放大電路、單管共發射極放大電路結構、工作原理
- 本文介紹的定義
- 一、放大電路基本概念
- 二、單管共發射極放大電路
放大、實現放大作用、放大電路技術指標測量、電壓放大倍數、電流放大倍數、相量表示、最大輸出幅度、峰峰值、非線性失真系數、輸入電阻、輸出電阻、通頻帶、最大輸出功率與效率、單管共射放大電路、集電極電源、集電極負載電阻、基極電源、靜態基極電流、單管共射放大電路工作原理、放大電路原則、阻容耦合單管共射放大電路、隔直電容、耦合電容。
放大：實現能量的控制，使用能量小的輸入信號控制另一個能源，使輸出端負載上得到能量比較大的信號。揚聲器，聽到什么聲音，取決於天線接收的信號，輸出功率大的音量，能量來自於另一個直流源。放大的對象是變化量，輸入信號小變化量，輸出端負載上得到大變化量。
實現放大作用：要采用具有放大作用的電子器件，雙極型三極管基極電流Ib對集電極電流Ic有控制作用。場效應管柵源電壓Ugs對漏極電流Id也有控制作用。兩種器件都可以實現放大作用。
放大電路技術指標測量：在放大電路輸入端加上正弦測試電壓，然后測量電路中其他有關電量。
放大倍數：電壓放大倍數，輸出電壓與輸入電壓變化量之比，輸入正弦測試電壓時，可用輸出電壓與輸入電壓正弦相量之比表示。電流放大倍數，輸出電流與輸入電流變化量之比，可用輸出電流與輸入電流正弦相量之比表示。以下兩公式，在輸出電壓輸出電流基本也是正弦波，輸出信號沒有明顯失真時，有意義。
相量表示：電壓的相量表示，由正弦電壓的有效值U和初相ψ構成，復數的模表示電壓的最大值，其輻角表示電壓的初相，如下圖。
最大輸出幅度：放大電路提供給負載的最大輸出電壓(最大輸出電流)，一般是電壓的有效值，也可用峰峰值表示，，正弦信號峰峰值等於有效值乘以二倍根號二。
非線性失真系數：放大器件輸入輸出具有非線性，因此放大電路輸出波形會產生非線性失真，輸入單一頻率正弦波，輸出波形除基波還有諧波。非線性失真系數的公式如下，U1、U2、U3… 表示輸出信號基波、二次諧波、三次諧波… 的幅值。
輸入電阻：從放大電路輸入端看進去的等效電阻。描述放大電路對信號源索取電流的大小，輸入電阻越大，說明索取電流越小，這樣最好。輸入電阻公式如下，等於外加正弦輸入電壓與輸入電流之比。
輸出電阻：從放大電路輸出端看進去的等效電阻。描述放大電路帶負載能力，輸出電阻越小越好，越小，說明帶負載能力強(消耗能量少，更多能量給負載)。公式如下，當輸入端信號短路Us=0(Rs保留)，輸出端負載Rl開路，外加正弦輸出電壓得到輸出電流，兩者之比是輸出電阻。
實際測試時用下面這個公式，輸入端加上固定正弦交流電壓，首先負載開路，得到輸出電壓為U0撇，接上阻值Rl的負載電阻，再測輸出電壓U0，就可以由下面公式
通頻帶：放大器件存在級間電容，放大電路可能接有電抗元件，放大倍數將隨信號頻率變化而變化。頻率和放大倍數關系如下，放大倍數在高頻和低頻段下降至中頻的1/根號二時，包括的頻率范圍是放大電路的通頻帶。通頻帶越寬，放大電路對信號頻率變化有更強適應力。
最大輸出功率與效率：輸出功率，在輸出信號不明顯失真前提下，能夠向負載提供的最大輸出功率。負載得到的輸出功率是利用放大器件控制作用，將直流電源功率轉換成交流功率得到的。放大電路的效率，最大輸出功率與直流電源消耗功率之比。
單管共射放大電路：上圖是只有一個NPN三極管構成的放大電路，輸入回路和輸出回路公共端是三極管的發射極，稱為單管共射放大電路。
直流電源Vcc：集電極電源Vcc是直流電源，輸出端負載得到的較大能量由Vcc提供。
集電極負載電阻Rc：將集電極電流Ic變化轉換為集電極電壓變化，送到放大電路的輸出端。
基極電源Vbb：基極電源Vbb是直流電源，使發射結正偏，與基極電阻Rb共同決定輸入信號等於0時，放大電路基極電流。這個電流為靜態基極電流，靜態電流對三極管能否工作在放大區、放大電路的性能，有重要影響。
單管共射放大電路工作原理：輸入端加上微小變化量Ui，基極和發射極電壓也變化，產生變化量Ube；發射結正偏，Ube變化，產生變化量Ib，Ib變化引起Ic變化；Ic流過Rc，Uce變化，Ic增加，Rc壓降增加，Uce降低（因為Vcc恆定不變），Uce變化量與Rc變化量數值相等極性相反。Uce變化量就是輸出電壓變化量U0。也就是說，由於Ic變化量大於Ib，導致輸出電壓變化量大於輸入電壓變化量，這就是放大電路的放大作用。
放大電路原則：外加直流電源要使三極管發射結正偏，集電結反偏，保證三極管工作在放大區；輸入回路應使輸入電壓變化量傳到三極管基極回路，使基極電流產生變化量；輸出回路應使集電極電流變化量轉化為集電極電壓變化量，傳到放大電路輸出端。
圖示電路的缺點：需要兩路直流電源；輸入電壓與輸出電壓不共地。改進如下圖。
阻容耦合單管共射放大電路：將基極電阻Rb接到Vcc正端；輸入回路，將輸入電壓一端與輸出電壓共地，另一端連接電容接到三級管基極，這樣的話，輸入電壓交流成分基本上能夠沒有衰減的通過電容到基極，直流不能通過。這個電容稱為隔直電容、耦合電容；輸出回路，集電極也通過隔直電容接到輸出端，Rl是負載電阻。
簡化畫法：不將直流電源畫出，只標出其正端。