基本放大電路工作原理探究

周天平

[摘? ? ? ? ? ?要]? 自然界存在很多物理量，例如溫度、長度、壓強(qiáng)等，很多物理量不是電信號(hào)而是模擬信號(hào)。接收設(shè)備只能接受電信號(hào)，模擬信號(hào)無法識(shí)別，所以模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)就顯得非常重要了。當(dāng)模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，轉(zhuǎn)化成功的電信號(hào)能量十分微弱，接收設(shè)備對(duì)微弱的信號(hào)無法負(fù)載，因此需要使用放大器將信號(hào)能量變強(qiáng)。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? 基本放大電路;工作原理;探究

[中圖分類號(hào)]? TN722-4? ? ? ? ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]? A? ? ? ? ? ? ? [文章編號(hào)]? 2096-0603（2019）09-0101-01

一、基本方法電路分類和工作原理

（一）電路的組成和每個(gè)單元器件的功能

為了保證輸入的交流信號(hào)不失真，放大電路有以下規(guī)則：

1.晶體管在放大的狀態(tài)下在加入直流電源的極性，即發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。

2.放大電路可以正常放大輸入的交流信號(hào)，在沒有輸入信號(hào)進(jìn)來之前，我們需要給晶體管添加合適的電流、電壓，這被稱作合理設(shè)置靜態(tài)的工作點(diǎn)。

電路各個(gè)元器件的作用：

放大電路的核心部件之一就是VT為NPN型晶體管。Vcc是直流電源，Vcc也是放大電路的能源，Vcc的作用非常重大：（1）需要它來對(duì)晶體管工作進(jìn)行方法化，通過Rb、Rc（Rb>Rc）給晶體管的發(fā)射結(jié)提供正偏電壓，給集電結(jié)提供反偏電壓;（2）提供能量，直流電流通過晶體管在輸入信號(hào)對(duì)其進(jìn)行控制下將直流的能量轉(zhuǎn)化為負(fù)載所需要的較強(qiáng)的交流電流。Rb為基極偏置電阻作用：一種是向基極提供正向偏壓，使基-發(fā)間的PN結(jié)正偏導(dǎo)通，使基極電壓Ub=Uc-Ib*Rb。另一種是決定靜態(tài)基極電流Ib的大小。

Rc為集電極負(fù)載電阻，作用有兩個(gè)：（1）給集電結(jié)提供反偏電壓通路;（2）為了實(shí)現(xiàn)電壓的放大，Rc將晶體管集電極電流的變化轉(zhuǎn)換為集成電極電壓的變化。C1、C2使用的是耦合電容，電容的作用就是隔離直流電流，讓交流電流通過。通過耦合電容，就可以將交流電流傳給晶體管的基極。晶體管集電極輸出電壓中交流成分傳遞給負(fù)載。因此在輸入信號(hào)頻率下，容抗數(shù)值非常小，可以看成是短路。

（二）放大電路的工作原理

我們對(duì)放大器組成進(jìn)行拆分觀察，可以看到電路中Vcc直流電流的移動(dòng)，我們也可以看到交流電流Ui也在移動(dòng)。電路中流過晶體管的電流，既有直流也有交流。我們對(duì)總電壓的計(jì)算就是直流和交流數(shù)值的疊加。放大電路中我們對(duì)電流進(jìn)行討論時(shí)，當(dāng)電路里只有直流電流移動(dòng)，沒有交流電流時(shí)，我們把上述的狀態(tài)稱作為直流工作狀態(tài)。當(dāng)我們加入了輸入信號(hào)，直流和交流同時(shí)都存在電路中，我們對(duì)直流進(jìn)行忽視，只關(guān)注交流，這個(gè)時(shí)候叫作放大電路處于交流的工作狀態(tài)。

