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第3章 多级放大电路(qchsh_2012)
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第3章 多级放大电路(qchsh_2012)
官方公共微信集成电子技术 && 疑难解答
【题目1】：放大电路为什么要设置正确的静态工作点？怎样从输出电压波形中区分饱和失真和截止失真？
【相关知识】：放大器件的非线性特性和放大的本质，放大电路静态工作点与失真的关系等。
【解题方法】：从放大的前提是输出信号不失真作为出发点加以说明。
【解答过程】：放大电路的核心元件是有源半导体器件，即三极管或场效应管，它们均为非线性器件。在基本放大电路中，只有在信号的任意时刻半导体器件都工作在线性放大区，输出波形才不会失真。因此，放大电路必须设置静态工作点Q。当输入信号为零时，半导体器件各电极上的电流与电压处于静态。对于三极管，Q点包括基极电流、集电极（或发射极）电流（或）、be间电压和管压降；对于场效应管，Q点包括栅源电压、漏极电流和管压降。当有信号输入时，在放大管的输入回路便产生动态信号，它加载在静态之上，于是输出回路电流随之产生相应的变化，再由负载电阻转换成电压的变化，从而实现了电压放大。如图所示为以三极管为例的电压输出波形，正确的静态工作点Q可以保证输出信号的不失真。若静态工作点为靠近截止区的Q1点，则输出波形容易发生截止失真（正弦波形出现圆顶）；若静态工作点为靠近饱和区的Q2点，则输出波形容易发生饱和失真（正弦波形出现削顶）。
【题目2】：放大电路中静态工作点Q和各动态参数、、和最大不失真输出电压有何关系？
【相关知识】：放大电路静态工作Q的设置；放大电路各动态参数如增益、输入电阻、输出电阻以及最大不失真输出的计算；电路直流负载线、交流负载线等。
【解题方法】：首先应明确放大电路放大的前提是不失真，即所设置的Q点在一定的输入信号范围内既不产生饱和失真又不产生截止失真。通常，满足不失真要求的Q点并不是唯一的，它在直流负载线上有一个范围，而究竟选择该范围中的哪一点应取决于对动态参数、、的要求。设计时要兼顾考虑各参数指标。
【解答过程】：在晶体管的h参数等效电路中：
&&&&&&&&（1）
&&&&&&&&为晶体管发射极静态电流。
图E4a 阻容耦合共射放大电路
&&&&&&&&下面以提高图1所示阻容耦合共射放大电路的方法为例，来说明Q点与动态参数、、的关系。为使问题简单起见，设电路某一参数变化时其余参数不变。
&&&&&&&&图1所示电路的电压放大倍数为：
&&&&&&&&（2）
&&&&&&&&单从式（2）看，可以通过增大、、和减小来增大，这些方法是否合理且行之有效呢？
&&&&&&&&（1）是由负载本身决定的，通常不能改变。
&&&&&&&&（2）增大虽可使增大。但必须考虑到，一方面由于输出电阻为，增大，就是增大，从而使电路带负载能力减弱；另一方面，当远远大于时，，所以增大对提高电压放大能力的影响不大，而且增大会使静态管压降减小，从而可能引起放大电路产生饱和失真。
&&&&&&&&（3）若且，根据式（1）可得
&&&&&&&&（3）
&&&&&&&&于是式（2）可改写为
&&&&&&&&式（4）表明，通过更换管子来增大对影响不大。换言之，在相同的情况下，大的管子也大，只有在不满足式（3）时增大才是有效的方法。同时应注意，增大会使增大，从而使Q点沿直流负载线上移，易产生饱和失真。
