電路圖中的放大電路

1、電子入門講座-電路圖中的放大電路 放大電路的用途和組成放大器有交流放大器和直流放大器。交流放大器又可按頻率分為低頻、中頻和高頻：按輸出信號(hào)強(qiáng)弱分成電壓放大、功率放大等。此外還有用集成運(yùn)算放大器和特殊晶體管作器件的放大器。它是電子電路中最復(fù)雜多變的電路。但初學(xué)者經(jīng)常遇到的也只是少數(shù)幾種較典型的放大電路。讀放大電路圖時(shí)也還是按照“逐級(jí)分解、抓住關(guān)鍵、細(xì)致分析、全面綜合”的原則和步驟進(jìn)行。首先把整個(gè)放大電路按輸入、輸出逐級(jí)分開，然后逐級(jí)抓住關(guān)鍵進(jìn)行分析弄通原理。放大電路有它本身的特點(diǎn)：一是有靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種工作狀態(tài)，所以有時(shí)往往要畫出它的直流通路和交流通路才能進(jìn)行分析，二是電路往往加有負(fù)反饋，這種反饋

2、有時(shí)在本級(jí)內(nèi)，有時(shí)是從后級(jí)反饋到前級(jí)，所以在分析這一級(jí)時(shí)還要能“瞻前顧后”。在弄通每一級(jí)的原理之后就可以把整個(gè)電路串通起來進(jìn)行全面綜合。下面我們介紹幾種常見的放大電路。低頻電壓放大器低頻電壓放大器是指工作頻率在20赫20千赫之間、輸出要求有一定電壓值而不要求很強(qiáng)的電流的放大器。(1)共發(fā)射極放大電路圖1(a)是共發(fā)射極放大電路。C1是輸入電容，C2是輸出電容，三極管VT就是起放大作用的器件，RB是基極偏置電阻，RC是集電極負(fù)載電阻。1、3端是輸入，2、3端是輸出。3端是公共點(diǎn)，通常是接地的，也稱“地”端靜態(tài)時(shí)的直流通路見圖1(b)，動(dòng)態(tài)時(shí)交流通路見圖1(c)。電路的特點(diǎn)是電壓放大倍數(shù)從十幾到一

3、百多，輸出電壓的相位擁輸入電壓是相反的，性能不夠穩(wěn)定，可用于一般場合。2)分壓式偏置共發(fā)射極放大電路圖2比圖1多用3個(gè)元件?；鶚O電壓是由RBl和RB2分壓取得的，所以稱為分壓偏置。發(fā)射極中增加電阻RE和電容CE，CE稱交流旁路電容，對交流是短路的，RE則有直流負(fù)反饋?zhàn)饔?。所謂反饋是指把輸出的變化通過某種方式送到輸入端，作為輸入的一部分。如果送回部分和原來的輸入部分是相減的，就是負(fù)反饋。圖中基極真正的輸入電壓是RB2上電壓和RE上電壓的差值，所以是負(fù)反饋。由于采取了上面兩個(gè)措施，使電路工作穩(wěn)定性能提高，是應(yīng)用最廣的放大電路。3)射極輸出器圖3(a)是一個(gè)射極輸出器。它的輸出電壓是從射極輸出的。圖

4、3(b)是它的交流通路圖，可以看到它是共集電極放大電路。這個(gè)圖中，晶體管真正的輸入是Vl和V。的差值，所以這是一個(gè)交流負(fù)反饋很深的電路，由于很深的負(fù)反饋，這個(gè)電路的特點(diǎn)是：電壓放大倍數(shù)小于1而接近1，輸出電壓和輸入電壓同相輸入阻抗高輸出阻抗低，失真小，頻帶寬，工作穩(wěn)定.它經(jīng)常被用作放大器的輸入級(jí),輸出級(jí)或作阻抗匹配之用。(4)低頻放大器的耦合一個(gè)放大器通常有好幾級(jí)，級(jí)與級(jí)之間的聯(lián)系就稱為耦合。放大器的級(jí)間耦合方式有三種；RC耦合，見圖4(a)。優(yōu)點(diǎn)是簡單、成本低，但性能不是最佳。變壓器耦合，見圖4(b)。優(yōu)點(diǎn)是阻抗匹配好、輸出功率和效率高，但變壓器制作比較麻煩。(3)直接耦合，見圖4(c)。優(yōu)

