【www.shanpow.com--热门范文】
基本放大电路篇(1):几种常见的放大电路原理图解
能够把微弱的信号放大的电路叫做放大电路或放大器。例如助听器里的关键部件就是一个放大器。
放大器有交流放大器和直流放大器。交流放大器又可按频率分为低频、中源和高频;接输出信号强弱分成电压放大、功率放大等。此外还有用集成运算放大器和特殊晶体管作器件的放大器。它是电子电路中最复杂多变的电路。但初学者经常遇到的也只是少数几种较为典型的放大电路。
读放大电路图时也还是按照“逐级分解、抓住关键、细致分析、全面综合”的原则和步骤进行。首先把整个放大电路按输入、输出逐级分开，然后逐级抓住关键进行分析弄通原理。放大电路有它本身的特点：一是有静态和动态两种工作状态，所以有时往往要画出它的直流通路和交流通路才能进行分析;二是电路往往加有负反馈，这种反馈有时在本级内，有时是从后级反馈到前级，所以在分析这一级时还要能“瞻前顾后”。在弄通每一级的原理之后就可以把整个电路串通起来进行全面综合。
下面我们介绍几种常见的放大电路：
低频电压放大器
低频电压放大器是指工作频率在 20 赫～ 20 千赫之间、输出要求有一定电压值而不要求很强的电流的放大器。
( 1 )共发射极放大电路
图 1 ( a )是共发射极放大电路。 C1 是输入电容， C2 是输出电容，三极管 VT 就是起放大作用的器件， RB 是基极偏置电阻 ,RC 是集电极负载电阻。 1 、 3 端是输入， 2 、 3 端是输出。 3 端是公共点，通常是接地的，也称“地”端。静态时的直流通路见图 1 ( b )，动态时交流通路见图 1 ( c )。电路的特点是电压放大倍数从十几到一百多，输出电压的相位和输入电压是相反的，性能不够稳定，可用于一般场合。
( 2 )分压式偏置共发射极放大电路
图 2 比图 1 多用 3 个元件。基极电压是由 RB1 和 RB2 分压取得的，所以称为分压偏置。发射极中增加电阻 RE 和电容 CE ， CE 称交流旁路电容，对交流是短路的; RE 则有直流负反馈作用。所谓反馈是指把输出的变化通过某种方式送到输入端，作为输入的一部分。如果送回部分和原来的输入部分是相减的，就是负反馈。图中基极真正的输入电压是 RB2 上电压和 RE 上电压的差值，所以是负反馈。由于采取了上面两个措施，使电路工作稳定性能提高，是应用最广的放大电路。
( 3 )射极输出器
图 3 ( a )是一个射极输出器。它的输出电压是从射极输出的。图 3 ( b )是它的交流通路图，可以看到它是共集电极放大电路。
这个图中，晶体管真正的输入是 V i 和 V o 的差值，所以这是一个交流负反馈很深的电路。由于很深的负反馈，这个电路的特点是：电压放大倍数小于 1 而接近 1 ，输出电压和输入电压同相，输入阻抗高输出阻抗低，失真小，频带宽，工作稳定。它经常被用作放大器的输入级、输出级或作阻抗匹配之用。
( 4 )低频放大器的耦合
一个放大器通常有好几级，级与级之间的联系就称为耦合。放大器的级间耦合方式有三种： ①RC 耦合，见图 4 ( a )。优点是简单、成本低。但性能不是最佳。 ② 变压器耦合，见图 4 ( b )。优点是阻抗匹配好、输出功率和效率高，但变压器制作比较麻烦。 ③ 直接耦合，见图 4 ( c )。优点是频带宽，可作直流放大器使用，但前后级工作有牵制，稳定性差，设计制作较麻烦。
功率放大器
能把输入信号放大并向负载提供足够大的功率的放大器叫功率放大器。例如收音机的末级放大器就是功率放大器。
( 1 )甲类单管功率放大器
图 5 是单管功率放大器， C1 是输入电容， T 是输出变压器。它的集电极负载电阻 Ri′ 是将负载电阻 R L 通过变压器匝数比折算过来的：
RC′= ( N1 N2 ) 2 RL=N 2 RL
负载电阻是低阻抗的扬声器，用变压器可以起阻抗变换作用，使负载得到较大的功率。
