各種放大電路

/半導(dǎo)體三極管主要用途之一是利用它的電流放大作用組成各種放大電路,主要有三極管放大器、多級(jí)放大器、差分放大器、小信號(hào)調(diào)諧放大器、低頻功率放大器等。１．三極管單級(jí)放大器雙極性三極管有三種不同組態(tài)。與之相對(duì)應(yīng)，三級(jí)管放大器也分為三種，分別是共發(fā)射極放大器、共集電極放大器和共基極放大器.如1圖所示.圖1a為共射放大器,待放大信號(hào)uｉ由三極管的基極輸入，被放大后的信號(hào)uｏ由集電極輸出,基極與發(fā)射極構(gòu)成輸入回路,集電極與發(fā)射極構(gòu)成輸出回路,可見發(fā)射極是輸入、輸出回路的公共端，所以稱為共發(fā)射極放大器，簡(jiǎn)稱共射放大器。此電路的工作特點(diǎn)是,既能放大信號(hào)的電壓又能放大信號(hào)的電流,而且輸出信號(hào)與輸入信號(hào)反相；輸入電阻與輸出電阻阻值適中。一般為RL幾千歐，電壓放大倍數(shù)一般在幾十一幾百倍,可用于電壓信號(hào)的放大，常被用作多級(jí)放大器的中間級(jí)。圖1b稱為共集放大器，ｕj由基極輸入,uo由發(fā)射極輸出,集電極是輸入和輸出回路的公共端，所以稱為共集電極放大器，簡(jiǎn)稱共集放大器，也稱為射極跟隨器.此電路的工作特點(diǎn)是能放大信號(hào)的電流不能放大信號(hào)的電壓,電壓放大倍數(shù)約為1.而且輸出信號(hào)與輸入信號(hào)同相；輸入電阻阻值較大，一般為幾十千歐,輸出電阻阻值很小,一般為幾十歐。常被用作放多級(jí)放大器的輸入級(jí)（從信號(hào)源獲取信號(hào)的能力強(qiáng))、輸出級(jí)（帶負(fù)載能力強(qiáng))和緩沖級(jí)(實(shí)現(xiàn)阻抗轉(zhuǎn)換）.圖1c為共基放大器.ｕＩ由發(fā)射極輸入，ｕo由集電極輸出，基極是輸入和輸出回路的公共端。所以稱為共基極電路,簡(jiǎn)稱共基放大器.此結(jié)構(gòu)電路的工作特點(diǎn)是能放大信號(hào)的電壓不能放大信號(hào)的電流，而且輸出信號(hào)與輸入信號(hào)同相。輸入電阻阻值很小.一般為十幾一幾十歐，輸出電阻阻值適中，一般為幾千歐。常用在高頻信號(hào)電壓放大電路和振蕩器中。ｖoｃRL(a)分壓偏置式共射放大器(b)共集放大器(射極輸出器）Cui-__1（ａ）直接耦合多級(jí)放大器（b)阻容耦合多級(jí)放大器2．多級(jí)放大器由一個(gè)三極管構(gòu)成的單級(jí)放大器放大倍數(shù)一般為幾十到幾百倍，而實(shí)際應(yīng)用中,往往要求放大倍數(shù)較高，為此，需要把若干級(jí)放大器級(jí)聯(lián)組成多級(jí)放大器。根據(jù)前后級(jí)放大器級(jí)聯(lián)方式的不同分為三種，即直接耦合多級(jí)放大器、阻容耦合多級(jí)放大器和變壓器耦合多級(jí)放大器。如圖2所示.圖2ａ為直接耦合多級(jí)放大器,RB１、RC1和Ｖ1組成第一級(jí)放大器。RＢ2、RC２、ＲE、ＣＥ和v2組成第二級(jí)放大器,第一級(jí)和第二級(jí)通過導(dǎo)線直接相連，所以稱為直接耦合多級(jí)放大器。此類多級(jí)放大器的優(yōu)點(diǎn)是不僅可以放大交流信號(hào)，還可以放大直流信號(hào);并（ｃ）變壓器耦合多級(jí)放大器６１維普資訊且不含有大容量阻抗元件，容易集成，現(xiàn)在集成芯片中的電路大部分采用這種連接方式。其缺點(diǎn)是前后級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)相互影響,工作點(diǎn)的穩(wěn)定性不好。圖２b為阻容耦合多級(jí)放大器，和圖2a結(jié)構(gòu)基本一致,只是前后級(jí)是通過一個(gè)大容量的電容連接，所以稱為阻容耦合多級(jí)放大器.此類多級(jí)放大器的優(yōu)點(diǎn)是前后級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)互相獨(dú)立,工作點(diǎn)穩(wěn)定。缺點(diǎn)是只能放大交流信號(hào)，不能放大直流信號(hào);因?yàn)楹写笕萘康碾娙荩槐阌诩?。