2024年5月13日发(作者：秦访文)
模拟电路第二章 放大电路基础
模拟电路第二章放大电路基础
第2章放大电路基础
2.1教学要求
1、掌握放大电路的组成原理，熟练掌握放大电路直流通路、交流通路及交流等效电
路的画法并能熟练判断放大电路的组成是否合理。
2、熟识理想情况下放大器的四种模型，并掌控增益、输入电阻、电阻值等各项性能
指标的基本概念。
3、掌握放大电路的分析方法，特别是微变等效电路分析法。
4、掌控压缩电路三种基本组态（ce、cc、cb及cs、cd、cg）的性能特点。5、介绍
压缩电路的级间耦合方式，熟识多级压缩电路的分析方法。
2.2基本概念和内容要点
2.2.1压缩电路的基本概念
1、放大电路的组成原理
无论何种类型的压缩电路，均由三大部分共同组成，例如图2.1右图。第一部分就是
具备压缩促进作用的半导体器件，例如三极管、场效应管，它就是整个电路的核心。第二
部分就是直流偏置电路，其促进作用就是确保半导体器件工作在压缩状态。第三部分就是
耦合电路，其促进作用就是将输出信号源和输入功率分别相连接至压缩管及的输出端的和
输入端的。
（1）偏置电路
①在分立元件电路中，常用的偏置方式存有压强偏置电路、自偏置电路等。其中，分
后甩偏置电路适用于于任何类型的放大器件；而自偏置电路只适合于用尽型场效应管（如
jfet及dmos管）。
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输出信号耦合电路耦合电路输入功率t偏置电路外围电路图2.1下面详述偏置电路和
耦合电路的特点。
②在集成电路中，广泛采用电流源偏置方式。
偏置电路除了为压缩管提供更多最合适的静态点（q）之外，还应当具备平衡q点的
促进作用。（2）耦合方式
为了保证信号不失真地放大，放大器与信号源、放大器与负载、以及放大器的级与级
之间的耦合方式必须保证交流信号正常传输，且尽量减小有用信号在传输过程中的损失。
实际电路有两种耦合方式。
①电容耦合，变压器耦合
这种耦合方式具有隔直流的作用，故各级q点相互独立，互不影响，但不易集成，因
此常用于分立元件放大器中。
②轻易耦合
这是集成电路中广泛采用的一种耦合方式。这种耦合方式存在的两个主要问题是电平
配置问题和零点漂移问题。解决电平配置问题的主要方法是加电平位移电路；解决零点漂
移问题的主要措施是采用低温漂的差分放大电路。2、放大电路的主要性能指标及其意义
（1）输入和输出电阻
输入电阻ri从放大器输出端口视入的耦合电阻，它定义为放大器输出电压vi和输出
电流ii的比值，即为
ri=viii（2―1）ri与网络参数、负载电阻rl有关，表征了放大器对信号源的负载特
性。输出电阻ro是表征放大器带负载能力的一个重要参数。它定义为输入信号电压源vs
短路或电流源is开路并断开负载时，从放大器输出端口视入的一个等效电阻，即
ro=v2i2rl=∞vs=0（2―2）
式中v2为负载断开处加入的电压，i2表示由v2引起的流入放大器输出端口的电流，
ro不仅与网络参数有关，还与源内阻rs有关。若要求放大器具有恒定的电压输出，ro
应当越小越不好；若建议放大器具备恒定的电流输入，ro应当越大越不好。（2）压
缩倍数或增益
它表示输出信号的变化量与输入信号的变化量之比，用来衡量放大器的放大能力。根
据需要处理的输入和输出电量的不同，有四种不同的增益定义，它们分别是：
①电压增益voav=vi（2―3）43
②电流增益
互阻增益③④互导增益
ioai=iivoar=iiioag=vi（2―4）（2―5）（2―6）
为了表观功率对增益的影响，导入功率rl开路和短路时的增益。功率rl开路时的电
压增益定义为
votavt==avrl=∞vi（2―7）
它与电压增益av的关系为
rl短路时的电流增益定义为
它与电流增益ai的关系为
rlav=avtro+rl（2―8）ionain==ai=0rlii（2―9）（2―10）
为了表观输出信号源对放大器鞭策的大小，常常导入源增益的概念。其中，源电压增
益定义为
源电流增益定义为
（3）杂讯
它是评价放大器放大信号质量的重要指标，常分为线性失真和非线性失真两大类。
