基本放大电路工作原理探究

周天平

[摘           要]  自然界存在很多物理量，例如温度、长度、压强等，很多物理量不是电信号而是模拟信号。接收设备只能接受电信号，模拟信号无法识别，所以模拟信号转变为电信号就显得非常重要了。当模拟信号转化为电信号，转化成功的电信号能量十分微弱，接收设备对微弱的信号无法负载，因此需要使用放大器将信号能量变强。

[关    键   词]  基本放大电路;工作原理;探究

[中图分类号]  TN722-4           [文献标志码]  A              [文章编号]  2096-0603（2019）09-0101-01

一、基本方法电路分类和工作原理

（一）电路的组成和每个单元器件的功能

为了保证输入的交流信号不失真，放大电路有以下规则：

1.晶体管在放大的状态下在加入直流电源的极性，即发射结正偏，集电结反偏。

2.放大电路可以正常放大输入的交流信号，在没有输入信号进来之前，我们需要给晶体管添加合适的电流、电压，这被称作合理设置静态的工作点。

电路各个元器件的作用：

放大电路的核心部件之一就是VT为NPN型晶体管。Vcc是直流电源，Vcc也是放大电路的能源，Vcc的作用非常重大：（1）需要它来对晶体管工作进行方法化，通过Rb、Rc（Rb>Rc）给晶体管的发射结提供正偏电压，给集电结提供反偏电压;（2）提供能量，直流电流通过晶体管在输入信号对其进行控制下将直流的能量转化为负载所需要的较强的交流电流。Rb为基极偏置电阻作用：一种是向基极提供正向偏压，使基-发间的PN结正偏导通，使基极电压Ub=Uc-Ib*Rb。另一种是决定静态基极电流Ib的大小。

Rc为集电极负载电阻，作用有两个：（1）给集电结提供反偏电压通路;（2）为了实现电压的放大，Rc将晶体管集电极电流的变化转换为集成电极电压的变化。C1、C2使用的是耦合电容，电容的作用就是隔离直流电流，让交流电流通过。通过耦合电容，就可以将交流电流传给晶体管的基极。晶体管集电极输出电压中交流成分传递给负载。因此在输入信号频率下，容抗数值非常小，可以看成是短路。

（二）放大電路的工作原理

我们对放大器组成进行拆分观察，可以看到电路中Vcc直流电流的移动，我们也可以看到交流电流Ui也在移动。电路中流过晶体管的电流，既有直流也有交流。我们对总电压的计算就是直流和交流数值的叠加。放大电路中我们对电流进行讨论时，当电路里只有直流电流移动，没有交流电流时，我们把上述的状态称作为直流工作状态。当我们加入了输入信号，直流和交流同时都存在电路中，我们对直流进行忽视，只关注交流，这个时候叫作放大电路处于交流的工作状态。

1.放大电路的静态，防止信号的失真，晶体管在整个周期内处于放大的状态。例如：当输入信号为正弦波，直流工作状态不对其进行设置，则幅值为0.5V，在其之下的输入信号都会让晶体管处在截止状态。以至于不能通过放大电路，信号失真就发生了。因此，在没添加输入信号之前，必须向放大电路添加合适的工作状态。当电路的参数（Vcc、Rb、Rc）分别定下来后，那么直流电流、电压Ib、Ic、Uce也会被定下来。根据上述的三个直流分量，我们就在晶体管输出特征曲线选取一个点，我们可以称这个点为静态工作点，使用字母Q来对其进行表示。通常直流工作点上的电流、电压用Ibq、Icq、Uceq表示。

2.放大电路的动态，将正弦信号Ui加入在放大电路的输入端。电压Ubc的产生是由于C1送到电流的输入端。正弦变化的基极电流Ib是由Ubc产生的。次级电流叠加在静态电流Ibq上，使基极的总电流为IB=Ib+IBQ。晶体管放大，集电极会产生一个放大β倍正弦电流，这个电流和Ib变化的规律是相同的。电流通过与静态电流结合在ICQ上，电极的总电流变为Ic=ICQ+Ic。Ic电流走到Rc时，Rc上也产生一个正弦电压URC=RcIc（与Ic的变化相同）。由于Uce=Uce-IcRc，所以Rc电压就会发生变化，压管压降就会发生Uce反方向的变化。通过对上述的分析，基本共发射极放大电路是通过晶体管的特性（电流放大作用），Rc通过电流的变化，电压随机发生变化。最后，输出电压远高于输入电压V，相位上与输入电压相反，从而实现电压放大。

二、基本放大电路知识的重难点

教师在讲授电路的知识时，对直流电流和交流电流的概念、直流通路的作用和画法要重点讲解，例如，直流通路的画法关键所在就是让所有电容开路。三极管是否处在放大状态？放大状态是否可以正常使用？对上述的问题，学生需要学会利用原理对上述问题进行判断，例如：计算静态工作点。关于交流的通路，放大信号有效输入放大电路，放大的信号也可以实现有效的负载。还有电路中每个元器件在直流电流流过时，元器件有什么作用？当交流状态时，元器件的作用发生了什么变化？通过原理电路，画出直流和交流的通路？《基本放大电路》教学中教师要对上述问题熟记于心，它们既是重点也是难点。本文对这些重难点知识也做出了详细的理论解读，希望可以加强教师对《基本放大电路》知识的理解。

本文主要讨论了基本放大电路的概念、元器件的作用和工作原理，对基本放大器的工作原理进行讨论分析，给出了个人的一些教学观点，并且对放大电路的静态和动态工作原理进行详细的说明，希望可以给教师一些指导和帮助。

参考文献：

[1]李莲英.三极管放大电路的研究[J].电子制作，2016（1）：68-69.

[2]汪涛.基于放大电路中负反馈类型判定方法的研究[J].安徽电子信息职业技术学院学报，2015，14（2）：37-40.