这个电路不管有没有输入信号，晶体管始终处于导通状
，静态电流比较大，困此集电极损耗较大，效率不高，大约只有 35 %。这种工作状态被称为甲类工作状态。这种电路一般用在功率不太大的场合，它的输入方式可以是变压器耦合也可以是 RC 耦合。
( 2 )乙类推挽功率放大器
图 6 是常用的乙类推挽功率放大电路。它由两个特性相同的晶体管组成对称电路，在没有输入信号时，每个管子都处于截止状态，静态电流几乎是零，只有在有信号输入时管子才导通，这种状态称为乙类工作状态。当输入信号是正弦波时，正半周时 VT1 导通 VT2 截止，负半周时 VT2 导通 VT1 截止。两个管子交替出现的电流在输出变压器中合成，使负载上得到纯正的正弦波。这种两管交替工作的形式叫做推挽电路。
乙类推挽放大器的输出功率较大，失真也小，效率也较高，一般可达 60 %。
( 3 ) OTL 功率放大器
目前广泛应用的无变压器乙类推挽放大器，简称 OTL 电路，是一种性能很好的功率放大器。为了
易于说明，先介绍一个有输入变压器没有输出变压器的 OTL 电路，如图 7 。
这个电路使用两个特性相同的晶体管，两组偏置电阻和发射极电阻的阻值也相同。在静态时， VT1 、 VT2 流过的电流很小，电容 C 上充有对地为 1 2 E c 的直流电压。在有输入信号时，正半周时 VT1 导通， VT2 截止，集电极电流 i c1 方向如图所示，负载 RL 上得到放大了的正半周输出信号。负半周时 VT1 截止， VT2 导通，集电极电流 i c2 的方向如图所示， RL 上得到放大了的负半周输出信号。这个电路的关键元件是电容器 C ，它上面的电压就相当于 VT2 的供电电压。
以这个电路为基础，还有用三极管倒相的不用输入变压器的真正 OTL 电路，用 PNP 管和 NPN 管组成的互补对称式 OTL 电路，以及最新的桥接推挽功率放大器，简称 BTL 电路等等。
直流放大器
能够放大直流信号或变化很缓慢的信号的电路称为直流放大电路或直流放大器。测量和控制方面常用到这种放大器。
( 1 )双管直耦放大器
直流放大器不能用 RC 耦合或变压器耦合，只能用直接耦合方式。图 8 是一个两级直耦放大器。直耦方式会带来前后级工作点的相互牵制，电路中在 VT2 的发射极加电阻 R E 以提高后级发射极电位来解决前后级的牵制。直流放大器的另一个更重要的问题是零点漂移。所谓零点漂移是指放大器在没有输入信号时，由于工作点不稳定引起静态电位缓慢地变化，这种变化被逐级放大，使输出端产生虚假信号。放大器级数越多，零点漂移越严重。所以这种双管直耦放大器只能用于要求不高的场合。
( 2 )差分放大器
解决零点漂移的办法是采用差分放大器，图 9 是应用较广的射极耦合差分放大器。它使用双电源，其中 VT1 和 VT2 的特性相同，两组电阻数值也相同， R E 有负反馈作用。实际上这是一个桥形电路，两个 R C 和两个管子是四个桥臂，输出电压 V 0 从电桥的对角线上取出。没有输入信号时，因为 RC1=RC2 和两管特性相同，所以电桥是平衡的，输出是零。由于是接成桥形，零点漂移也很小。
差分放大器有良好的稳定性，因此得到广泛的应用。
集成运算放大器
集成运算放大器是一种把多级直流放大器做在一个集成片上，只要在外部接少量元件就能完成各种功能的器件。因为它早期是用在模拟计算机中做加法器、乘法器用的，所以叫做运算放大器。它有十多个引脚，一般都用有 3 个端子的三角形符号表示，如图 10 。它有两个输入端、 1 个输出端，上面那个输入端叫做反相输入端，用“ — ”作标记;下面的叫同相输入端，用“+”作标记。
集成运算放大器可以完成加、减、乘、除、微分、积分等多种模拟运算，也可以接成交流或直流放大器应用。在作放大器应用时有：
( 1 )带调零的同相输出放大电路
