小模电的重难点——放大电路的基本原理

吴少琴的模电课

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8 E) F# q# w, ^3 }还记得下面这个小东西吗？

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  t- j' q1 I" b. Y没错，就是那个大家吐槽说搞不懂的晶体三极管，它又回来了~~~
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( S' R' G# W8 g2 G7 l这回还带来了绝活，那就是能将微弱的信号放大，表现为用小的基极电流控制大的集电极电流，就靠这一点它将世界推向了硅基时代，还带去了诺贝尔物理奖。想了解的同学可以看看早期推送的??????小电科普|晶体管诞生记
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当然，学习这节课之前，晶体管的结构和伏安特性最好也要再去回顾一番，需要的家人们直接点击蓝字跳转哟????????
??????小模电重难点——晶体三极管

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0 q9 M# B: u. A& r3 a这节课我们的关键词就是“放大”
?? 什么是放大？
?? 组成放大电路的原则是什么？
?? 如何将晶体管接入电路才能使其起到放大作用？

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01
3 r* f4 y9 y$ {' u6 j3 l放大电路的构成
放大电路用于放大微弱信号，输出端得到幅度增大、能量加强的信号。

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  X3 K0 n2 O. `7 D6 @4 q放大的本质是能量的控制和转换。输出信号的能量是由直流电源提供的。而控制能量的元器件就是我们前面学习的晶体三极管和场效应管。

02
放大电路的组成原则
对于三极管放大电路，首先电源电压的设置要使得三极管发射结正偏，集电结反偏，保证晶体三极管工作在放大区
1 |8 Z7 ^9 j8 b$ h7 X0 v" s5 d下图，三极管作为放大器件；电源VBB和RB保证发射结能正偏；VCC和Rc保证集电结处于反偏
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: R  e$ j1 j% Q$ s$ P5 `+ A如果换成PNP管，那么电源VBB和VCC的的极性需要取反哦
??其次，元件的安排要保证信号的有效传输，也就是输入信号必须能够作用在放大管的输入回路上，同时当负载接入时，必须保证放大管输出回路的动态电流能够用于负载上。
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上图如果接入负载，输出电压就为-icRc//RL。
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上图信号传输过程可以看出放大电路中直流量和交流量同时作用，但由于电容等电抗元件的存在，直流量所流经的通路和信号所流经的通路不完全相同，为了研究方便，将它们的作用区分出来，于是有了直流通路和交流通路??????
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2 X5 {6 [7 d# Y' G
3 A5 ]; C# ^( _03
直流通路交流通路
直流通路是在直流电源作用下直流电流流经的通路

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1、信号源视为短路
2、电容视为开路
3 f7 Q9 k( l* Q, W1 c( r3、电感线圈视为短路
+ u5 @3 ~. x2 c3 h' O: N& t% i* a交流通路是输入信号作用下交流信号流经的通路

2 F8 O# z: M9 e' b1、直流电源视为短路
2、容量大的电容(如耦合电容)视为短路
0 m9 n6 k, s" _3 ?8 T3 C& [  ^在分析放大电路时，要遵循“先静态，后动态”的原则，
求解静态工作点时利用直流通路
, ~: Q- k1 O4 L2 M" \$ U7 ^) p/ z9 ~求解动态参数时利用交流通路
两种通路不可混淆哦~~~
" q3 h* l7 b5 X% q7 w1 V: ?% f

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( @3 t0 M5 z2 F  Y) }5 h- y拿个电路练练手：

例1  画出下图电路的直流通路和交流通路

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. V7 N. S4 s  B+ V/ h* {" [0 f

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! D1 [" d- L9 i0 p! E1 K' f' S( U( ~分析+答案
5 N# \% N7 e7 u
' N) z6 k9 A6 Q
, r& }' `$ z5 B4 _5 M4 M直流通路
, k% u# y% P: z! E" ~& ], U9 u将信号源短路：就是让Vi=0
4 e, W% b" n6 X5 M电容开路：就是把电容全去掉
. l. n! f" b0 [. S8 A于是就得到最终版：

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交流通路
直流电源视为短路：将VCC接地
电容短路

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& A$ P# I" ~; [! c- h! S# r这样就算画好了？严谨节约的小伙伴们肯定不同意，怎么看着都乱，而且还挺浪费导线???? 并且一个电路只能有一个地呀，于是整理后：

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直流通路和交流通路还可以顺道用来辨别电路能不能放大的问题
+ H* r' x8 y; l% T) Y' I# ?
2 s9 T2 j" D* ^: b0 v: I例    如下电路是否有可能放大正弦信号？
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( J6 Z7 V# S8 \! z( t  r9 |% {

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分析+求解

" k/ ?  T0 P6 O: {) H
第一步  画直流通路
看电源的安排是否可能使得发射结正偏，集电结反偏。
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5 Y  N! {$ I4 h6 ?% H左图发射结短路，不可能正偏，所以不可能能够放大信号，自然就不用进行第二步喽????????
2 Q4 D8 B/ i( K6 [8 z( a右图只要电阻和电源选择合适，是可以实现发射结正偏，集电结反偏的。那么右图继续第二步??????
第二步 画交流通路
1 |% p* ?3 r" h4 w3 i0 h看信号是否可以顺利传输

从交流通路可看出输入信号能传递到放大管的输入回路上，三极管也能实现电流放大，但是输出端看出输出电压Vo=0，所以右图还是没能将信号顺利放大。
8 F# T: f' @& Z


" w! z+ d0 P( V" S9 L说了这么多，下面也该留个题给大家了
  }8 V8 k6 R) e+ v# B, x互动时间
: R5 @, X. S' b7 K0 h 下面的这两个图可能放大信号不？
, O* C* t1 }. \; R# x% C
老规矩，留言区里等你们的答案哦^_&
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