&&&&&&&&（4）减小使增大，随之增大，必然减小，根据式（2）可知，一定增大。从对各种组态的放大电路分析可知，电压放大倍数与有关，所以对单管放大电路而言，减小是增大的行之有效的方法。但是由于输入电阻，减小和将使减小，从而增大从信号源汲取的电流；而且减小会使Q点沿直流负载线上移，易产生饱和失真。
&&&&&&&&综上所述，各种方法中，减小即增大是提高图1所示放大电路电压放大能力的最有效的方法。当然，的减小必须适当。可见，无论采用何种方法均不能顾此失彼，应当充分考虑它们对Q点的影响，以及由于Q点变化对输入电阻和输出电阻等的影响。上述分析也说明，不能将电子电路中的表达式看成为单纯的数学公式，电子电路是非线性电路，各种参数均与静态工作点有关。我们应对照电路深入理解式中各参量的物理意义及其相互关系。
&&&&&&&&以下再分析Q点与最大不失真输出的关系：空载时，图1所示阻容耦合共射放大电路的交、直流负载线合二而一，输出电压沿图2中所示直流负载线变化。当静态工作点在处，增大输入电压将首先出现截止失真，这时有：
&&&&&&&&Q点沿直流负载线上移时，最大不失真输出电压将随之增大，若上移到某一点时：
&&&&&&&&则可达到最大，即输入电压增大到一定值时电路同时出现截止失真和饱和失真，此时：
&&&&&&&&图E4a
阻容耦合共射放大电路的直流负载线和交流负载线
若Q点再继续上移，则又将减小。上移至时，增大输入电压将首先出现饱和失真，此时：
&&&&&&&&在带负载的情况下，为求，应首先画出放大电路的交流负载线，如图2所示，其斜率为（）且过Q点，与水平坐标轴的交点为 （，0）。此时输出电压将沿交流负载线变化。可见输出电压不产生饱和失真的最大幅值为（），输出电压不产生截止失真的最大幅值为。
&&&&&&&&若，说明当输入电压增大时电路首先出现饱和失真，所以：
&&&&&&&&若，说明当输入电压增大时电路首先出现截止失真，所以：
&&&&&&&&当，即Q点处在交流负载线中点时为最大。此时：
&&&&&&&&综上所述，随Q点的变化而变，应根据交流负载线求解阻容耦合共射放大电路的。应当指出，直接耦合共射放大电路直流负载线和交流负载线总是重合的，因而其的分析方法与阻容耦合共射放大电路空载时相同，只是必须注意等效负载电阻的大小。
【题目3】：典型的共射放大电路在进行静态分析时，何时可以采用简单估算？误差有多大？
【相关知识】：共射放大电路静态工作点的估算方法和采用戴维南等效计算方法。
【解题方法】：通过分别采用估算法和戴维南等效法求解静态工作点，对结果进行分析比较。
【解答过程】：共射放大电路是三种组态放大电路之一，典型电路如图E4a所示。熟练掌握CE电路的特点和分析方法对于其它放大电路的分析是大有好处的。
CE放大电路
&&&&&&&&静态偏置利用电阻Rb1和Rb2对直流电源VCC分压再与射极电阻Re一起决定电路的静态工作点，并使工作点稳定。一个难点是在静态工作点计算时，何时可以采用估算方法？其误差有多大？由图1可得近似计算方法：
&&&&&&&&，
&&&&&&&&若采用戴维南等效，则有：
&&&&&&&&其中：&&&&，
&&&&&&&&可见，只有在电阻Re和Rb1、Rb2 是同一数量级时才可以简单采用估算方法。如果Re比Rb1、Rb2小得多，则只能采用戴维南等效方法进行计算。大家还可以想想如果，又如何计算呢？
【题目4】：放大电路中，直流量、交流量和瞬时总量的含义是什么？怎样表示？
【相关知识】：放大电路的直流分析（画直流通路）和交流分析（画交流通路）。
【解题方法】：通过具体波形说明直流量、交流量和瞬时总量的含义及规范的书写格式。