5、點(diǎn)是頻帶寬，可作直流放大器使用，但前后級(jí)工作有牽制，穩(wěn)定性差，設(shè)計(jì)制作較麻煩。功率放大器能把輸入信號(hào)放大并向負(fù)載提供足夠大的功率的放大器叫功率放大器。例如收音機(jī)的末級(jí)放大器就是功率放大器。(1)甲類單管功率放大箱圖5是單管功率放大器，C1是輸入電容，T是輸出變壓器。它的集電極負(fù)載電阻Ri是將負(fù)載電阻RL通過變壓器匝數(shù)比折算過來的；負(fù)載電阻是低阻抗的揚(yáng)聲器，用變壓器可以起阻抗變換作用，使負(fù)載得到較大的功率。這個(gè)電路不管有沒有輸入信號(hào)，晶體管始終處于導(dǎo)通狀態(tài)，靜態(tài)電流比較大，困此集電極損耗較大，效率不高，大約只有35。這種工作狀態(tài)被稱為甲類工作狀態(tài)。這種電路一般用在功率不太大的場合，它的輸入方式可

6、以是變壓器耦合也可以是RC耦合。(2)乙類推挽功率放大器圖6是常用的乙類推挽功率放大電路。它由兩個(gè)特性相同的晶體管組成對稱電路，在沒有輸入信號(hào)時(shí)，每個(gè)管子都處于截止?fàn)顟B(tài)，靜態(tài)電流幾乎是零，只有在有信號(hào)輸入時(shí)管于才導(dǎo)通，這種狀態(tài)稱為乙類工作狀態(tài)。當(dāng)輸入信號(hào)是正弦波時(shí)，正半周時(shí)VTl導(dǎo)通VT2截止，負(fù)半周時(shí)VT2導(dǎo)通VTl截止。兩個(gè)管于交替出現(xiàn)的電流在輸出變壓器中合成，使負(fù)載上得到純正的正弦波。這種兩管交替工作的形式叫做推挽電路。乙類推挽放大器的輸出功率較大，失真也小，效率也較高，一般可達(dá)60。(3)OTL功率放大器目前廣泛應(yīng)用的無變壓器乙類推挽放大器，簡稱OTL電路，是一種性能很好的功率放大器。

7、為了易于說明，先介紹一個(gè)有輸入變壓器沒有輸出變壓器的OTL電路，如圖7這個(gè)電路使用兩個(gè)特性相同的晶體管，兩組偏置電阻和發(fā)射極電阻的阻值也相同在靜態(tài)時(shí)，VTI、VT2流過的電流很小，電容C上充有對地為1/2E的直流電壓在有輸入信號(hào)時(shí)，正半周時(shí)VTI譬通，VT2截止，集電板電流方向如圖所示，負(fù)載RL上得到放大了的正半周輸出信號(hào)負(fù)半周時(shí)VTl截止，VT2導(dǎo)通，集電極電流的方向如圖所示，RL上得到放大了的負(fù)半周輸出信號(hào)這個(gè)電路的關(guān)鍵元件是電容器C，它上面的電壓就相當(dāng)于VT2的供電電壓以這個(gè)電路為基礎(chǔ)，還有用三極管倒相的不用輸入變壓器的真正OTL電路，用PNP管和NPN管組成的互補(bǔ)對稱式OTL電路，以及