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roai=ainro+rlvoriavs==avvsrs+ri（2―11）iorsais==aiisrs+ri（2―12）线性失
真又有频率失真和瞬变失真之分，它是由于放大器是一种含有电抗元件的动态网络而产生
的。前者是由于对不同频率的输入信号产生不同的增益和相移所引起的信号失真；后者是
由于电抗元件对电压或电流不能突变而引起的输出波形的失真。线性失真不会在输出信号
中产生新的频率分量。
非线性失真则就是由于半导体器件的非线性特性所引发的。它可以引发输入信号中产
生代莱频率分量。3、压缩电路的类型
根据输入和输出电量的不同，放大器有四种增益表达式，相应有四种类型的放
大器，它们的区别分散整体表现在对ri和ro的建议上。例如表中2.1右图。
表2.1放大器的类型
类型模型增益+vo对ri的建议对ro的建议电压放大器rsvs++viri+votrl－
roav,avsri＞＞rs(ri→∞)ro＜＜rl(ro→0)－－－电流放大器
isiirsriioniororlai,aisri＜＜rs(ri→0)ro＞＞rl(ro→∞)互导放大器
rsvs++viriioniororlag,agsri＞＞rs(ri→∞)ro＞＞rl(ro→∞)－－互阻放大器
isiirsri+votrl－ro+voar,arsri＜＜rs(ri→0)ro＜＜rl(ro→0)－4、压缩电路的分析方
法
放大电路的分析分静态（直流）分析和动态（交流）分析，静态分析是动态分析的基
础，动态性能的分析则是放大器分析的最终目的。目前，常用的放大器的分析方法有以下
三种：
（1）图解分析法：利用晶体管的输出、输出特性曲线对放大器展开分析。其关键在
于并作放大器的直流功率线及交流功率线。该方法适合分析电路参数对q点的影响以及q
点对放大器性能的影响，分析放大器的非线性失真问题，确认放大器的最小不杂讯颤抖
45
态范围vom等。该方法形象、直观，但输出信号过小时，分析误差很大。
（2）等效电路分析法：利用晶体管的直流及交流小信号模型对放大器进行分析。其
关键在于作放大器的直流交流通路，尤其是交流微变等效电路。该方法是工程上常用的分
析方法，利用它可获得放大器各项性能指标的工程近似值。
（3）计算机仿真分析法：利用电路仿真程序展开分析。例如利用pspice程序对电路
展开分析，它可以对电路展开直流分析、交流大信号分析、瞬态分析、孟特卡罗
（montecarlo）分析和最坏（worstcase）情况分析。
2.2.2bjt放大电路
1、压缩电路的基本组态
放大电路的组态是针对交流信号而言的。对于晶体三极管（或场效应管）放大器，观
察输入信号作用在哪个电极，输出信号又从哪个电极取出，除此之外的另一个电极即为组
态形式。例如：若输入信号加在晶体三极管基极，输出信号从集电极取出，则该电路为共
发射极组态电路。bjt放大电路的三种基本组态为：共发射极、共集电极和共基极。
2、三种基本组态压缩电路的性能比较
见表2.2。
表中2.2bjt压缩电路
共发电路vccrb1c1trsvs+rb2rercc2rlce+vo共基电路共集电路
rs+vsc1trb1rb2cbc2+rcrlvccvoc1rsv+rb2rb1vcctc2+vore－－－－rerl－－av－
(大)rberb1∥rb2∥rbe(中)βrl′βrl′(大)rberbere∥(小)1+βrc(大)(考虑rce)－
α≈－1输入、输出同相有电压放大作用无电流放大作用作电流接续器构成组合放大电路
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(1+β)rl′≈1rbe+(1+β)rl′ri(1+β)rl′］rb1∥rb2∥
［rbe+(小)rbe+rb1∥rb2∥rsre∥(大)1+β－(1+β)(小)输出、输入同相有电流压缩促进
作用并无电压压缩促进作用并作多级放大器的输出级、中间级、隔绝级roain特点
rc(中)(考量rce)β(小)输出、输入反二者既有电压压缩促进作用又存有电流压缩促进作