圖2C為變壓器耦合多級(jí)放大器，前后級(jí)是通過變壓器相連的,所以稱為變壓器耦合多級(jí)放大器.此類多級(jí)放大器的優(yōu)缺點(diǎn)和阻容耦合多級(jí)放大器基本一致.３.差分放大器差分放大電路由兩只特性相同的半導(dǎo)體三極管構(gòu)成，它利用兩只管子的漂移特性相同的關(guān)系.使其互相抵消,從而更好地補(bǔ)償零漂，電路結(jié)構(gòu)如3圖所示。圖中的V1、V2具有相同溫漂特性,當(dāng)從Ｖ１、Ｖ2基極輸入大小相等、極性相同的共模信號(hào)時(shí)，即uiｌ＝uｉ2，則ｕo＝0，有效地抑制了共模信號(hào)。該電路主要用在集成運(yùn)放的輸入級(jí).4．小信號(hào)調(diào)諧放大器小信號(hào)調(diào)諧放大器是高頻放大電路中一種最基本的常見單元電路，調(diào)諧放大器是由調(diào)諧回路和半導(dǎo)體三極管放大器相結(jié)合而構(gòu)成,這種放大器的主要特點(diǎn)是具有選頻功能，根據(jù)小信號(hào)調(diào)諧回路采用的是單調(diào)諧回路還是雙調(diào)（a)單調(diào)諧放大電路諧回路，可分為小信號(hào)單調(diào)諧放大器和雙調(diào)諧放大器，如4圖所示.圖４a為單調(diào)諧放大電路,Rbl，Rb2，RE，CE以及三極管V組成放大電路部分。Ｌ、C構(gòu)成并聯(lián)諧振回路,只有當(dāng)輸入信號(hào)的頻率和LC諧振回路的諧振頻率相等時(shí),才能在LC回路兩端產(chǎn)生較高的諧振電壓。該電壓經(jīng)變壓器Tr２耦合,在負(fù)載回路中產(chǎn)生電流，從而在負(fù)載上得到較大的高頻信號(hào)電壓或功率。否則當(dāng)輸入信號(hào)的頻率與諧振頻率相差較大不同，可分為甲類、乙類、甲乙類和丙類，甲類主要用于小信號(hào)的電流電壓放大,乙類和甲乙類主要用于低頻信號(hào)的功率放大,而丙類主要用在高頻信號(hào)的功率放大。如圖5所示為乙類和甲乙類低頻放大器。圖５a為乙類互補(bǔ)對(duì)稱功放電路,即ＯCL.V1、V2三極管的性能參數(shù)完全相壓或功率就會(huì)較小,也就是說該電路只對(duì)一定頻率范圍內(nèi)的信號(hào)具有放大作用，這就體現(xiàn)了調(diào)諧放大器的選頻功能。盡管單調(diào)諧放大器具有電路簡(jiǎn)單、調(diào)整方便的優(yōu)點(diǎn),但它的選擇性不夠好，也解決不了通頻帶與選擇性之間的矛盾。在許多實(shí)際電路中，例如在電視機(jī)的高頻放大和中頻放大電路中,往往要求頻帶寬。而且選擇性要好.這時(shí)采用單調(diào)諧放大器是無法完成。必須使用雙調(diào)諧放大器，如（ｂ）圖所示.5。低頻功率放大器功率放大器工作在大信號(hào)條件下,一般作為放大電路的輸出級(jí)，直接與負(fù)載相連,這就要求輸出信號(hào)的功率要足夠大，否則無法驅(qū)動(dòng)負(fù)載。根據(jù)三極管在輸入信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通時(shí)間的同,只是型號(hào)不同。當(dāng)輸入信號(hào)的正半波到來時(shí),Ｖ1導(dǎo)通，V2截止，在負(fù)載ＲL上產(chǎn)生一個(gè)正半波信號(hào)；而當(dāng)輸入信號(hào)的負(fù)半波到來時(shí)，V2導(dǎo)通，V1截止,在負(fù)載Ｒ上產(chǎn)生一個(gè)負(fù)半波信號(hào)，在輸入信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi)Vｌ、V2交替導(dǎo)通，每個(gè)三極管的導(dǎo)通時(shí)間均為半個(gè)周期，在負(fù)載上正、負(fù)半波電壓疊加形成一個(gè)完整的正弦波。但是當(dāng)輸入電壓信號(hào)的瞬時(shí)值小于管子死區(qū)電壓（硅管約0．5Ｖ,鍺管0．2V）時(shí)，兩個(gè)三極管都不導(dǎo)通,則負(fù)載上Ａft：有電流,致使輸出電壓出現(xiàn)失