1.放大電路的靜態(tài)，防止信號(hào)的失真，晶體管在整個(gè)周期內(nèi)處于放大的狀態(tài)。例如：當(dāng)輸入信號(hào)為正弦波，直流工作狀態(tài)不對(duì)其進(jìn)行設(shè)置，則幅值為0.5V，在其之下的輸入信號(hào)都會(huì)讓晶體管處在截止?fàn)顟B(tài)。以至于不能通過放大電路，信號(hào)失真就發(fā)生了。因此，在沒添加輸入信號(hào)之前，必須向放大電路添加合適的工作狀態(tài)。當(dāng)電路的參數(shù)（Vcc、Rb、Rc）分別定下來后，那么直流電流、電壓Ib、Ic、Uce也會(huì)被定下來。根據(jù)上述的三個(gè)直流分量，我們就在晶體管輸出特征曲線選取一個(gè)點(diǎn)，我們可以稱這個(gè)點(diǎn)為靜態(tài)工作點(diǎn)，使用字母Q來對(duì)其進(jìn)行表示。通常直流工作點(diǎn)上的電流、電壓用Ibq、Icq、Uceq表示。

2.放大電路的動(dòng)態(tài)，將正弦信號(hào)Ui加入在放大電路的輸入端。電壓Ubc的產(chǎn)生是由于C1送到電流的輸入端。正弦變化的基極電流Ib是由Ubc產(chǎn)生的。次級(jí)電流疊加在靜態(tài)電流Ibq上，使基極的總電流為IB=Ib+IBQ。晶體管放大，集電極會(huì)產(chǎn)生一個(gè)放大β倍正弦電流，這個(gè)電流和Ib變化的規(guī)律是相同的。電流通過與靜態(tài)電流結(jié)合在ICQ上，電極的總電流變?yōu)镮c=ICQ+Ic。Ic電流走到Rc時(shí)，Rc上也產(chǎn)生一個(gè)正弦電壓URC=RcIc（與Ic的變化相同）。由于Uce=Uce-IcRc，所以Rc電壓就會(huì)發(fā)生變化，壓管壓降就會(huì)發(fā)生Uce反方向的變化。通過對(duì)上述的分析，基本共發(fā)射極放大電路是通過晶體管的特性（電流放大作用），Rc通過電流的變化，電壓隨機(jī)發(fā)生變化。最后，輸出電壓遠(yuǎn)高于輸入電壓V，相位上與輸入電壓相反，從而實(shí)現(xiàn)電壓放大。

二、基本放大電路知識(shí)的重難點(diǎn)

教師在講授電路的知識(shí)時(shí)，對(duì)直流電流和交流電流的概念、直流通路的作用和畫法要重點(diǎn)講解，例如，直流通路的畫法關(guān)鍵所在就是讓所有電容開路。三極管是否處在放大狀態(tài)？放大狀態(tài)是否可以正常使用？對(duì)上述的問題，學(xué)生需要學(xué)會(huì)利用原理對(duì)上述問題進(jìn)行判斷，例如：計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)。關(guān)于交流的通路，放大信號(hào)有效輸入放大電路，放大的信號(hào)也可以實(shí)現(xiàn)有效的負(fù)載。還有電路中每個(gè)元器件在直流電流流過時(shí)，元器件有什么作用？當(dāng)交流狀態(tài)時(shí)，元器件的作用發(fā)生了什么變化？通過原理電路，畫出直流和交流的通路？《基本放大電路》教學(xué)中教師要對(duì)上述問題熟記于心，它們既是重點(diǎn)也是難點(diǎn)。本文對(duì)這些重難點(diǎn)知識(shí)也做出了詳細(xì)的理論解讀，希望可以加強(qiáng)教師對(duì)《基本放大電路》知識(shí)的理解。

本文主要討論了基本放大電路的概念、元器件的作用和工作原理，對(duì)基本放大器的工作原理進(jìn)行討論分析，給出了個(gè)人的一些教學(xué)觀點(diǎn)，并且對(duì)放大電路的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)工作原理進(jìn)行詳細(xì)的說明，希望可以給教師一些指導(dǎo)和幫助。

參考文獻(xiàn)：

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