常用放大电路.ppt

1 起源 　　早在1930与1940年代，使用半导体制作固态放大器的想法就持续不绝；第一个有实验结果的放大器是1938年，由波欧(Robert Pohl， 1884~1976)与赫希(Rudolf Hilsch)所做的，使用的是溴化钾晶体与钨丝做成的闸极，尽管其操作频率只有一赫兹，并无实际用途，却证明了类似真空管的固态三端子组件的实用性。 　　二次大战后，美国的贝尔实验室(Bell Lab)，决定要进行一个半导体方面的计划 ，目标自然是想做出固态放大器，它们在1945年7月，成立了固态物理的研究部门，经理正是萧克莱(William Shockley， 1910~1989)与摩根(Stanley Morgan)。由于使用场效应(field effect)来改变电导的许多实验都失败了，巴丁(John Bardeen，1908~1991)推定是因为半导体具有表面态(surface state)的关系，为了避开表面态的问题，1947年11月17日，巴丁与布莱登(Walter Brattain 1902~1987)在硅表面滴上水滴，用涂了蜡的钨丝与硅接触，再加上一伏特的电压，发现流经接点的电流增加了！但若想得到足够的功率放大，相邻两接触点的距离要接近到千分之二英吋以下。12月16日，布莱登用一块三角形塑料，在塑料角上贴上金箔，然后用刀片切开一条细缝，形成了两个距离很近的电极，其中，加正电压的称为射极 (emitter)，负电压的称为集极 (collector)，塑料下方接触的锗晶体就是基极 (base)，构成第一个点接触电晶体 (point contact transistor)，1947年12月23日，他们更进一步使用点接触电晶体制作出一个语音放大器，该日因而成为晶体管正式发明的重大日子。 ２ 放大的概念 　　利用扩音机放大声音，话筒将微弱的声音转换成电信号，经放大电路放大成足够强的电信号后，驱动扬声器，使其发出较原来强得多的声音。扬声器所获得的能量（或输出功率）远大于话筒送出的能量（或输入功率）。可见，放大电路放大的本质是能量的控制和转换；是在输入信号作用下，通过放大电路将直流电源的能量转换成负载所获得的能量，使负载从电源获得的能量大于信号源所提供的能量。因此，电子电路放大的基本特征是功率放大，即负载上总是获得比输入信号大得多的电压或电流，有时兼而有之。这样，在放大电路中必须存在能够控制能量的元件，即有源元件，如晶体管和场效应管等。放大的前提是不失真，即只有在不失真的情况下放大才有意义。晶体管和场效应管是放大电路的核心元件，只有他们工作在合适的区域（晶体管工作在放大区，场效应管工作在恒流区），才能使输出量与输入量始终保持线性关系，即电路不会产生失真。 ３ 晶体管基本放大电路 　　晶体三极管具有放大作用，那么怎样利用这放大作用制成晶体管放大器呢？下图1是一个最简单的基本放大电路。Ec为电源，它是整个放大器的能源。晶体三极管（GB），它是电路中的放大元件。基极偏流电阻（Rb）它是确定放大器的静态工作点的，改变Rb就可以改变三极管基极的直流偏置电流Ib，因而使三极管的Ic和Uec都相应改变。在没有输入讯号时，三极管的直流工作状态（Ib、Ic、Uec等）就叫放大器的静态工作点。所以Rb是一个关健性元件。集电极负载电阻（Rc），它是将集电极变化的电流用电压的形式表现出来展开输出电压。（C1、C2）为耦合电容，它们分别接在放大电路的输入端和输出端，利用电容器不能通过直流电，但能通过交流电的这样一种特性，一方面不使输入端在接有其它电路时使工作点改变，另一方面又保证了交流讯号的顺利通过。电路中有两个直流电路：一个是输入电路，从发射极e到基极b经基极电阻Rb再经电池Ec到发射极e；另一个输出电路，从发射极e到集电极c，经集电极电阻Rc再经电池Ec到发射极e。无讯号输入时，两个电路中各有恒定的直流流通，基极电流Ib，集电极电流Ic都是不变化的直流量，而且集电极电流Ic远大于基极电流Ib。在输入电路中，有讯号电压U入时，则产生基极电流iB。此时的基极电流可看成是两个电流的合成；一个是直流电流Ib，一个是交流iB，如图2所示。 ３ 晶体管基本放大电路（续） ３ 晶体管基本放大电路（续） 　　因基极电流的变化，而引起集电极电流也跟着变化。同样道理，集电极电流也可以看成是两个电流的合成；一个是直流电流Ic；一个是被放大后的交流电流ic，也称输出交流讯号电流，如图3所示。 　　从图2和图3可知，在输入电路中输入一个讯号ib，在输出电路中就得到一个被放大后的讯号电流ic，这就是放大器的电流放大作用。输出讯号ic与输入讯号ib的变比，叫做放大器的电流放大倍数。 　　晶体管放大器不仅有电流放大作用，而且还有电压放大作用，它是利用集电极负载电阻的压降作用，将集