8、最新的橋接推挽功率放大器，簡稱BTL電路等等。直流放大器能夠放大直流信號(hào)或變化很緩慢的信號(hào)的電路稱為直流放大電路或直流放大器。測量和控制方面常用到這種放大器。(1)雙管直耦放大器直流放大器不能用RC耦合或變壓器耦合，只能用直接耦合方式，圖8是一個(gè)兩級(jí)直耦放大器。直耦方式會(huì)帶來前后級(jí)工作點(diǎn)的相互牽制，電路中在VT2的發(fā)射極加電阻RE以提高后級(jí)發(fā)射極電位來解決前后級(jí)的牽制。直流放大器的另一個(gè)更重要的問題是零點(diǎn)漂移。所謂零點(diǎn)漂移是指放大器在沒有輸入信號(hào)時(shí)，由于工作點(diǎn)不穩(wěn)定引起靜態(tài)電位緩慢地變化，這種變化被逐級(jí)放大，使輸出端產(chǎn)生虛假信號(hào)放大器級(jí)數(shù)越多，零點(diǎn)漂移越嚴(yán)重。所以這種雙管直耦放大器只能用于要求

9、不高的場合。(2)差分放大器解決零點(diǎn)漂移的辦法是采用差分放大器，圖9是應(yīng)用較廣的射極耦合差分放大器。它使用雙電源，其中VTl和VT2的特性相同，兩組電阻數(shù)值也相同，RE有負(fù)反饋?zhàn)饔谩?shí)際上這是一個(gè)橋形電路，兩個(gè)Rc和兩個(gè)管子是四個(gè)橋臂，輸出電壓V。從電橋的對角線上取出。沒有輸入信號(hào)時(shí)，因?yàn)?#183;RCl：RC2和兩管特性相同，所以電橋是平衡的，輸出是零。由于是接成橋形，零點(diǎn)漂移也很小。差分放大器有良好的穩(wěn)定性，因此得到廣泛的應(yīng)用。集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器是一種把多級(jí)直流放大器做在一個(gè)集成片上，只要在外部接少量元件就能完成各種功能的器件。因?yàn)樗缙谑怯迷谀M計(jì)算機(jī)中做加法器、乘法器用的，

10、所以叫做運(yùn)算放大器。它有十多個(gè)引腳，一般都用有3個(gè)端子的三角形符號(hào)表示，如圖10。它有兩個(gè)輸入端、1個(gè)輸出端，上面那個(gè)輸入端叫做反相輸入端，用“一”作標(biāo)記，下面的叫同相輸入端，用“+”作標(biāo)記。集成運(yùn)算放大器可以完成加、減、乘、除、微分、積分等多種模擬運(yùn)算，也可以接成交流或直流放大器應(yīng)用。在作放大器應(yīng)用時(shí)有：(1)帶調(diào)零的同相輸出放大電路圖11是帶調(diào)零端的同相輸出運(yùn)放電路引腳1、11、12是調(diào)零端，調(diào)整RP可使輸出端(8)在靜態(tài)時(shí)輸出電壓為零9.6兩腳分別按正，負(fù)電源輸入信號(hào)按到同相輸入端(5)，因此輸出信號(hào)和輸入，信號(hào)同相放大器負(fù)反饋經(jīng)反饋電阻R2接到反相輸入端(4)同相輸入接法的電壓放大倍數(shù)

11、總是大于1的。(2)反相輸出運(yùn)放電路也可以使輸入信號(hào)從反相輸入端接入，如圖12如對電路要求不高，可以不用調(diào)零，這時(shí)可以把3個(gè)調(diào)零端短路輸入信號(hào)從耦合電容C1經(jīng)R1接人反相輸入端，而同相輸入端通過電阻R3接地反相輸入接法的電壓放大倍數(shù)可以大于1，等于l或小于1，(3)同相輸出高輸入阻抗運(yùn)放電路圖13中沒有接入R1，相當(dāng)于R1阻值無窮大，這時(shí)電路的電壓放大倍數(shù)等于1，輸入阻抗可達(dá)幾百千歐。放大電路讀圈要點(diǎn)和舉例放大電路是電子電路中變化較多和較復(fù)雜的電路在拿到一張放大電路圖時(shí)，首先要把它遂級(jí)分解開，然后一級(jí)一級(jí)分析弄懂它的原理，最后再全面綜合。讀圖時(shí)要注意，在逐級(jí)分析時(shí)要區(qū)分開主要元器件和輔助元器件

