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摘要 ： 在电气行业中，所涉及的电路类型很多，包括数字电路，模拟电路，MOS电路等，每个电路都有它们的特点和意义。放大电路是使用最为广泛的电子电路之一，也是构成其他电子电路的基础单元电路。在生活中应用也很广泛，比如手机，把另一端话筒声音的微小信号放大成能听得到的信号；电视，把视频信号放大传输到屏幕显示；电脑的有源音箱，将声音信号放大；电子温度测量或控制器，将采用的信号放大。放大电路的实质，是用较小的能量去控制较大能量转换装置，利用晶体管的以小控大作用，电子技术中以晶体管为核心元件可组成各种形式的放大电路。放大的前提是不失真，只有在不失真的情况下放大才有意义。
关键词 ： 放大电路 能量转换 晶体管 不失真
放大现象存在于各种场合。例如，利用放大镜放大微小物体，这是光学中的放大；利用杠杆原理用小力移动重物，这是力学中的放大；利用变压器将低电压变换为高电压，这是电学中的放大。电子电路放大的基本特征是功率放大。
1、放大电路的性能指标
对于信号而言，任何一个放大电路均可看成一个两端口网络。左边为输入端口，当内阻为 R S 的正弦波信号源 U S 作用时，放大电路得到输入电压 U i ，同时产生输入电流 I i ；右边为输出端口，输出电压为 U 0 ，输出电流为 I 0 ， R L 为负载电阻。
图1 放大电路示意图
1.1 放大倍数
放大倍数是直接衡量放大电路放能力的重要指标，其值为输出量 X 0 （U 0 或 I 0 ） 与输入量 X i （ U i 与 I i ）之比。
比如电压放大倍数是输出电压 U 0 与输入电压 U i 之比，记作 A uu ，即
1.2 输入电阻
放大电路与信号源相连接就成为信号源的负载，必然从信号源索取电流，电流的大小表明放大电路对信号源的影响程度。输入电阻 R i 是从放大电路输入端看进去的等效电阻，定义为输入电压有效值 U i 和输入电流有效值 I i 之比，即
Ri 越大，表明放大电路从信号源索取的电流越小，放大电路所得到的输入电压U i 越接近信号源电压 Us ；换言之，信号源内阻的压降越小，信号电压损失越小。诺顿定理指出：“一个含独立电源、线性电阻和受控源的一端口，对外电路来说，可以用一个电流源和电阻的并联组合等效置换，电流源的激励电流等于一端口的短路电流，电阻等于一端口全部独立源置零后的输入电阻。
图2 信号源等效变换为电流源
通常信号源内阻 Rs 是常量， R i 越小，输入电流 I i 就越接近信号源电流 Is ，信号源内阻 R s 的分流越小，信号电流损失越小。由此可见，放大电路输入电阻的大小要视放大电路对信号的需要而设计。
1.3 输出电阻
任何放大电路的输出都可以等效成一个有内阻的电压源，从放大电路输出端看进去的等效内阻称为输出电阻 R 0 。
1.4 通频带
通频带用于衡量放大电路对不同频率信号的放大能力。由于放大电路中电容、电感及半导体器件结电容等电抗元件的存在，在输入信号频率较低或较高时，放大倍数的数值会下降并产生相移。
图3 幅频特性曲线
在信号频率下降到一定程度时，放大倍数的数值明显下降，使放大倍数的数值等于0.707倍
的频率称为下限截止频率
f
L
。信号频率上升到一定程度，放大倍数数值也将减小，使放大倍数的数值等于0.707倍
的频率称为上限截止频率
f
H
。
f L 与 f H 之间形成的频带称为中频带，也称为放大电路的通频带 f BW 。
通频带宽，表明放大电路对不同频率信号的适应力越强。当频率趋近于零或无穷大时放大倍数的数值趋近与零。
1、基本共射放大电路
该电路的输入回路与输出回路以发射极为公共端，故称之为共射放大电路。在电子电路中，称公共端为“地”。
图4 基本共射放大电路及其简化电路
静态时（Ui=0）
