5.2　基本放大電路

基本放大電路是放大電壓或電流信號的電路，它屬于模擬信號放大器。

5.2.1　基本放大電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

根據(jù)各設(shè)備中工作條件和電路的不同，基本放大電路的結(jié)構(gòu)也有所差異，根據(jù)電路的結(jié)構(gòu)和放大元件的不同，我們大體可以將基本放大電路分為晶體管放大電路、場效應(yīng)管放大電路、多級放大器和負(fù)反饋放大器、差動放大電路、運(yùn)算放大電路等。

（1）晶體管放大電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與電路分析

晶體管的作用之一就是放大，因此，使用晶體管制成的電路具有放大的作用。

晶體管放大電路的功能示意圖見5-12。

在對晶體管放大電路進(jìn)行識讀前，應(yīng)首先了解該電路的結(jié)構(gòu)組成，下面就具體介紹一下典型晶體管放大電路的結(jié)構(gòu)。

典型的晶體管放大電路見圖5-13。

由圖5-13可知，晶體管放大電路主要是由晶體管、電阻器和電容器等組成的。

晶體管是一種電壓放大器件，當(dāng)輸入信號加至晶體管的基極時，基極電流I_b隨之變化，進(jìn)而使集電極電流I_c產(chǎn)生相應(yīng)的變化。由于晶體管本身具有放大倍數(shù)β，根據(jù)電流的放大關(guān)系I_c=βI_b，使經(jīng)過晶體管后的信號放大了β倍，輸出信號經(jīng)耦合電容C_C阻止直流后輸出，這時在電路的輸出端便得到了放大后的信號波形。

（2）場效應(yīng)管放大電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與電路分析

場效應(yīng)管與晶體管一樣，也具有放大作用。場效應(yīng)管是電壓控制型器件。它具有輸入阻抗高、噪聲低的特點(diǎn)。

對場效應(yīng)管放大電路進(jìn)行識圖前，應(yīng)首先了解其工作流程，場效應(yīng)管的3個電極，即柵極、源極和漏極分別相當(dāng)于晶體管的基極、發(fā)射極和集電極，由其構(gòu)成的放大電路可分為三種，即共源、共漏和共柵極放大器。

場效應(yīng)管三種組態(tài)電路見圖5-14。

圖5-14（a）所示是共源放大器，它相當(dāng)于三極管中的共發(fā)射極放大器，是一種最常用電路。

圖5-14（b）是共漏放大器，相當(dāng)于三極管共集電極放大器，輸入信號從漏極與柵極之間輸入，輸出信號從源極與漏極之間輸出，這種電路又稱為源極輸出器或源極跟隨器。

圖5-14（c）是共柵放大器，它相當(dāng)于三極管共基極放大器，輸入信號從柵極與源極之間輸入，輸出信號從漏極與柵極之間輸出。這種放大器的高頻特性比較好。

典型的場效應(yīng)管放大電路見圖5-15。

由圖可知，該電路中的核心元件就是就是場效應(yīng)晶體管。在場效應(yīng)管的漏極和源極之間加上一定的電壓U₀并串接一個電阻R_D，那么調(diào)整或改變U_GS，就可以改變I_D的大小，進(jìn)而改變輸出電壓U_DS，實現(xiàn)電壓放大。

（3）運(yùn)算放大電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與電路分析

標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)算放大器由三種放大電路組成：差動放大器、電壓放大器和推挽式放大器。為使用方便，它通常被制成集成電路。

運(yùn)算放大器的基本構(gòu)成見圖5-16。

基本運(yùn)算放大電路有很高的電壓放大倍數(shù)，因此在作為放大器運(yùn)用時，總是接成負(fù)反饋的閉環(huán)結(jié)構(gòu)，否則電路是非常不穩(wěn)定的。運(yùn)算放大電路有兩個輸入端，因此輸入信號有三種不同的接入方式，即反相輸入、同相輸入和差動輸入。無論是哪種輸入方式，反饋網(wǎng)絡(luò)都是接在反相輸入端和輸出端之間。

利用運(yùn)算放大器構(gòu)成的溫度檢測電路見圖5-17。

圖中，MC1403為基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路，其②腳輸出經(jīng)電阻（2.4kΩ）和電位器RP1等元件分壓后加到運(yùn)算IC1的同相輸入端，熱敏電阻PT100接在運(yùn)算放大器的負(fù)反饋環(huán)路中。環(huán)境溫度發(fā)生變化，熱敏電阻的值也會隨之變化，IC1的輸出加到IC3的反相輸入端，經(jīng)IC3放大后作為溫度傳感信號輸出，IC1相當(dāng)于一個測量放大器，IC2是IC1的負(fù)反饋電路，RP2、RP3可以微調(diào)負(fù)反饋量，從而提高測量的精度和穩(wěn)定性。

5.2.2　基本放大電路的分析實例

基本放大電路的應(yīng)用十分廣泛，根據(jù)不同的應(yīng)用場合和產(chǎn)品需求，其電路結(jié)構(gòu)有所不同。下面，我們就結(jié)合各種基本放大電路，介紹一下該電路的識圖技巧。