图 11 是带调零端的同相输出运放电路。引脚 1 、 11 、 12 是调零端，调整 RP 可使输出端( 8 )在静态时输出电压为零。 9 、 6 两脚分别接正、负电源。输入信号接到同相输入端( 5 )，因此输出信号和输入信号同相。放大器负反馈经反馈电阻 R2 接到反相输入端( 4 )。同相输入接法的电压放大倍数总是大于 1 的。
( 2 )反相输出运放电路
也可以使输入信号从反相输入端接入，如图 12 。如对电路要求不高，可以不用调零，这时可以把 3 个调零端短路。
输入信号从耦合电容 C1 经 R1 接入反相输入端，而同相输入端通过电阻 R3 接地。反相输入接法的电压放大倍数可以大于 1 、等于 1 或小于 1 。
( 3 )同相输出高输入阻抗运放电路
图 13 中没有接入 R1 ，相当于 R1 阻值无穷大，这时电路的电压放大倍数等于 1 ，输入阻抗可达几百千欧。
放大电路读图要点和举例
放大电路是电子电路中变化较多和较复杂的电路。在拿到一张放大电路图时，首先要把它逐级分解开，然后一级一级分析弄懂它的原理，最后再全面综合。读图时要注意： ① 在逐级分析时要区分开主要元器件和辅助元器件。放大器中使用的辅助元器件很多，如偏置电路中的温度补偿元件，稳压稳流元器件，防止自激振荡的防振元件、去耦元件，保护电路中的保护元件等。 ② 在分析中最主要和困难的是反馈的分析，要能找出反馈通路，判断反馈的极性和类型，特别是多级放大器，往往以后级将负反馈加到前级，因此更要细致分析。 ③ 一般低频放大器常用 RC 耦合方式;高频放大器则常常是和 LC 调谐电路有关的，或是用单调谐或是用双调谐电路，而且电路里使用的电容器容量一般也比较小。 ④ 注意晶体管和电源的极性，放大器中常常使用双电源，这是放大电路的特殊性。
例 1 助听器电路
图 14 是一个助听器电路，实际上是一个 4 级低频放大器。 VT1 、 VT2 之间和 VT3 、 VT4 之间采用直接耦合方式， VT2 和 VT3 之间则用 RC 耦合。为了改善音质， VT1 和 VT3 的本级有并联电压负反馈( R2 和 R7 )。由于使用高阻抗的耳机，所以可以把耳机直接接在 VT4 的集电极回路内。 R6 、 C2 是去耦电路， C6 是电源滤波电容。
例 2 收音机低放电路
图 15 是普及型收音机的低放电路。电路共 3 级，第 1 级( VT1 )前置电压放大，第 2 级( VT2 )是推动级，第 3 级( VT3 、 VT4 )是推挽功放。 VT1 和 VT2 之间采用直接耦合， VT2 和 VT3 、 VT4 之间用输入变压器( T1 )耦合并完成倒相，最后用输出变压器( T2 )输出，使用低阻扬声器。此外， VT1 本级有并联电压负反馈( R1 )， T2 次级经 R3 送回到 VT2 有串联电压负反馈。电路中 C2 的作用是增强高音区的负反馈，减弱高音以增强低音。 R4 、 C4 为去耦电路， C3 为电源的滤波电容。整个电路简单明了。
基本放大电路篇(2):三极管的三种放大电路
三极管的三种放大电路
共基极放大电路
共基极的放大电路，如图1所示，
图1 共基极放大电路
主要应用在高频放大或振荡电路，其低输入阻抗及高输出阻抗的特性也可作阻抗匹配用。电路特性归纳如下：
输入端（EB之间）为正向偏压，因此输入阻抗低（约20～200 ） 输出端（CB之间）为反向偏压，因此输出阻抗高（约100k～1M ）。
电流增益：
虽然AI小于1，但是RL / Ri很大，因此电压增益相当高。
功率增益：
由于AI小于1，所以功率增益不大。
共发射极放大电路
共发射极的放大电路，如图2所示。
图2 共发射极放大电路
因具有电流与电压放大增益，所以广泛应用在放大器电路。其电路特性归纳如下：
输入与输出阻抗中等（Ri约1k～5k ；RO约50k）。
电流增益：
电压增益：
负号表示输出信号与输入信号反相（相位差180°）。
功率增益：
功率增益在三种接法中最大。
