放大电路也叫放大器,是电子设备中最基本的单元电路。在学习放大电路之前,我们先了解一下基本放大电路的组成、元器件的作用及放大原理,明确一些基本概念,如多级放大器的级间耦合方式及特点、功率放大器等,然后简要介绍由场效应晶体管构成的放大电路,最后介绍由晶体管构成的开关电路。

基本放大电路的组成

基本放大电路是由晶体管、电阻、电源、耦合电容及负载等构成的。图2-11a所示为电路原理图,晶体管是放大电路的核心器件,担负着放大电流的作用。在描绘电路图时习惯用图2-11b所示形式,不再画出电源符号。

放大电路基础入门(如何快速掌握基本放大电路)(1)

图2-11 基本放大电路的组成原理图

基本放大电路中各元器件的作用如下:

VBB是基极偏置电源,VCC是集电极偏置电源,它们使晶体管具备放大条件。Rb叫做基极偏置电阻,通过VBB可为晶体管提供合适的基极电流(Ib),这个电流通常叫基极偏置电流。Rb过大或过小都会造成晶体管不能正常起到放大作用。

Rc是集电极负载电阻,一方面给集电极提供适当的直流电位(静态电位),还能防止Ic过大使晶体管过热而损坏,另一方面通过它可将电流变化转变为电压变化。

C1和C2为隔直耦合电容器。我们已经知道电容器对高频信号呈短路(电阻很小),对直流信号呈现为高电阻,相当于不通(直流电被隔断)。电路图中“⊥”表示“接地”,通常与电源的负极相接。它并不是指土地的“地”,而是表示电路的参考“零”电位,只表示电路中各点电压的公共端点。这是一个很重要的概念,在对电路测量电压时大多是以地为参考点的。

在实际应用电路中,使用两个电源很不方便,一般从VCC中通过电阻分压获取VBB,即使用同一个电源,这时要适当改变Rb的阻值,以提供合适的Ib

输入端(输入回路)接信号源电压Us,Rs表示信号源内阻,输入信号电压为Ui;输出端(输出回路)接负载电阻RL,输出电压为Uo

共射放大电路

1.固定偏置放大电路

固定偏置放大电路的结构如图2-12所示。当电路接通时,就有Ib和Ic产生,并且Ib是固定不变的,Ib=(VCC-Ube)/Rb,又Ube=0.6~0.7V,因此Ib≈VCC/Rb。Ic=β×Ib,知Ic受Ib控制变化。Ie=Ib Ic,这是三个电流一定要满足的。Ic流过Rc产生压降,可得集电极电压Uc=VCC-Ic×Rc

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图2-12 固定偏置放大电路图

固定偏置放大电路的电压放大工作原理为:在输入端加上正弦波信号源后,信号源电压(Us)通过电容器C1、晶体管的b-e结形成的回路产生信号电流ib,信号电流是随信号内容变化的。

在信号电压的正半周,信号电流ib通过电容器C1、晶体管的b-e结回到信号源的负极,对电容器C1充电,其充电电流就是信号电流ib,加到Ib上使基极电流增大为

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由晶体管的电流放大原理可知,Ic增大为

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,此时集电极电压

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在信号电压的负半周,信号电流ib使Ib减小,同时Ic也减小,Uc跟着减小。

这里还要注意,集电极输出的信号波形与输入信号波形是相反的,也就是呈反相。所以该放大器又称为反相放大器。这种放大电路由于基极偏置电流是由固定电阻Rb提供的,Rb的阻值确定后,Ib和Ic就确定了,Ib=VCC/Rb,所以属于固定偏压放大电路。另外,环境温度变化、电源电压波动、元器件老化等因素都会使其原来设置好的静态工作点(偏置电流)发生改变,从而影响放大器的正常工作。比如,温度上升时,晶体管的穿透电流增大,会导致电路不能正常工作。

2.分压偏置放大电路

分压偏置放大电路的结构形式如图2-13所示。

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图2-13 分压偏置放大电路

在该电路中,Rb1、Rb2对电源电压串联分压得到Ub=VCC×Rb2/(Rb1 Rb2),可知,基极电压Ub不随温度发生变化,且有

Ue=Ub-0.7V

Ie=Ue/Re

Ic≈Ie

Uce=VCC-Ic×(Rc Re

分压偏置放大电路的放大原理与固定偏置放大电路相同,即变化的Uo通过负载RL对电容C2充电、放电,在RL上得到被放大了的信号。

共集电极放大电路

共集电极放大电路原理图如图2-14所示。

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图2-14 共集电极放大电路

与共射放大电路不同的是,共集电极放大电路中晶体管集电极上没有接电阻。输入信号为Ui,输出信号从Re两端取出。

共集电极放大电路的特点是,偏置固定,由Rb、Re和晶体管的b-e结内阻决定了基极电压Ub。从固定偏置上可看出,输出电压Ue在任何时候都比Ub低0.6V。所以该电路的电压放大倍数略小于1。因此该电路又叫射极跟随器、射极输出器或电压跟随器。电路中的电流满足Ic=β×Ib,与前述电路相同。

该电路虽然没有电压放大能力,但仍有较大的电流放大能力,这是该电路的最大特点。也正因为这个特点,绝大多数电子设备中都使用该电路来带动负载。

共基极放大电路

共基极放大电路原理图如图2-15所示。

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图2-15 共基极放大电路

共基极放大电路的特点是:基极由电容器Cb接地,用以稳定基极电压。信号通过C1由发射极输入,被放大了的信号从集电极经C2输出。

共基极放大电路的放大原理请读者自行分析。

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