放大电路自测题
一、判断下列说法是否正确，凡对的在括号内打“√”，否则打“×”。
（1）现测得两个共射放大电路空载时的电压放大倍数均为－100，将它们连成两级放大电路，其电压放大倍数应为10000。( )
（2）阻容耦合多级放大电路各级的Q点相互独立，( )它只能放大交流信号。( )
（3）直接耦合多级放大电路各级的Q点相互影响，( )它只能放大直流信号。( )
（4）只有直接耦合放大电路中晶休管的参数才随温度而变化。( ) （5）互补输出级应采用共集或共漏接法。( )
二、选择合适答案填入空内。
（1）直接耦合放大电路存在零点漂移的原因是。
A.电阻阻值有误差
B.晶体管参数的分散性
C.晶体管参数受温度影响
D.电源电压不稳定
（2）集成放大电路采用直接耦合方式的原因是。
A.便于设计
B.放大交流信号
C.不易制作大容量电容
（3）选用差分放大电路的原因是。
A.克服温漂
B.提高输入电阻
C.稳定放入倍数
（4）差分放大电路的差模信号是两个输入端信号的，共模信号是两个输入端信号的。
A.差
B.和
C.平均值
（5）用恒流源取代长尾式差分放大电路中的发射极电阻R e，将使电路的。
A.差模放大倍数数值增大
B.抑制共模信号能力增强
C.差模输入电阻增大
（6）互补输出级采用共集形式是为了使。
A.电压放大倍数大
B.不失真输出电压大
C.带负载能力强
r=100
三、电路如图PT3.4所示，所有晶体管均为硅管，β均为60，
'
bb
Ω，静态时｜U B E Q｜≈0.7V。试求：
（1）静态时T1管和T2管的发射极电流。
（2）若静态时u O＞0，则应如何调节R c2的值才能使u O＝0V？若静态
u O ＝0V ，则R c 2＝？电压放大倍数为多少？
图T3.4
解：（1）T 3管的集电极电流
I C 3＝（U Z －U B E Q 3）/ R e 3＝0.3mA 静态时T 1管和T 2管的发射极电流 I E 1＝I E 2＝0.15mA （2）若静态时u O ＞0，则应减小R c 2。
当u I ＝0时u O ＝0，T 4管的集电极电流I C Q 4＝V E E / R c 4＝0.6mA 。R c 2的电流及其阻值分别为
Ω
≈+=
-
=-=k 14.7mA
14.0C2
c1BEQ4
E4E4c2CQ4
C2B4C2R R I U R I R I I I I I ＝β
电压放大倍数求解过程如下：
Ω≈++=Ω≈++=k 74.2mV
26)
1(k 7.10mV
26)
1(EQ4
bb'be4EQ2
bb'be2I r r I r r ββ
{}29718
)1( 5.16 2])1([2
1e4
be4c4
2
be2
e4be4c21
－∥≈?=-≈++-=≈++=u u u u u A A A R r R A r R r R A ββββ
习 题
3.1 判断图P3.1所示各两级放大电路中，T 1和T 2管分别组成哪种基本接法的放大电路。设图中所有电容对于交流信号均可视为短路。
图P 3.1
3.2 设图P3.2所示各电路的静态工作点均合适，分别画出它们的交流等
效电路，并写出u
A 、R i 和R o 的表达式。
图P 3.2
解：（1）图示各电路的交流等效电路如解图P3.2所示。
（2）各电路u
A 、R i 和R o 的表达式分别为 图（a ）
{}2
2be23o be1
1i 3
2be232be1132be2211)1()1(])1([βββββ++=+=+++?+++-=R r R R r R R R r R r R R r R A u
∥
∥
图（b ）
4
o be2321be11i be2
42be2321be1be2321)]
)(1([)
())(1())(1(R R r R R r R R r R
r R R r r R R A u
=++=-?+++=∥∥∥∥∥∥∥ββββ
图（c ）
{}3
o be1
1i d
2be23
2be11d 2be221])1([])1([R R r R R r r R r R r r R A u
=+=++-?+++-=ββββ∥
图（d ）
8
o 2
13i 2
be 82be2
764m )()]([R R R R R R r R r R R R g A u =+=-?-=∥∥∥∥β
图P3.3
3.4 电路如图P3.1（a ）（b ）所示，晶体管的β均为50，r b e 均为1.2k Ω，
Q 点合适。求解u
A 、R i 和R o 。 解：在图（a ）所示电路中
Ω
==Ω≈=-≈?===+?
-=k 3k 93.012512513o be121i 2
1be2
322
be1
2
be2
11
R R r R R R A A A r R A r r A u u u u u ∥∥ βββ
在图（b ）所示电路中
Ω
==Ω≈+=≈?=-≈-=-≈?-=k 1k 2.1)(21004250)(4o be1325i 2
1be2
422
be1
be2111
R R r R R R R A A A r R A r r R A u u u u u ∥∥∥ ββ
3.5 电路如图P3.1（c ）（e ）所示，晶体管的β均为80，r b e 均为1.5k Ω，
场效应管的g m 为3mA/V ；Q 点合适。求解u
A 、R i 和R o 。 解：在图（c ）所示电路中
Ω
==Ω≈=≈?=-≈-=-≈?-=k 2k 5.1663410762)(4i be11i 2
1be2
422
be1
be2311
R R r R R A A A r R A r r R A u u u u u ∥∥ ββ
在图（e ）所示电路中
{}Ω
≈++=Ω==-≈?=≈+++=-≈-≈++-=431M 1061
)1()1(6])1([2
be 4o 1i 2
14
be 4
2
2
4be 21β
βββR r R R R R A A A R r R A R g R r R g A u u u u m m u ∥
∥
3.6 图P3.6所示电路参数理想对称，β
1＝β2＝β
，r b e 1＝r b e 2＝r b e 。
（1）写出R W 的滑动端在中点时A d 的表达式；
（2）写出R W 的滑动端在最右端时A d 的表达式，比较两个结果有什么不同。
图P 3.6
3.7 图P3.7所示电路参数理想对称，晶体管的β均为50，'bb r =100Ω，U B E Q ≈0.7。试计算R W 滑动端在中点时T 1管和T 2管的发射极静态电流I E Q ，以及动态参数A d 和R i 。
图P3.7
3.8电路如图P3.8所示，T1管和T2管的β均为40，r b e均为3kΩ。试问：若输入直流信号u I1=20mv，u I2=10mv，则电路的共模输入电压u I C=？
差模输入电压u I d=？输出动态电压△u O=?
