
R
A
u
?
?
第二级电压放大倍数为：
76
1.1
67.150
b e 2
L22
2
??
?
??
?
??
r
R
A
u
?
?
两级总电压放大倍数为：
1824)76()24(
21
??????
uuu
AAA
???
（ 3 ）求各级电路的输入电阻和输出电阻。
第一级输入电阻为：
3.15.1//15//30////
b e 1B1 2B1 11
??? rRRr
i （ k Ω ）
第二级输入电阻在上面求出，为 0,94 k Ω 。
第一级输出电阻为：
3
C1o1
?? Rr
（ k Ω ）
第二级输出电阻为：
5.2
C2o2
?? Rr
（ k Ω ）
第二级的输出电阻就是两级放大电路的输出电阻。
3,阻容耦合放大的频率特性和频率失真
A
u
A
um
0.70 7 A
um
f
H
f
L
f
通频带
共发射级放大电路的幅频特性
中频段,电压放大倍数近似为常数 。
低频段,耦合电容和发射极旁路电容的容抗增大, 以
致不可视为短路, 因而造成电压放大倍数减小 。
高频段,晶体管的结电容以及电路中的分布电容等的
容抗减小, 以致不可视为开路, 也会使电压放大倍数
降低 。
除了电压放大倍数会随频率而改变外, 在低频和高频段
,输出信号对输入信号的相位移也要随频率而改变 。 所
以在整个频率范围内, 电压放大倍数和相位移都将是频
率的函数 。 电压放大倍数与频率的函数关系称为 幅频特
性, 相位移与频率的函数关系称为 相频特性, 二者统称
为 频率特性或频率响应 。 放大电路呈现带通特性 。 图中 fH
和 fL为电压放大倍数下降到中频段电压放大倍数的 0.707
倍时所对应的两个频率, 分别称为 上限频率 和 下限频率
,其差值称为 通频带 。
一般情况下, 放大电路的输入信号都是非正弦信号, 其
中包含有许多不同频率的谐波成分 。 由于放大电路对不
同频率的正弦信号放大倍数不同, 相位移也不一样, 所
以当输入信号为包含多种谐波分量的非正弦信号时, 若
谐波频率超出通频带, 输出信号 uo波形将产生失真 。 这种
失真与放大电路的频率特性有关, 故称为 频率失真 。
+
u
i
－
R
C1
V
1
R
B1
+
u
o
－
+ U
CC
R
C2
V
2
R
E2
+
u
o1
－
3.1.2 直接耦合放大电路
优点：能放大变化很缓慢的信号和直流分量变化的信号；
且由于没有耦合电容，故非常适宜于大规模集成。
缺点：各级静态工作点互相影响；且存在零点漂移问题。
零点漂移,放大电路在无输入信号的情况下，输出电压 uo
却出现缓慢、不规则波动的现象。
产生零点漂移的原因很多，其中最主要的是温度影响。
3.2 差动放大电路
3.2.1 差动放大电路的工作原理
抑制零漂的方法有多种，如采用温度补偿电路、稳压电
源以及精选电路元件等方法。最有效且广泛采用的方法
是输入级采用差动放大电路。
R
C R C
R
E
－ U
EE
+ U
CC
V
1 V 2
+
u
i 1
－
+ u
o
－
+
u
i 2
－
+
u
o1
－
+
u
o2
－
o2o1o
21
uuu
uuu iii
??
??
静态时, uil=ui2＝ 0, 此时由负电源 UEE通过电阻 RE和两
管发射极提供两管的基极电流 。 由于电路的对称性, 两
管的集电极电流相等, 集电极电位也相等, 即：
IC1= IC2
UC1= UC2
输出电压：
uo＝ UC1 － UC2=0
温度变化时, 两管的集电极电流都会增大, 集电极电位
都会下降 。 由于电路是对称的, 所以两管的变化量相等
。 即：
ΔIC1=Δ IC2
ΔUC1= ΔUC2
输出电压：
uo＝ (UC1 + ΔUC1)－ ( UC2 +ΔUC2 )=0
即消除了零点漂移 。
1,抑制零点漂移的原理
2,信号输入
共模信号：两输入端加的信号大小相等、极性相同。
iii uuu ?? 21
0o2o1o
o2o1
???
??
uuu
uAuu iu
共模电压放大倍数：
0oc ??
iu
uA
说明电路对共模信号无放大作用，即完全抑制了共模信号。
实际上，差动放大电路对零点漂移的抑制就是该电路抑制
共模信号的一个特例。所以差动放大电路对共模信号抑制
能力的大小，也就是反映了它对零点漂移的抑制能力。
（ 1）共模输入
因两侧电路对称，放大倍数相等，电压放大倍数用 Ad表
示，则：
差模信号：两输入端加的信号大小相等、极性相反。
idiid
idid
uAuuAuuu
uAuuAu
?????
??
)(
21o2o1o
2o21o1
差模电压放大倍数,
d
i
A
u
uA ?? o
d
可见差模电压放大倍数等于单管放大电路的电压放大倍
数 。 差动放大电路用多一倍的元件为代价, 换来了对零
漂的抑制能力 。
（ 2）差模输入
idii uuu 2
1
21 ???
（ 3）比较输入
比较输入：两个输入信号电压的大小和相对极性是任
意的, 既非共模, 又非差模 。
比较输入可以分解为一对共模信号和一对差模信号的
组合, 即：
idici
idici
uuu
uuu
??
??
2
1
)(
2
1
)(
2
1
21
21
iiid
iiic
uuu
uuu
??
??
式中 uic为共模信号,uid为差模信号。由以上两式可解得：
对于线性差动放大电路，可用叠加定理求得输出电压：
iddicc
iddicc
uAuAu
uAuAu
??
??
o2
o1
)(2 21o2o1o iididd uuAuAuuu ?????
上式表明, 输出电压的大小仅与输入电压的差值有关,
而与信号本身的大小无关, 这就是差动放大电路的差值
特性 。
对于差动放大电路来说, 差模信号是有用信号, 要求对
差模信号有较大的放大倍数；而共模信号是干扰信号,
因此对共模信号的放大倍数越小越好 。 对共模信号的放
大倍数越小, 就意味着零点漂移越小, 抗共模干扰的能
力越强, 当用作差动放大时, 就越能准确, 灵敏地反映
出信号的偏差值 。
c
d
C M R lg20 A
AK ?
共模抑制比越大，表示电路放大差模信号和抑制共模信号
的能力越强。
在一般情况下，电路不可能绝对对称,Ac≠0。 为了全面
衡量差动放大电路放大差模信号和抑制共模信号的能力，
引入共模抑制比，以 KCMR表示。
共模抑制比定义为 Ad与 Ac之比的绝对值，即：
c
d
C M R A
AK ?