（1）寬頻帶放大器電路的分析實例

典型寬頻放大器電路見圖5-18，該電路可是一種典型的共射極放大電路。

通過圖5-18可知，該電路是一種1～250 MHz寬頻帶放大器電路。該電路采用兩級共發(fā)射極放大器作為放大電路，VT3作為輸出級放大器。

主要是由晶體管放大器VT1、VT2、VT3以及相應(yīng)的分壓電阻器、耦合電容器等組成的。其中晶體管VT1、VT2和VT3主要用來對輸入的信號進(jìn)行三級放大，分壓電阻器主要用來為晶體管提供工作電壓，耦合電容器可用來將信號耦合后送往下一級的晶體管中。

通過對上述電路的分析，我們可以讀出，在該電路中，其輸入信號由接口J1輸入，經(jīng)電容C1耦合后送入三極管VT1的基極，由三極管VT1放大后由其集電極輸出，并經(jīng)電容C5耦合后送往三極管VT2的基極進(jìn)行放大后，由其集電極輸出，并經(jīng)電容C9耦合后再送往晶體管VT3的基極上，最終由發(fā)射極送往輸出接口J2。

（2）超小型收音機(jī)電路的分析實例

一種超小型收音機(jī)電路見圖5-19，它采用兩只晶體管，其中的場效應(yīng)晶體管放大電路采用了固定式偏置方式。

通過圖5-19可知，該電路主要是由場效應(yīng)管VT以及晶體管2SC2001、耦合電容器C1和C4以及周圍的元器件組成的，場效應(yīng)管VT用來進(jìn)行高頻信號的放大，是該電路的核心元件。

由外接天線接收天空中的各種信號，交流信號通過C1，進(jìn)入LC諧振電路。LC諧振電路是由磁棒線圈和電容組成的，諧振電路選頻后，經(jīng)C4耦合至場效應(yīng)管VT的柵極，與柵極負(fù)偏壓疊加，加到場效應(yīng)管柵極上，使場效應(yīng)管VT的漏極電流I_D相應(yīng)變化，并在負(fù)載電阻R1上產(chǎn)生壓降，經(jīng)C5隔離直流后輸出，在輸出端即得到放大了的信號電壓。放大后的信號送入三極管2SC2001的基極，該管還具有檢波功能，將調(diào)制在高頻載波信號上的音頻信號檢出來，輸出較純凈的音頻信號送到耳機(jī)。

（3）電容耦合多級放大器的分析實例

典型的電容耦合多級放大器電路見圖5-20。

該電路是由兩個共發(fā)射極晶體管放大器連接而成的電容耦合兩級放大器，可以獲得較高的放大倍數(shù)。信號通過電容器C1耦合到共發(fā)射極晶體管VT1的基極，經(jīng)集電極輸出通過電容器C2耦合到后級共發(fā)射極晶體管VT2的輸入端（基極）。

使用電容器C2耦合，就可以防止某極放大器的直流偏壓影響下一級的直流偏壓，但是交流信號卻能夠直接通過耦合電容送入下一級電路。

（4）OTL音頻功率放大器電路的分析實例

OTL音頻功率放大器電路見圖5-21。

該電路的輸出級是一個典型的差動放大器電路，其輸入級采用VT1和VT2組成的差動放大器進(jìn)行音頻信號的放大。

VT1、VT2構(gòu)成差動輸入級電壓放大器，VT3是推動管，VT4和VT5為功放輸出管的靜態(tài)偏置二極管，VT6～VT9構(gòu)成復(fù)合互補(bǔ)對稱式OTL電路，是輸出級電路。其中VT6和VT7為兩只NPN型同極性復(fù)合管，等效成一只NPN型晶體管，VT8和VT9是PNP型和NPN型復(fù)合管，等效成一只PNP型晶體管。

通過對電路的分析，可以讀出，輸入信號U_i經(jīng)過耦合電容C1加到VT1管的基極，經(jīng)放大后從其集電極輸出，直接耦合到VT3管的基極，放大后從其集電極輸出。VT3管集電極輸出的正半周信號經(jīng)VT6和VT7放大，由C7耦合到SP1中，VT3管集電極輸出的負(fù)半周信號經(jīng)VT8和VT9放大，也由C7耦合到SP1中，在SP1上獲得正、負(fù)半周一個完整的信號。

VT1和VT2構(gòu)成單端輸入、單端輸出式差動電路，是一級電壓放大器。VT1的基極偏置由R1提供，VT2的基極偏置由R7提供，R7的右端接輸出端，其直流電壓為1/2（+V）。

推動級VT3的基極電壓取自VT1的集電極，這兩極之間采用直接耦合方式。C5是VT3的高頻電壓并聯(lián)負(fù)反饋式消振電容，它容量較小，對音頻信號而言呈開路，對于高頻信號容抗很小，而具有大的負(fù)反饋?zhàn)饔茫砸种品糯笃骺赡艹霈F(xiàn)的高頻自激。