图P3.8
r=100Ω。
3.9电路如图P3.9所示，晶体管的β=50，
'
bb
（1）计算静态时T1管和T2管的集电极电流和集电极电位；
（2）用直流表测得u O=2V，u I=？若u I=10mv，则u O=？
图P3.9
3.10试写出图P3.10所示电路A d和R i的近似表达式。设T1和T2的电流放大系数分别为β1和β2，b-e间动态电阻分别为r b e1和r b e2。
图P3.10
3.11电路如图P3.11所示，T1和T2的低频跨导g m均为2mA/V。试求解差模放大倍数和输入电阻。
图P3.11
解：差模放大倍数和输入电阻分别为
A d＝－g m R D＝－40
R i＝∞
3.12 试求出图P3.12所示电路的A d 。设T 1与T 3的低频跨导g m 均为2mA/V ，T 2和T 4的电流放大系数β均为80。
图P 3.12
解：首先求出输出电压和输入电压的变化量，然后求解差模放大倍数。
be
GS m GS be D GS BE GS I D
GS m GS m D C D O 2
1
) ()(r u g u r i u u u u R u g u g R i i u ?+?=?+?=?+?=??+?-=?+?-=?β
be
m D
m d 1)1(21r g R g A ++?
-=β，若r b e =1k Ω，则A d ＝－540。
3.13 电路如图P3.13所示，T 1～T 5的电流放大系数分别为β1～β5，b-e
间动态电阻分别为r b e 1～r b e 5，写出u A 、R i 和R o 的表达式。
图P
3.13
解: u A 、R i 和R o 的表达式分析如下：
{}
{}
5
6be57o be2be1i 3
21I
O
75be57
5I3O3354be475be56
4I2O22be154be421I 1O 11)1()1()1(])1([2])1([ββββββββ++=+=??=??=
+++=
??=++++-=??=++=??=R r R R r r R A A A u u A R r R u u A R r R r R u u A r R r R u u A u u u u u u u ∥
∥∥
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： u2u1o1o i o1i o u A A U U U U U U A === 其中i2L1r R =。 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，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0i =u 时0o ≠u （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 ，β）随温度的变化，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ic i2i1u u u ==。在共模输入信号作用下，电路的输出电压0o =u ，共模电压放大倍数0c =A 。 （2）差模输入。两个输入信号的大小相等、极性相反，即id i2i12 1 u u u =-=。在共模输入信号作用下，电路的输出电压o1o 2u u =，差模电压放大倍数d1d A A =。 （3）比较输入。两个输入信号大小不等、极性可相同或相反，即i2i1u u ≠，可分解为共模信号和差模信号的组合，即：
3.3 频率响应典型习题详解 【3-1】已知某放大器的传递函数为 试画出相应的幅频特性与相频特性渐近波特图，并指出放大器的上限频率f H ，下限频率f L 及中频增益A I 各为多少？ 【解】本题用来熟悉：（1）由传递函数画波特图的方法；（2）由波特图确定放大器频响参数的方法。 由传递函数可知，该放大器有两个极点：p 1=－102rad/s ，p 2=－105rad/s 和一个零点z =0。 （1）将A (s )变换成以下标准形式： （2）将s =j ω代入上式得放大器的频率特性： 写出其幅频特性及相频特性表达式如下： 对A (ω)取对数得对数幅频特性： （3）在半对数坐标系中按20lg A (ω)及φ(ω)的关系作波特图，如题图3.1所示。
由题图3.1（a ）可得，放大器的中频增益A I =60dB ，上限频率f H =105/2π≈15.9kHz ， 下限频率f L =102/2π≈15.9Hz 。 【3-2】已知某放大器的频率特性表达式为 试问该放大器的中频增益、上限频率及增益带宽积各为多少？ 【解】本题用来熟悉：由放大器的频率特性表达式确定其频率参数的方法。 将给出的频率特性表达试变换成标准形式： 则 当ω = 0时，A (0) =200，即为放大器的直流增益（或低频增益）。 当ω =ωH 时， ωH =106rad/s 相应的上限频率为 由增益带宽积的定义可求得：GBW=│A (0)·f H │≈31.84MHz 思考：此题是否可用波特图求解？ 【3-3】已知某晶体管电流放大倍数β的频率特性波特图如题图3.2（a ）所示，试写出β的频率特性表达式，分别指出该管的ωβ、ωT 各为多少？并画出其相频特性的渐近波特图。