或用对数形式表示：
在发射极电阻 RE的作用,是为了提高整个电路以及单管
放大电路对共模信号的抑制能力。
负电源 UEE的作用,是为了补偿 RE上的直流压降，使发
射极基本保持零电位。
R
C
R
C
+ U
CC
V
1
V
2
+ u
o
－
(a ) 具有恒流源的差动放大电路
u
i 2u
i 1
V
3
R
1
R
2 R
E
－ U
EE
R
C
R
C
+ U
CC
V
1
V
2
+ u
o
－
u
i 2u
i 1
－ U
EE
(b) 图 (a ) 的简化电路
I
恒流源比 发射极电阻 RE对共模信号 具有更强的抑制作用。
3.2.2 差动放大电路的输入输出方式
(a ) 双端输入双端输出
R
C R C
+ U
CC
V
1
V
2
+
u
o
－
－ U
EE
(b ) 双端输入单端输出
I
R
C R C
+ U
CC
V
1
V
2
+ u
o
－
－ U
EE
I
+
u
i 1
－
+
u
i 1
－
+
u
i 2
－
+
u
i 2
－
双端输入单端输出式电路的输出 uo与输入 ui1极性（或相
位）相反，而与 ui2极性（或相位）相同。所以 uil输入端
称为反相输入端，而 ui2输入端称为同相输入端。双端输
入单端输出方式是集成运算放大器的基本输入输出方式。
(c ) 单端输入双端输出
R
C R C
+ U
CC
V
1
V
2
+
u
o
－
－ U
EE
(d ) 单端输入单端输出
I
R
C R C
+ U
CC
V
1
V
2
+ u
o
－
－ U
EE
I
+
u
i 1
－
+
u
i 1
－
单端输入式差动放大电路的输入信号只加到放大器的一个
输入端，另一个输入端接地。由于两个晶体管发射极电流
之和恒定，所以当输入信号使一个晶体管发射极电流改变
时，另一个晶体管发射极电流必然随之作相反的变化，情
况和双端输入时相同。此时由于恒流源等效电阻或发射极
电阻 RE的耦合作用，两个单管放大电路都得到了输入信号
的一半，但极性相反，即为差模信号。所以，单端输入属
于差模输入。
单端输出式差动电路，输出减小了一半，所以差模放大倍
数亦减小为双端输出时的二分之一。此外，由于两个单管
放大电路的输出漂移不能互相抵消，所以零漂比双端输出
时大一些。由于恒流源或射极电阻 RE对零点漂移有极强烈
的抑制作用，零漂仍然比单管放大电路小得多。所以单端
输出时仍常采用差动放大电路，而不采用单管放大电路。
双端输出差动放大电路的差模电压放大倍数为：
be
L
d2d1
id
o
d r
RAA
u
uA ?????? ?
单端输出差动放大电路的差模电压放大倍数为：
be
L
d1
i1
o1
id
o1
id
o
d 2
1
2
1
2 r
RA
u
u
u
u
u
uA ??????? ?
或
be
Ld1
i2
o2
id
o2
id
od
2
1
2
1
2 r
RA
u
u
u
u
u
uA ????
????
?
3.3 互补对称功率放大电路
3.3.1 功率放大电路的特点及类型
1,功率放大电路的特点
功率放大电路的任务是向负载提供足够大的功率，这就
要求 ① 功率放大电路不仅要有较高的输出电压，还要有
较大的输出电流。因此功率放大电路中的晶体管通常工
作在高电压大电流状态，晶体管的功耗也比较大。对晶
体管的各项指标必须认真选择，且尽可能使其得到充分
利用。因为功率放大电路中的晶体管处在大信号极限运
用状态,② 非线性失真也要比小信号的电压放大电路严
重得多。此外，功率放大电路从电源取用的功率较大，
为提高电源的利用率,③ 必须尽可能提高功率放大电路
的效率。放大电路的效率是指负载得到的交流信号功率
与直流电源供出功率的比值。
2,功率放大电路的类型
(a ) 甲类 ( b ) 乙类 ( c ) 甲乙类
0
u
CE
i
C
u
CE
i
C
00 u CE
i
C
甲类功率放大电路的静态工作点设置在交流负载线的中点
。 在工作过程中, 晶体管始终处在导通状态 。 这种电路功
率损耗较大, 效率较低, 最高只能达到 50％ 。
乙类功率放大电路的静态工作点设置在交流负载线的截止
点, 晶体管仅在输入信号的半个周期导通 。 这种电路功率
损耗减到最少, 使效率大大提高 。
甲乙类功率放大电路的静态工作点介于甲类和乙类之间,
晶体管有不大的静态偏流 。 其失真情况和效率介于甲类和
乙类之间 。
3.3.2 互补对称功率放大电路
1,OCL功率放大电路
R
L
V
1
V
2
+ U
CC
－ U
CC
+
u
i
－
+
u
o
－
i
c1
i
c2
静态 （ ui=0） 时, UB=0,UE=0,偏置
电压为零, V1,V2均处于截止状态, 负
载中没有电流, 电路工作在乙类状态 。
动态 （ ui≠0） 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 。 可见在输入
信号 ui的整个周期内, V1,V2两管轮流
交替地工作, 互相补充, 使负载获得完
整的信号波形, 故称互补对称电路 。
由于 V1,V2都工作在共集电极接法，输出电阻极小，可
与低阻负载 RL直接匹配。
u
i
0 t
u
o1
0 t
u
o2
0 t
u
o
0 t
交越失真
从工作波形可以看到, 在
波形过零的一个小区域内
输出波形产生了失真, 这
种失真称为交越失真 。 产
生交越失真的原因是由于
V1,V2发射结静态偏压为
零, 放大电路工作在乙类
状态 。 当输入信号 ui小于
晶体管的发射结死区电压
时, 两个晶体管都截止,
在这一区域内输出电压为
零, 使波形失真 。
R
L
V
1
V
2
+ U
CC
－ U
CC
+
u
i
－
+
u
o
－
R
1
R
2
R
3
D
1
D
2
为减小交越失真，可给 V1、
V2发射结加适当的正向偏
压，以便产生一个不大的
静态偏流，使 V1,V2导通
时间稍微超过半个周期，
即工作在甲乙类状态，如
图所示。图中二极管 D1、
D2用来提供偏置电压。静
态时三极管 V1,V2虽然都
已基本导通，但因它们对
称,UE仍为零，负载中仍
无电流流过。
R
L
V
1
V
2
+ U
CC
+
u
i
－
+
u
o
－
R
1
R
2
R
3
D
1
D
2
C
+
2,OTL功率放大电路
因电路对称，静态时两个晶
体管发射极连接点电位为电
源电压的一半，负载中没有
电流。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
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,RL放电，
V2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。
3.4 集成运算放大器简介
3.4.1 集成运算放大器的组成
输入级 中间级 输出级
偏置电路通常由差动放
大电路构成，
目的是为了减
小放大电路的
零点漂移、提
高输入阻抗。
通常由共发射极放大电路构成，目的是
为了获得较高的电压放大倍数。
通常由互补对
称电路构成，
目的是为了减
小输出电阻，
提高电路的带
负载能力。
一般由各种恒流源电路构成，作
用是为上述各级电路提供稳定、
合适的偏置电流，决定各级的静
态工作点。
A
－
+
Δ
+
同相输入端
反相输入端
u ou
－
u +
集成运放的电路符号如图所示。它有两个输入
端，标,+”的输入端称为同相输入端，输入
信号由此端输入时，输出信号与输入信号相位
相同；标“－”的输入端称为反相输入端，输
入信号由此端输入时，输出信号与输入信号相
位相反。
3.4.2 集成运算放大器的主要参数及种类
（ 1 ）差模开环电压放大倍数 A
do
。指集成运放本身 （无外加反馈回路）的
差模电压放大倍数，即
??
?
