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电路识图13-三极管放大电路识图

2017-10-28  长寿石

三极管放大电路包括三极管单级放大电路、三极管双级放大电路、负反馈型三极管放大电路。熟悉这些放大电路的构成和功能,并且掌握它们的工作原理,是进行整机电路识图的基础。

一、三极管单级放大电路识图

三极管单级放大电路在电子电路中是应用最多的单元电路。三极管单级放大电路有共基极放大器、共发射极放大器、共集电极放大器三种。

区别这三种放大器的最简单方法就是查看放大管的交流接地引脚,就可以确认放大器的种类,比如,放大管的发射极交流接地,则该放大器就是共发射极放大器。

1、共发射极放大器

共发射极放大器是应用最广泛的放大器。所谓的共发射极放大器就是信号输入和信号输出都要依靠发射级完成的放大器。下图是一种典型的共发射极放大器。在该放大器内,VT是放大管,C1时输入信号耦合电容,C2是输出信号耦合电容,R1,R2和VT基极的直流偏置电阻,R3是VT的集电极负载电阻,VCC是供电电压,Ui是输入信号,U0是输出信号。

电路识图13-三极管放大电路识图

1)直流偏置

供电电压VCC通过R1,R2分压后,加到VT的基极,为基极提供直流偏置电压,流过R1的电流分两路到地:一路通过R2到地,另一路通过VT的发射结到地。

2)信号放大过程

输入信号Ui经C1耦合到VT的基极,使VT的基极电流随Ui变化而变化,致使VT的集电极电流随之变化,并且变化量是基极电流的一定倍数,集电极电流在R3两端产生随之变化的压降,而VCC减去这个压降就是VT的集电极电压,因此,该电压与输入信号电压相位相反,也就是说,该放大器属于反相放大器。

通过以上分析可知,共发射极放大器不仅有电流放大功能,而且还有电压放大功能。

2、共集电极放大器

共集电极放大器也是应用十分广泛的一种放大器。下图所示是一种典型的共集电极放大器。在该放大器内,BT是放大管,C1是输入信号耦合电容,C2是输出信号耦合电容,R1是VT基极的直流偏置电阻,R2是VT的发射极电阻,VCC是供电电压,Ui是输入信号,U0是输出信号。

电路识图13-三极管放大电路识图

前面我们介绍过,放大器那个极交流接地,该放大器就属于哪类放大器,但是上图中VT的集电极并未接地,他怎么就是共集电极放大器呢?这是因为VCC的内阻较小,并且电源两端都会接有大容量的滤波电容,所以电源在交流状态下相当于短路。因此,VT的集电极是通过电源VCC及其滤波电容接地的。

1)直流偏置

供电电压VCC通过R1限流加到VT的基极,为基极提供直流偏置电压,基极电流的回路是:VCC-R1-VT的发射结-R2-地。

2)信号放大

输入信号经C1耦合到VT的基极,使VT的基极电流随输入信号变化而变化,致使VT的发射极电流随之变化,并且变化量为放大倍数+1,发射极电流在R2两端产生随之变化的压降,该压降经C2耦合后得到交流输出信号,该信号与输入信号的相位相同,所以该放大器也叫射极跟随放大器,简称射极跟随器。

通过以上分析可知,共集电极放大器的输入信号是从放大器的基极、发射极之间输入的,输出信号取自发射极,该放大器仅有电流放大功能,没有电压放大功能。

由于共集电极放大器具有输入阻抗高,输出阻抗低的优点,所以在多级放大电路中,通常利用共集电极放大器将前级和后级放大器进行隔离,由它对信号进行缓冲放大,以免前、后级放大器互相影响。又因共集电极放大器具有电流放大功能,所以不仅串联稳压电源采用此类放大器,而且有的多级放大电路的末级放大器也采用此类放大器。

3、共基极放大器

共基极放大器的应用较前两种放大器要少得多。下图是一种典型的共基极放大器。

电路识图13-三极管放大电路识图

在该放大器内,VT是放大管,C1是输入信号耦合电容,C2时输出信号耦合电容,C3是基极的交流接地电容,R1,R2是VT基极的直流偏置电阻,R3是VT的集电极负载电阻,R4是VT的发射极电阻,VCC是供电电压,Ui时输入信号,Uo是输出信号。