3.16多级放大电路的设计与测试 一．实验目的 1.理解多级放大直接耦合放大电路的工作原理和设计方法。 2.学习并熟悉设计高增益的多级直接耦合放大电路的方法。 3.掌握多级放大器性能指标的测试方法。 4.掌握再放大电路中引入负反馈的方法。 二．实验预习与思考 基本要求： 用给定的三极管2SC1815（NPN），2SA1015(PNP)设计多级放大器，已知Vcc=+12V，Vee=-12V，要求设计差分放大器恒流源的射极电流Ieq3=1-1.5mA,第二放大级射极电流Ieq4=2-3mA；差分放大器的单端输出不失真电压增益至少大于10倍，主放大级的不失真电压增益不小于100倍；双端输入电阻大于10KOhm，输出电阻小于10Ohm，并保证输入级和输出级的直流电流为为零。 三．测试方法 静态工作点、增益、输入、输出阻抗、幅频特性等测试方法请参看前面的教学内容。 四．实验内容 用Multisim仿真设计结果，并调节电路参数以满足性能指标要求。给出仿真结果。 仿真实验电路： 测得放大电路单端输入电阻约为10KOhm，放大倍率3094.53倍。 由于放大倍率较大，如采用Ui=5mV，10kHz交流电，则放大电压Uo=Ui*Au=15.47V，超出了放大电路的最大输出，因此接下来的仿真实验采用交流电压为100uV，500Hz的交流电源。 测试电路： 2.电路放大倍率的测试
倍Au=3094.53总放大倍数： 测试电路：测试截图：差分输入，输出波形：主放大级输入、输出波形：总输入，输出波形：输入电阻测试2.Ri R U' U 10.372kOhm 49.085uV 10kOhm 100uV :测试电路：测试结果Ro=4.032hm 输出电阻： 370 1850 3.7K 18.5 37K 74K 185K 370K Au(dB) 69.790 69.811 69.798 69.328 67.71 65.573 54.922 46.614 分析电路： 测试结果：
第3 章自测题、习题解答 自测题3 一、选择： 选择：（请选出最合适的一项答案） 1、在三种常见的耦合方式中，静态工作点独立，体积较小是（）的优点。 A）阻容耦合B) 变压器耦合C）直接耦合 2、直接耦合放大电路的放大倍数越大，在输出端出现的漂移电压就越（）。 A) 大B) 小C) 和放大倍数无关 3、在集成电路中，采用差动放大电路的主要目的是为了（） A) 提高输入电阻B) 减小输出电阻C) 消除温度漂移D) 提高放大倍数 4、两个相同的单级共射放大电路，空载时电压放大倍数均为30，现将它们级连后组成一个两级放大电路，则总的电压放大倍数（） A) 等于60 B) 等于900 C) 小于900 D) 大于900 5、将单端输入——双端输出的差动放大电路改接成双端输入——双端输出时，其差模电压放大倍数将（）；改接成单端输入——单端输出时，其差模电压放大倍数将（）。 A) 不变B）增大一倍C) 减小一半D) 不确定 解：1、A 2、A 3、C 4、C 5、A C 二、填空： 6、若差动放大电路两输入端电压分别为u i1 = 10mV ，u i 2 = 4mV ，则等值差模输入信号为 u id =mV，等值共模输入信号为u ic =mV。若双端输出电压放大 倍数A ud =10 ，则输出电压u o =mV。 7、三级放大电路中，已知A u1 =A u 2 = 30dB ，A u 3 = 20dB ，则总的电压增益为 dB，折合为倍。 8、在集成电路中，由于制造大容量的较困难，所以大多采用的耦 合方式。 9、长尾式差动放大电路的发射极电阻R e 越大，对 越有利。 10、多级放大器的总放大倍数为，总相移
第五章 放大电路的频率响应 自 测 题 ☆一、（四版一）选择正确答案填入空内。 （1）测试放大电路输出电压幅值与相位的变化，可以得到它的频率响应，条件是 。 A.输入电压幅值不变，改变频率 B.输入电压频率不变，改变幅值 C.输入电压的幅值与频率同时变化 （2）放大电路在高频信号作用时放大倍数数值下降的原因是 ，而低频信号作用时放大倍数数值下降的原因是 。 A.耦合电容和旁路电容的存在 B.半导体管极间电容和分布电容的存在。 C.半导体管的非线性特性 D.放大电路的静态工作点不合适 （3）当信号频率等于放大电路的f L 或f H 时，放大倍数的值约下降到中频时的 。 A.0.5倍 B.0.7倍 C.0.9倍 即增益下降 。 A.3dB B.4dB C.5dB （4）对于单管共射放大电路，当f ＝ f L 时，o U 与i U 相位关系是 。 A.＋45? B.－90? C.－135? 当f ＝ f H 时，o U 与i U 的相位关系是 。 A.－45? B.－135? C.－225? 解：（1）A （2）B ，A （3）B A （4）C C
★二、（四版二）电路如图T5.2所示。已知：V C C ＝12V ；晶体管的C μ＝4pF ，f T = 50MHz ，'bb r ＝100Ω, 0＝80。试求解： （1）中频电压放大倍数sm u A ； （2）' C ； （3）f H 和f L ； （4）画出波特图。 图T5.2 解：（1）静态及动态的分析估算： ∥178 )(mA/V 2 .69k 27.1k 27.1k 17.1mV 26) 1(V 3mA 8.1)1(A μ 6.22c m be e b'i s i sm T EQ m b be i e b'bb'be EQ e b'c CQ CC CEQ BQ EQ b BEQ CC BQ R g r r R R R A U I g R r R r r r I r R I V U I I R U V I u （2）估算' C ： pF 1602)1(pF 214π2) (π2μc m ' μT e b'0 μπe b'0 T C R g C C C f r C C C r f
实验七多级交流放大器的设计 一．实验目的 1．学习多级交流放大器的设计方法。 2．掌握多级交流放大器的安装、调试与测量方法 二．预习要求 1．根据教材中介绍的方法，设计一个满足指标要求的多级交流放大器，计算出多级交流放大器中各元件的参数，画出标有元件值的电路图。 2．预习多级交流放大器的调试与测量方法，制定出实验方案，选择实验用的仪器设备。 三．实验原理 当需要放大低频范围内的交流信号时，可用集成运算放大器组成具有深度负反馈的交流放大器。由于交流放大器的级与级之间可以采用电容耦合方式，所以不用考虑运算放大器的失调参数和漂移的影响。因此，用运算放大器设计的交流放大器具有组装简单、调试方便、工作稳定等优点。 如果需要组成具有较宽频带的交流放大器，应选择宽带集成放大器，并使其处于深度负反馈。若要得到较高增益的宽带交流放大器，可用两个或两个以上的单级交流放大器级联组成。 在设计小信号多级宽带交流放大器时，输入到前级运算放大器的信号幅值较小，为了减小动态误差，应选择宽带运算放大器，并使它处于深度负反馈。由于运放的增益带宽积是一个常数，因此，加大负反馈深度，可以降低电压放大倍数，从而达到扩展频带宽度的目的。由于输入到后级运放的信号幅度较大，因此，后级运放在大信号的条件下工作，这时，影响误差的主要因素是运放的转换速率，运放的转换速率越大，误差越小。 四．设计方法与设计举例 1．设计方法与步骤： 169