?
uu
u
A
o
do
。它体现了集成运放的电压放大能力，一
般在 10
4
～ 10
7
之间。 A
do
越大，电路越稳定，运算精度也越高。
（ 2 ）共模开环电压放大倍数 A
co
。指集成运放本身的共模电压放大倍数，
它反映集成运放抗温漂、抗共模干扰的能力，优质的集成运放 A
co
应接近于零。
（ 3 ）共模抑制比 K
C MR
。用来综合衡量集成运放的放大能力和抗温漂、抗共
模干扰的能力，一般应大于 80dB 。
（ 4 ）差模输入电阻 r
id
。指差模信号作用下集成运放的输入电阻。
（ 5 ）输入失调电压 U
i o
。指为使输出电压为零，在输入级所加的补偿电压
值。它反映差动放大部分参数的不对称程度，显然越小越好，一般为毫伏级。
（ 6 ）失调电压温度系数 Δ U
i o
／ Δ T 。是指温度变化 Δ T 时所产生的失调电
压变化 Δ U
i o
的大小，它直接影响集成运放的精确度，一般为几十 μ V ／℃。
（ 7 ）转换速率 S
R
。衡量集成运放对高速变化信号的适应能力，一般为几 V
／ μ s,若输入信号变化速率大于此值，输出波形会严重失真。
1,集成运放的主要参数
2,集成运放的种类
（ 1 ）通用型。性能指标适合一般性使用，其特点是电
源电压适应范围广，允许有较大的输入电压等，如 C F 741
等。
（ 2 ）低功耗型。静态功耗≤ 2m W,如 X F 253 等。
（ 3 ）高精度型。失调电压温度系数在 1 μ V ／℃左
右，能保证组成的电路对微弱信号检测的准确性，如
C F 75, C F 765 0 等。
（ 4 ）高阻型。输入电阻可达 10
12
Ω,如 F 55 系列等。
还有宽带型、高压型等等。使用时须查阅集成运放手
册，详细了解它们的各种参数，作为使用和选择的依据。
3.4.3 集成运算放大器的理想模型
集成运放的理想化参数：
Ado=∞,rid=∞,ro=0, KCMR=∞,等
u
o
u
－
u
+
∞
－
+
Δ
+
实际特性
理想运放符号 运放电压传输特性
理想特性
u
o
u
+
－ u
－
－ U
OM
U
OM
0
非线性区（饱和区）非线性区分析依据：
当 ｕ i>0,即 ｕ ＋ >ｕ － 时, ｕ o＝＋ ｕ OM
当 ｕ i<0,即 ｕ ＋ <ｕ － 时, ｕ o＝－ ｕ OM
集成运放的理想化参数：
Ado=∞,rid=∞,ro=0, KCMR=∞,等
u
o
u
－
u
+
∞
－
+
Δ
+
实际特性
理想运放符号 运放电压传输特性
理想特性
u
o
u
+
－ u
－
－ U
OM
U
OM
0
线性区（放大区）
线性区分析依据：
（ 1） 虚断 。 i＋ ＝ i－ ＝ 0。
（ 2） 虚短 。 u＋ ＝ u。
3.5 放大电路中的负反馈
3.5.1 反馈的基本概念
反馈,将放大电路输出信号 （ 电压或电流 ） 的一部分或
全部, 通过某种电路 （ 反馈电路 ） 送回到输入回路, 从
而影响输入信号的过程 。
反馈到输入回路的信号称为反馈信号 。 根据反馈信号对
输入信号作用的不同, 反馈可分为正反馈和负反馈两大
类型 。 反馈信号增强输入信号的叫做正反馈 ； 反馈信号
削弱输入信号的叫做负反馈 。
x i + x d
基本放大电路 A
反馈网络 F
－ x f
x o
负反馈放大电路的原理框图
o
o
Fxx
Axx
xxx
f
d
fid
?
?
??
若 xi,xf和 xd三者同相，则 xd> xi, 即反馈信号起了削
弱净输入信号的作用，引入的是负反馈。
反馈的正、负极性通常采用瞬时极性法判别。晶体
管、场效应管及集成运算放大器的瞬时极性如图所示。
晶体管的基极 （或栅极）和发射极 （或源极）瞬时极性
相同，而与集电极 （或漏极）瞬时极性相反。集成运算
放大器的同相输入端与输出端瞬时极性相同，而反相输
入端与输出端瞬时极性相反。
A
－
+
Δ
+
(a ) 晶体管 (b) 场效应管 ( c ) 集成运算放大器
+
+
+
+
－ －
+
u
i
－
R
L
+
u
o
－
+ U
CC
R
C
C
1
C
2
V
R
B1
R
B2
R
E
+
u
f
－
+
u
be
－
?
?
+
+例,判断图示电路的反馈极性。
解,设基极输入信号 ui的瞬时极性为正, 则发射极反
馈信号 uf的瞬时极性亦为正, 发射结上实际得到的信
号 ube（ 净输入信号 ） 与没有反馈时相比减小了, 即反
馈信号削弱了输入信号的作用, 故可确定为负反馈 。
R
p
u
i
∞
－
+
Δ
+
u
o
R
1
R
F
?
?
?
+
u
f
－
+
u
d
－
例,判断图示电路的反馈极性。
解,设输入信号 ui瞬时极性为正, 则输出信号 uo的瞬
时极性为负, 经 RF返送回同相输入端, 反馈信号 uf的
瞬时极性为负, 净输入信号 ud与没有反馈时相比增
大了, 即反馈信号增强了输入信号的作用, 故可确
定为正反馈 。
R
p
u
i
∞
+
－
Δ
+
u
o
R
1
R
F
?
+
u
f
－
+
u
d
－
?
?
例,判断图示电路的反馈极性。
解,设输入信号 ui瞬时极性为正, 则输出信号 uo的
瞬时极性为正, 经 RF返送回反相输入端, 反馈信号
uf的瞬时极性为正, 净输入信号 ud与没有反馈时相
比减小了, 即反馈信号削弱了输入信号的作用, 故
可确定为负反馈 。
根据反馈网络与基本放大电路在输入端的连接方式，可
分为串联反馈和并联反馈。 串联反馈 的反馈信号和输入
信号以电压串联方式叠加,ud=ui－ uf,以得到基本放大
电路的输入电压 ud。 并联反馈 的反馈信号和输入信号以
电流并联方式叠加,id=ii－ if,以得到基本放大电路的输
入电流 ii。
串联反馈和并联反馈可以根据电路结构判别。当反馈信
号和输入信号接在放大电路的同一点（另一点往往是接
地点）时，一般可判定为并联反馈；而接在放大电路的
不同点时，一般可判定为串联反馈。
综合以上两种情况，可构成 电压串联, 电压并联, 电流
串联 和 电流并联 4种不同类型的 负反馈 放大电路。
3.5.2 负 反馈的类型及其判别
R
p
u
i
∞
+
－
Δ
+ u o
R
1
R
F
+
u
f
－
+
u
d
－
1、电压串联负反馈
①设 ui瞬时极性为正，则 uo的
瞬时极性为正，经 RF返送回反
相输入端,uf的瞬时极性为正
,ud与没有反馈时相比减小了
，即反馈信号削弱了输入信号
的作用，故为 负反馈 。
②将输出端交流短路,RF直接接地，反馈电压 uf=0,即
反馈信号消失，故为 电压反馈 。
?
?
?
③ ui加在集成运算放大器的同相输入端和地之间，而 uf
加在集成运算放大器的反相输入端和地之间，不在同
一点，故为 串联反馈 。
ui
uf
R p
∞
－
+
Δ
+ u o
u i
R F
R 1 i
i
i f
i d
2、电压并联负反馈
①设 ui（ ii） 瞬时极性为正
，则 uo的瞬时极性为负，
if的方向与图示参考方向
相同，即 if瞬时极性为正
,id与没有反馈时相比减
小了，即反馈信号削弱了
输入信号的作用，故为 负
反馈 。
②将输出端交流短路,RF直接接地，反馈电流 if=0，
即反馈信号消失，故为 电压反馈 。
?
