【正文】 出，還必須設(shè)置合理的輸入電路和輸出電路?？梢?，放大電路應(yīng)由放大器件、直流電源和偏置電路、輸入電路和輸出電路幾部分組成。 圖Z0201 共發(fā)射極放大電路的三種畫法. 圖中NPN型晶體管T是整個(gè)電路的核心，它擔(dān)負(fù)著放大的任務(wù)；直流電源EC（幾V～幾十V），一方面通過Rb給晶體管的發(fā)射結(jié)提供正向偏壓，通過RC給集電結(jié)提供反向偏壓，另一方面提供負(fù)載所需信號(hào)的能量；Rb決定基極偏置電流IB的大小，稱為基極偏置電阻（一般為幾十kΩ～幾百kΩ）。Rc將集電極電流的變化轉(zhuǎn)換為電壓的變化，提供給負(fù)載，稱為集電極負(fù)載電阻（一般為幾kΩ～幾十kΩ）； 電容CC2的作用是隔斷放大電路與信號(hào)源、放大電路與負(fù)載之間的直流通路，僅讓交流信號(hào)流通過，即隔直通交。C1稱為輸入耦合電容，C2稱為輸出耦合電容。CRb、EC及T的b、e極構(gòu)成信號(hào)的輸入電路；CRc、EC及T的c、e極構(gòu)成信號(hào)的輸出電路。Rb、EC構(gòu)成晶體管的偏置電路。晶體管的發(fā)射極是輸入回路和輸出回路的公共端，所以稱這種電路為共發(fā)射極放大電路。與晶體管的3個(gè)電極相對(duì)應(yīng)，還可構(gòu)成共基極放大電路和共集電極放大電路。在分析放大電路時(shí)，常以公共端作為電路的零電位參考點(diǎn)，稱之為地端（并非真正接到大地）。電路圖上用┻作標(biāo)記，電路中各點(diǎn)的電壓都是指該點(diǎn)對(duì)地端的電位差。電壓參考正方向規(guī)定為上+下－電流參考正方向規(guī)定為流入電路為正，流出電路為負(fù)（與雙口網(wǎng)絡(luò)規(guī)定相同）。畫電路圖時(shí)常采用圖Z0201中電子電路的畫法。綜上所述，基本放大電路有4個(gè)組成部分、3種基本電路形式（或稱為組態(tài)），在構(gòu)成具體放大電路時(shí)，無論那一種組態(tài)，都應(yīng)遵從下列原則：（1）必須保證放大器件工作在放大區(qū)，以實(shí)現(xiàn)電流或電壓控制作用；（2）元件的安排應(yīng)保證信號(hào)能有效地傳輸，即有uI時(shí)，應(yīng)有uo輸出；（3）元件參數(shù)的選擇應(yīng)保證輸入信號(hào)能得到不失真地放大，否則，放大將失去意義。以上3條原則也是判斷一個(gè)電路是否具有放大作用的依據(jù)。直流通路與靜態(tài)工作點(diǎn)無信號(hào)輸入（us＝0）時(shí)，放大電路的工作狀態(tài)稱為靜態(tài)。靜態(tài)時(shí)，電路中各處的電壓、電流均為直流量。由于電路中的電容、電感等電抗元件對(duì)直流沒有影響，因此，對(duì)直流而言，放大電路中的電容可視為開路（電感可視為短路），據(jù)此所得到的等效電路稱為放大電路的直流通路，如圖Z0202所示。靜態(tài)時(shí)，晶體管各極的直流電流、電壓分別用 IB、UBE、IC、UCE表示。由于這組數(shù)值分別與晶體管輸入、輸出特性曲線上一點(diǎn)的坐標(biāo)值相對(duì)應(yīng)，故常稱這組數(shù)值為靜態(tài)工作點(diǎn)，用Q表示。顯然，靜態(tài)工作點(diǎn)是由直流通路決定的。靜態(tài)工作點(diǎn)常用如下近似計(jì)算法進(jìn)行估算：IBRb +UBE = EC ICRC +UcE = EC在上常工作情況下，對(duì)應(yīng)不同的IB 值，UBE 的變化很小，作為近似估算，可以認(rèn)為UBE不變，對(duì)硅管近似地取UBE ≈，對(duì)鍺管近似地取UBE ≈。通常EC》UBE ，因而由上兩式可得：由于電子電路中電流一般比較小，在計(jì)算過程中，電流IB的單位常取μA電流IC的單位常取mA，電阻的單位為kΩ，電壓的單位仍是V。放大電路既然是放大交流信號(hào)的，為什么還要設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)呢？