用并作多级放大器的中间级，提供更多增益应用领域
2024年5月13日发(作者：秦访文)
模拟电路第二章 放大电路基础
模拟电路第二章放大电路基础
第2章放大电路基础
2.1教学要求
1、掌握放大电路的组成原理，熟练掌握放大电路直流通路、交流通路及交流等效电
路的画法并能熟练判断放大电路的组成是否合理。
2、熟识理想情况下放大器的四种模型，并掌控增益、输入电阻、电阻值等各项性能
指标的基本概念。
3、掌握放大电路的分析方法，特别是微变等效电路分析法。
4、掌控压缩电路三种基本组态（ce、cc、cb及cs、cd、cg）的性能特点。5、介绍
压缩电路的级间耦合方式，熟识多级压缩电路的分析方法。
2.2基本概念和内容要点
2.2.1压缩电路的基本概念
1、放大电路的组成原理
无论何种类型的压缩电路，均由三大部分共同组成，例如图2.1右图。第一部分就是
具备压缩促进作用的半导体器件，例如三极管、场效应管，它就是整个电路的核心。第二
部分就是直流偏置电路，其促进作用就是确保半导体器件工作在压缩状态。第三部分就是
耦合电路，其促进作用就是将输出信号源和输入功率分别相连接至压缩管及的输出端的和
输入端的。
（1）偏置电路
①在分立元件电路中，常用的偏置方式存有压强偏置电路、自偏置电路等。其中，分
后甩偏置电路适用于于任何类型的放大器件；而自偏置电路只适合于用尽型场效应管（如
jfet及dmos管）。
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输出信号耦合电路耦合电路输入功率t偏置电路外围电路图2.1下面详述偏置电路和
耦合电路的特点。
②在集成电路中，广泛采用电流源偏置方式。
偏置电路除了为压缩管提供更多最合适的静态点（q）之外，还应当具备平衡q点的
促进作用。（2）耦合方式
为了保证信号不失真地放大，放大器与信号源、放大器与负载、以及放大器的级与级
之间的耦合方式必须保证交流信号正常传输，且尽量减小有用信号在传输过程中的损失。
实际电路有两种耦合方式。
①电容耦合，变压器耦合
这种耦合方式具有隔直流的作用，故各级q点相互独立，互不影响，但不易集成，因
此常用于分立元件放大器中。
②轻易耦合
这是集成电路中广泛采用的一种耦合方式。这种耦合方式存在的两个主要问题是电平
配置问题和零点漂移问题。解决电平配置问题的主要方法是加电平位移电路；解决零点漂
移问题的主要措施是采用低温漂的差分放大电路。2、放大电路的主要性能指标及其意义
（1）输入和输出电阻
输入电阻ri从放大器输出端口视入的耦合电阻，它定义为放大器输出电压vi和输出
电流ii的比值，即为
ri=viii（2―1）ri与网络参数、负载电阻rl有关，表征了放大器对信号源的负载特
性。输出电阻ro是表征放大器带负载能力的一个重要参数。它定义为输入信号电压源vs
短路或电流源is开路并断开负载时，从放大器输出端口视入的一个等效电阻，即
ro=v2i2rl=∞vs=0（2―2）
式中v2为负载断开处加入的电压，i2表示由v2引起的流入放大器输出端口的电流，
ro不仅与网络参数有关，还与源内阻rs有关。若要求放大器具有恒定的电压输出，ro
应当越小越不好；若建议放大器具备恒定的电流输入，ro应当越大越不好。（2）压
缩倍数或增益
它表示输出信号的变化量与输入信号的变化量之比，用来衡量放大器的放大能力。根
据需要处理的输入和输出电量的不同，有四种不同的增益定义，它们分别是：
①电压增益voav=vi（2―3）43
②电流增益
互阻增益③④互导增益
ioai=iivoar=iiioag=vi（2―4）（2―5）（2―6）
为了表观功率对增益的影响，导入功率rl开路和短路时的增益。功率rl开路时的电
压增益定义为
votavt==avrl=∞vi（2―7）
它与电压增益av的关系为
rl短路时的电流增益定义为
它与电流增益ai的关系为
rlav=avtro+rl（2―8）ionain==ai=0rlii（2―9）（2―10）
为了表观输出信号源对放大器鞭策的大小，常常导入源增益的概念。其中，源电压增
益定义为
源电流增益定义为
（3）杂讯