?
③ ii加在集成运算放大器的反相输入端和地之间，而 if也
加在集成运算放大器的反相输入端和地之间，在同一点
，故为 并联反馈 。
ii
if
?
+
u
o
－
R
p
u
i
∞
+
－
Δ
+
R
+
u
f
－
+
u
d
－
R
L
i
o
3、电流串联负反馈
①设 ui瞬时极性为正，则 uo的
瞬时极性为正，经 RF返送回反
相输入端,uf的瞬时极性为正
,ud与没有反馈时相比减小了
，即反馈信号削弱了输入信号
的作用，故为 负反馈 。
②将输出端交流短路，尽管 uo=0, 但 io仍随输入信号
而改变，在 R上仍有反馈电压 uf产生，故可判定不是
电压反馈，而是 电流反馈 。
?
?
?
③ ui加在集成运算放大器的同相输入端和地之间，而
uf加在集成运算放大器的反相输入端和地之间，不在
同一点，故为 串联反馈 。
ui
uf
①设 ui（ ii） 瞬时极性为
正，则 uo的瞬时极性为
负,if的方向与图示参
考方向相同，即 if瞬时
极性为正,id与没有反
馈时相比减小了，即反
馈信号削弱了输入信号
的作用，故为 负反馈 。
R
p
∞
－
+
Δ
+
u
i
R
F
R
1 i i
i
f
i
d
R
R
L
+
u
o
－
i
o
4、电流并联负反馈
②将输出端交流短路，尽管 uo=0, 但 io仍随输入信
号而改变，在 R上仍有反馈电压 uf产生，故可判定不
是电压反馈，而是 电流反馈 。
?
?
③ ii加在集成运算放大器的反相输入端和地之间，而
if也加在集成运算放大器的反相输入端和地之间，在
同一点，故为 并联反馈 。
ii
if
?
3.5.3 负 反馈对放大电路性能的影响
1、稳定放大倍数
AF
AA
f ?? 1
A
dA
AFA
dA
f
f ?
?
?
1
1
A
A
AFAFAF
AFAF
dA
dA ff ?
?????
???
1
1
)1(
1
)1(
1
22
引入负反馈后，闭环放大倍数的相对变化率为开环放
大倍数相对变化率的 1+AF分之一，因 1+AF>1,所以
即闭环放大倍数的稳定性优于开环放大倍数。
负反馈越深，放大倍数越稳定。在深度负反馈条件下，
即 1+AF>>1时，有：
FAF
AA
f
1
1
?
?
?
表明深度负反馈时的闭环放大倍数仅取决于反馈系数
F,而与开环放大倍数 A无关。通常反馈网络仅由电阻
构成，反馈系数 F十分稳定。所以，闭环放大倍数必
然是相当稳定的，诸如温度变化、参数改变、电源电
压波动等明显影响开环放大倍数的因素，都不会对闭
环放大倍数产生多大影响。
2、减小非线性失真
Ax i x o
A
F
x i x
o
x d
x f
+
－
无负反馈时产生正半周大负半周小的失真。
引入负反馈后，失真了的信号经反馈网络又送回到输入
端，与输入信号反相叠加，得到的净输入信号为正半周
小而负半周大。这样正好弥补了放大器的缺陷，使输出
信号比较接近于正弦波。
3、展宽通频带
A
A
0.707 A
f
H
f
L
f
A
f
0.707 A
f
f
Lf f Hf
因为放大电路在中频段的开环放大倍数 A较高，反馈
信号也较大，因而净输入信号降低得较多，闭环放大
倍数 Af也随之降低较多；而在低频段和高频段,A较
低，反馈信号较小，因而净输入信号降低得较小，闭
环放大倍数 Af也降低较小。这样使放大倍数在比较宽
的频段上趋于稳定，即展宽了通频带。
4、改变输入电阻
对于 串联负反馈,由于反馈网络和输入回路串联，
总输入电阻为基本放大电路本身的输入电阻与反馈
网络的等效电阻两部分串联相加，故可使放大电路
的 输入电阻增大 。
对于 并联负反馈,由于反馈网络和输入回路并联，
总输入电阻为基本放大电路本身的输入电阻与反馈
网络的等效电阻两部分并联，故可使放大电路的 输
入电阻减小 。
5、改变输出电阻
对于 电压负反馈,由于反馈信号正比于输出电压，反
馈的作用是使输出电压趋于稳定，使其受负载变动的影
响减小，即使放大电路的输出特性接近理想电压源特性
，故而使 输出电阻减小 。
对于 电流负反馈,由于反馈信号正比于输出电流，反
馈的作用是使输出电流趋于稳定，使其受负载变动的影
响减小，即使放大电路的输出特性接近理想电流源特性
，故而使 输出电阻增大 。
? 了解多级放大电路的耦合方式及分析方法
? 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
? 理解基本互补对称功率放大电路的工作原理
? 了解集成运算放大器的基本组成、特点以及
各主要参数的意义
?理解集成运算放大器的电压传输特性和
理想化的主要条件
?掌握集成运算放大器的线性应用和非线
性应用的基本条件和分析依据
?理解反馈的概念，了解负反馈放大电路
的类型和对放大电路性能的影响
学习要点
?3.1 多级放大电路的耦合方式
?3.2 差动放大电路
?3.3 互补对称功率放大电路
?3.4 集成运算放大器
?3.5 放大电路中的负反馈
第 3章 多级放大电路
3.1 多级放大电路的耦合方式
多级放大电路的组成
输入级
电压
放大级
电压
放大级
功率
输出级
推动级～
信号源
中间级
小信号放大电路 功率放大电路
负
载
3.1.1 阻容耦合放大电路
各极之间通过耦合电容及下级输入电阻连接。优点：各级
静态工作点互不影响，可以单独调整到合适位置；且不存
在零点漂移问题。缺点：不能放大变化缓慢的信号和直流
分量变化的信号；且由于需要大容量的耦合电容，因此不
能在集成电路中采用。
1,阻容耦合放大电路的特点
R
s
u
s
+
－
+
u
i
－
R
C1
C
1
C
2
V
1
R
B1 1
R
B1 2
C
E1
R
L
+
u
o
－
+ U
CC
R
C2
C
3
V
2
R
B2 1
R
B2 2
C
E2
R
E1 R E2
+
u
o1
－
+
+
+
+
+
2,阻容耦合放大电路分析
（ 1）静态分析：各级单独计算。
（ 2）动态分析
① 电压放大倍数等于各级电压放大倍数的乘积。
注意：计算前级的电压放大倍数时必须把后级的输入电
阻考虑到前级的负载电阻之中 。 如计算第一级的电压放
大倍数时, 其负载电阻就是第二级的输入电阻 。
② 输入电阻就是第一级的输入电阻 。
③ 输出电阻就是最后一级的输出电阻 。
例 在图示两级组容耦合放大电路中，已知 12
CC
?U V, 30
B 1 1
?R k Ω,
15
B2 1
?R k Ω, 3
C1
?R k Ω, 3
E1
?R k Ω, 20
B 1 2
?R k Ω, 10
B 2 2
?R k Ω,
5.2
C2
?R k Ω, 2
E2
?R k Ω, 5
L
?R k Ω, 50
21
?? ??,
7.0
B E 2B E 1
?? UU V 。求：
（ 1 ）各级电路的静态值；
（ 2 ）各级电路的电压放大倍数 1uA
?
