基本放大电路

电路的一种

基本放大电路是电路的一种，可以应用在电路施工中。基本放大电路输入电阻很低，一般只有几欧到几十欧，但其输出电阻却很高。

单极型管

单极型管的单极放大电路，用场效应管作为放大器件组成的放大电路，称为场效应管放大电路。场效应管和双极型晶体管一样是电路的核心器件，在电路中起以小控大的作用。在场效应管的放大电路中，为实现电路对信号的放大作用，必须要建立偏置电路以提供合适的偏置电压，使场效应管工作在特性的恒流区。

自给偏压电路

N沟道耗尽型MOS管组成的共源极放大电路场效应管的栅极通过电阻Rg接地，源极通过电阻Rs接地。这种偏置方法靠漏极电流Id在源极电阻Rs上产生的电压为栅源极提供一个偏置电压Ugs，故称为自偏压电路。

场效应管

场效应管也是非线性器件，在输入信号电压很小的条件下，也可将其用小信号模型等效。与建立双极型三极管小信号模型相似，将场效应管也看成一个两端口网络，以结型场效应管为例，栅极与源极之间为输入端口，漏极与源极之间为输出端口。无论是哪种类型的场效应管，均可以认为栅极电流为零，输入端口视为开路，栅源极间只有电压存在。

共源极

共源极场效应管放大电路与双极型管共射放大电路相比较，共源极放大电路具有以下特点：输入电阻极高，相当于开路；输出电阻由于并联一个电阻Rds，因此输出电阻较小。共源极场效应管放大电路的微变等效电路相当于一个电压控制的电流源。

放大电路

共漏极放大电路又称为源极输出器或源极跟随器，同样具有与共集电极放大电路相同的特性：输入电阻高、输出电阻低和电压放大倍数小于1并接近于1。

双极型管

双极型的单级放大电路，单级放大电路一般是指由一个三极管或一个场效应管组成的放大电路。

共发射极

1. 放大电路的核心元件晶体管工作在放大状态，即要求其发射结正偏、集电结反偏。

2. 输入回路的设置应当使输入信号耦合到晶体管的输入电极，并形成变化的基极电流Ib，进而产生晶体管的电流控制关系，变成集电极电流Ic的变化。

3. 输出回路的设置应当保证晶体管放大后的电流信号能够转换成负载需要的电压形式。

4. 信号通过放大电路时不允许出现失真。共发射极放大电路各器件作用

1. 晶体管（VT）

晶体管是放大电路的核心元件。利用其基极小电流控制集电极较大电流的作用，使输入的微弱电信号通过直流电源Ucc提供能量，获得一个能量较强的输出电信号。

2. 集电极电源（Ucc）

实用中通常采用单电源供电方式，在这个电路中，直流电源常用Ucc表示。Ucc的作用有两个：一是为放大电路提供能量，二是保证晶体管的发射结正偏，集电结反偏。交流信号下的Ucc呈交流接地状态，Ucc的数值一般为几伏至几十伏。

3. 集电极电阻（Rc）

Rc的阻值一般为几千欧至几十千欧。其作用是将集电极的电流变化转换成晶体管集、射极间的电压变化，以实现由放大电路负载上获得电压放大的目的。

4. 固定偏置电阻（Rb）

Rb的阻值一般为几十千欧至几百千欧。主要作用是保证发射结正向偏置，并提供一定的基极电流Ib，使放大电路获得一个合适的静态工作点。

5. 耦合电容（C1和C2）

C1和C2在电路中的作用是“隔离直流通过交流”。电容器的容抗Xc与频率f为反比关系，因此在直流情况下，电容相当于开路，使放大电路与信号源之间可靠隔离；在电容量足够大的情况下，耦合电容对规定频率范围内的交流输入信号呈现的容抗极小，可近似视为短路，从而让交流信号无衰减地通过。

共集电极

把输入信号由晶体管的基极输入，而把负载电阻接在发射极上。特点：电压增益（放大倍数）小于1但近似等于1，输出电压与输入电压同相位，输入电阻高、输出电阻低。虽然共集电极放大电路的电压增益小于1，但是它的输入电阻高，当信号源（或前极）提供给放大电路同样大小的信号电压时，由于具有较高的输入电阻，使所需提供的电流减小，从而减轻了信号源的负载。

共基极

特点：共基极放大电路的输入电阻很低，一般只有几欧到几十欧，但其输出电阻却很高。另外，共基放大电路允许的工作频率较高，高频特性比较好，所以它多用于高频和宽频带电路或恒流源电路中。

性能比较

功效放大

实际电子技术应用中，当线路中负载为扬声器、记录仪表、继电器或伺服电动机等设备时，就要求它能为负载提供足够大的交流功率，使之能够带动负载。通常把这种电子线路的输出级称为功率放大电路，简称“功放”。功放电路中的晶体管称为功率放大管，简称“功放管”。功放广泛用于各种电子设备、音响设备、通信及自控系统中。

工作状态

甲类放大器

这种功放的工作原理是输出器件晶体管始终工作在传输特性曲线的线性部分，在输入信号的整个周期内输出器件始终有电流连续流动，这种功放失真小，但效率低，约为50%，功率损耗大，一般应用在家庭的高档机中。

