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放大电路的作用是将小信号放大为大信号。例如,将0.1V的信号提高为1V的信号——即是放大。 首先,用晶体管组成一般的放大电路,如图: 看一下晶体管就知道,晶体管有三个端子,分别是基极、发射极和集电极,在上图中,基极为输入,集电极为输出,发射极为公用(地)端。因此,称上图的电路为共发射极放大电路。 下图是将上图的电路元件插在面包板上并进行连接的放大电路,如图: 在该电路中,输入信号是由信号发生器产生的1kHz、1Vp-p的正弦波信号,如图: 其输入输出波形如下图: 输入信号为1Vp-p,输出信号的振幅(波形上下之间的值)为4.88Vp-p,所以这个电路的电压放大倍数约为5,输出波形的相位相对于输入波形有180度的改变(波形反转)。再看输入信号与晶体管基极电位的波形: 晶体管基极电位的振幅和相位完全与输入相同,基极的波形是在交流成分上叠加2.6V的直流电压产生的。该直流电压称为基极偏置电压,产生偏置电压的电路称为偏置电路。在该电路中,R1与R2称为偏置电阻。 由于电容C1的隔直通交特性,使得输入端的交流成分通过电容,而阻止基极的偏置直流。由于它使输入信号与电路相耦合,所以称为耦合电容。再看基极电位与发射极电位的波形: 它们的振幅和相位是完全相同的,因为输入信号与基极电位信号在交流上是相同的波形,所以发射极电位成为与输入信号完全相同的波形。当晶体管的基极加上信号时,即使从发射极将信号取出,也完全没有电压放大作用。 上图中,基极是在+2.6V的直流上叠加1kHz的交流信号,而发射极是在比它低0.6V,即+2V上叠加同样的交流信号。再看发射极电位与集电极电位的波形: 上图中,发射极电压的振幅为2V±0.5V,所以晶体管的发射极电流是以1mA为中心,作±0.25mA的变化[(2V±0.5V)/2kΩ=1mA±0.25mA]。 晶体管各端子流动的电流有如下关系式: ie=ic+ib 但是与集电极电流ic相比,ib是非常小的值,可以忽略不计,则: ie=ic 因此,在图一的电路中,集电极电流ic也与发射极电流ie相同为1mA±0.25mA。 我们刚才所见到的基极与发射极都和输入信号具有相同的波形,不进行电压的放大,但是在集电极上呈现出了被放大的波形,且相位与输入信号波形相反,为何? 因为图一中的Rc是接在电源与集电极之间(称为集电极负载电阻),所以Rc的压降是相对于电源(15V)产生的。当输入信号电压增加时,晶体管导通能力增强,流过晶体管集电极的电流增加,所以Rc两端的压降增加,此时相对于电源负极GND的集电极电位就减少了。反之,当输入信号电压减小时,晶体管导通能力减弱,流过晶体管集电极的电流减小,所以Rc两端的压降减小,此时相对于电源负极GND的集电极电位就增加了。 综上所述,相对于输入信号电压,晶体管集电极电压信号的相位是反相位,相位差为180度。最后看集电极电位与输出信号的波形: 上图中,电容C2将集电极的直流成分(此时为4.88V)截去,仅将交流成分作为输出信号取出,所以C2是起着与C1一样作用的耦合电容。
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