,2uA
?
和总电压放大倍数 uA
?；
（ 3 ）各级电路的输入电阻和输出电阻。
R
s
u
s
+
－
+
u
i
－
R
C1
C
1
C
2
V
1
R
B1 1
R
B1 2
C
E1
R
L
+
u
o
－
+ U
CC
R
C2
C
3
V
2
R
B2 1
R
B2 2
C
E2
R
E1 R E2
+
u
o1
－
+
+
+
+
+
解 （ 1 ）静态值的估算。
第一级：
）（ V 412
1530
15
CC
B 1 2B 1 1
B 1 2
B1
??
?
?
?
? U
RR
R
U
）（ mA 1.1
3
7.04
E1
B E 1B1
E1C1
?
?
?
?
??
R
UU
II
）（）（ A 22mA
50
1.1
1
C1
B1
?
?
???
I
I
）（ V 4.5)33(1.112)(
E1C1C1CCCE 1
???????? RRIUU
第二级：
）（ V 412
1020
10
CC
B 2 2B 2 1
B 2 2
B2
??
?
?
?
? U
RR
R
U
）（ mA 65.1
2
7.04
E2
B E 2B2
E2C2
?
?
?
?
??
R
UU
II
）（）（ A 33mA
50
65.1
2
C2
B2
?
?
???
I
I
）（ V 62.4)25.2(65.112)(
E2C2C2CCC E 2
???????? RRIUU
三极管 V 1 的动态输入电阻为：
1 5 0 0
1.1
26
)501(3 0 0
26
)1(3 0 0
E1
1b e 1
????????
I
r ? ( Ω ) 5.1? (k Ω )
三极管 V 2 的动态输入电阻为：
1100
65.1
26
)501(300
26
)1(300
E2
2b e 2
????????
I
r ? ( Ω ) 1.1? (k Ω )
第二级输入电阻为：
94.01.1//10//20////
b e 2B 2 2B 2 12
??? rRRr
i
（ k Ω ）
第一级等效负载电阻为：
72.094.0//3//
2C1L1
???
?
i
rRR
（ k Ω ）
第二级等效负载电阻为：
67.15//5.2//
LC2L2
???
?
RRR
（ k Ω ）
第一级电压放大倍数为：
24
5.1
72.050
b e 1
L11
1
??
?
??
?
??
r
R
A
u
?
?
第二级电压放大倍数为：
76
1.1
67.150
b e 2
L22
2
??
?
??
?
??
r
R
A
u
?
?
两级总电压放大倍数为：
1824)76()24(
21
??????
uuu
AAA
???
（ 3 ）求各级电路的输入电阻和输出电阻。
第一级输入电阻为：
3.15.1//15//30////
b e 1B1 2B1 11
??? rRRr
i （ k Ω ）
第二级输入电阻在上面求出，为 0,94 k Ω 。
第一级输出电阻为：
3
C1o1
?? Rr
（ k Ω ）
第二级输出电阻为：
5.2
C2o2
?? Rr
（ k Ω ）
第二级的输出电阻就是两级放大电路的输出电阻。
3,阻容耦合放大的频率特性和频率失真
A
u
A
um
0.70 7 A
um
f
H
f
L
f
通频带
共发射级放大电路的幅频特性
中频段,电压放大倍数近似为常数 。
低频段,耦合电容和发射极旁路电容的容抗增大, 以
致不可视为短路, 因而造成电压放大倍数减小 。
高频段,晶体管的结电容以及电路中的分布电容等的
容抗减小, 以致不可视为开路, 也会使电压放大倍数
降低 。
除了电压放大倍数会随频率而改变外, 在低频和高频段
,输出信号对输入信号的相位移也要随频率而改变 。 所
以在整个频率范围内, 电压放大倍数和相位移都将是频
率的函数 。 电压放大倍数与频率的函数关系称为 幅频特
性, 相位移与频率的函数关系称为 相频特性, 二者统称
为 频率特性或频率响应 。 放大电路呈现带通特性 。 图中 fH
和 fL为电压放大倍数下降到中频段电压放大倍数的 0.707
倍时所对应的两个频率, 分别称为 上限频率 和 下限频率
,其差值称为 通频带 。
一般情况下, 放大电路的输入信号都是非正弦信号, 其
中包含有许多不同频率的谐波成分 。 由于放大电路对不
同频率的正弦信号放大倍数不同, 相位移也不一样, 所
以当输入信号为包含多种谐波分量的非正弦信号时, 若
谐波频率超出通频带, 输出信号 uo波形将产生失真 。 这种
失真与放大电路的频率特性有关, 故称为 频率失真 。
+
u
i
－
R
C1
V
1
R
B1
+
u
o
－
+ U
CC
R
C2
V
2
R
E2
+
u
o1
－
3.1.2 直接耦合放大电路
优点：能放大变化很缓慢的信号和直流分量变化的信号；
且由于没有耦合电容，故非常适宜于大规模集成。
缺点：各级静态工作点互相影响；且存在零点漂移问题。
零点漂移,放大电路在无输入信号的情况下，输出电压 uo
却出现缓慢、不规则波动的现象。
产生零点漂移的原因很多，其中最主要的是温度影响。
3.2 差动放大电路
3.2.1 差动放大电路的工作原理
抑制零漂的方法有多种，如采用温度补偿电路、稳压电
源以及精选电路元件等方法。最有效且广泛采用的方法
是输入级采用差动放大电路。
R
C R C
R
E
－ U
EE
+ U
CC
V
1 V 2
+
u
i 1
－
+ u
o
－
+
u
i 2
－
+
u
o1
－
+
u
o2
－
o2o1o
21
uuu
uuu iii
??
??
静态时, uil=ui2＝ 0, 此时由负电源 UEE通过电阻 RE和两
管发射极提供两管的基极电流 。 由于电路的对称性, 两
管的集电极电流相等, 集电极电位也相等, 即：
IC1= IC2
UC1= UC2
输出电压：
uo＝ UC1 － UC2=0
温度变化时, 两管的集电极电流都会增大, 集电极电位
都会下降 。 由于电路是对称的, 所以两管的变化量相等
。 即：
ΔIC1=Δ IC2
ΔUC1= ΔUC2
输出电压：
uo＝ (UC1 + ΔUC1)－ ( UC2 +ΔUC2 )=0
即消除了零点漂移 。
1,抑制零点漂移的原理
2,信号输入
共模信号：两输入端加的信号大小相等、极性相同。
iii uuu ?? 21
0o2o1o
o2o1
???
??
uuu
uAuu iu
共模电压放大倍数：
0oc ??
iu
uA
说明电路对共模信号无放大作用，即完全抑制了共模信号。
实际上，差动放大电路对零点漂移的抑制就是该电路抑制
共模信号的一个特例。所以差动放大电路对共模信号抑制
能力的大小，也就是反映了它对零点漂移的抑制能力。
（ 1）共模输入
因两侧电路对称，放大倍数相等，电压放大倍数用 Ad表
示，则：
差模信号：两输入端加的信号大小相等、极性相反。
idiid
idid
uAuuAuuu
uAuuAu
?????
??
)(
21o2o1o
2o21o1
差模电压放大倍数,
d
i
A
u
uA ?? o
d
可见差模电压放大倍数等于单管放大电路的电压放大倍
数 。 差动放大电路用多一倍的元件为代价, 换来了对零
漂的抑制能力 。
（ 2）差模输入
idii uuu 2
1
21 ???