這主要是由于晶體管等放大器件是非線性器件所致。如晶體管的發(fā)射結(jié)是單向?qū)щ姷?，而且存在著一定的門限電壓，在門限電壓附近，輸入特性曲線具有嚴(yán)重的非線性，如圖 。若不設(shè)偏置，直接輸入正弦波電壓uI，由圖可見，不僅要求uI 要有一定幅度，而且Ib已出現(xiàn)了嚴(yán)重的非線性失真，根本達(dá)不到不失真放大的目的。　　　　　　　　　　　 要減小這種失真，就要設(shè)置一定的直流偏置電壓UBE ，使交流信號(hào)uI迭加在UBE 之上，從而使加到發(fā)射結(jié)兩端的電壓uBE =UBE + uI，基極電流 IB= IB + Ib ，成為只有大小變化、而沒有極性變化的脈動(dòng)直流，如圖Z0203所示，這就保證了在uI 的整個(gè)周期內(nèi)，晶體管始終工作在線性區(qū)域。因此，只有合理地設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)，才能不失真地放大信號(hào)。交流通路與放大原理有信號(hào)輸入時(shí)，放大電路的工作狀態(tài)稱為動(dòng)態(tài)。動(dòng)態(tài)時(shí)，電路中既有代表信號(hào)的交流分量，又有代表靜態(tài)偏置的直流分量。是交、直流共存狀態(tài)，盡管電路中既有交流分量，又有直流分量。由于電路中含有電抗性元件，因此，交流通路與直流通路是不相同的。對(duì)交流信號(hào)而言，耦合電容CC2因其容抗較小，可視為短路，電源EC因其內(nèi)阻很小，亦可視為短路。據(jù)此原則即可畫出基本放大電路的交流等效電路，稱為交流通路。基本放大電路（固定偏置電路）的交流通路如圖Z0204所示。圖中RL為外接負(fù)載。當(dāng)輸入信號(hào)ui加到放大電路輸入端時(shí)，電路就由靜態(tài)轉(zhuǎn)入放大信號(hào)的動(dòng)態(tài)。即當(dāng)ui輸入后，通過C1耦合使晶體管發(fā)射結(jié)上的電壓發(fā)生了變化：由UBE變?yōu)閁BE +ui；于是晶體管基極電流發(fā)生變化：IB→IB + ib；其變化量 ib通過晶體管的電流控制作用使 iC發(fā)生變化，即 iC →IC + βib集電極電流通過電阻RC，在上的電壓也就發(fā)生變化： iCRC→ICRC+ iCRC；從而使uCE→UCE + uce通過隔直耦合電容C2將直流成份UCE隔斷，只把變化量傳到輸出端，使得到輸出電壓uo按ui的變化規(guī)律變化，但uo比ui大許多倍，這就相當(dāng)干將ui放大了。動(dòng)態(tài)時(shí)，電路中各處電壓、電流的波形如圖圖Z0205中所示。由圖可見，晶體管各極電流、電壓均為脈動(dòng)直流。在ui的整個(gè)周期內(nèi)，uBE ＞ Vγ，uCE ＞ 0，這就保證了晶體管始終工作在放大狀態(tài)。由圖還可以看出，在沒有失真（即合理設(shè)置Q點(diǎn)）的情況下，晶體管各極電壓、電流均可視為交流分量與直流分量的線性迭加。在這種情況下，分析放大電路時(shí)，交流與直流可以分開討論。應(yīng)當(dāng)指出放大是對(duì)變化量而言的，放大信號(hào)的過程實(shí)質(zhì)上是一個(gè)能量控制與轉(zhuǎn)換的過程，即晶體管在能量較小的輸入信號(hào)ui 的控制下，按照ui 的變化規(guī)律，將EC的直流能量轉(zhuǎn)換成負(fù)載所需要的較大的交流能量。晶體管是一個(gè)能量控制器件，它本身并不會(huì)產(chǎn)生能量，只能消耗電源EC的直流能量。（具有能量控制作用的器件稱為有源器件。）放大電路的性能指標(biāo)放大電路放大信號(hào)性能的優(yōu)劣是用它的性能指標(biāo)來表示的。性能指標(biāo)是指在規(guī)定條件下，按照規(guī)定程序和測(cè)試方法所獲得的有關(guān)數(shù)據(jù)。放大電路性能指標(biāo)很多，且因電路用途不同而有不同的側(cè)重。這里僅介紹其中幾項(xiàng)指標(biāo)的含義。圖Z0206是測(cè)試放大電路指標(biāo)時(shí)的示意圖。