12、放大器中使用的輔助元器件很多，如偏置電路中的溫度補(bǔ)償元件，穩(wěn)壓穩(wěn)流元器件，防止自激振蕩的防振元件、去耦元件，保護(hù)電路中的保護(hù)元件等在分析中最主要和困難的是反饋的分析，要能找出反饋通路，判斷反饋的極性和類型，特別是多級(jí)放大器，往往以后級(jí)將負(fù)反饋加到前級(jí)，因此更要細(xì)致分析一般低頻放大器常用RC耦合方式，高頻放大器則常常是和LC調(diào)諧電路有關(guān)的，或是用單調(diào)諧或是用雙調(diào)諧電路，而且電路里使用的電容器容量一般也比較小注意晶體管和電源的極性，放大器中常常使用雙電源，這是放大電路的特殊性。例1 助聽器電略圖14是一個(gè)助聽器電路，實(shí)際上是一個(gè)4級(jí)低頻放大器VTl，VT2之間和VT3，VT4之間采用直接耦合方式，

13、VT2和VT3之間則用RC耦合為了改善音質(zhì)，VTl和VT3的本級(jí)有并聯(lián)電壓負(fù)反饋(R2和R7)由于使用高阻抗的耳機(jī)，所以可以把耳機(jī)直接接在VT4的集電極回路內(nèi)。R6，C2是去耦電路，C6是電源濾波電容。例2 收音機(jī)低放電路圖15是普及型收音機(jī)的低放電路。電路共3級(jí)，第1級(jí)(VTl)前置電壓放大，第2級(jí)(VT2)是推動(dòng)級(jí)，第3級(jí)(VT3，VT4)是推挽功放。VTl和VT2之間采用直接耦合，VT2和VT3，VT4之間用輸入變壓器(T1)耦合并完成倒相，最后用輸出變壓器(T2)輸出，使用低阻揚(yáng)聲器。此外，VTl本級(jí)有并聯(lián)電壓負(fù)反饋(R1)，T2次級(jí)經(jīng)R3送回到VT2有串聯(lián)電壓負(fù)反饋。電路中C2的作用

14、是增強(qiáng)高音區(qū)的負(fù)反饋，減弱高音以增強(qiáng)低音。R4、C4為去耦電路，C3為電源的濾波電容整個(gè)電路簡單明了.計(jì)算機(jī)電路基礎(chǔ)(2)-期末網(wǎng)上答疑記錄資料任為民老師：今天計(jì)算機(jī)電路基礎(chǔ)（2）進(jìn)行網(wǎng)上討論，討論重點(diǎn)是教材的第二篇，也就是模擬電路部分。這部分是學(xué)習(xí)的重點(diǎn)，又是較難學(xué)的部分。大家在學(xué)習(xí)中有什么問題或要討論的問題，請大家提出來我們共同研究。問：請問老師：三極管放大電路的工作特點(diǎn)？ 謝謝!任為民老師： 三極管放大電路的工作特點(diǎn)主要表現(xiàn)以下三點(diǎn)：1、電路中既有直流，又有交流。直流提供靜態(tài)工作點(diǎn)，交流是被放大的信號(hào)；2、電路由線性元件和非線性元件組成，不能直接用線性電路的分析方法分析放大電路；3、 三

15、極管必須始終工作在放大狀態(tài)，以保證被放大的信號(hào)不失真。問：如何看懂放大電路圖，不知道電路是不是能放大信號(hào)？任為民老師：放大電路在組成上滿足以下要求就能放大信號(hào)：1、由于三極管基本放大電路的放大元件是半導(dǎo)體三極管，所以必須外加直流電源，并保證三極管的發(fā)射極有正向偏置電壓，集電結(jié)有反向偏置電壓；2、輸入信號(hào)和輸入電極之間有信號(hào)通路，輸出電極和負(fù)載之間有信號(hào)通路；3、直流電源對交流信號(hào)呈現(xiàn)非常?。ń咏鼮?）的電阻，因此要避免與輸入、輸出電極相聯(lián)的信號(hào)被直流電源短路。所以直流電源和輸入、輸出電極之間接有足夠大的阻抗。當(dāng)然輸入和輸出信號(hào)也不能被地短路。 任為民老師：大家注意看放大電路圖時(shí)，要遵循上述特點(diǎn)

