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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还记得下面这个小东西吗？
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8 U9 K; B9 c. |; @( _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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9 w% M4 H9 v  j- O4 E! c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

  q! D7 r0 o, \

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这节课我们的关键词就是“放大”
4 w, b/ z! D. z! W  K6 b$ G) H?? 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？
0 S  i" X, S: y1 o& R

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# a0 X8 |: t. M" U5 f01
放大电路的构成
3 [7 c- k) m, s/ V* c. m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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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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02
: G8 c" E/ J' z( V% _放大电路的组成原则
1 ~. W% o7 H  z3 r, [& f. D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
$ H" l. `6 F7 S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
9 v# A& w% u3 G- X; w

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1 T$ N( ?8 l+ d; w* p) C3 {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。

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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; r# |3 h8 c5 y03
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
9 K4 J4 v( }# |$ r+ C

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1、信号源视为短路
$ v" n( I! V( C  Y9 q! V: J2、电容视为开路
7 c% Z8 f% D# t3 Z$ d3、电感线圈视为短路
7 \! G; Y+ K: |! L% T交流通路是输入信号作用下交流信号流经的通路

8 S( Y. G$ D3 T, k3 C1、直流电源视为短路
; |$ f# x+ ]) _2、容量大的电容(如耦合电容)视为短路
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
' o3 ?# T) T; x' ?- Z求解动态参数时利用交流通路
7 V+ ~0 D! b6 c; ^8 e两种通路不可混淆哦~~~

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拿个电路练练手：
1 G* w& C5 w# I
例1  画出下图电路的直流通路和交流通路
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  U6 t+ y/ W6 [7 x$ Y. ?分析+答案

9 L& C+ ~; w' d0 e' ]8 R
直流通路
7 k0 C! Q) A/ L将信号源短路：就是让Vi=0
电容开路：就是把电容全去掉
; [) d4 E3 H# X( O4 s于是就得到最终版：
/ O/ V( Z5 H% U" V: ~

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5 Z4 x  g( _- S交流通路
% V9 W2 [0 P+ c: v% [* l/ c0 F直流电源视为短路：将VCC接地
: [0 Y! T0 X( p0 X) ^电容短路
+ N; L3 v4 D+ x/ }$ r0 Z: ~5 j3 [

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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：
" a1 O- O" N# j; Y, |' N/ w

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7 N  s5 f. h, Z- o0 C" y+ t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

例    如下电路是否有可能放大正弦信号？
# K( o& m$ l  Y* D" }) y0 Z

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分析+求解
& G& p% \' h. N% ^% @

$ I, y6 `& x  {* Q6 F' R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。
8 x. B4 N8 {% Q0 D+ O2 k" |

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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??????
. _, b: B+ ?) N, e0 s1 r4 d第二步 画交流通路
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。
5 H& l1 M+ d$ {7 H
* h1 u( ^$ X; N  e  g

说了这么多，下面也该留个题给大家了
互动时间
9 m) u; j+ }. i/ |  x! m8 q8 _1 J 下面的这两个图可能放大信号不？

0 O2 s; W' K7 j9 \) q& u1 d  I, c老规矩，留言区里等你们的答案哦^_&
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