它是评价放大器放大信号质量的重要指标，常分为线性失真和非线性失真两大类。
44
roai=ainro+rlvoriavs==avvsrs+ri（2―11）iorsais==aiisrs+ri（2―12）线性失
真又有频率失真和瞬变失真之分，它是由于放大器是一种含有电抗元件的动态网络而产生
的。前者是由于对不同频率的输入信号产生不同的增益和相移所引起的信号失真；后者是
由于电抗元件对电压或电流不能突变而引起的输出波形的失真。线性失真不会在输出信号
中产生新的频率分量。
非线性失真则就是由于半导体器件的非线性特性所引发的。它可以引发输入信号中产
生代莱频率分量。3、压缩电路的类型
根据输入和输出电量的不同，放大器有四种增益表达式，相应有四种类型的放
大器，它们的区别分散整体表现在对ri和ro的建议上。例如表中2.1右图。
表2.1放大器的类型
类型模型增益+vo对ri的建议对ro的建议电压放大器rsvs++viri+votrl－
roav,avsri＞＞rs(ri→∞)ro＜＜rl(ro→0)－－－电流放大器
isiirsriioniororlai,aisri＜＜rs(ri→0)ro＞＞rl(ro→∞)互导放大器
rsvs++viriioniororlag,agsri＞＞rs(ri→∞)ro＞＞rl(ro→∞)－－互阻放大器
isiirsri+votrl－ro+voar,arsri＜＜rs(ri→0)ro＜＜rl(ro→0)－4、压缩电路的分析方
法
放大电路的分析分静态（直流）分析和动态（交流）分析，静态分析是动态分析的基
础，动态性能的分析则是放大器分析的最终目的。目前，常用的放大器的分析方法有以下
三种：
（1）图解分析法：利用晶体管的输出、输出特性曲线对放大器展开分析。其关键在
于并作放大器的直流功率线及交流功率线。该方法适合分析电路参数对q点的影响以及q
点对放大器性能的影响，分析放大器的非线性失真问题，确认放大器的最小不杂讯颤抖
45
态范围vom等。该方法形象、直观，但输出信号过小时，分析误差很大。
（2）等效电路分析法：利用晶体管的直流及交流小信号模型对放大器进行分析。其
关键在于作放大器的直流交流通路，尤其是交流微变等效电路。该方法是工程上常用的分
析方法，利用它可获得放大器各项性能指标的工程近似值。
（3）计算机仿真分析法：利用电路仿真程序展开分析。例如利用pspice程序对电路
展开分析，它可以对电路展开直流分析、交流大信号分析、瞬态分析、孟特卡罗
（montecarlo）分析和最坏（worstcase）情况分析。
2.2.2bjt放大电路
1、压缩电路的基本组态
放大电路的组态是针对交流信号而言的。对于晶体三极管（或场效应管）放大器，观
察输入信号作用在哪个电极，输出信号又从哪个电极取出，除此之外的另一个电极即为组
态形式。例如：若输入信号加在晶体三极管基极，输出信号从集电极取出，则该电路为共
发射极组态电路。bjt放大电路的三种基本组态为：共发射极、共集电极和共基极。
2、三种基本组态压缩电路的性能比较
见表2.2。
表中2.2bjt压缩电路
共发电路vccrb1c1trsvs+rb2rercc2rlce+vo共基电路共集电路
rs+vsc1trb1rb2cbc2+rcrlvccvoc1rsv+rb2rb1vcctc2+vore－－－－rerl－－av－
(大)rberb1∥rb2∥rbe(中)βrl′βrl′(大)rberbere∥(小)1+βrc(大)(考虑rce)－
α≈－1输入、输出同相有电压放大作用无电流放大作用作电流接续器构成组合放大电路
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(1+β)rl′≈1rbe+(1+β)rl′ri(1+β)rl′］rb1∥rb2∥
［rbe+(小)rbe+rb1∥rb2∥rsre∥(大)1+β－(1+β)(小)输出、输入同相有电流压缩促进
作用并无电压压缩促进作用并作多级放大器的输出级、中间级、隔绝级roain特点
rc(中)(考量rce)β(小)输出、输入反二者既有电压压缩促进作用又存有电流压缩促进作
用并作多级放大器的中间级，提供更多增益应用领域