圖中輸入、輸出端的電壓和電流均為正弦量。Us是信號(hào)源電壓，RL表示各種形式的實(shí)際負(fù)載的等效電阻。一、放大倍數(shù) 放大倍數(shù)表征放大電路對(duì)微弱信號(hào)的放大能力，它是輸出信號(hào)（Uo、Io、Po）比輸入信號(hào)增大的倍數(shù)，又稱增益。1. 電壓放大倍數(shù)放大電路的電壓放大倍數(shù)定義為輸出電壓有效值與輸入電壓有效值之比，即它表示放大電路放大信號(hào)電壓的能力。2．電流放大倍數(shù)放大電路電流放大倍數(shù)定義為輸出電流有效值與輸入電流有效值之比，即它表示放大電路放大電流信號(hào)的能力。3．功率放大倍數(shù)放大電路等效負(fù)載RL上吸收的信號(hào)功率（Po =UoIo）與輸入端的信號(hào)功率（Pi =UiIi）之比，即定義為放大電路的功率放大倍數(shù)。在實(shí)際工作中，放大倍數(shù)常用分貝表示，定義為：二、輸入電阻和輸出電阻1．輸入電阻當(dāng)輸入信號(hào)源加進(jìn)放大電路時(shí)，放大電路對(duì)信號(hào)源所呈現(xiàn)的負(fù)載效應(yīng)用輸入電阻RI來衡量，它相當(dāng)于從放大電路的輸入端看進(jìn)去的等效電阻。這個(gè)電阻的大小等于放大電路輸入電壓與輸入電流的有效值之比，即放大電路的輸入電阻反映了它對(duì)信號(hào)源的衰減程度。Ri越大，放大電路從信號(hào)源索取的電流越小，加到輸入端的信號(hào)Ui；越接近信號(hào)源電壓Us。2．輸出電阻當(dāng)放大電路將信號(hào)放大后輸出給負(fù)載時(shí)，對(duì)負(fù)載RL而言，放大電路可視為具有內(nèi)阻的信號(hào)源，該信號(hào)源的內(nèi)阻即稱為放大電路的輸出電阻。它也相當(dāng)于從放大電路輸出端看進(jìn)去的等效電阻。輸出電阻的測(cè)量方法之一是：將輸入信號(hào)電源短路（如是電流源則開放），保留其內(nèi)阻，在輸出端將負(fù)載RL取掉，且加一測(cè)試電壓Uo，測(cè)出它所產(chǎn)生的電流Io，則輸出電阻的大小為 放大電路的輸出電阻的大小，反映了它帶負(fù)載能力的強(qiáng)弱。Ro越小，帶負(fù)載能力越強(qiáng)。 放大電路的靜態(tài)圖解分析放大電路的圖解分析法放大電路有兩個(gè)顯著特點(diǎn)，即含有非線性的放大器件和工作在交直流共存狀態(tài)，因此，分析放大電路不能簡(jiǎn)單地套用線性電路的分析方法。分析放大電路常用的方法有圖解分析法和微變等效電路分析法。圖解分析法是指以晶體管的輸入、輸出特性曲線為基礎(chǔ)，通過作圖來分析放大電路性能的方法。它的基本思想是，把放大電路的輸入、輸出回路分成線性和非線性兩個(gè)部分，并把描寫這兩個(gè)部分特性的電壓電流關(guān)系，以曲線的形式描繪在同一平面坐標(biāo)內(nèi)，根據(jù)兩條曲線的交點(diǎn)決定它們的解。放大電路的分析包括兩個(gè)方面的內(nèi)容，即動(dòng)態(tài)分析和靜態(tài)分析。動(dòng)態(tài)分析的任務(wù)是確定動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)；靜態(tài)分析的任務(wù)是確定靜態(tài)工作點(diǎn)。 放大電路的靜態(tài)圖解分析放大電路的靜態(tài)圖解分析的目的是在輸入特性曲線及輸出特性曲線上，通過做直流負(fù)載線而確定出靜態(tài)工作點(diǎn)Q。再由Q求得IBQ、ICQ和UCEQ。對(duì)輸入回路，iB、uBE應(yīng)同時(shí)滿足：uBE = EC iBRb（線性電路特性） GS0212iB = f(uBE,uCE)（晶體管輸入特性）根據(jù)式GS0212的直線方程，找出兩個(gè)特殊點(diǎn)作直線AB。A(EC,0)。B(0, ) 連接這兩點(diǎn)便得直線AB，稱之為輸入回路直流負(fù)載線，其斜率。AB直線和 輸入特性曲線的交點(diǎn)即為靜態(tài)工作點(diǎn)Q（UBEQ、IBQ）。