【解答过程】：在放大电路工作时，总是交、直流电量共存。当有交流信号输入时，放大管各电极的电流、电压均为瞬时总量。但在进行直流分析时，应画出直流通路，此时各电流、电压均为直流量；在进行交流分析时，应暂时搁置直流量，画出交流通路，此时各电流、电压均为交流量。
&&&&&&&&图E4a为典型共射电路中，和的波形。E4a（a）为共射放大电路输入电压 波形（规定交流量的英文字母用小写其下标也用小写字母表示），此时三极管的瞬时管压降为，如图E4a（c）所示，（瞬时总量的英文字母用小写，其下标用大写字母表示），在图E4a（c）中，虚线为静态管压降（直流量的英文字母为大写，下标也用大写字母表示），实线波形与虚线之间是ce间电压的交流分量，而在图中实线波形与横坐标值之间为ce间电压的瞬时总量。同理可知图E4a（b）中基极电流、、的含义。可见在交流通路中，虽然为交变信号，使得基极回路电流随输入信号的极性有正、负的变化，但在实际电路中，基极电流瞬时总量的方向是不变的，只不过在输入信号的正半周期时总量增大，而负半周时总量减小而已。
【题目5】：在放大电路的分析方法中，图解分析法和微变等效电路法各有什么特点和应用场合？
【相关知识】：基本放大电路图解法和等效电路法。
【解题方法】：通过对两种分析方法的特点的介绍，了解它们的各自特点。
【解答过程】：（1）图解分析法的优点是直观形象，在说明放大过程的有关概念时特别有用；微变等效电路法即模型分析法，其优点是分析过程简单明了，使用方便，应用广泛。
&&&&&&&&（2）图解分析法的缺点是作图麻烦，并且需要放大管的输出特性曲线，且无法分析放大电路的频率响应；微变等效电路法的缺点是只适用于小信号动态分析。
&&&&&&&&（3）图解分析法能够求得放大电路的静态工作点，能按输入波形画出输出电压电流波形，确定放大电路的低频电压放大倍数和最大不失真输出电压幅度；微变等效电路法能分析放大电路的电压放大倍数、输入电阻、输出电阻和频率响应特性。
&&&&&&&&（4）图解分析法常用于简单放大电路的分析，在动态分析时可以是小信号工作，也可以是大信号工作；微变等效电路法适用于各种放大电路的小信号动态分析。
【题目6】：对由不同类型场效应管构成的基本放大电路，在设置静态工作点时有何特殊要求？
【相关知识】：场效应管设置偏置电压的方法和Q点估算。
【解题方法】：在分析场效应管构成的基本放大电路的直流通路基础上，分析其栅－源电压是否满足不同类型的场效应管特性要求。
【解答过程】：根据场效应管的类型及其特性，为设置合适的静态工作点，在输入回路和输出回路应分别加上合适的直流电源。表一中列出了各类FET对偏置电压的要求。在实际电路中，常采用自给偏压电路和分压式偏置电路。
各类FET对偏置电压的要求
&&&&&&&&（1）自给栅偏压电路――只能用于耗尽型场效应管
（a）基本电路&&&&&&&&（b）直流通路
场效应管自偏压电路
&&&&&&&&N沟道耗尽型绝缘栅场效应管的自给栅偏压电路如图E4a（a）所示。其直流通路如图E4a（b）所示。因栅极电流IG≈0，静态时栅极直流电位VG=0，且耗尽型场效应管即使在VGS=0时也存在导电沟道，所以ID流过RS产生的直流压降VGS=VG-VS= -IDRS，正好作为偏置电压。注意这种电路只适用于耗尽型场效应管，而不适用于增强型场效应管。这是因为图E4a中若N沟道耗尽型绝缘栅场效应管换成N沟道增强型绝缘栅场效应管，则因N沟道增强型绝缘栅场效应管要求VGS>0,而该电路不能提供正确的偏置条件，不适用于增强型场效应管。双极型三极管显然也不能采用这种偏置电路。
&&&&&&&&（2）分压式自偏压电路――适用于增强型场效应管
