放大电路、单管共发射极放大电路结构、工作原理

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放大电路、单管共发射极放大电路结构、工作原理

• 本文介绍的定义
• 一、放大电路基本概念
• 二、单管共发射极放大电路

本文介绍的定义

放大、实现放大作用、放大电路技术指标测量、电压放大倍数、电流放大倍数、相量表示、最大输出幅度、峰峰值、非线性失真系数、输入电阻、输出电阻、通频带、最大输出功率与效率、单管共射放大电路、集电极电源、集电极负载电阻、基极电源、静态基极电流、单管共射放大电路工作原理、放大电路原则、阻容耦合单管共射放大电路、隔直电容、耦合电容。

一、放大电路基本概念

放大：实现能量的控制，使用能量小的输入信号控制另一个能源，使输出端负载上得到能量比较大的信号。扬声器，听到什么声音，取决于天线接收的信号，输出功率大的音量，能量来自于另一个直流源。放大的对象是变化量，输入信号小变化量，输出端负载上得到大变化量。

实现放大作用：要采用具有放大作用的电子器件，双极型三极管基极电流Ib对集电极电流Ic有控制作用。场效应管栅源电压Ugs对漏极电流Id也有控制作用。两种器件都可以实现放大作用。

放大电路技术指标测量：在放大电路输入端加上正弦测试电压，然后测量电路中其他有关电量。

放大倍数：电压放大倍数，输出电压与输入电压变化量之比，输入正弦测试电压时，可用输出电压与输入电压正弦相量之比表示。电流放大倍数，输出电流与输入电流变化量之比，可用输出电流与输入电流正弦相量之比表示。以下两公式，在输出电压输出电流基本也是正弦波，输出信号没有明显失真时，有意义。

相量表示：电压的相量表示，由正弦电压的有效值U和初相ψ构成，复数的模表示电压的最大值，其辐角表示电压的初相，如下图。

最大输出幅度：放大电路提供给负载的最大输出电压(最大输出电流)，一般是电压的有效值，也可用峰峰值表示，，正弦信号峰峰值等于有效值乘以二倍根号二。

非线性失真系数：放大器件输入输出具有非线性，因此放大电路输出波形会产生非线性失真，输入单一频率正弦波，输出波形除基波还有谐波。非线性失真系数的公式如下，U1、U2、U3… 表示输出信号基波、二次谐波、三次谐波… 的幅值。

输入电阻：从放大电路输入端看进去的等效电阻。描述放大电路对信号源索取电流的大小，输入电阻越大，说明索取电流越小，这样最好。输入电阻公式如下，等于外加正弦输入电压与输入电流之比。

输出电阻：从放大电路输出端看进去的等效电阻。描述放大电路带负载能力，输出电阻越小越好，越小，说明带负载能力强(消耗能量少，更多能量给负载)。公式如下，当输入端信号短路Us=0(Rs保留)，输出端负载Rl开路，外加正弦输出电压得到输出电流，两者之比是输出电阻。

实际测试时用下面这个公式，输入端加上固定正弦交流电压，首先负载开路，得到输出电压为U0撇，接上阻值Rl的负载电阻，再测输出电压U0，就可以由下面公式

通频带：放大器件存在级间电容，放大电路可能接有电抗元件，放大倍数将随信号频率变化而变化。频率和放大倍数关系如下，放大倍数在高频和低频段下降至中频的1/根号二时，包括的频率范围是放大电路的通频带。通频带越宽，放大电路对信号频率变化有更强适应力。

最大输出功率与效率：输出功率，在输出信号不明显失真前提下，能够向负载提供的最大输出功率。负载得到的输出功率是利用放大器件控制作用，将直流电源功率转换成交流功率得到的。放大电路的效率，最大输出功率与直流电源消耗功率之比。

二、单管共发射极放大电路

单管共射放大电路：上图是只有一个NPN三极管构成的放大电路，输入回路和输出回路公共端是三极管的发射极，称为单管共射放大电路。

直流电源Vcc：集电极电源Vcc是直流电源，输出端负载得到的较大能量由Vcc提供。

集电极负载电阻Rc：将集电极电流Ic变化转换为集电极电压变化，送到放大电路的输出端。

基极电源Vbb：基极电源Vbb是直流电源，使发射结正偏，与基极电阻Rb共同决定输入信号等于0时，放大电路基极电流。这个电流为静态基极电流，静态电流对三极管能否工作在放大区、放大电路的性能，有重要影响。

单管共射放大电路工作原理：输入端加上微小变化量Ui，基极和发射极电压也变化，产生变化量Ube；发射结正偏，Ube变化，产生变化量Ib，Ib变化引起Ic变化；Ic流过Rc，Uce变化，Ic增加，Rc压降增加，Uce降低（因为Vcc恒定不变），Uce变化量与Rc变化量数值相等极性相反。Uce变化量就是输出电压变化量U0。也就是说，由于Ic变化量大于Ib，导致输出电压变化量大于输入电压变化量，这就是放大电路的放大作用。

放大电路原则：外加直流电源要使三极管发射结正偏，集电结反偏，保证三极管工作在放大区；输入回路应使输入电压变化量传到三极管基极回路，使基极电流产生变化量；输出回路应使集电极电流变化量转化为集电极电压变化量，传到放大电路输出端。

图示电路的缺点：需要两路直流电源；输入电压与输出电压不共地。改进如下图。

阻容耦合单管共射放大电路：将基极电阻Rb接到Vcc正端；输入回路，将输入电压一端与输出电压共地，另一端连接电容接到三级管基极，这样的话，输入电压交流成分基本上能够没有衰减的通过电容到基极，直流不能通过。这个电容称为隔直电容、耦合电容；输出回路，集电极也通过隔直电容接到输出端，Rl是负载电阻。

简化画法：不将直流电源画出，只标出其正端。

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