16、，大家注意掌握這些規(guī)律。經(jīng)過一學(xué)期學(xué)習(xí)。快要考試了大家都很關(guān)心期末復(fù)習(xí)問題。因?yàn)槟M電路是本課程的難點(diǎn)也是重點(diǎn)之一，大家都很關(guān)心這部分內(nèi)容期末如何復(fù)習(xí)。下面我就先談一談本課程復(fù)習(xí)方法和考試形式的問題。網(wǎng)上已有相應(yīng)的提綱并列出各部分的重要公式，在這次討論中公式就不列出了，大家可以參考網(wǎng)上的"期末復(fù)習(xí)提要"。期末考試復(fù)習(xí)方法：本課程涉及的電路和器件多，知識(shí)面廣、含蓋量大。要善于抓住重點(diǎn),掌握基本概念、基本知識(shí)和基本分析方法。建議采用以下步驟：（1）按章節(jié)系統(tǒng)復(fù)習(xí)，要用好各章內(nèi)容提要、學(xué)習(xí)目標(biāo)和本章小結(jié)，把握各章的學(xué)習(xí)重點(diǎn)、要求和主要概念、結(jié)論和公式。幫助自己理清思路?；靖拍?，

17、一定要弄懂物理含義；重要公式和分析方法，不宜死記硬背，要通過認(rèn)真做習(xí)題來鞏固和掌握；各種電路、器件，重點(diǎn)掌握外部特性和使用方法。（2）按篇進(jìn)行歸納總結(jié)，找出知識(shí)點(diǎn)的內(nèi)在規(guī)律。如，正弦交流信號(hào)有幅值大小、頻率和相位，要用瞬時(shí)表達(dá)式；為便于計(jì)算電路引入相量表示方法；再如放大電路有直流又有交流信號(hào)，所以引出直流通路和交流通路，靜態(tài)分析和動(dòng)態(tài)分析；因?yàn)楹芯€性和非線性器件，需要把非線性等效成線性電路，再進(jìn)行分析計(jì)算。（3）用好平時(shí)作業(yè)練習(xí)，熟悉公式的應(yīng)用，掌握分析方法。可以選擇一些典型題重做，也可利用教材中的自測題檢查自己掌握的程度，并針對存在的問題或錯(cuò)誤反復(fù)訓(xùn)練，以提高分析、計(jì)算能力。平時(shí)做錯(cuò)的,要

18、問老師,平時(shí)都做對的，又反復(fù)出現(xiàn)的，要找出共性，這就是重點(diǎn)。（4）一定要做好實(shí)驗(yàn)。本課程實(shí)踐性較強(qiáng)，必須通過實(shí)際電路的實(shí)驗(yàn)，才能深入了解其性能和使用方法；深刻領(lǐng)會(huì)所學(xué)知識(shí)和結(jié)論；培養(yǎng)、訓(xùn)練一些基本的專業(yè)技能。因此，要求認(rèn)真做實(shí)驗(yàn)，否則不能取得本課程的學(xué)分。期末考試說明：1.期末采用閉卷考試，試卷實(shí)行百分制。時(shí)間120分鐘.2.題目覆蓋全部學(xué)習(xí)內(nèi)容，重點(diǎn)考核需要"掌握"和"熟悉"的內(nèi)容。其中基本知識(shí)和方法題占70，綜合題占20，靈活運(yùn)用題占10。3.題目類型：選擇題（20分）；填空題（20分）；簡答題（20分）：把有關(guān)內(nèi)容知識(shí)點(diǎn)答出即可；分析計(jì)算題（40