乙类放大器

两只晶体管交替工作，每只晶体管在信号的半个周期内导通，另外半个周期内截止。该机效率高，约为78%，但缺点是容易产生交越失真（两只晶体管分别导通时发生的失真）。

甲乙类放大器

甲乙类放大器兼有甲类放大器音质好和乙类放大器效率高的优点，被广泛应用于家庭、专业、汽车音响系统中。

功能分类

前级功放

其主要作用是对信号源传输过来的节目信号进行必要的处理和电压放大后，再输出到后级放大器。

后级功放

其对前级放大器送出的信号进行不失真放大，以强劲的功率驱动扬声器系统。除放大电路外，还设计有各种保护电路，如短路保护、过压保护、过热保护、过流保护等。前级功放和后级功放一般只在高档机或专业的场合采用。

合并式放大器

将前级放大器和后级放大器合并为一台功放，兼有前二者的功能，通常所说的放大器都是合并式的，应用范围较广。

特点

功放电路和前面介绍的基本放大电路都是能量转换电路，从能量控制的角度来看，功率放大器和电压放大器并没有本质上的区别。但是，从完成任务的角度和对电路的要求来看，它们之间有着很大的差别。低频电压是在小信号状态下工作，动态工作点摆动范围小，非线性失真小，因此可用微变等效电路法分析、计算电压放大倍数、输入电阻和输出电阻等性能指标，一般不考虑输出功率。而功率放大电路是在大信号情况下工作，具有动态工作范围大的特点，通常只能采用图解法分析，而分析的主要性能指标是输出功率和效率。

技术要求

功率放大器主要考虑获得最大的交流输出功率，而功率是电压与电流的乘积，因此功放电路不但要有足够大的输出电压，而且还应有足够大的输出电流。因此，对功放电路具有以下几点要求。

效率尽可能高

功放是以输出功率为主要任务的放大电路。由于输出功率较大，造成直流电源消耗的功率也大，效率的问题突显。在允许的失真范围内，期望功放管除了能够满足所要求的输出功率外，应尽量减小其损耗，首先应考虑尽量提高管子的工作效率。

具有足够大的输出功率

为了获得尽可能大的功率输出，要求功放管工作在接近“极限运用”的状态。选管子时应考虑管子的三个极限参数Icm、Pcm和Ubr CEO。

非线性失真尽可能小

功放工作在大信号状态下，不可避免地会产生非线性失真，而且同一功放管的失真情况会随着输出功率的增大而越发严重。技术上常常对电声设备要求其非线性失真尽量小，最好不发生失真。而在控制电动机和继电器等方面，则要求以输出较大功率为主，对非线性失真的要求不是太高。由于功率管处于大信号工况，所以输出电压、电流的非线性失真不可避免。但应考虑将失真限制在允许范围内，亦即失真也要尽可能地小。

另外，由于功率管工作在“极限运用”状态，因此有相当大的功率消耗在功放管的集电结上，从而造成功放管结温和管壳的温度升高。所以管子的散热问题及过载保护问题也应充分予以重视，并采取适当措施，使功放管能有效地散热。

失真形式

饱和失真

静态工作点过大，在信号正半周进入了输出特性曲线的饱和区。方法是提高工作电压、适当调小静态工作点，输入信号幅度。

截止失真

静态工作点过低，信号负半周进入了输出特性曲线的截止区。方法是提高静态工作点、适当减小输入信号幅度。

交越失真

又称小信号失真，在输入信号幅度很小时，进入了输入特性的弯曲段，是乙类推挽功放电路中静态电流过小所致。方法是适当提高静态电流。小功率放大器静态电流在2-4mA(如收音机功放)，大功率功放可选十多mA。乙类互补对称功率

理想情况下，乙类互补对称电路的输出没有失真。实际的乙类互补对称电路（图），由于没有直流偏置，只有当当输入信号vi大于管子的门坎电压（NPN硅管约为0.6V，PNP锗管约为0.2V）时，管子才能导通。当输入信号vi低于这个数值时，T1和T2都截止，ic1和ic2基本为零，负载RL上无电流通过，出现一段死区，如图1所示。这种现象称为交越失真。

多级放大

组成

组成多级放大电路的每一个基本放大电路称为一级；一级和一级之间的连接称为级间耦合。多级放大电路的耦合方式通常有直接耦合、阻容耦合和变压器耦合等。

耦合方式

直接耦合

如图所示，两个放大器之间不采用任何其它的器件连接，这种耦合方式称为“直接耦合”。

直接耦合的多级放大电路，各级间的静态工作点将互不影响。如图中VT1管的Uce1受到Ube2的限制，仅有0.7V左右。因此，第一级输出电压的幅值将很小。为了保证第一级有合适的静态工作点，必须提高VT2管的发射极电位，为此，常在VT2的发射极接入电阻、二极管或稳压管等。

缺点：存在着各级静态工作点相互牵制和零点漂移问题。

阻容耦合

将放大电路的前级输出端通过电容接到后级输入端，称为阻容耦合方式。

直流分析：由于电容对直流量的电抗为无穷大，因而阻容耦合放大电路各级之间的直流通路不相通，各级的静态工作点相互独立。

交流分析：只要输入信号频率较高，耦合电容容量较大，前级的输出信号可几乎没有衰减地传递到后级的输入端。因此，在分立元件电路中阻容耦合方式得到非常广泛的应用。