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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Us0(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IbIb变化引起Ic变化Ic流过RcUce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。