&&&&&&&&图E4a（a）是N沟道增强型场效应管构成的共源放大电路，静态偏置电路如图E4a（b）所示，称为分压式自偏压电路。
（a）基本电路&&&&&&&&（b）直流通路
分压式自偏压电路
&&&&&&&&因为场效应管栅极电流近似为零，所以Rg3内无电流流过，静态时栅极电压为固定栅压：
&&&&&&&&而源极上的电压为自给偏压，于是偏置电压为：
&&&&&&&&电路中也可短接，不影响静态工作点，但加上可提高放大电路输入电阻。
【题目7】：放大电路三种基本组态各适用于什么场合？
【相关知识】：晶体管和场效应管构成的基本组态放大电路的组成和特点。
【解题方法】：通过对各个基本组态放大电路特性的分析和比较，掌握其特点和主要应用场合。
【解答过程】：学习放大电路的三种基本组态，不仅要掌握用微变等效电路分析法去推导它们的动态性能指标，还应掌握三种组态放大电路在动态性能上的差别及其原因。
&&&&&&&&（1）相位关系：CE电路为反相放大；CB和CC电路为同相放大。场效应管放大电路与晶体管放大电路相对应（CS类似CE，CG类似CB，CD类似CC）。上述不同组态的电压相位关系，无论是对NPN型或PNP型晶体管，还是对N型沟道或P型沟道场效应管均适用。
&&&&&&&&（2）电压放大倍数：CE和CB组态具有较大的电压放大倍数；CC组态的电压放大倍数小于且接近于1，故又称射极跟随器。一般来说，由于场效应管值较小，CS放大电路的电压放大倍数比CE放大电路相对较低（晶体管的等效＝/）。
&&&&&&&&（3）输入电阻：若信号从基极输入（如CE、CC），输入电流为基极电流，则输入电阻较大；若信号由射极输入（如CB），输入电流为射极电流，则输入电阻较小。场效应管CS、CD电路的输入电阻通常远大于CE和CC电路的输入电阻。
&&&&&&&&（4）输出电阻：若信号从集电极输出（如CE、CB），输出电阻较大；若信号从射极输出（如CC），因基极回路电阻要折合到输出端，则输出电阻较小。
&&&&&&&&（5）用途：CE放大电路既有电压放大作用，又有电流放大作用，因而应用广泛，特别适合多级放大电路的中间级；CC放大电路只放大电流、不放大电压，其特点是输入电阻高、输出电阻低，多用于输入级、输出级或缓冲级，起隔离、阻抗变换或电流放大的作用；CB放大电路只放大电压、不放大电流，其最大优点是频率特性好，常用于宽频或高频放大电路。场效应管放大电路最突出的优点是输入电阻高，并且噪声低、温度稳定性好，易于集成化，因此被广泛地应用于各种集成电子电路中。
&&&&&&&&放大电路三种组态的比较如下表所示：
【题目8】：多级放大电路的级间耦合方式主要有哪些？各适用于什么场合？
【相关知识】：多极放大电路级间耦合方式种类特性。
【解题方法】：分析多级放大电路的几种主要级间耦合方式和各自优缺点，以及它们的主要应用场合。
【解答过程】：多级放大电路的级间耦合方式主要有阻容耦合、直接耦合、变压器耦合和光电耦合。
&&&&&&&&阻容耦合方式的优点是电路简单，各级的静态工作点相互独立，设计调试方便。缺点是不能放大频率较低的信号和直流信号，即低频特性较差，且不便于集成化。通常用于分立元件电路。
&&&&&&&&直接耦合方式的优点是具有良好的低频特性，可以放大变化缓慢的信号，易于集成化。缺点是零漂给分析、设计和调试带来困难。适合于集成化。
&&&&&&&&变压器耦合方式的优点是各级的静态工作点互不影响，便于分析、设计和调试，且能实现阻抗变换，可以选择最佳的负载值与放大电路匹配。缺点是频率特性较差，不能耦合低频及直流信号；笨重，体积大，价格贵。通常用于分立元件功率放大电路或高频调谐电路。