共集电极放大电路
共集电极放大电路，如图3所示，
图3 共集电极放大电路
高输入阻抗及低输出阻抗的特性可作阻抗匹配用，以改善电压信号的负载效应。其电路特性归纳如下：
输入阻抗高（Ri约20 k ）；输出阻抗低（RO约20 ）。
电流增益：
电压增益：
电压增益等于1，表示射极的输出信号追随着基极的输入信号，所以共集极放大器又称为射极随耦器（emitter follower）。功率增益Ap = AI × Av≈β ，功率增益低。
三极管三种放大电路特性比较
晶体管接法
电流增益
电压增益
输入阻抗
输出阻抗
应用电路
共发射极
β》1
Aν＞1反相放大
中
中高
信号放大器
共基极
α≤1最小
Aν＞1最大
最低
最高
高频电路高频响应好
共集电极
γ＞1最大
Aν≤1最小
最高
最低
阻抗匹配射极跟随器
共发射极放大电路偏压
图4 自给偏压方式
又称为基极偏压电路，最简单的偏压电路，稳定性差，容易受β值的变动影响，温度每升高10℃时，逆向饱和电流ICO增加一倍。温度每升高1℃时，基射电压VBE减少2.5mV ，β随温度升高而增加(影响最大) 。
图5 带电流反馈的基极偏压方式
三极管发射极加上电流反馈电阻，特性有所改善，但还是不太稳定。
图6 分压式偏置电路
此为标准低频信号放大原理图电路，其R1（下拉电阻）及R2为三极管偏压电阻，为三极管基极提供必要偏置电流,R3为负载电阻，R4为电流反馈电阻（改善特性），C3为旁路电容，C1及C3为三极管输入及输出隔直流电容（直流电受到阻碍）,信号放大值则为R3/R4倍数.设计上注意: 三极管Ft值需高于信号放大值与工作频率相乘积,选择适当三极管集电极偏压、以避免大信号上下顶部失真,注意C1及C3的容量大小对低频信号(尤其是脉波)有影响.在R4并联一个C2，放大倍数就会变大。而在交流时C2将R4短路。
为什么要接入R1及R4?
因为三极管是一种对温度非常敏感的半导体器件，温度变化将导致集电极电流的明显改变。温度升高，集电极电流增大；温度降低，集电极电流减小。这将造成静态工作点的移动，有可能使输出信号产生失真。在实际电路中，要求流过R1和R2串联支路的电流远大于基极电流IB。这样温度变化引起的IB的变化，对基极电位就没有多大的影响了，就可以用R1和R2的分压来确定基极电位。采用分压偏置以后，基极电位提高，为了保证发射结压降正常，就要串入发射极电阻R4。
R4的串入有稳定工作点的作用。如果集电极电流随温度升高而增大，则发射极对地电位升高，因基极电位基本不变，故UBE减小。从输入特性曲线可知，UBE的减小基极电流将随之下降，根据三极管的电流控制原理，集电极电流将下降，反之亦然。这就在一定程度上稳定了工作点。分压偏置基本放大电路具有稳定工作点的作用，这个电路具有工作点稳定的特性。当流过R1和R2串联支路的电流远大于基极电流IB（一般大于十倍以上）时，可以用下列方法计算工作点的参数值
基本放大电路篇(3):基本放大电路
单级型管的单级放大电路，用场效应管作为放大器件组成的放大电路，称为场效应管放大电路。场效应管和双极型晶体管一样是电路的核心器件。优点：直接耦合放大电路既可以放大交流信号，也可放大直流信号和变化非常缓慢的信号，且信号传输效率高，具有结构简单、便于集成化等优点，集成电路中多采用这种耦合方式。直流分析：由于电容对直流量的电抗为无穷大，因而阻容耦合放大电路各级之间的直流通路不相通，各级的静态工作点相互独立。 基本信息
中文名：基本放大电路性质：电路特点：自给偏压电路用途：应用在电路施工中
单极型管
单级型管的单级放大电路，用场效应管作为放大器件组成的放大电路，称为场效应管放大电路。场效应管和双极型晶体管一样是电路的核心器件，在电路中起以小控大的作用。在场效应管的放大电路中，为实现电路对信号的放大作用，必须要建立偏置电路以提供合适的偏置电压，使场效应管工作在特性的恒流区。