170 （1）确定放大器的级数n 根据多级放大器的电压放大倍数A u Σ和所选用的每级放大器的放大倍数A ui ，确定多级 放大器的级数n 。 （2）选择电路形式 （3）选择集成运算放大器 先初步选择一种类型的运放，然后根据所选运放的单位增益带宽BW ，计算出每级放大 器的带宽。 ui Hi A BW f = （1） 并按（2）式算出。 121 ' -=n Hi Hi f f （2） 多级放大器的总带宽H f 必须满足： 'Hi H f f ≤ （3） 若'Hi H f f >，就不能满足技术指标提出的带宽要求，此时可再选择增益带宽积更高的 运放。一直到多级放大器的总带宽H f 满足（3）式为止。 当所选择的运放满足带宽要求后，对末级放大器所选用的运放，其转换速率R S 必须满足： om R U f S ?≥max 2π （4） 否则会使输出波形严重失真。 （4）选择供电方式 在交流放大器中的运放可以采用单电源供电或正负双电源供电方式。单电源供电与正 负双电源供电的区别是：单电源供电的电位参考点为负电源端（此时负电源端接地）。而正负双电源供电的参考电位是总电源的中间值（当正负电源的电压值相等时，参考电位为零）。 （5）计算各电阻值 根据交流放大器的输入电阻和对第一级电压放大倍数的要求，先确定出第一级的输入 电阻和负反馈支路的电阻，然后再根据第二级电压放大倍数的要求，确定出第二级的输入电阻和负反馈支路的电阻。按此顺序，逐渐地把每级的电阻值确定下来。 （6）计算耦合电容 当信号源的内阻和运放的输出电阻被忽略时，信号源与输入级之间、级与级之间的耦 合电容可按下式计算。 i L R f C π2)10~1(= （5） 上式中，i R 是耦合电容C 所在级的输入电阻。类似地输出电容可按下式计算。 L L R f C π2)10~1(= （6） 2．设计举例
分析：（1）中频等效电路（微变等效电路或交流等效电路） （2）计算A u ])1([72be25i2be1i2 31u1R r //R R r R //R A ββ++=-=其中： be172be2531u1]} )1([{r R r //R //R A ββ++-=或者： 72be2L 62u2)(1R r R //R A ββ++-= u2u1u A A A ?= （3）计算R i ：be121i r //R //R R = （4）计算R o ：6o R R =
分析：（1）中频等效电路（微变等效电路或交流等效电路） （2）计算A u 3 2 be2 i2 be1 1 i2 2 1 1u 1R) ( r R r R ) R // R ( Aβ β + + = + - =其中： be1 1 3 2 2 2 1 1u } ) 1( [ { r R R r // R A be + + + - = β β 或者： 1 ) 1( ) 1( u2 3 2 2 3 2 2 u ≈ + + + =A R r R A be 或者： β β u2 u1 u A A A? = （3）计算R i： be1 1 i r R R+ = （4）计算R o： 2 2 be2 3 o1β + + = R r // R R
分析：（1）中频等效电路（微变等效电路或交流等效电路） （2）计算A u 2 1u A A A ?= （3）计算R i （4）计算R o 静态工作点的计算同单管放大电路的方法，此处略。 123be211be1123be2(1)()1(1)() R R r A A r R R r ββ+==++∥∥ 或者 ∥∥242be2 R A r β=-i 1be1123be2[(1)()] R R r R R r β=++∥∥∥o 4 R R =
第3章自测题、习题解答 自测题3 一、选择： 选择：（请选出最合适的一项答案） 1、在三种常见的耦合方式中，静态工作点独立，体积较小是（）的优点。 A）阻容耦合 B) 变压器耦合 C）直接耦合 2、直接耦合放大电路的放大倍数越大，在输出端出现的漂移电压就越（）。 A) 大 B) 小 C) 和放大倍数无关 3、在集成电路中，采用差动放大电路的主要目的是为了（） A) 提高输入电阻 B) 减小输出电阻 C) 消除温度漂移 D) 提高放大倍数 4、两个相同的单级共射放大电路，空载时电压放大倍数均为30，现将它们级连后组成一个两级放大电路，则总的电压放大倍数（） A) 等于60 B) 等于900 C) 小于900 D) 大于900 5、将单端输入——双端输出的差动放大电路改接成双端输入——双端输出时，其差模电压放大倍数将（）；改接成单端输入——单端输出时，其差模电压放大倍数将（）。 A) 不变 B）增大一倍 C) 减小一半 D) 不确定 解：1、A 2、A 3、C 4、C 5、A C 二、填空：
6、若差动放大电路两输入端电压分别为110i u mV =，24i u mV =，则等值差 模输入信号为id u = mV ，等值共模输入信号为ic u = mV 。若双端输出电压放大倍数10ud A =，则输出电压o u = mV 。 7、三级放大电路中，已知1230u u A A dB ==，320u A dB =，则总的电压增益为 dB ，折合为 倍。 8、在集成电路中，由于制造大容量的 较困难，所以大多采用 的耦合方式。 9、长尾式差动放大电路的发射极电阻e R 越大，对 越有利。 10、多级放大器的总放大倍数为 ，总相移为 ， 输入电阻为 ，输出电阻为 。 解： 6、3mV 7mV 30mV 7、80 410 8、电容 直接耦合 9、提高共模抑制比 10、各单级放大倍数的乘积 各单级相移之和 从输入级看进出的等效电阻 从末级看进出的等效电阻 三、计算：