&&&&&&&&光电耦合是通过电光转换实现电信号的传递，在电气上实现了隔离。由于光电耦合器已经实现了集成化，体积小，使用十分方便。但在线性放大电路中。由于光电耦合器件特性的非线性限制了它的应用，而在数字电路中，则应用广泛。
【题目9】：如何正确判别各放大电路的基本组态？
【相关知识】：放大电路的交流分析及交流通路等。
【解题方法】：必须注意放大电路的基本组态是以放大电路的交流通路为依据的。
【解答过程】：晶体管放大电路有共射、共集和共基三种接法，场效应管放大电路有共源、共漏和共栅三种接法，不同接法的放大电路具有不同的特点，也就具有不同的适用场合，因而判断放大电路属于哪种基本接法是判断其基本性能的基础。要正确判断放大电路的基本组态，属于动态分析范畴，故通常总要画出放大电路的交流通路。而对于实用电路，常常并不采用观察晶体管或场效应管哪个极接“地”的方法来判断其接法，因为在不少电路中放大管的三个极都不直接接“地”。通常是通过信号的输入、输出方式，即看输入信号作用于哪个电极和输出信号通过哪个电极作用于负载来判断基本接法，如表一、表二所示。
表一 晶体管放大电路
表二 场效应管放大电路
【题目10】：组成一个正确的放大电路应注意哪些基本原则？
【相关知识】：放大电路的基本特征、静态工作点的设置和放大电路的交直流通路。
【解题方法】：从放大电路的直流通路来判定半导体器件是否工作在线性放大区；从交流通路来判定外加的变化信号能否正确加到放大器件的相应电极，以及放大器件能否把放大后的输出信号正确输出给负载。
【解答过程】：放大电路能够放大交流信号的基本条件：一是设置合适的静态工作点Q；二是交流信号能够作用于放大电路的输入回路，并能够使输出回路的信号作用于负载，即在交流通路中信号能顺利传递（没有短路和断路的地方）。
&&&&&&&&在组成一个正确的放大电路时应建立下列正确的概念：
&&&&&&&&（1） 放大的本质是利用有源元件（晶体管和场效应管）实现能量的控制和转换。负载电阻的能量主要取自于直流电源，而不是信号源和有源元件。
&&&&&&&&（2） 对放大电路的基本要求是不失真地放大。在基本放大电路中，动态信号总是加载在直流量之上，且在信号的整个周期内晶体管始终工作在放大区，场效应管始终工作在恒流区，输出信号才不会失真。因此必须设置合适的Q点。
&&&&&&&&（3） 为了设置合适的Q点，需根据晶体管工作在放大区的条件和场效应管工作在恒流区的条件外加合适的直流电源，而且管子输出回路的直流电源也是负载电阻的供电电源。
&&&&&&&&具体做法如下：
&&&&&&&&一、通过画出放大电路的直流通路，从中分析：
&&&&&&&&（1）直流供电电源（如、等）的大小和极性；
&&&&&&&&（2）静态工作点（如、、；、、等）能否正确建立。
&&&&&&&&二、通过画出放大电路的交流通路，从中分析：
&&&&&&&&（1）输入回路中信号能否正确加入；
&&&&&&&&（2）输出回路中信号能否正确取出（给负载）。
&&&&&&&&例如，对于CE放大电路，信号必须加在b－e之间，以使发生变化，从而才能引起的变化。输出负载必须加在c－e之间，以使的变化变成的变化和的变化。
【题目11】：在使用三极管或场效应管的低频小信号模型时应注意哪些问题？
【相关知识】：三极管放大电路和场效应管放大电路的低频小信号模型特点。
【解题方法】：通过列举归纳低频小信号模型特点，强调应注意事项。
【解答过程】：（1）低频小信号模型或H参数模型只适用于分析放大电路的低频参数，此时，三极管或场效应管的极间电容和结电容可以忽略不计。如要求分析放大电路工作在高频条件下的性能指标，则应采用高频小信号模型。
