對(duì)于放大電路三種組態(tài)的探究

【摘要】本文將主要對(duì)放大線路的三種基本組態(tài)進(jìn)行分析，使用的方法是圖解法。另外，將對(duì)最大輸出的電壓幅值及失真現(xiàn)象進(jìn)行一定的分析和探討。

【關(guān)鍵詞】直流負(fù)載線；交流負(fù)載線；最大輸出電壓幅值；失真

圖解法是一種行之有效的方法，其基礎(chǔ)和依據(jù)是晶體管的特性曲線。在此基礎(chǔ)上可以做圖，利用所做的圖可以對(duì)放大電路的工作狀態(tài)進(jìn)行分析。

使用圖解法可以完成對(duì)晶體管的非線性的直接、客觀、有效、真實(shí)的分析：比如，可以直觀的反映放大電路的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的兩種工作狀態(tài)，并且對(duì)這兩類工作狀態(tài)可以進(jìn)行很好的分析；此外，還可以有效設(shè)立靜態(tài)工作點(diǎn)，同時(shí)可以求出放大倍數(shù)；對(duì)波形失真和動(dòng)態(tài)范圍的確定也可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆治?。?dāng)出現(xiàn)輸出幅值較大，但工作頻率較低的情況時(shí)，就可以使用圖解法。在實(shí)際的生活和使用過(guò)程中，圖解法主要被用來(lái)分析和研究靜態(tài)工作點(diǎn)（Q點(diǎn)）的位置和探討最大不失真輸出電壓的幅值，此外還可以分析：功率放大電路的最大不失真輸出幅值等。

就此，依據(jù)放大電路的輸入回路與輸出回路的公共端的不同，將其分為3種基本的組態(tài)：共發(fā)射極放大電路、共集電極放大電路和共基極放大電路.因此，筆者采用圖解法對(duì)以下情況進(jìn)行分析：工作點(diǎn)穩(wěn)定電路（共發(fā)射極放大電路）、共集電極放大電路、共基極放大電路的直流負(fù)載線及交流負(fù)載線、最大輸出電壓幅值和失真等。

1.工作點(diǎn)穩(wěn)定共發(fā)射極放大電路的Uomax

我們?cè)趫D1中可以看到工作點(diǎn)穩(wěn)定共發(fā)射極放大電路。以電路的直流通路為依據(jù)，我們可以得到關(guān)于輸出回路的直流負(fù)載線的式子：

圖1中，C1和C2是耦合電容，旁路電容Ce一般被當(dāng)做開路。此外，C1、C2、Ce均被視作最大值，由于交流信號(hào)很微弱，因此可以忽略不計(jì)，此時(shí)可以看做是短路的狀況。另外，直流電源是恒流源，因此可以視為短路這一狀況。以電路的交流通路為依據(jù)，得出交流負(fù)載線的斜率是：。在該式子中，是和相除得到的。

可以看到直流負(fù)載線和橫軸有一個(gè)交點(diǎn)，即（Vcc，0）這一點(diǎn)。而交流負(fù)載線和橫軸的交點(diǎn)為（，0）。此外，也不難得出的值，即。也可以計(jì)算出。

使用圖1，我們可以計(jì)算出最大輸出的電壓幅值，即：

電路的最大輸出動(dòng)態(tài)范圍也可以計(jì)算出，即：

2.共集電極放大電路的Uomax

和上面一樣，我們可以使用圖解法來(lái)計(jì)算輸出回路的直流負(fù)載線的方程是：。進(jìn)而得出交流負(fù)載線的斜率是：。在該式子中，是和的比值。我們可以將直流負(fù)載線和交流負(fù)載線共同作于晶體管輸出特性曲線圖中。交流負(fù)載線和橫軸的交點(diǎn)是（，0），。和U0的方向不同，是相反的，但是二者的大小一樣。

我們可以計(jì)算出共集電極放大電路的最大輸出的電壓幅值：

此外，還可以就算出該放大電路的最大輸出動(dòng)態(tài)范圍，即：

3.共基極放大電路的UomaX

我們可以參考圖3，圖4來(lái)研究這一問題。

直流負(fù)載線的方程為：

交流負(fù)載線的斜率是：，是Re和RL的比值。

而：

共集極放大電路的輸出不再是Uce，而是Ucb，因此UcBQ和IcQR’L決定了該電路下最大輸出電壓幅值，也就是：

該放大電路的最大輸出動(dòng)態(tài)范圍可以這樣計(jì)算：。

4.關(guān)于電壓U0的波形失真現(xiàn)象的探討

使用圖解法我們可以得出這樣的結(jié)論：假如在選擇靜態(tài)的工作點(diǎn)Q較低時(shí)，那么：

的值就會(huì)比的值小。

這時(shí)，電路就會(huì)出現(xiàn)受截止失真的限制，飽和和失真的狀況就會(huì)出現(xiàn)，也就是說(shuō)失真的狀況很容易發(fā)生在Uce的波形的底部。在放大電路的3種基本組態(tài)中，Uce和U0的關(guān)系是各不形同的。但是，也并不是說(shuō)Uce和U0二者的頂部是重合的，要具體情況具體分析：（1）在共發(fā)射極放大電路中，Uce和U0的方向是一致的，二者的頂部也是對(duì)應(yīng)的。（2）在共集電極的放大電路中，Uce和U0的方向是并不一致，是相反的，Uce的頂部是U0的底部。（3）共基極放大電路中，二者的方向是一致的，頂部也是對(duì)應(yīng)的。因此，在使用NPN型管組成的放大電路中，可以得出以下結(jié)論：當(dāng)頂部失真出現(xiàn)在輸出U0波形時(shí)，共發(fā)射極放大電路就是頂部失真，即截止失真；但是對(duì)于共集放大電路來(lái)說(shuō)就是飽和失真。對(duì)于共基極放大電路來(lái)說(shuō)就是Uce的頂部失真，即截止失真。

通過(guò)以上分析，不難得出放大電路中的靜態(tài)工作點(diǎn)Q的選擇很重要，當(dāng)這個(gè)點(diǎn)較低時(shí)，就會(huì)容易產(chǎn)生截止失真的現(xiàn)象；當(dāng)過(guò)高時(shí)，飽和失真的現(xiàn)象就會(huì)產(chǎn)生。因此，要將Q點(diǎn)選在合適的位置，即交流負(fù)載線的中央。這樣才會(huì)計(jì)算出最大不失真輸出電壓幅值，也可以計(jì)算出放大電路的最大輸出動(dòng)態(tài)范圍。

5.結(jié)束語(yǔ)

本文使用圖解法對(duì)放大電路的三種組態(tài)進(jìn)行了研究，同時(shí)也對(duì)失真現(xiàn)象進(jìn)行了探討，希望對(duì)大家有所幫助和借鑒。

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