自给偏压电路
正在加载自给偏压电路
N沟道耗尽型MOS管组成的共源极放大电路
场效应管的栅极通过电阻Rg接地，源极通过电阻Rs接地。这种偏置方法靠漏极电流Id在源极电阻Rs上产生的电压为栅源极提供一个偏置电压Ugs，故称为自偏压电路。
场效应管
场效应管也是非线性器件，在输入信号电压很小的条件下，也可将其用小信号模型等效。与建立双极型三极管小信号模型相似，将场效应管也看成一个两端口网络，以结型场效应管为例，栅极与源极之间为输入端口，漏极与源极之间为输出端口。无论是哪种类型的场效应管，均可以认为栅极电流为零，输入端口视为开路，栅源极间只有电压存在。
共源极
正在加载共源极放大电路
共源极场效应管放大电路与双极型管共射放大电路相比较，
共源极放大电路具有以下特点：输入电阻极高，相当于开路；输出电阻由于并联一个电阻Rds，因此输出电阻较小。共源极场效应管放大电路的微变等效电路相当于一个电压控制的电流源。
放大电路
共漏极放大电路又称为源极输出器或源极跟随器，同样具有与共集电极放大电路相同的特性：输入电阻高、输出电阻低和电压放大倍数小于1并接近于1。
双极型管
双极型的单级放大电路，单级放大电路一般是指由一个三极管或一个场效应管组成的放大电路。
共发射极正在加载共源极放大电路
1. 放大电路的核心元件晶体管工作在放大状态，即要求其发射结正偏、集电
结反偏。
2. 输入回路的设置应当使输入信号耦合到晶体管的输入电极，并形成变化的基极电流Ib，进而产生晶体管的电流控制关系，变成集电极电流Ic的变化。
3. 输出回路的设置应当保证晶体管放大后的电流信号能够转换成负载需要的电压形式。
4. 信号通过放大电路时不允许出现失真。共发射极放大电路各器件作用
1. 晶体管（VT）
晶体管是放大电路的核心元件。利用其基极小电流控制集电极较大电流的作用，使输入的微弱电信号通过直流电源Ucc提供能量，获得一个能量较强的输出电信号。
2. 集电极电源（Ucc）
正在加载共发射极放大电路
实用中通常采用单电源供电方式，在这个电路中，直流电源常用Ucc表示。Ucc的作用有两个：一是为放大电路提供能量，二是保证晶体管
的发射结正偏，集电结反偏。交流信号下的Ucc呈交流接地状态，Ucc的数值一般为几伏至几十伏。
3. 集电极电阻（Rc）
Rc的阻值一般为几千欧至几十千欧。其作用是将集电极的电流变化转换成晶体管集、射极间的电压变化，以实现由放大电路负载上获得电压放大的目的。
4. 固定偏置电阻（Rb）
Rb的阻值一般为几十千欧至几百千欧。主要作用是保证发射结正向偏置，并提供一定的基极电流Ib，使放大电路获得一个合适的静态工作点。
5. 耦合电容（C1和C2）
C1和C2在电路中的作用是“隔离直流通过交流”。电容器的容抗Xc与频率f为反比关系，因此在直流情况下，电容相当于开路，使放大电路与信号源之间可靠隔离；在电容量足够大的情况下，耦合电容对规定频率范围内的交流输入信号呈现的容抗极小，可近似视为短路，从而让交流信号无衰减地通过。
共集电极正在加载共集电极放大电路
把输入信号由晶体管的基极输入，而把负载电阻接在发射极上。特点：电压增益（放大倍数）
小于1但近似等于1，输出电压与输入电压同相位，输入电阻高、输出电阻低。虽然共集电极放大电路的电压增益小于1，但是它的输入电阻高，当信号源（或前极）提供给放大电路同样大小的信号电压时，由于具有较高的输入电阻，使所需提供的电流减小，从而减轻了信号源的负载。
共基极正在加载共基极放大电路
特点：共基极放大电路的输入电阻很低，一般只有几欧到几十欧，但其输出电阻却很高。另外，共基放大电路允许的工作频率较高，高频特性比较好，所以它多用于高频和宽频带电路或恒流源电路中。
性能比较
电路形式 共发射极放大电路 共集电极放大电路 共基极放大电路
电流放大系数 较大，例如200 较大，例如200 =1>
电压放大系数 较大，例如200 =1>较大，例如100