19、分）：分析計(jì)算題考核范圍主要考核第一篇、第二篇的電路分析與計(jì)算方法。第三編不采用分析計(jì)算的方法來考試。問：放大電路的有哪幾種分析方法？各有什么功能，分析步驟怎樣？任為民老師：有兩種分析方法，即圖解分析和微變等效電路法。1、圖解法：主要功能：分析靜態(tài)工作點(diǎn)，動(dòng)態(tài)范圍和波形失真。分析步驟： 畫出三極管的輸出特性，根據(jù)電路參數(shù)求出IBQ； 作直流負(fù)載線，確定靜態(tài)工作點(diǎn)； 通過靜態(tài)工作點(diǎn)作交流負(fù)載線； 根據(jù)輸入信號(hào)引起的ib變化，由交流負(fù)載線確定iC和uCE的變化范圍； 檢查是否有失真，確定輸出波形。但圖解法有誤差,不能進(jìn)行準(zhǔn)確的定量的分析.只能在簡單的電路中運(yùn)用.如果電路復(fù)雜,作圖可能就很困難.所以

20、圖解法有局限性.由此想出運(yùn)用線性分析方法,引出微變等效電路法.2、 微變等效電路法：主要功能：分析動(dòng)態(tài)參數(shù)，計(jì)算放大倍數(shù)、輸入和輸出電阻。分析步驟：利用估算法或圖解法求靜態(tài)工作點(diǎn)；根據(jù)放大電路的交流通路畫出微變等效電路；根據(jù)三極管參數(shù)利用公式按照線性電路的分析方法求Au 、Ri 、R0 。這些都是些比較重要的方法，要求大家都應(yīng)該掌握。要把握基本概念，從物理意義上去掌握公式，要理解它，公式千萬不要死記硬背。問：集成運(yùn)算放大電路的特點(diǎn)是什么？它兩個(gè)工作區(qū)的特點(diǎn)又是什么？任為民老師：集成運(yùn)放的基本特點(diǎn)是：1、只對差模信號(hào)放大，對共模信號(hào)基本不放大2、差模信號(hào)放大倍數(shù)非常高，線性放大區(qū)非常窄3、當(dāng)u+

21、u超過一定值，電路進(jìn)入非線性區(qū)，輸出最大值UoM或最小值UoM可見，運(yùn)放有線性工作區(qū)和非線性工作區(qū)。一般來說，若運(yùn)放電路有深負(fù)反饋，則工作在線性區(qū)。運(yùn)放開環(huán)工作，或電路有強(qiáng)的正反返饋，運(yùn)放工作在非線性區(qū)；在線性工作時(shí)：若差模電壓放大倍數(shù)（開環(huán)增益）用Aod表示，則uo=Aod(u+u)特點(diǎn)：u+ = u (虛短)i+i0 (虛斷)在非線性工作區(qū)時(shí)：uo=+UoM (u+> u)uo=UoM (u+< u)特點(diǎn)：i+i0問：我想問問功率放大電路，功率放大電路與第三章的基本放大電路有什么不同，為什么不能用阻容耦合的共射基本放大電路直接作功率放大器呢任為民老師：了解這一點(diǎn)先要知道功率放大電路的特點(diǎn)。同學(xué)們都見過音響設(shè)備，為什么光盤檢出的微弱信號(hào)，能從音箱中發(fā)出宏亮的聲音呢？這里有功率放大器的作用。我們選音響設(shè)備時(shí)，一般注意三個(gè)問題：聲音大、省電、高保真。所以，功率放大器的功能特點(diǎn)有三個(gè)：1、輸出功率大；2、效率高；3、不失真 而基本共射放大電路，為使信號(hào)不失真，必須工作在甲類放大狀態(tài)，信號(hào)還不能太大，它雖然電壓放大倍數(shù)高，但輸出電阻高，帶負(fù)載能力差，輸出電流一般很小。如果減小負(fù)載電阻值，輸出電壓又會(huì)很小，從輸出特性上可以看出，所以輸出功率Pom1/2 Im·Um一定很小。如果要提高輸出電流