习题 1. 设2AX81的I CM =200mA ，P CM =200mW ，U (BR)CEO =15V ；3AD6的P CM =10W （加散热板），I CM =2A ，U (BR)CEO =24V 。求它们在变压器耦合单管甲类功放中的最佳交流负载电阻值。 解：当静态工作点Q 确定后，适当选取交流负载电阻值L R '，使Q 点位于交流负载线位于放大区部分的中点，则可输出最大不失真功率，此时的L R '称为最佳交流负载电阻。 忽略三极管的饱和压降和截止区，则有L CQ CC R I U '=。 同时应满足以下限制：CM CQ CC P I U ≤?，2 (BR)CEO CC U U ≤ ，2 CM CQ I I ≤ 。 (1)对2AX81而言，应满足mW 200CQ CC ≤?I U ，V 5.7CC ≤U ，mA 100CQ ≤I 。取 mW 200CQ CC =?I U 。 当V 5.7CC =U 时，mA 7.26CQ =I ，此时L R '最大，Ω=='k 28.07 .265 .7L(max)R ； 当mA 100CQ =I ，V 2CC =U 时，此时L R '最小，Ω=='k 02.0100 2 L(min)R ； 故最佳交流负载电阻值L R '为：ΩΩk 28.0~k 02.0。 (2)对3AD6而言，应满足W 10CQ CC ≤?I U ，V 12CC ≤U ，A 1CQ ≤I 。取 W 10CQ CC =?I U 。 当V 12CC =U 时，A 83.0CQ =I ，此时L R '最大，Ω=='46.1483.012 L(max)R ； 当A 1CQ =I 时， V 10CC =U ，此时L R '最小，Ω=='101 10L(min)R ； 故最佳交流负载电阻值L R '为：ΩΩ46.14~10。 2. 图题8-2为理想乙类互补推挽功放电路，设U CC =15V ，U EE =－15V ，R L =4Ω，U CE(sat)=0，输入为正弦信号。试求 (1) 输出信号的最大功率； (2) 输出最大信号功率时电源的功率、集电极功耗（单管）和效率； (3) 每个晶体管的最大耗散功率P Tm 是多少？在此条件下的效率是多少？
1前言1 2二级运算放大器电路 1 2.1电路结构 1 2.2设计指标 2 3 Cadence仿真软件 3 3.1 schematic原理图绘制 3 3.2 生成测试电路 3 3.3 电路的仿真与分析 4 3.1.1直流仿真 4 3.1.2交流仿真 4 3.4 版图绘制 5 3.4.1差分对版图设计 6 3.4.2电流源版图设计 7 3.4.3负载MOS管版图设计 7 3.5 DRC & LVS版图验证 8 3.5.1 DRC验证 8 3.5.2 LVS验证 8 4结论 9 5参考文献 9
本文利用cadence软件简述了二级运算放大器的电路仿真和版图设计。以传统的二级运算放大器为例，在ADE电路仿真中实现0.16umCMOS工艺，输入直流电源为5v，直流电流源范围27~50uA,根据电路知识，设置各个MOS管合适的宽长比，调节弥勒电容的大小，进入stectre仿真使运放增益达到40db，截止带宽达到80MHz和相位裕度至少为60。。版图设计要求DRC验证0错误，LVS验证使电路图与提取的版图相匹配，观看输出报告，要求验证比对结果一一对应。 关键词：cadence仿真，设计指标，版图验证。 Abstract In this paper, the circuit simulation and layout design of two stage operational amplifier are briefly described by using cadence software. In the traditional two stage operational amplifier as an example, the realization of 0.16umCMOS technology in ADE circuit simulation, the input DC power supply 5V DC current source 27~50uA, according to the circuit knowledge, set up each MOS tube suitable ratio of width and length, the size of the capacitor into the regulation of Maitreya, the simulation of stectre amplifier gain reaches 40dB, the cut-off bandwidth reaches 80MHz and the phase margin of at least 60.. The layout design requires DRC to verify 0 errors, and LVS validation makes the circuit map matching the extracted layout, viewing the output report, and requiring verification to verify the comparison results one by one. Key words: cadence simulation, design index, layout verification.
