放大電路必須加上合適的直流電源才能正常工作嗎?

鹽荒子孫V


所謂的放大電路,實際上就是將直流電源的能量轉換成按照輸入信號波形變化的電壓或電流信號輸出,故放大電路正常工作時必須有一個合適的直流電源。下面我們以簡單的三極管放大電路為例來介紹一下放大電路是如何放大信號的?
簡單的三極管放大電路。

上圖中的電阻R1為三極管VT的基極偏置電阻,R2為VT的集電極負載電阻,C為輸入耦合電容。在放大交流電壓信號時,VT的集電極-發射極之間的電阻可以視為一個受輸入信號Vin控制的可變電阻。其等效電路如下圖所示。


等效電路。

上圖中的rce為三極管VT集電極-發射極之間的電阻。在放大輸入信號時,rce的阻值會按照輸入信號Vin的波形而變化,並且呈良好的線性關係。由於集電極負載電阻R2與rce是串聯的(為了便於理解,這裡不從交流通道上來分析R2與rce的關係),當輸入信號Vin的變化引起rce阻值的變化時,R2與rce對電源電壓進行分壓後的輸出電壓Vout(即三極管的集電極電壓)也會發生變化,這樣在三極管的集電極輸出的便是放大了的交流信號。從上可見,若放大電路沒有直流電源,也就不能放大輸入信號了。

放大電路中常用的小功率三極管2SC945。

2SC945是小信號放大電路中常用的NPN型三極管,其耐壓值為50V,集電極電流為100mA,功率為250mW,fT為250MHz。


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把提問中的“嗎”字去掉,就是這個問題的正確答案,開個玩笑。

因為放大器並沒有把原來的信號真正的予以放大。放大器輸出的信號,大部份都是從電源中重新索取的新能量,和被放大的信號沒有多大關糸。所謂“放大”只是一種假象。

以我們常見的三極管放大電路為例:
左圖是一個晶體三極管,右邊是一個自動閘門。從這兩個圖中可以看出,“放大”只不過是用一個小水流打開另一個有充足水源的大閥門而已。

作為晶體管,如工作在開關狀態,就相當於用一個小電流打開了一個大開關;如果工作在放大狀態,這個開關的開啟程度將隨這個小電流的變化而變化。題主所講的“合適”電流,就是指這個電源所能提供的電壓和電流,要大於被放大後信號中的電壓、電流。因為“放大”的本質是另外引入了新的能源,並讓這個新能源的能量,按待放大信號的變化而有規律釋放,並用它來“冒充”被放大的信號輸出給用戶(負載)。顯然放大器所配電源如果不合適(比如用3W電源去給5W放大器供電),放大器是不可能正常工作的。

下圖是一個共發射極的晶體管放大電路
圖中R2和R1分別是晶體管的上、下偏置電阻,為晶體管提供正常工作所需的基極電壓。R3是集電極負載,放大後的電流會在這裡產生壓降,這個不斷變化的電壓,就是所謂被“放大”的信號。


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放大電路典型的就是三極管放大電路。三極管放大倍數看這個三極管的特性,如果你在三極管發射極與集電極加上直流電(這裡只說特性,說以偏置電阻忽略)。基極供給信號,其實就相當於一個可調電阻,給最大信號,發射極與集電極是不能超越兩邊的最大電流與電壓。除非你在此電流中加入倍壓。

所以,電路中你要了解元器件的特性,如:放大倍數、電流、電壓,電容的耐壓、電阻的功率一些係數。

這些參數在選元器件時都要注意。


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