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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- z% R- U2 c. q7 N" A( h还记得下面这个小东西吗？
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$ c9 p1 d$ ~! A$ O/ A& R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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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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. E2 {7 t( u& s' E5 l这节课我们的关键词就是“放大”
7 B; }) H+ ?! v?? 什么是放大？
' _2 ^  u1 W" g! U6 |?? 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？
* h" h& o! M( R4 A/ R0 r1 F

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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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% @5 U3 ?3 g  `; B+ A4 M; v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。
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% j/ `+ F. s( ^' B3 d$ I: Z7 R02
( j$ x" I" A7 |7 E放大电路的组成原则
8 j& m0 M* L7 X/ t, `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
8 C+ I2 s1 y% Y' [! i4 V8 m) ]: {& ~- m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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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。
) V5 |. T. O, `

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上图如果接入负载，输出电压就为-icRc//RL。
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- v. t+ l# H1 y. y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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( L! f+ w5 e/ _" A
& i& u3 j# H3 ?! Q# e03
直流通路交流通路
% V/ _" V+ ?  x( p3 [5 @" I8 t直流通路是在直流电源作用下直流电流流经的通路
& C, p1 c# m* k( R6 E

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1、信号源视为短路
  S: ^3 J4 V* Y+ u1 \8 w2、电容视为开路
# l0 ~2 H6 B3 Q& u! m% d  `3、电感线圈视为短路
) V5 k; v- M6 ^: N' S" Y" s- d交流通路是输入信号作用下交流信号流经的通路

1、直流电源视为短路
2、容量大的电容(如耦合电容)视为短路
2 E: x: D# u7 `0 X4 |3 D) ?在分析放大电路时，要遵循“先静态，后动态”的原则，
! W; H8 k% I7 H求解静态工作点时利用直流通路
% d( u+ m  n, `/ F  Q- S& z! o求解动态参数时利用交流通路
8 ~& l6 c! d. Y, U/ W两种通路不可混淆哦~~~
( A% b0 k& [+ l5 n5 c1 Z4 `

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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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( d, H2 T( A& i2 L, l

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分析+答案

0 I: h% V0 l  z( {+ k" U4 I* _
直流通路
将信号源短路：就是让Vi=0
+ l1 C, ~3 H( }/ W1 d- `8 L  A! X7 g电容开路：就是把电容全去掉
/ @7 Q& G6 g! o/ `& I  }; c& M% X于是就得到最终版：
1 S; b. U* A- e6 M/ k: w# k/ s

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交流通路
直流电源视为短路：将VCC接地
0 `6 G* T  k  ~* j8 @电容短路

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7 O9 r. Y3 J! L% G8 I+ J; u' P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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& ^% R( R1 o0 e
& ]6 Q. n9 |5 I0 U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

2 G, \; }: q! @9 g3 J例    如下电路是否有可能放大正弦信号？

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分析+求解
! _; ?: {' k- a# Q6 Q) ]
9 A  n( Y3 A, n3 S& s4 ]
3 E) P5 w* w  A8 K) _9 n9 H第一步  画直流通路
# l% u( N9 @" l0 Z/ R看电源的安排是否可能使得发射结正偏，集电结反偏。
& |. V4 o1 x. u. h- u

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, c8 R3 n8 m  P- w6 s- x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????????
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??????
  y2 j1 u9 ^" w2 E1 c  k& \! u第二步 画交流通路
2 k$ R  y/ G: N; H看信号是否可以顺利传输
2 y3 I, X7 p: x. v6 x
2 \* [6 C9 b  F0 j7 I# O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。

7 G. \/ a$ d6 ^$ Z$ b

2 \" V: v  s- I+ @1 d! u9 h说了这么多，下面也该留个题给大家了
互动时间
; r# l9 T9 v3 Z 下面的这两个图可能放大信号不？

. g9 I, ^( v* T6 g( }- J3 B3 z" `老规矩，留言区里等你们的答案哦^_&
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