第四章§4.1 多级放大电路习题 （一）考核内容 3．掌握多级放大电路耦合方式、特点。 4.1 多级放大电路 4.4.1 多级放大电路的耦合方式 在多级放大电路中,将级与级之间的连接方式称为耦合方式.。一般常用的耦合方式有：阻容耦合、直接耦合、变压器耦合。 1、阻容耦合：将放大器通过电容和下一级的输入电阻连接的方式称为阻容耦合方式。 阻容耦合放大电路的优点是: (1)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、设计和调试带来了很大的方便。此外，还具有体积小、重量轻等优点。 (2)在信号传输过程中，交流信号损失小。 阻容耦合放大电路的缺点是: (1)因电容对交流信号具有一定的容抗，若电容量不是足够大，则在信号传输过程中会受到一定的衰减。尤其不便于传输变化缓慢的信号。 (2) 在集成电路中制造大容量的电容很困难，所以这种耦合方式下的多级放大电路不便于集成。 2 直接耦合 为了避免在信号传输过程中，耦合电容对缓慢变化的信号带来不良影响，把前一级输出端（或 经过电阻等）直接接到下一级的输入端，这种连接方式称为直接耦合。直接耦合的优点是: (1)既可以放大交流信号，也可以放大直流和变化非常缓慢的信号。 (2)电路简单，便于集成，所以集成电路中多采用这种耦合方式。 直接耦合的缺点是: (1) 直接耦合放大电路的各级静态工作点相互影响，各级静态工作点相互牵制。 (2) 存在零点漂移。 多级放大电路的直接耦合是指前一级放大电路的输出直接接在下一级放大电路的输入端，很显然直接耦合放大电路的各级静态工作点相互影响，并且还存在零点漂移现象，即当输入信号为零时，受环境温度等因素的影响，输出信号不为零，而是在静态工作点附近上下变化。 【概念】零点漂移：指当输入信号为零时，输出信号不为零，而是在静态工作点附近上下变化。 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。 放大电路级数愈多，放大倍数愈高，零点漂移问题愈严重。 3变压器耦合：放大器的级与级之间通过变压器连接的方式称为变压器耦合。 变压器耦合的优点是: (1)由于变压器不能传输直流，故各级静态工作点互不影响，可分别计算和调整。 (2)变压器可以通过电磁感应进行交流信号的传输，并且可以进行阻抗匹配，以使负载得到最大 功率。另外由于可以根据负载选择变压器的匝比，以实现阻抗匹配，故变压器耦合放大电路在大功率放大电路中得到广泛的应用。 变压器耦合的缺点是: (1)高频和低频性能比较差，不能传输直流或变化缓慢的信号，使用只能用于交流放大。 (2)变压器的重量太大，很难集成。 4.1.2多级放大电路的分析和计算 1. 电压放大倍数：多级放大电路的分析和计算与单级放大器的分析方法基本相同。对一个n级 级联的放大器，假设各级的电压放大系数分别为 n u u3 u2 u1 A A A A ??? ? ?，则总的电压放大系数为 n u u3 u2 u1 in on i3 o3 i2 o2 i o1 i o n u A A A A U U U U U U U U U U A ??? = ????? ? ? = = ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 在计算每级电压增益时，必须考虑前后级之间的影响，即前级放大器作为后级放大器的信号源 输入端，后级放大器是前级放大器的负载，例如 i2 L1 R R=， i2 c1 /// L1 R R R=。 增益：一般将用分贝表示的放大倍数称为增益，用G表示。 如果输入电阻和输出电阻相等，则电压增益G u为：) (dB lg 20 i o U U G u = 若用分贝（dB）表示，则多级放大总增益为各级增益的代数和，即： (dB) ) (dB 1u u G G=+(dB) 2 u G 2．输入和输出电阻 （1）输入电阻：由于输入级连接着信号源，它的主要任务是从信号源获得输入信号。 多级放大电路的输入电阻就是输入级的输入电阻，即 i1 i R R= （2）输出电阻：多级放大电路的输出级就是电路的最后一级，其作用是推动负载工作。 多级放大电路的输出电阻就是输出级的输出电阻，即 on o R R= 在多级放大电路里，可以把后级的输入电阻作为是前级的负载。在多级放大电路里，可以把前级输出电阻是后级的信号源电阻，
模拟电子电路例题_负反馈放大电路例题: 1. 1.电流并联负反馈可稳定放大器的输出____,这种负反馈放大器的输入电阻____，输出电阻____。 答案：电流，低，高 2.要求多级放大器输入电阻低，输出电阻也低，应该在多级放大器间引入____负反馈。 答案：电压并联 3.要求多级放大器输入电阻高，输出电压稳定，应该在多级放大器中引入____负反馈。 答案：电压串联 4.直流负反馈只能影响放大器的____，交流负反馈只影响放大器的交流____。 答案：静态工作点，性能 5.将放大电路的____的一部分或全部通过某种方式反送到____称作反馈。 答案：输出信号，输入端 6.负反馈使放大电路____降低，但使____得以提高，改善了输出波形的____,展宽了放大电路的____。 答案：放大倍数，闭环放大倍数的稳定性，非线性失真，通频带 7.串联负反馈使输入电阻____，而并联负反馈使输入电阻____。 答案：提高，降低 8.电压负反馈使输出电阻____，而电流负反馈使输出电阻____。 答案：降低，提高 9.反馈深度用____来表示，它体现了反馈量的大小。
答案： 2. 电路如图示，试分别说明 （1）为了使从引到T2基极的反馈为负反馈，图中运放的正反馈应如何标示。 （2）接成负反馈情况下，若,欲使，则R F= (3）在上述情况下，若运放A的A vo或电路中的RC值变化5％，问值也变化5％吗 解：（1）电路按瞬时极性法可判断，若A上端标示为（＋）极时为电压串联负反馈，否则为正反馈。可见上（＋）下（－）标示才正确。