1)直流偏置

供电电压VCC通过R1,R2分压后,加到VT基极,为基极提供直流偏置电压,流过R1的电流分两路到地:一路是通过R2到地,另一路通过VT的发射结,R4到地。

2)信号放大

输入信号经C1耦合到VT的发射极,使VT的发射极电流随输入信号的变化而变化,致使VT的集电极电流随之变化,集电极电流在R3两端产生随之变化的压降,而VCC减去该压降就是VT的集电极电压,因为集电极电压随输入信号电压同步变化,所以相位相同,输入信号经C2耦合后得到交流输出信号。

共基极放大器具有高频特性好的优点,但也存在输入阻抗小和输出阻抗大的缺点。因此,该放大器主要应用在高频信号放大电路。

二、三极管两级放大电路识图

三极管两级放大电路就是由两个三极管构成的放大电路。此类电路也是最常见的放大电路。根据前、后级放大器的耦合方式的不同,两级放大器有阻容耦合、直接耦合、变压器耦合和光电耦合器耦合四种。

1、阻容耦合方式

阻容耦合方式就是后级放大器的输入端通过电容与前级放大器的输出端相接。阻容耦合放大电路具有两级放大器的直流工作点互不影响、放大倍数高、信号传输损失小等优点,但也存在不能放大直流信号和结构相对负载、不便于集成等缺点。

下图所示是一种典型的阻容耦合两级放大电路。该电路内的VT1,VT2是放大管,C1~C3是低频信号耦合电容,Ui是输入信号,Uo是输出信号。

电路识图13-三极管放大电路识图

1)直流偏置

R1,R2是放大管VT1的基极偏置电阻,为它的基极提供偏置电压;R4,R5是放大管VT2的基极偏置电阻,为它的基极提供偏置电压。

2)信号放大

输入信号Ui经C1耦合到放大管VT1的基极,经其倒相放大后,再利用C2耦合到VT2的基极,利用VT2再次倒相放大,通过C3耦合后得到交流输出信号Uo。

2、直接耦合方式

直接耦合方式就是后级放大器的输入端直接接在前级放大器的输出端上。直接耦合放大电路放大倍数高,而且可以放大直流信号,并且有利于电路集成,但放大器间的直流工作点相互影响,容易出现零点漂移等异常现象。

下图所示是一种典型的直接耦合两级放大电路。该电路内的VT1,VT2是放大管,Ui是输入信号,Uo是输出信号。R1,R2是放大管VT1的基极偏置电阻,为它的基极提供偏置电压;R3不仅是VT1的集电极负载电阻,而且是VT2的基极偏置电阻,为它的基极提供偏置电压。

电路识图13-三极管放大电路识图

3、变压器耦合方式

变压器耦合方式就是后级放大器的输入端通过变压器接在前级放大器的输出端上。变压器耦合放大电路主要应用在需要冷、热地隔离或需要提升驱动电流的场合。

下图所示是一种典型的彩色电视机行激励电路。该电路内的VT1是行激励管,VT2是行输出管,Ui是行激励信号,R是行激励电路的供电限流电阻,C是滤波电容,T2是行输出变压器。

电路识图13-三极管放大电路识图

行激励信号Ui经VT1的基极,通过VT1倒相放大后,再利用行激励变压器T1变换为电压较低,但电流较大的激励信号,驱动行输出管VT2工作在开关状态。

4、光电耦合器耦合方式

光电耦合器耦合方式就是后级放大器的输入端通过光电耦合器接在前级放大器的输出端上。光电耦合器耦合放大电路主要应用在需要冷热地隔离的场合。

下图所示是一种典型的开关电源的稳压控制电路。该开关电源的误差取样方式采用了直接取样方式,也就是该电源是通过对冷地测的直流电压进行取样,再通过热地侧的调宽管控制开关管的导通时间,来实现稳压控制。