&&&&&&&&（2）低频小信号模型是对放大管特性在静态工作点附近进行线性化处理后得到的，因此，模型中的对象应是变化量或交流分量。
&&&&&&&&（3）小信号模型中的各个参数，如、、均为微变参数，且其数值与静态工作点位置有关，并非固定的常数。
&&&&&&&&（4）小信号模型中的电流源方向和大小取决于输入端控制电压或电流的方向和大小，当输入端的电压或电流确定时，受控电流源电流的方向和大小也确定，与三极管或场效应管的类型无关。注意与三极管或场效应管实际的直流电压极性或电流方向相区别。
&&&&&&&&（5）三极管的在工程计算时常用以下公式估算：
&&&&&&&&其中为基区体电阻，通常在100Ω～300Ω之间取值。
&&&&&&&&（6）三极管和场效应管的动态输出电阻和很大，若将三极管和场效应管的输出特性曲线看成是水平的，则和为&，因此和通常可忽略不计。
【题目12】：当信号源内阻高（如Rs＝100kΩ），且负载较小（如RL＝100Ω）时，比较采用CE或CC放大电路所能得到的电压放大能力？
【相关知识】：三极管各种组态放大电路的特点和适用场合。
【解题方法】：通过比较，分析直接采用CE或CC放大电路和以CC作为电阻匹配转换接口电路的多级放大电路的电压放大能力，理解如何构成合适的多级放大电路。
【解答过程】：若采用CE放大电路，如图E4aZ 01（a）所示，设CE放大电路的输入电阻Ri＝1 kΩ，输出电阻Ro＝10 kΩ，负载开路时的电压放大倍数为，则接上信号源和负载后，电路的源电压放大倍数为：
&&&&&&&&若采用CC放大电路，如图E4aZ 01（b）所示，设CC放大电路的输入电阻Ri＝100 kΩ，输出电阻Ro＝100 Ω，负载开路时的电压放大倍数为。可得电路的源电压放大倍数为：
&&&&&&&&其中可见，在输入信号源内阻较大和负载较小的情况下，采用CE或CC放大电路都不能得到较好的电压放大能力。尽管CE放大电路的开路电压放大倍数比CC放大电路大，但是由于CE电路的Ri较小且Ro较大，图E4aZ 01 (a)所示的CE电路的源电压放大倍数比图1(b)所示的CC电路反而要小。由此可见，Ri和Ro的大小将明显地影响放大电路的源电压放大倍数。欲使增大，要求Ri尽可能大，Ro尽可能小。
&&&&&&&&由以上分析可知，在输入信号源内阻较大和负载较小的情况下，单级放大电路中的任何一种基本组态都不能得到有效的电压放大，只有配置合理的多级放大电路，才能满足实际系统的要求，例如采用如图E4aZ 02所示的多级放大电路，输入级采用CC电路，中间级采用CE电路，输出级采用CC电路。
&&&&&&&&图E4aZ 02所示电路的源电压放大倍数为：
&&&&&&&&电路能实现较好的电压放大能力。
【题目13】：多级放大电路一般由输入级、中间级和输出级组成，各级电路的作用是什么？应如何选择合适的放大组态？
【相关知识】：各种组态放大电路特点、多极放大电路各级电路的性能指标要求等。
【解题方法】：输入级放大电路主要考虑如何有效地从信号源汲取信号；中间级放大电路主要是对输入信号进行电压放大；输出级放大电路的主要作用是高效地把放大后的信号输送给负载。
【解答过程】：在选择输入级放大电路时，主要考虑对输入电阻的要求。在许多实际应用中，信号源可以等效为含内阻的电压源信号，因此要求输入级的输入电阻尽可能高，以最大限度地利用信号源信号电压，这时应选择共集组态放大电路或其它输入阻抗高的放大电路。
&&&&&&&&中间级放大电路的主要作用是放大信号电压，主要考虑如何提高电压放大倍数，因此应选择电压放大倍数较大的共射组态放大电路。若为了改善放大电路的高频特性，则可选择共射-共基或共射-共集组合电路。