（2）若为电压串联负反馈，因为，则 成立。由，可得 （３）由于只决定于R F和R b2两个电阻的值，因而基本不变，所以值不会改变。 3. 下列电路中，判别哪些电路是负反馈放大电路属于何种负反馈类型那些属于直流反馈，起何作用
东南大学电工电子实验中心 实验报告 课程名称：模拟电子电路基础 第三次实验 实验名称：三极管放大电路设计 院（系）：专业： 姓名：学号： 实验室: 105 实验组别： 同组人员：实验时间：2015年05月04日评定成绩：审阅教师：
实验三三极管放大电路设计 一、实验目的 1.掌握单级放大电路的设计、工程估算、安装和调试； 2.了解三极管、场效应管各项基本器件参数、工作点、偏置电路、输入阻抗、输出阻抗、 增益、幅频特性等的基本概念以及测量方法； 3.了解负反馈对放大电路特性的影响。 4.掌握多级放大电路的设计、工程估算、安装和调试； 5.掌握基本的模拟电路的故障检查和排除方法，深化示波器、稳压电源、交流毫伏表、 函数发生器的使用技能训练。 二、预习思考： 1.器件资料： 上网查询本实验所用的三极管9013的数据手册，画出三极管封装示意图，标出每个管脚的名称，将相关参数值填入下表： 注：额——表示Absolute maximum ratings，最大额定值。 2.偏置电路： 图3-3中偏置电路的名称是什么？简单解释是如何自动调节晶体管的电流I C以实现稳定直流工作点的作用的，如果R1、R2取得过大能否再起到稳定直流工作点的作用，为什么？ 答： ①图3-1偏置电路名称：分压式偏置电路。 ②自动调节晶体管电流Ic以实现稳定直流工作点的作用的原理： 当温度升高，会引起静态电流ICQ(≈IEQ)的增加，此时发射极直流电位UEQ=IEQ*RE 也会增加，而由于基极电位UBQ基本固定不变，因此外加在BJT发射结上的电压UBEQ=UBQ-UEQ将减小，迫使IEQ减小，进而抑制了ICQ的增加，使ICQ基本维持不变，达到自动稳定静态工作点的目的。同理，当温度降低时，ICQ减小，UEQ同时减小，而UBEQ则上升促使IEQ增大，抑制了ICQ 的减小，进而保证了Q点的稳定。 ③若R1、R2取得过大，则不能再起到稳定工作点的作用。这是因为在此情况下， 流入基极的电流不可再忽略，UB不稳定导致直流工作点不稳定。
电工电子技术课程设计报告 题目：多级放大电路的设计 二级学院机械工程学院 年级专业 14 动力本 学号 1401250029 学生姓名周俊 指导教师张云莉 教师职称讲师 报告时间：2015.12.28
目录 第一章．基本要求和放电电路的性能指标 (1) 第二章．概述和任务分析 (5) 第三章．电路原理图和电路参数 (6) 第四章．主要的计算过程 (9) 第五章．电路调试运算结果 (11) 第六章．总结 (12) 制作调试步骤及结果 (12) 收获和体会 (13) 第七章．误差和分析 (14) 第八章．参考文献 (15)
第一章．基本要求和放电电路的性能指标 1. 基本要求： 用给定的三极管2SC1815(NPN)，2SA1015(PNP)设计多级放大器，已知V CC =+12V, -V EE =-12V ，要求设计差分放大器恒流源的射极电流I EQ3=1~1.5mA ，第二 级放大射极电流I EQ4=2~3mA ；差分放大器的单端输入单端输出不是真电压增益至 少大于10倍，主放大器的不失真电压增益不小于100倍；双端输入电阻大于10k Ω，输出电阻小于10Ω，并保证输入级和输出级的直流点位为零。设计并仿真实现。 2. 放电电路的性能指标： 第一种是对应于一个幅值已定、频率已定的信号输入时的性能，这是放大电路的基本性能。第二种是对于幅值不变而频率改变的信号输出时的性能。第三种是对应于频率不变而幅值改变的信号输入时的性能。 1.1第一种类型的指标： 1.放大倍数 放大倍数是衡量放大电路放大能力的指标。它定义为输出变化量的幅值与输入变化量的幅值之比，有时也称为增益。虽然放大电路能实现功率的放大，然而在很多场合，人们常常只关心某一单项指标的放大的倍数，比如电压或者电流的放大倍数。由于输出和输入信号都有电压和电流量，所以存在以下四中比值： （1-1） 1.
第十章 练习题 1. 集成运算放大器是： 答 ( ) (a) 直接耦合多级放大器 (b) 阻容耦合多级放大器 (c) 变压器耦合多级放大器 2. 集成运算放大器的共模抑制比越大， 表示该组件： 答 ( ) (a) 差模信号放大倍数越大； (b) 带负载能力越强； (c) 抑制零点漂移的能力越强 3. 电路如图10-1所示，R F2 引入的反馈为 ： 答 ( ) (a) 串联电压负反馈 (b) 并联电压负反馈 (c) 串联电流负反馈 (d) 正反馈 图10-1 4. 比例运算电路如图10-2所示，该电路的输出电阻为： 答 ( ) (a) R F (b) R 1+R F (c) 零 图10-2 5. 电路如图10-3所示，能够实现u u O i =- 运算关系的电路是： 答 ( ) (a) 图1 (b) 图2 (c) 图3 图10-3 6. 电路如图10-4所示，则该电路为： 答 ( )
(a)加法运算电路； (b)反相积分运算电路； (c) 同相比例运算电路 图10-4 7. 电路如图10-5所示，该电路为： 答 ( ) (a) 加法运算电路 (b) 减法运算电路 (c) 比例运算电路 O u i 1 u i2 图10-5 8. 电路如图10-6所示，该电路为： 答 ( ) (a) 加法运算电路 (b) 减法运算电路 (c) 比例运算电路 u O u i 1u i2 图10-6 9. 电路如图10-7所示，该电路为： 答 ( ) (a)比例运算电路 (b) 比例—积分运算电路 (c) 微分运算电路 O u 图10-7 10. 电路如图10-8所示 ，输入电压u I V =1，电阻R R 1210==k Ω， 电位器R P 的阻值为20k Ω 。 试求：(1) 当R P 滑动点滑动到A 点时，u O =? (2) 当R P 滑动点滑动到B 点时，u O =? (3) 当R P 滑动点滑动到C 点(R P 的中点)时 , u O =?
