放大电路必须加上合适的直流电源才能正常工作吗?

盐荒子孙V


所谓的放大电路,实际上就是将直流电源的能量转换成按照输入信号波形变化的电压或电流信号输出,故放大电路正常工作时必须有一个合适的直流电源。下面我们以简单的三极管放大电路为例来介绍一下放大电路是如何放大信号的?
简单的三极管放大电路。

上图中的电阻R1为三极管VT的基极偏置电阻,R2为VT的集电极负载电阻,C为输入耦合电容。在放大交流电压信号时,VT的集电极-发射极之间的电阻可以视为一个受输入信号Vin控制的可变电阻。其等效电路如下图所示。


等效电路。

上图中的rce为三极管VT集电极-发射极之间的电阻。在放大输入信号时,rce的阻值会按照输入信号Vin的波形而变化,并且呈良好的线性关系。由于集电极负载电阻R2与rce是串联的(为了便于理解,这里不从交流通道上来分析R2与rce的关系),当输入信号Vin的变化引起rce阻值的变化时,R2与rce对电源电压进行分压后的输出电压Vout(即三极管的集电极电压)也会发生变化,这样在三极管的集电极输出的便是放大了的交流信号。从上可见,若放大电路没有直流电源,也就不能放大输入信号了。

放大电路中常用的小功率三极管2SC945。

2SC945是小信号放大电路中常用的NPN型三极管,其耐压值为50V,集电极电流为100mA,功率为250mW,fT为250MHz。


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把提问中的“吗”字去掉,就是这个问题的正确答案,开个玩笑。

因为放大器并沒有把原来的信号真正的予以放大。放大器输出的信号,大部份都是从电源中重新索取的新能量,和被放大的信号没有多大关糸。所谓“放大”只是一种假象。

以我们常见的三极管放大电路为例:
左图是一个晶体三极管,右边是一个自动闸门。从这两个图中可以看出,“放大”只不过是用一个小水流打开另一个有充足水源的大阀门而已。

作为晶体管,如工作在开关状态,就相当于用一个小电流打开了一个大开关;如果工作在放大状态,这个开关的开启程度将随这个小电流的变化而变化。题主所讲的“合适”电流,就是指这个电源所能提供的电压和电流,要大于被放大后信号中的电压、电流。因为“放大”的本质是另外引入了新的能源,并让这个新能源的能量,按待放大信号的变化而有规律释放,并用它来“冒充”被放大的信号输出给用户(负载)。显然放大器所配电源如果不合适(比如用3W电源去给5W放大器供电),放大器是不可能正常工作的。

下图是一个共发射极的晶体管放大电路
图中R2和R1分别是晶体管的上、下偏置电阻,为晶体管提供正常工作所需的基极电压。R3是集电极负载,放大后的电流会在这里产生压降,这个不断变化的电压,就是所谓被“放大”的信号。


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放大电路典型的就是三极管放大电路。三极管放大倍数看这个三极管的特性,如果你在三极管发射极与集电极加上直流电(这里只说特性,说以偏置电阻忽略)。基极供给信号,其实就相当于一个可调电阻,给最大信号,发射极与集电极是不能超越两边的最大电流与电压。除非你在此电流中加入倍压。

所以,电路中你要了解元器件的特性,如:放大倍数、电流、电压,电容的耐压、电阻的功率一些系数。

这些参数在选元器件时都要注意。


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