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、壓強等，很多物理量不是電信號而是模擬信號。接收設備只能接受電信號，模擬信號無法識別，所以模擬信號轉變為電信號就顯得非常重要了。當模擬信號轉化為電信號，轉化成功的電信號能量十分微弱，接收設備對微弱的信號無法負載，因此需要使用放大器將信號能量變強。

[關? ? 鍵? ?詞]? 基本放大電路;工作原理;探究

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

一、基本方法電路分類和工作原理

（一）電路的組成和每個單元器件的功能

為了保證輸入的交流信號不失真，放大電路有以下規則：

1.晶體管在放大的狀態下在加入直流電源的極性，即發射結正偏，集電結反偏。

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

電路各個元器件的作用：

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）需要它來對晶體管工作進行方法化，通過Rb、Rc（Rb>Rc）給晶體管的發射結提供正偏電壓，給集電結提供反偏電壓;（2）提供能量，直流電流通過晶體管在輸入信號對其進行控制下將直流的能量轉化為負載所需要的較強的交流電流。Rb為基極偏置電阻作用：一種是向基極提供正向偏壓，使基-發間的PN結正偏導通，使基極電壓Ub=Uc-Ib*Rb。另一種是決定靜態基極電流Ib的大小。

Rc為集電極負載電阻，作用有兩個：（1）給集電結提供反偏電壓通路;（2）為了實現電壓的放大，Rc將晶體管集電極電流的變化轉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載。因此在輸入信號頻率下，容抗數值非常小，可以看成是短路。

（二）放大電路的工作原理

我們對放大器組成進行拆分觀察，可以看到電路中Vcc直流電流的移動，我們也可以看到交流電流Ui也在移動。電路中流過晶體管的電流，既有直流也有交流。我們對總電壓的計算就是直流和交流數值的疊加。放大電路中我們對電流進行討論時，當電路里只有直流電流移動，沒有交流電流時，我們把上述的狀態稱作為直流工作狀態。當我們加入了輸入信號，直流和交流同時都存在電路中，我們對直流進行忽視，只關注交流，這個時候叫作放大電路處于交流的工作狀態。

1.放大電路的靜態，防止信號的失真，晶體管在整個周期內處于放大的狀態。例如：當輸入信號為正弦波，直流工作狀態不對其進行設置，則幅值為0.5V，在其之下的輸入信號都會讓晶體管處在截止狀態。以至于不能通過放大電路，信號失真就發生了。因此，在沒添加輸入信號之前，必須向放大電路添加合適的工作狀態。當電路的參數（Vcc、Rb、Rc）分別定下來后，那么直流電流、電壓Ib、Ic、Uce也會被定下來。根據上述的三個直流分量，我們就在晶體管輸出特征曲線選取一個點，我們可以稱這個點為靜態工作點，使用字母Q來對其進行表示。通常直流工作點上的電流、電壓用Ibq、Icq、Uceq表示。

2.放大電路的動態，將正弦信號Ui加入在放大電路的輸入端。電壓Ubc的產生是由于C1送到電流的輸入端。正弦變化的基極電流Ib是由Ubc產生的。次級電流疊加在靜態電流Ibq上，使基極的總電流為IB=Ib+IBQ。晶體管放大，集電極會產生一個放大β倍正弦電流，這個電流和Ib變化的規律是相同的。電流通過與靜態電流結合在ICQ上，電極的總電流變為Ic=ICQ+Ic。Ic電流走到Rc時，Rc上也產生一個正弦電壓URC=RcIc（與Ic的變化相同）。由于Uce=Uce-IcRc，所以Rc電壓就會發生變化，壓管壓降就會發生Uce反方向的變化。通過對上述的分析，基本共發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，電壓隨機發生變化。最后，輸出電壓遠高于輸入電壓V，相位上與輸入電壓相反，從而實現電壓放大。

二、基本放大電路知識的重難點

教師在講授電路的知識時，對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講解，例如，直流通路的畫法關鍵所在就是讓所有電容開路。三極管是否處在放大狀態？放大狀態是否可以正常使用？對上述的問題，學生需要學會利用原理對上述問題進行判斷，例如：計算靜態工作點。關于交流的通路，放大信號有效輸入放大電路，放大的信號也可以實現有效的負載。還有電路中每個元器件在直流電流流過時，元器件有什么作用？當交流狀態時，元器件的作用發生了什么變化？通過原理電路，畫出直流和交流的通路？《基本放大電路》教學中教師要對上述問題熟記于心，它們既是重點也是難點。本文對這些重難點知識也做出了詳細的理論解讀，希望可以加強教師對《基本放大電路》知識的理解。

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，對基本放大器的工作原理進行討論分析，給出了個人的一些教學觀點，并且對放大電路的靜態和動態工作原理進行詳細的說明，希望可以給教師一些指導和幫助。

參考文獻：

[1]李蓮英.三極管放大電路的研究[J].電子制作，2016（1）：68-69.

[2]汪濤.基于放大電路中負反饋類型判定方法的研究[J].安徽電子信息職業技術學院學報，2015，14（2）：37-40.