功率放大倍数 很大，例如20000 较大，例如300 较大，例如200
输入电阻 中等，例如5K 较大例如50K 较小，例如50
输出电阻 较大，例如10K 较小，例如100 较大，例如5K
输出与输入电压相位 相反 相同 相同
功效放大
正在加载三种类别放大电路实物图
实际电子技术应用中，当线路中负载为扬声器、记录仪表、继电器或伺服电动机等设备时 ，就要求它能为负载提供足够大的交流功率，使之能够带动负载。通常把这种电子线路的输出级称为功率放大电路，简称"功放"。功放电路中的晶体管称为功率放大管，简称"功放管"。功放广泛用于各种电子设备、音响设备、通信及自控系统中。
工作状态 甲类放大器
正在加载甲类放大电路
这种功放的工作原理是输出器件晶体管始终工作在传输特性曲线的线性部分，在输入信号的整个周期内输出器件始终有电流连续流动，这种功放失真小，但效率低，约为50%，功率损耗大，一般应用在家庭的高档机中。
乙类放大器
两只晶体管交替工作，每只晶体管在信号的半个周期内导通，另外半个周期内截止。该机效率高，约为78%，但缺点是容易产生交越失真(两只晶体管分别导通时发生的失真)。
甲乙类放大器
正在加载乙类放大电路
正在加载甲乙类放大电路
甲乙类放大器兼有甲类放大器音质好和乙类放大器效率高的优点，被广泛应用于家庭、专业、汽车音响系统中。
功能分类 前级功放
其主要作用是对信号源传输过来的节目信号进行必要的处理和电压放大后，再输出到后级放大器。
后级功放
其对前级放大器送出的信号进行不失真放大，以强劲的功率驱动扬声器系统。除放大电路外，还设计有各种保护电路，如短路保护、过压保护、过热保护、过流保护等。前级功放和后级功放一般只在高档机或专业的场合采用。
合并式放大器
将前级放大器和后级放大器合并为一台功放，兼有前二者的功能，通常所说的放大器都是合并式的，应用范围较广。
特点正在加载功率放大器电路实物图
功放电路和前面介绍的基本放大电路都是能量转换电路，从能量控制的角度来看， 功率放大器和电压放大器并没有本质上的区别。但是，从完成任务的角度和对电路的要求来看，它们之间有着很大的差别。低频电压是在小信号状态下工作，动态工作点摆动范围小，非线性失真小，因此可用微变等效电路法分析、计算电压放大倍数、输入电阻和输出电阻等性能指标，一般不考虑输出功率。而功率放大电路是在大信号情况下工作，具有动态工作范围大的特点，通常只能采用图解法分析，而分析的主要性能指标是输出功率和效率。
技术要求 功率放大器主要考虑获得最大的交流输出功率，而功率是电压与电流的乘积，因此功放电路不但要有足够大的输出电压，而且还应有足够大的输出电流。因此，对功放电路具有以下几点要求。
效率尽可能高
功放是以输出功率为主要任务的放大电路。由于输出功率较大，造成直流电源消耗的功率也大，效率的问题突显。在允许的失真范围内，期望功放管除了能够满足所要求的输出功率外，应尽量减小其损耗，首先应考虑尽量提高管子的工作效率。
具有足够大的输出功率
为了获得尽可能大的功率输出，要求功放管工作在接近"极限运用"的状态。选管子时应考虑管子的三个极限参数Icm、Pcm和Ubr CEO。
非线性失真尽可能小
功放工作在大信号状态下，不可避免地会产生非线性失真，而且同一功放管的失真情况会随着输出功率的增大而越发严重。技术上常常对电声设备要求其非线性失真尽量小，最好不发生失真。而在控制电动机和继电器等方面，则要求以输出较大功率为主，对非线性失真的要求不是太高。由于功率管处于大信号工况，所以输出电压、电流的非线性失真不可避免。但应考虑将失真限制在允许范围内，亦即失真也要尽可能地小。
另外，由于功率管工作在"极限运用"状态，因此有相当大的功率消耗在功放管的集电结上，从而造成功放管结温和管壳的温度升高。所以管子的散热问题及过载保护问题也应充分予以重视，并采取适当措施，使功放管能有效地散热。