&&&&&&&&输出级放大电路的主要作用是输出具有一定功率的信号，主要应考虑对输出电阻的要求。通常选择共集组态或甲乙类功率放大电路，它们的输出电阻小，可以使输出接近恒压输出。如果要求输出接近于恒流输出，则应选择输出电阻较大的共基或共射组态放大电路。
【题目14】：在计算多级放大电路的放大倍数时，如何考虑后一级放大电路的负载效应？
【相关知识】：多极放大电路的计算、开路电压放大倍数以及带载放大倍数。
【解题方法】：通常认为多级放大电路总的增益为各级放大电路的电压放大倍数之积，这里各级电压放大倍数是指带负载增益，即考虑到把下一级放大电路的输入电阻做为本级电路的负载。
【解答过程】：多级放大电路总的电压放大倍数为各级放大电路的电压放大倍数之积：
&&&&&&&&在计算多级放大电路的电压放大倍数时，应考虑后一级放大电路的输入电阻作为前一级放大电路的负载对它的影响。有两种方法可以求得多级放大电路的电压放大倍数：
&&&&&&&&①在计算各级放大电路的电压放大倍数时，将后一级放大电路的输入电阻作为它的负载。
&&&&&&&&②在计算各级放大电路的电压放大倍数时，先假设后级断开（即令RL＝&），求出各级放大电路的开路电压放大倍数。然后将各级放大电路相连，则其总的电压放大倍数为（以两级电路为例）：
&&&&&&&&下面以一个实例来说明。
&&&&&&&&如图的两级放大电路中，若已知T1管的&1、rbe1和T2管的&2、rbe2，且电容C1、C2、Ce在交流通路中均可忽略。
图 E4aZ 01
&&&&&&&&先以上述的第一种方法进行求解：
&&&&&&&&将第二级放大电路的输入电阻作为第一级的负载时，第一级的电压放大倍数为：
&&&&&&&&由于第二级放大电路为射极跟随器，即， 所以：
&&&&&&&&（1）
&&&&&&&&若采用上述的第二种方法进行求解：
&&&&&&&&假设第二级是断开时：
&&&&&&&&所以：
&&&&&&&&（2）&&&&&&&&比较式（1）（2）不难看出，这两种计算方法尽管处理方法不同，但其结果是完全一致的。
【题目15】：集成运放电路中的恒流偏置电源是如何工作的？
【相关知识】：基本放大电路静态工作点Q的设置、利用直流负反馈稳定Q点的方法、恒流源等。
【解题方法】：集成运放内部电路可以看作是直接耦合的高增益多级放大电路，通过在每一级放大电路中引入恒流源，使静态工作点Q稳定。
【解答过程】：集成运放中为了使各级电路均有稳定的静态工作点，不是采用给晶体管b－e间或场效应管g-s间加偏置电压来决定输出回路电流，而是为每级放大管输出回路注入恒定电流（、或、）的方法来设置Q点，这种方法在具有恒流源的差分放大电路中曾采用过。
图E4aZ 01集成运放中常见的电流源电路
&&&&&&&&在基本放大电路的分析中我们知道，稳定静态工作点的基本措施是引入直流负反馈和温度补偿，Q点稳定就是静态集电极电流稳定。实际上，在图E4aZ 01（a）所示的晶体管电流源电路中，电阻R起了直流电压负反馈的作用。可以设想，若温度升高，则管的集电极电流增大，由于电阻R上的压降增大，导致管集电极电位降低，从而使、管的基极电位降低，基极电流随之减小，集电极电流也就减小；当温度降低时上述各电量均向相反方向变化，从而使集电极电流和得到稳定。
图E4aZ 02有源负载共射放大电路
&&&&&&&&在图E4aZ 01（b）～（c）所示电路中，发射极电阻也起直流负反馈作用。若温度升高，集电极电流增大，则一方面R的负反馈作用使基极电位降低，另一方面的电流负反馈作用使发射极电位升高，结果b-e间电压减小，基极电流随之减小，集电极电流也就减小，两方面的负反馈作用将使Q点更加稳定。