电路识图13-三极管放大电路识图

当B+电压升高时,升高的B+电压不仅通过R1使为IC的1脚提供的电压增大,而且通过R2,RP,R3取样后的电压升高,该电压加到VT1的基极,由于VT1的发射极由稳压管VZ提供基准电压,所以VT1因基极输入电压升高而导通加强,它的集电极电流增大,使IC内的发光二级管发光加强,与它对应的光敏三极管因受光加强而导通加强,使调宽管VT2导通加强,开关管VT1导通时间缩短,开关变压器T存储能量下降,B+电压下降到正常值。反之控制过程相反。这样通过IC的耦合,将冷地端的误差取样放大信号传递给热地端的调宽电路,从而控制开关管的导通时间,实现稳压控制。

三、负反馈型三极管放大电路识图

1、反馈电路与构成

将放大器的一部分输出量(电压或电流)送回输入端的过程就是反馈,而传送反馈量的电路就是反馈电路。典型的反馈电路构成见下图所示。

电路识图13-三极管放大电路识图

若反馈量与输入量的相位相同,使放大倍数增大的反馈称为正反馈;若反馈量与输入量的相位相反,使放大倍数减小的反馈称为负反馈。由于正反馈用于电路产生振荡,负反馈用于提高放大电路的工作性能,所以放大电路主要采用负反馈。

2、负反馈电路的分类

放大器采用的负反馈电路有并联电流负反馈、并联电压负反馈、串联电流负反馈、串联电压负反馈四种。若负反馈量与输出电压成正比,能使输出电压稳定,输出电阻增加,则称为电流负反馈。串联负反馈的反馈量以串联形式串接入输入回路,并联负反馈的反馈量以并联形式接入输入回路。串联负反馈能增大输入阻抗,而并联负反馈却减小输入阻抗和输出阻抗。

另外,还可以根据反馈信号的性质分为交流负反馈、直流负反馈和交/直流三种负反馈电路,顾名思义,反馈信号仅有交流成分,则属于交流负反馈,若反馈信号仅有直流成分,则属于直流负反馈;若反馈信号不仅有交流成分,而且有直流成分,则属于交、直流负反馈。

3、单级电流串联负反馈放大器

单机电流负反馈放大器是一种应用十分广泛的放大器。下图所示是一种典型的单级电流串联负反馈放大器。该放大器的核心元器件是放大管VT和负反馈电阻R3。

电路识图13-三极管放大电路识图

放大器的输出电流在R3两端产生压降Uf,该电压通过提高VT的发射级电位来降低放大倍数,所以该电路属于负反馈控制。将输出信号Uo对地短接使Uo为0后,反馈电压Uf仍存在,说明该电路属于电流负反馈电路。同时,由于Uf与输入信号Ui串联后加到VT的发射结上,所以该电路属于串联负反馈电路。又因Uf内不仅有直流成分,还有交流成分,所以该电路属于交、直流负反馈电路。

4、单级电压并联负反馈放大器

单级电压并联负反馈放大器也是一种应用十分广泛的放大器。下图所示是一种典型的单级电压并联负反馈放大器。该放大器的核心元器件是放大管VT和负反馈电阻R2。

电路识图13-三极管放大电路识图

放大器的输出电压通过R2为VT的基极提供反馈电压Uf,由于VT属于倒相放大器,所以Uf与Ui的极性相反,减小了输入到基极的电压,所以属于负反馈控制。将输出电压Uo对地短接,使Uo为0后,负反馈电压Uf随之消失,说明该电路属于电压负反馈电路。由于Uf与输入信号Ui并联后加到VT的基极,所以该电路属于并联负反馈电路。

5、两级电压串联负反馈放大器

两级电压串联负反馈放大器也是一种应用十分广泛的放大器。如下图所示是一种典型的两级电压串联负反馈放大器。该放大器的核心元器件是放大管VT1和VT2、负反馈电阻R6、负反馈电容C3。

电路识图13-三极管放大电路识图

放大器VT2集电极的输出电压通过C3,R6为VT1的发射极提供反馈电压Uf,减小了VT1的发射结上的导通电压,所以属于负反馈控制。将输出信号Uo对地短接使Uo为0后,负反馈电压Uf随之消失,说明该电路属于电压负反馈电路。由于负反馈电压Uf与输入信号Ui串联,所以该电路属于串联负反馈电路。又因负反馈电路采用了耦合电容C3,所以该电路属于交流负反馈电路。

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