由于，IB在較大范圍內(nèi)變化時(shí)，UBE基本上不變。因此，實(shí)際中對(duì)輸入回路工作點(diǎn)的確定，更多地采用近似估算法。對(duì)輸出回路，iC、uCE)應(yīng)同時(shí)滿足：iC = f（IB，uCE）iB = 常量 晶體管的輸出特性u(píng)CE = EC iCRC 輸出回路外電路方程 GS0213 同理，由式 GS0213可找出兩個(gè)特殊點(diǎn)：M（EC，0），N（0，）。連接MN即得直線 uCE= EC iCRC如圖Z0207中直線MN。這是一條斜率為：由直流負(fù)載電阻RC所決定的直線，稱為輸出回路的直流負(fù)載線。直流負(fù)載線與參變量IB＝IB的那條輸出特性曲線的交點(diǎn)即為靜態(tài)工作點(diǎn)Q（UCEQ，ICQ）。由上可見，圖解法確定Q點(diǎn)的關(guān)鍵在于正確地作出直流負(fù)載線。由于負(fù)載線是由外電路元件參數(shù)決定的，當(dāng)外電路元件參數(shù)發(fā)生變化時(shí)、直流負(fù)載線也相應(yīng)地變化，從而工作點(diǎn)也隨之變化，因此，用圖解法，可以清楚地反映出，當(dāng)元件參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，Q點(diǎn)的變化趨勢(shì)。放大電路的動(dòng)態(tài)圖解分析 放大電路的動(dòng)態(tài)特性是由交流通路決定的。從圖Z0204所示交流通路的輸出回路可得：　　　　　　UCE = IC（= RC∥RL）　　　GS0214由于正確設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)之后，晶體管各極電壓、電流均可等效為信號(hào)變量與靜態(tài)直流量的線性迭加。即　　　　　iC = IC + ic　　　　　　　　　　 GS0215　　　　　　UCE = UCE + uce 　　　　　　　　　GS0216將式GS0215和GS0216代入式GS0214可得：　　　　　　它反映了輸入交流信號(hào)后IC與uCE 的變化規(guī)律，為斜率　　　　　是由交流負(fù)載 決定的一條直線，故稱為交流負(fù)載線。因?yàn)榻涣餍盘?hào)為零的瞬時(shí)，放大電路處于靜態(tài)，所以，交流負(fù)載線必然通過Q點(diǎn)。如圖Z0208。輸出電壓的最大幅度與非線性失真分析一、輸出電壓的最大幅度由圖Z0208所示的分析過程可以看出，放大電路輸出信號(hào)電壓的幅度受到飽和區(qū)和截止區(qū)的限制。在給定電路參數(shù)的條件下，輸出電壓不產(chǎn)生明顯失真時(shí)的幅值稱為最大輸出幅度，常用峰值或峰～峰值來表示。受飽和區(qū)的限制，輸出電壓的最大幅度只能達(dá)到（UCEQ UCES），受截止區(qū)的限制，最大輸出電壓幅度只能達(dá)到IC 。因此，實(shí)際能達(dá)到的輸出電壓的最大幅度只能為（UCEQ UCES）與IC 中較小值的二倍（峰峰值）。靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置對(duì)最大輸出幅度有很大的影響。由圖Z0209 可以看出，要想獲得較大的輸出幅度，應(yīng)把Q點(diǎn)設(shè)置在交流負(fù)載線的中點(diǎn)附近。二、放大電路中的非線性失真晶體管工作在非線性區(qū)所引起的失真稱為非線性失真。產(chǎn)生非線性失真的原因來自兩個(gè)方面：一是晶體管特性的非線性；二是Q點(diǎn)設(shè)置不合適或輸入信號(hào)過大。圖Z02Z0211（表明因Q點(diǎn)選擇的過高或過低而導(dǎo)致在輸入信號(hào)部分時(shí)間內(nèi)，晶體管進(jìn)入飽和區(qū)或截止區(qū)而產(chǎn)生的失真，分別稱為飽和失真和截止失真。 為了避免瞬時(shí)工作點(diǎn)進(jìn)入截止區(qū)而引起截止失真，則應(yīng)使：　　　IC≥ICm +ICEO 　　　　 GS0218為了避免瞬時(shí)工作