&&&&&&&&在图E4aZ 02所示电路中，和应为特性完全相同的一对晶体管，它们组成镜像电流源，在的情况下：
&&&&&&&&为使电路正常工作，中应加上一定的直流电压，以使的基极回路形成基极电流。由图可知，，因此为了保证一定的，应对中的直流分量的大小提出要求。当温度变化使变化时，由于基本不变，中直流分量的大小需自动调整以维持。可见，这种设置静态工作点的方法也可使得Q点稳定。
【题目16】：如何从晶体管的物理模型得到简化的高频小信号模型？
【相关知识】：晶体管的物理模型、低频和高频小信号模型等。
【解题方法】：通过对晶体管物理模型的分析，结合低频小信号模型推出简化的高频小信号模型。
【解答过程】：晶体管有两个PN结：发射结和集电结，当工作频率很高时，结电容不能忽略，每个PN结都可以用一个结电阻和结电容并联来等效。按照晶体管的实际结构，考虑发射结和集电结电容后，可得如图E4aZ 01 (a)所示的模型，常称为晶体管的物理模型。
&&&&&&&&物理模型中，、分别为集电区和发射区的体电阻，它们的数值很小，实际上可忽略不计。为集电结的反偏电阻，为三极管动态输出电阻，它们通常数值较大，可当作开路。于是可得到如图E4aZ 01 (b)所示的简化混合&模型。
&&&&&&&&简化混合&模型中，集电结电容横跨在输入和输出两个回路之间，使电路分析很不方便。为此，可通过密勒定理将折合到输入回路的等效电容和输出回路中的等效电容，如图E4aZ 01 (c)所示。设（近似为中频时的电压放大倍数），可知，为负值，且。由密勒定理可得
&&&&&&&&由于输出回路中的等效电容容量很小，它与后面的负载所形成的时间常数也很小，工程计算时常常可忽略。因此简化后的高频小信号模型如E4aZ 01 (d)所示，图中。
图E4aZ 01 三极管的高频小信号模型
(a) 物理模型
(b) 简化混合&模型
(c) 单向化处理
(d) 简化模型
【题目17】：为什么在有源负载电路中必须考虑的影响？
【相关知识】：基本放大电路和有源负载电路的动态分析模型。
【解题方法】：通常，c-e间动态等效电阻可以认为趋于无穷大，但对有源负载电路进行动态分析时可知，如忽略将有很大的误差。
【解答过程】：在放大电路中，因为集电极电阻和发射极电阻通常只有几千欧或十几千欧，而c-e间动态等效电阻常为几百千欧，它对或的并联作用不大，可视作开路。
图E4a01Z 01有源负载放大电路
（a）共射放大电路
（b）差分放大电路
&&&&&&&&图E4a01Z 01（a）所示的共射放大电路的交流等效电路如图E4a01Z 02（a）所示。管c-e间的动态等效电阻是管的等效集电极电阻，与管c-e间动态等效电阻等数量级。利用诺顿定理将晶体管输出回路的受控电流源与变换为有内阻的电压源，如E4a01Z 02（b）所示。若，则输出电压仅为开路电压的1/2，可见在实际电路中，凡遇到两个电阻数量级相当时时，决不可忽略其中的任何一个。由图E4a01Z 01（a）可知，空载时电压放大倍数
&&&&&&&&其数值很大，这说明有源负载大大提高了电路的电压放大能力。该电路带上负载电阻时的电压放大倍数为：
&&&&&&&&当时，有：
&&&&&&&&说明有源负载下使放大电路输出电阻很大，以至于集电极动态电流几乎全部流向负载。
图E4a01Z 02
有源负载共射放大电路的交流等效电路
（a）带负载时的交流等效电路
（b）输出回路的等效变换
建议使用分辨率为：800*600以上
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