對于放大電路三種組態的探究

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

【關鍵詞】直流負載線；交流負載線；最大輸出電壓幅值；失真

圖解法是一種行之有效的方法，其基礎和依據是晶體管的特性曲線。在此基礎上可以做圖，利用所做的圖可以對放大電路的工作狀態進行分析。

使用圖解法可以完成對晶體管的非線性的直接、客觀、有效、真實的分析：比如，可以直觀的反映放大電路的靜態和動態的兩種工作狀態，并且對這兩類工作狀態可以進行很好的分析；此外，還可以有效設立靜態工作點，同時可以求出放大倍數；對波形失真和動態范圍的確定也可以進行適當的分析。當出現輸出幅值較大，但工作頻率較低的情況時，就可以使用圖解法。在實際的生活和使用過程中，圖解法主要被用來分析和研究靜態工作點（Q點）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：共發射極放大電路、共集電極放大電路和共基極放大電路.因此，筆者采用圖解法對以下情況進行分析：工作點穩定電路（共發射極放大電路）、共集電極放大電路、共基極放大電路的直流負載線及交流負載線、最大輸出電壓幅值和失真等。

1.工作點穩定共發射極放大電路的Uomax

我們在圖1中可以看到工作點穩定共發射極放大電路。以電路的直流通路為依據，我們可以得到關于輸出回路的直流負載線的式子：

圖1中，C1和C2是耦合電容，旁路電容Ce一般被當做開路。此外，C1、C2、Ce均被視作最大值，由于交流信號很微弱，因此可以忽略不計，此時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，得出交流負載線的斜率是：。在該式子中，是和相除得到的。

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

使用圖1，我們可以計算出最大輸出的電壓幅值，即：

電路的最大輸出動態范圍也可以計算出，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計算輸出回路的直流負載線的方程是：。進而得出交流負載線的斜率是：。在該式子中，是和的比值。我們可以將直流負載線和交流負載線共同作于晶體管輸出特性曲線圖中。交流負載線和橫軸的交點是（，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態范圍，即：

3.共基極放大電路的UomaX

我們可以參考圖3，圖4來研究這一問題。

直流負載線的方程為：

交流負載線的斜率是：，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態范圍可以這樣計算：。

4.關于電壓U0的波形失真現象的探討

使用圖解法我們可以得出這樣的結論：假如在選擇靜態的工作點Q較低時，那么：

的值就會比的值小。

這時，電路就會出現受截止失真的限制，飽和和失真的狀況就會出現，也就是說失真的狀況很容易發生在Uce的波形的底部。在放大電路的3種基本組態中，Uce和U0的關系是各不形同的。但是，也并不是說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，二者的頂部也是對應的。（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，頂部也是對應的。因此，在使用NPN型管組成的放大電路中，可以得出以下結論：當頂部失真出現在輸出U0波形時，共發射極放大電路就是頂部失真，即截止失真；但是對于共集放大電路來說就是飽和失真。對于共基極放大電路來說就是Uce的頂部失真，即截止失真。

通過以上分析，不難得出放大電路中的靜態工作點Q的選擇很重要，當這個點較低時，就會容易產生截止失真的現象；當過高時，飽和失真的現象就會產生。因此，要將Q點選在合適的位置，即交流負載線的中央。這樣才會計算出最大不失真輸出電壓幅值，也可以計算出放大電路的最大輸出動態范圍。

5.結束語

本文使用圖解法對放大電路的三種組態進行了研究，同時也對失真現象進行了探討，希望對大家有所幫助和借鑒。

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