（ 3）比较输入
比较输入：两个输入信号电压的大小和相对极性是任
意的, 既非共模, 又非差模 。
比较输入可以分解为一对共模信号和一对差模信号的
组合, 即：
idici
idici
uuu
uuu
??
??
2
1
)(
2
1
)(
2
1
21
21
iiid
iiic
uuu
uuu
??
??
式中 uic为共模信号,uid为差模信号。由以上两式可解得：
对于线性差动放大电路，可用叠加定理求得输出电压：
iddicc
iddicc
uAuAu
uAuAu
??
??
o2
o1
)(2 21o2o1o iididd uuAuAuuu ?????
上式表明, 输出电压的大小仅与输入电压的差值有关,
而与信号本身的大小无关, 这就是差动放大电路的差值
特性 。
对于差动放大电路来说, 差模信号是有用信号, 要求对
差模信号有较大的放大倍数；而共模信号是干扰信号,
因此对共模信号的放大倍数越小越好 。 对共模信号的放
大倍数越小, 就意味着零点漂移越小, 抗共模干扰的能
力越强, 当用作差动放大时, 就越能准确, 灵敏地反映
出信号的偏差值 。
c
d
C M R lg20 A
AK ?
共模抑制比越大，表示电路放大差模信号和抑制共模信号
的能力越强。
在一般情况下，电路不可能绝对对称,Ac≠0。 为了全面
衡量差动放大电路放大差模信号和抑制共模信号的能力，
引入共模抑制比，以 KCMR表示。
共模抑制比定义为 Ad与 Ac之比的绝对值，即：
c
d
C M R A
AK ?
或用对数形式表示：
在发射极电阻 RE的作用,是为了提高整个电路以及单管
放大电路对共模信号的抑制能力。
负电源 UEE的作用,是为了补偿 RE上的直流压降，使发
射极基本保持零电位。
R
C
R
C
+ U
CC
V
1
V
2
+ u
o
－
(a ) 具有恒流源的差动放大电路
u
i 2u
i 1
V
3
R
1
R
2 R
E
－ U
EE
R
C
R
C
+ U
CC
V
1
V
2
+ u
o
－
u
i 2u
i 1
－ U
EE
(b) 图 (a ) 的简化电路
I
恒流源比 发射极电阻 RE对共模信号 具有更强的抑制作用。
3.2.2 差动放大电路的输入输出方式
(a ) 双端输入双端输出
R
C R C
+ U
CC
V
1
V
2
+
u
o
－
－ U
EE
(b ) 双端输入单端输出
I
R
C R C
+ U
CC
V
1
V
2
+ u
o
－
－ U
EE
I
+
u
i 1
－
+
u
i 1
－
+
u
i 2
－
+
u
i 2
－
双端输入单端输出式电路的输出 uo与输入 ui1极性（或相
位）相反，而与 ui2极性（或相位）相同。所以 uil输入端
称为反相输入端，而 ui2输入端称为同相输入端。双端输
入单端输出方式是集成运算放大器的基本输入输出方式。
(c ) 单端输入双端输出
R
C R C
+ U
CC
V
1
V
2
+
u
o
－
－ U
EE
(d ) 单端输入单端输出
I
R
C R C
+ U
CC
V
1
V
2
+ u
o
－
－ U
EE
I
+
u
i 1
－
+
u
i 1
－
单端输入式差动放大电路的输入信号只加到放大器的一个
输入端，另一个输入端接地。由于两个晶体管发射极电流
之和恒定，所以当输入信号使一个晶体管发射极电流改变
时，另一个晶体管发射极电流必然随之作相反的变化，情
况和双端输入时相同。此时由于恒流源等效电阻或发射极
电阻 RE的耦合作用，两个单管放大电路都得到了输入信号
的一半，但极性相反，即为差模信号。所以，单端输入属
于差模输入。
单端输出式差动电路，输出减小了一半，所以差模放大倍
数亦减小为双端输出时的二分之一。此外，由于两个单管
放大电路的输出漂移不能互相抵消，所以零漂比双端输出
时大一些。由于恒流源或射极电阻 RE对零点漂移有极强烈
的抑制作用，零漂仍然比单管放大电路小得多。所以单端
输出时仍常采用差动放大电路，而不采用单管放大电路。
双端输出差动放大电路的差模电压放大倍数为：
be
L
d2d1
id
o
d r
RAA
u
uA ?????? ?
单端输出差动放大电路的差模电压放大倍数为：
be
L
d1
i1
o1
id
o1
id
o
d 2
1
2
1
2 r
RA
u
u
u
u
u
uA ??????? ?
或
be
Ld1
i2
o2
id
o2
id
od
2
1
2
1
2 r
RA
u
u
u
u
u
uA ????
????
?
3.3 互补对称功率放大电路
3.3.1 功率放大电路的特点及类型
1,功率放大电路的特点
功率放大电路的任务是向负载提供足够大的功率，这就
要求 ① 功率放大电路不仅要有较高的输出电压，还要有
较大的输出电流。因此功率放大电路中的晶体管通常工
作在高电压大电流状态，晶体管的功耗也比较大。对晶
体管的各项指标必须认真选择，且尽可能使其得到充分
利用。因为功率放大电路中的晶体管处在大信号极限运
用状态,② 非线性失真也要比小信号的电压放大电路严
重得多。此外，功率放大电路从电源取用的功率较大，
为提高电源的利用率,③ 必须尽可能提高功率放大电路
的效率。放大电路的效率是指负载得到的交流信号功率
与直流电源供出功率的比值。
2,功率放大电路的类型
(a ) 甲类 ( b ) 乙类 ( c ) 甲乙类
0
u
CE
i
C
u
CE
i
C
00 u CE
i
C
甲类功率放大电路的静态工作点设置在交流负载线的中点
。 在工作过程中, 晶体管始终处在导通状态 。 这种电路功
率损耗较大, 效率较低, 最高只能达到 50％ 。
乙类功率放大电路的静态工作点设置在交流负载线的截止
点, 晶体管仅在输入信号的半个周期导通 。 这种电路功率
损耗减到最少, 使效率大大提高 。
甲乙类功率放大电路的静态工作点介于甲类和乙类之间,
晶体管有不大的静态偏流 。 其失真情况和效率介于甲类和
乙类之间 。
3.3.2 互补对称功率放大电路
1,OCL功率放大电路
R
L
V
1
V
2
+ U
CC
－ U
CC
+
u
i
－
+
u
o
－
i
c1
i
c2
静态 （ ui=0） 时, UB=0,UE=0,偏置
电压为零, V1,V2均处于截止状态, 负
载中没有电流, 电路工作在乙类状态 。
动态 （ ui≠0） 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 。 可见在输入
信号 ui的整个周期内, V1,V2两管轮流
交替地工作, 互相补充, 使负载获得完
整的信号波形, 故称互补对称电路 。
由于 V1,V2都工作在共集电极接法，输出电阻极小，可
与低阻负载 RL直接匹配。
u
i
0 t
u
o1
0 t
u
o2
0 t
u
o
0 t
交越失真
从工作波形可以看到, 在
波形过零的一个小区域内
输出波形产生了失真, 这
种失真称为交越失真 。 产
生交越失真的原因是由于
V1,V2发射结静态偏压为
零, 放大电路工作在乙类
状态 。 当输入信号 ui小于
晶体管的发射结死区电压
时, 两个晶体管都截止,
在这一区域内输出电压为
零, 使波形失真 。
R
L
V
1
V
2
+ U
CC
－ U
CC
+
u
i
－
+
u
o
－
R
1
R
2
R
3
D
1
D
2
为减小交越失真，可给 V1、
V2发射结加适当的正向偏
压，以便产生一个不大的
静态偏流，使 V1,V2导通
时间稍微超过半个周期，
即工作在甲乙类状态，如
图所示。图中二极管 D1、
D2用来提供偏置电压。静
态时三极管 V1,V2虽然都
已基本导通，但因它们对
称,UE仍为零，负载中仍
无电流流过。
R
L
V
1
V
2
+ U
CC
+
u
i
－
+
u
o
－
R
1
R
2
R
3
D
1
D
2
C
+
2,OTL功率放大电路
因电路对称，静态时两个晶
体管发射极连接点电位为电
源电压的一半，负载中没有
电流。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
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,RL放电，
V2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。
3.4 集成运算放大器简介
3.4.1 集成运算放大器的组成
输入级 中间级 输出级
偏置电路通常由差动放
大电路构成，
目的是为了减
小放大电路的
零点漂移、提
高输入阻抗。
通常由共发射极放大电路构成，目的是
为了获得较高的电压放大倍数。
通常由互补对
称电路构成，
目的是为了减
小输出电阻，
提高电路的带
负载能力。
一般由各种恒流源电路构成，作
用是为上述各级电路提供稳定、
合适的偏置电流，决定各级的静
态工作点。
A
－
+
Δ
+
同相输入端
反相输入端
u ou
－
u +
集成运放的电路符号如图所示。它有两个输入
端，标,+”的输入端称为同相输入端，输入
信号由此端输入时，输出信号与输入信号相位
相同；标“－”的输入端称为反相输入端，输
入信号由此端输入时，输出信号与输入信号相
位相反。
3.4.2 集成运算放大器的主要参数及种类
（ 1 ）差模开环电压放大倍数 A
do
。指集成运放本身 （无外加反馈回路）的
差模电压放大倍数，即
??