第二章基本放大电路 自测题 一、在括号内用“”或“×”表明下列说法是否正确。 （1）只有电路既放大电流又放大电压，才称其有放大作用；（ ） （2）可以说任何放大电路都有功率放大作用；（） （3）放大电路中输出的电流和电压都是由有源元件提供的；（ ） （5）放大电路必须加上合适的直流电源才能正常工作；（）（6）由于放大的对象是变化量，所以当输入信号为直流信号 时，任何放大电路的输出都毫无变化；（） （7）只要是共射放大电路，输出电压的底部失真都是饱和失 真。（） 解：（1）× （2）√ （3）× （4）× （5）√ （6）× （7）× 三、在图T2.3所示电路中，已知V CC＝12V，晶体管的＝100，＝100kΩ。填空：要求先填文字表达式后填得数。 （1）当＝0V时，测得U BEQ＝0.7V，若要基极电流I BQ＝20μA， 则和R W之和R b＝≈ kΩ；而若测得U CEQ＝6V，则R c＝≈ kΩ。 （2）若测得输入电压有效值=5mV时，输出电压有效值＝ 0.6V，则电压放大倍数 ＝ ≈。 若负载电阻R L值与R C相等，则带上负载 图T2.3后输出电压有效值＝＝V。 解：（1）。 （2）。 四、已知图T2.3所示电路中V CC＝12V，R C＝3kΩ，静态管压 降U CEQ＝6V；并在输出端加负载电阻R L，其阻值为3kΩ。选择一 个合适的答案填入空内。 （1）该电路的最大不失真输出电压有效值U om≈ ；
A.2V B.3V C.6V （2）当＝1mV时，若在不失真的条件下，减小R W，则输出电压的幅值将； A.减小 B.不变 C.增大 （3）在＝1mV时，将R w调到输出电压最大且刚好不失真，若此时增大输入电压，则输出电压波形将； A.顶部失真 B.底部失真 C.为正弦波 （4）若发现电路出现饱和失真，则为消除失真，可将。 A.R W减小 B.R c减小 C.V CC减小 解：（1）A （2）C （3）B （4）B 2.5在图P2.5所示电路中，已知晶体管的＝80，r be＝1kΩ，＝ 20mV；静态时U BEQ＝0.7V，U CEQ＝4V，I BQ＝20μA。判断下列结论是否正确，凡对的在括号内打“”，否则打“×”。 图P2.5 （1）（）（2）（） （3）（）（4）（） （5）（）（6）（） （7）（）（8）（） （9）（）（10）（） （11）≈20mV ( ) （12）≈60mV ( ) 2.10已知图P2.10所示电路中晶体管的＝100，r be=1kΩ。 （1）现已测得静态管压降U CEQ＝6V，估算R b约为多少千欧；（2）若测得和的有效值分别为1mV和100mV，则负载电阻R L为多少千欧？ 图P2.10
摘要 电子设备中，往往需要放大微弱的信号，这主要是通过放大电路实现的。基本放大电路由单个晶体管或场效应管构成，为单级放大电路，其电压放大倍数可以达到几十倍。而当信号非常微弱时，单级放大电路无法满足放大需求，此时我们把若干个单级放大电路串接在一起，级联组成多级放大电路。 本文主要研究多级放大电路的分析与设计，根据各级电路级间耦合方式的不同，分别设计了直接耦合放大电路、阻容耦合放大电路和光耦合放大电路，分析了电路的静态工作点、电压放大倍数、输入电阻和输出电阻等指标特性。在此基础上，讨论了差分放大电路以及消除互补输出级交越失真的方法。 最后，以前面的讨论为基础，设计了一款具有差分输入的多级放大电路，对电路性能指标进行了设定，并分析了各部分的作用。
2.1直接耦合多级放大电路的设计 2.1.1 设计原理 根据设计要求，本设计主要采用两级放大，为了传递变化缓慢的直流信号，可以把前级的输出端直接接到后级的输入端。这种连接方式称为直接耦合。如图2.1所示。直接耦合式放大电路有很多优点，它既可以放大和传递交流信号，也可以放大和传递变化缓慢的信号或者是直流信号，且便于集成。实际的集成运算放大器其内部就是一个高增益的直接耦合多级放大电路。直接耦合放大电路，由于前后级之间存在着直流通路，使得各级静态工作点互相制约、互相影响。因此，在设计时必须采取一定的措施，以保证既能有效地传递信号，又要使各级有合适的工作点。
图2.1 直接耦合两级放大电路 通常在第二级的发射极接入稳压二极管，这样既提高了第二级的基级电位，也使第一级的集电极静态电位抬高，脱离饱和工作区，可以使整个电路稳定正常的工作，稳定三极管的静态工作点。 但是在一个多级放大电路的输入端短路时，输出电压并非始终不变，而是会出现电压的随机漂动，这种现象叫做零点漂移，简称零漂。产生零漂的原因有很多，主要是以下两点：一方面，由于元器件参数，特别是晶体管的参数会随温度的变化而变化；另一方面，即使温度不变化，元器件长期使用也会使远见老化，参数就会发生变化，由温度引起的叫做温漂，由元器件老化引起的叫做零漂，在多级放大电路中，第一级的影响尤为严重，它将被逐级放大，以至影响整个电路的工作，所以零漂问题是直接耦合放大电路的特殊问题。 解决零漂的方法有很多种，例如引入直流负反馈来稳定静态工作点，以减小零漂；利用温度补偿元件补偿放大管的零点漂移，利用热敏电阻或二极管来与工作管的温度特性相补偿；利用工作特性相同的管子构成对称的一种电路—差动放大电路，这是最为行之有效的方法，故本次设计采用差动放大电路来设计实现。
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： 其中i2L1r R =。 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，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0i =u 时0o ≠u （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 ，β）随温度的变化，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ic i2i1u u u ==。在共模输入信号作用下，电路的输出电压0o =u ，共模电压放大倍数0c =A 。 （2）差模输入。两个输入信号的大小相等、极性相反，即id i2i12 1u u u =-=。在共模输入 信号作用下，电路的输出电压o1o 2u u =，差模电压放大倍数d1d A A =。 （3）比较输入。两个输入信号大小不等、极性可相同或相反，即i2i1u u ≠，可分解为共模信号和差模信号的组合，即： 式中u ic 为共模信号，u id 为差模信号，分别为： 输出电压为： 3．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A d 与A c 之比的绝对值，即： 或用对数形式表示为：