?
?
uu
u
A
o
do
。它体现了集成运放的电压放大能力，一
般在 10
4
～ 10
7
之间。 A
do
越大，电路越稳定，运算精度也越高。
（ 2 ）共模开环电压放大倍数 A
co
。指集成运放本身的共模电压放大倍数，
它反映集成运放抗温漂、抗共模干扰的能力，优质的集成运放 A
co
应接近于零。
（ 3 ）共模抑制比 K
C MR
。用来综合衡量集成运放的放大能力和抗温漂、抗共
模干扰的能力，一般应大于 80dB 。
（ 4 ）差模输入电阻 r
id
。指差模信号作用下集成运放的输入电阻。
（ 5 ）输入失调电压 U
i o
。指为使输出电压为零，在输入级所加的补偿电压
值。它反映差动放大部分参数的不对称程度，显然越小越好，一般为毫伏级。
（ 6 ）失调电压温度系数 Δ U
i o
／ Δ T 。是指温度变化 Δ T 时所产生的失调电
压变化 Δ U
i o
的大小，它直接影响集成运放的精确度，一般为几十 μ V ／℃。
（ 7 ）转换速率 S
R
。衡量集成运放对高速变化信号的适应能力，一般为几 V
／ μ s,若输入信号变化速率大于此值，输出波形会严重失真。
1,集成运放的主要参数
2,集成运放的种类
（ 1 ）通用型。性能指标适合一般性使用，其特点是电
源电压适应范围广，允许有较大的输入电压等，如 C F 741
等。
（ 2 ）低功耗型。静态功耗≤ 2m W,如 X F 253 等。
（ 3 ）高精度型。失调电压温度系数在 1 μ V ／℃左
右，能保证组成的电路对微弱信号检测的准确性，如
C F 75, C F 765 0 等。
（ 4 ）高阻型。输入电阻可达 10
12
Ω,如 F 55 系列等。
还有宽带型、高压型等等。使用时须查阅集成运放手
册，详细了解它们的各种参数，作为使用和选择的依据。
3.4.3 集成运算放大器的理想模型
集成运放的理想化参数：
Ado=∞,rid=∞,ro=0, KCMR=∞,等
u
o
u
－
u
+
∞
－
+
Δ
+
实际特性
理想运放符号 运放电压传输特性
理想特性
u
o
u
+
－ u
－
－ U
OM
U
OM
0
非线性区（饱和区）非线性区分析依据：
当 ｕ i>0,即 ｕ ＋ >ｕ － 时, ｕ o＝＋ ｕ OM
当 ｕ i<0,即 ｕ ＋ <ｕ － 时, ｕ o＝－ ｕ OM
集成运放的理想化参数：
Ado=∞,rid=∞,ro=0, KCMR=∞,等
u
o
u
－
u
+
∞
－
+
Δ
+
实际特性
理想运放符号 运放电压传输特性
理想特性
u
o
u
+
－ u
－
－ U
OM
U
OM
0
线性区（放大区）
线性区分析依据：
（ 1） 虚断 。 i＋ ＝ i－ ＝ 0。
（ 2） 虚短 。 u＋ ＝ u。
3.5 放大电路中的负反馈
3.5.1 反馈的基本概念
反馈,将放大电路输出信号 （ 电压或电流 ） 的一部分或
全部, 通过某种电路 （ 反馈电路 ） 送回到输入回路, 从
而影响输入信号的过程 。
反馈到输入回路的信号称为反馈信号 。 根据反馈信号对
输入信号作用的不同, 反馈可分为正反馈和负反馈两大
类型 。 反馈信号增强输入信号的叫做正反馈 ； 反馈信号
削弱输入信号的叫做负反馈 。
x i + x d
基本放大电路 A
反馈网络 F
－ x f
x o
负反馈放大电路的原理框图
o
o
Fxx
Axx
xxx
f
d
fid
?
?
??
若 xi,xf和 xd三者同相，则 xd> xi, 即反馈信号起了削
弱净输入信号的作用，引入的是负反馈。
反馈的正、负极性通常采用瞬时极性法判别。晶体
管、场效应管及集成运算放大器的瞬时极性如图所示。
晶体管的基极 （或栅极）和发射极 （或源极）瞬时极性
相同，而与集电极 （或漏极）瞬时极性相反。集成运算
放大器的同相输入端与输出端瞬时极性相同，而反相输
入端与输出端瞬时极性相反。
A
－
+
Δ
+
(a ) 晶体管 (b) 场效应管 ( c ) 集成运算放大器
+
+
+
+
－ －
+
u
i
－
R
L
+
u
o
－
+ U
CC
R
C
C
1
C
2
V
R
B1
R
B2
R
E
+
u
f
－
+
u
be
－
?
?
+
+例,判断图示电路的反馈极性。
解,设基极输入信号 ui的瞬时极性为正, 则发射极反
馈信号 uf的瞬时极性亦为正, 发射结上实际得到的信
号 ube（ 净输入信号 ） 与没有反馈时相比减小了, 即反
馈信号削弱了输入信号的作用, 故可确定为负反馈 。
R
p
u
i
∞
－
+
Δ
+
u
o
R
1
R
F
?
?
?
+
u
f
－
+
u
d
－
例,判断图示电路的反馈极性。
解,设输入信号 ui瞬时极性为正, 则输出信号 uo的瞬
时极性为负, 经 RF返送回同相输入端, 反馈信号 uf的
瞬时极性为负, 净输入信号 ud与没有反馈时相比增
大了, 即反馈信号增强了输入信号的作用, 故可确
定为正反馈 。
R
p
u
i
∞
+
－
Δ
+
u
o
R
1
R
F
?
+
u
f
－
+
u
d
－
?
?
例,判断图示电路的反馈极性。
解,设输入信号 ui瞬时极性为正, 则输出信号 uo的
瞬时极性为正, 经 RF返送回反相输入端, 反馈信号
uf的瞬时极性为正, 净输入信号 ud与没有反馈时相
比减小了, 即反馈信号削弱了输入信号的作用, 故
可确定为负反馈 。
根据反馈网络与基本放大电路在输入端的连接方式，可
分为串联反馈和并联反馈。 串联反馈 的反馈信号和输入
信号以电压串联方式叠加,ud=ui－ uf,以得到基本放大
电路的输入电压 ud。 并联反馈 的反馈信号和输入信号以
电流并联方式叠加,id=ii－ if,以得到基本放大电路的输
入电流 ii。
串联反馈和并联反馈可以根据电路结构判别。当反馈信
号和输入信号接在放大电路的同一点（另一点往往是接
地点）时，一般可判定为并联反馈；而接在放大电路的
不同点时，一般可判定为串联反馈。
综合以上两种情况，可构成 电压串联, 电压并联, 电流
串联 和 电流并联 4种不同类型的 负反馈 放大电路。
3.5.2 负 反馈的类型及其判别
R
p
u
i
∞
+
－
Δ
+ u o
R
1
R
F
+
u
f
－
+
u
d
－
1、电压串联负反馈
①设 ui瞬时极性为正，则 uo的
瞬时极性为正，经 RF返送回反
相输入端,uf的瞬时极性为正
,ud与没有反馈时相比减小了
，即反馈信号削弱了输入信号
的作用，故为 负反馈 。
②将输出端交流短路,RF直接接地，反馈电压 uf=0,即
反馈信号消失，故为 电压反馈 。
?
?
?
③ ui加在集成运算放大器的同相输入端和地之间，而 uf
加在集成运算放大器的反相输入端和地之间，不在同
一点，故为 串联反馈 。
ui
uf
R p
∞
－
+
Δ
+ u o
u i
R F
R 1 i
i
i f
i d
2、电压并联负反馈
①设 ui（ ii） 瞬时极性为正
，则 uo的瞬时极性为负，
if的方向与图示参考方向
相同，即 if瞬时极性为正
,id与没有反馈时相比减
小了，即反馈信号削弱了
输入信号的作用，故为 负
反馈 。
②将输出端交流短路,RF直接接地，反馈电流 if=0，
即反馈信号消失，故为 电压反馈 。
?
?
③ ii加在集成运算放大器的反相输入端和地之间，而 if也
加在集成运算放大器的反相输入端和地之间，在同一点
，故为 并联反馈 。
ii
if
?
+
u
o
－
R
p
u
i
∞
+
－
Δ
+
R
+
u
f
－
+
u
d
－
R
L
i
o
3、电流串联负反馈
①设 ui瞬时极性为正，则 uo的
瞬时极性为正，经 RF返送回反
相输入端,uf的瞬时极性为正
,ud与没有反馈时相比减小了
，即反馈信号削弱了输入信号
的作用，故为 负反馈 。
②将输出端交流短路，尽管 uo=0, 但 io仍随输入信号
而改变，在 R上仍有反馈电压 uf产生，故可判定不是
电压反馈，而是 电流反馈 。
?
?
?
③ ui加在集成运算放大器的同相输入端和地之间，而
uf加在集成运算放大器的反相输入端和地之间，不在
同一点，故为 串联反馈 。
ui
uf
①设 ui（ ii） 瞬时极性为
正，则 uo的瞬时极性为
负,if的方向与图示参
考方向相同，即 if瞬时
极性为正,id与没有反
馈时相比减小了，即反
馈信号削弱了输入信号
的作用，故为 负反馈 。
R
p
∞
－
+
Δ
+
u
i
R
F
R
1 i i
i
f
i
d
R
R
L
+
u
o
－
i
o
4、电流并联负反馈
②将输出端交流短路，尽管 uo=0, 但 io仍随输入信
号而改变，在 R上仍有反馈电压 uf产生，故可判定不
是电压反馈，而是 电流反馈 。
?
?
③ ii加在集成运算放大器的反相输入端和地之间，而
if也加在集成运算放大器的反相输入端和地之间，在
同一点，故为 并联反馈 。
ii
if
?
3.5.3 负 反馈对放大电路性能的影响
1、稳定放大倍数
AF
AA
f ?? 1
A
dA
AFA
dA
f
f ?
?
?
1
1
A
A
AFAFAF
AFAF
dA
dA ff ?
?????
???
1
1
)1(
1
)1(
1
22
引入负反馈后，闭环放大倍数的相对变化率为开环放
大倍数相对变化率的 1+AF分之一，因 1+AF>1,所以
即闭环放大倍数的稳定性优于开环放大倍数。
负反馈越深，放大倍数越稳定。在深度负反馈条件下，
即 1+AF>>1时，有：
FAF
AA
f
1
1
?
?
?
表明深度负反馈时的闭环放大倍数仅取决于反馈系数
F,而与开环放大倍数 A无关。通常反馈网络仅由电阻
构成，反馈系数 F十分稳定。所以，闭环放大倍数必
然是相当稳定的，诸如温度变化、参数改变、电源电
压波动等明显影响开环放大倍数的因素，都不会对闭
环放大倍数产生多大影响。
2、减小非线性失真
Ax i x o
A
F
x i x
o
x d
x f
+
－
无负反馈时产生正半周大负半周小的失真。
引入负反馈后，失真了的信号经反馈网络又送回到输入
端，与输入信号反相叠加，得到的净输入信号为正半周
小而负半周大。这样正好弥补了放大器的缺陷，使输出
信号比较接近于正弦波。
3、展宽通频带
A
A
0.707 A
f
H
f
L
f
A
f
0.707 A
f
f
Lf f Hf
因为放大电路在中频段的开环放大倍数 A较高，反馈
信号也较大，因而净输入信号降低得较多，闭环放大
倍数 Af也随之降低较多；而在低频段和高频段,A较
低，反馈信号较小，因而净输入信号降低得较小，闭
环放大倍数 Af也降低较小。这样使放大倍数在比较宽
的频段上趋于稳定，即展宽了通频带。
4、改变输入电阻
对于 串联负反馈,由于反馈网络和输入回路串联，
总输入电阻为基本放大电路本身的输入电阻与反馈
网络的等效电阻两部分串联相加，故可使放大电路
的 输入电阻增大 。
对于 并联负反馈,由于反馈网络和输入回路并联，
总输入电阻为基本放大电路本身的输入电阻与反馈
网络的等效电阻两部分并联，故可使放大电路的 输
入电阻减小 。
5、改变输出电阻
对于 电压负反馈,由于反馈信号正比于输出电压，反
馈的作用是使输出电压趋于稳定，使其受负载变动的影
响减小，即使放大电路的输出特性接近理想电压源特性
，故而使 输出电阻减小 。
对于 电流负反馈,由于反馈信号正比于输出电流，反
馈的作用是使输出电流趋于稳定，使其受负载变动的影
响减小，即使放大电路的输出特性接近理想电流源特性
，故而使 输出电阻增大 。