当放大电路处于静态时，在输入回路中，基极电源 V BB 使晶体管b-e间电压 U BE 大于开启电压 U on ，并与基极电阻 R b 共同决定基极电流 I B ；在输出回路中，集电极电源 V cc 应足够高，使晶体管得集电结反向偏置，保证晶体管工作在放大状态。
动态时（Ui≠0）
当输入电压不为0时，在输入回路中，必然在静态的基础上产生一个动态的基极电流 i B ；自然输出回路就会得到动态电流 i c ；集电极电阻 R c 将集电结电流的变化转化成电压的变化，使得管压降 u ce 产生变化，管压降的变化量就是输出动态电压 u 0 ，从而实现了电压放大。直流电源 V cc 为输出提供能量。
1.1 共射放大电路动态参数分析
利用h参数等效模型可以求解放大电路电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。在放大电路的交流通路中，用h参数等效模型取代晶体管便可得到放大电路的交流等效电路。
图5 基本共射放大电路交流等效图
电压放大倍数，根据定义可知，
Ri是从放大电路输入端看进去的等效电阻，因为输入电流有效值Ii=Ib，输入电压有效值
,故输入电阻为，
（3）输出电阻
因为信号Ui为恒压源，内阻为0。当Ui=0时，Ib=0，因此，
晶体管组成的基本放大电路有共射、共集、共基三种基本接法，除了上述的共射放大电路外，还有以集电极为公共端的共集放大电路（也称为射极输出器）和以基极为公共端的共基放大电路。它们的组成原则和分析方法相同，这里不再赘述。
2、场效应管放大电路
场效应管通过栅-源之间电压 U GS 来控制漏极电流 i D ，因此，它和晶体管一样可以实现对能量的控制，构成放大电路。栅-源之间的电阻可达10 7 -10 12 Ω，所以常作为高输入阻抗放大器的输入级。
2.1 基本共源放大电路
共源放大电路采用的是N沟道增强型MOS管，为使它工作在恒流区，在输入回路加栅极电源 V GG ， V GG 应大于开启电压 U GS(th) ；在输出回路加漏极电源 V DD ，它一方面使漏-源电压大于预夹断电压以保证管子工作在恒流区，另一方面作为负载的能源； R d 与共射放大电路中的 R c 具有完全相同的作用，它将漏极电流 i D 的变化转换成电压 u DS 的变化，从而实现电压放大。
图6 基本共源放大电路
与晶体管放大电路的共射、共集、共基接法相对应，场效应管放大电路有共源、共漏、共栅接法，有电路输入电阻高、噪声系数低，抗辐射能力强等优点，适用于做电压放大电路的输入级。
2.2 MOS管开关电路
MOS管也常用来开关电源，其原理是利用MOS管栅极(g)控制MOS管源极(s)和漏极(d)通断。MOS管分为N沟道与P沟道，所以开关电路主要分为两种。
PMOS管开关电路，栅极与源极之间的电压 V gs 小于一定的值就会导通，适用于源极接 V cc 的情况（高端驱动）。由于PMOS导通内阻比较大，所以只适用低功率的情况。
NMOS管开关电路， V gs 大于一定的值就会导通，适用于源极接地的情况（低端驱动），当NMOS作为高端驱动时，当漏极与源极导通时。漏极与源极电势相等，只有栅极高于源极和漏极电压，源极与漏极之间才能导通。
3、放大电路的组成原则
在组成放大电路时必须遵循以下几个原则
大于开启电压
U
on
，以保证晶体管工作在导通状态；集电结反向偏置，以保证晶体管工作在放大区。对于场效应管，电源的极性和大小应为场效应管得栅-源之间、漏-源之间提供合适的电压，从而使之工作在恒流区。
。对于场效应管，输入信号必须能够改变栅-源之间的电压，产生
。这样，才能改变放大管输出回路的电流，从而放大输入信号。
或场效应管的
）能够作用于负载，从而使负载获得比输入信号大得多的信号电流或信号电压。
4、放大电路的分析方法
通常，在放大电路中，直流电源的作用和交流信号的作用总是共存的。但是，由于电容、电感等电抗元件的存在，直流量所流经的通路与交流信号所流经的通路不完全相同。因此，为了研究问题方便起见，常把直流电源与交流信号对电路的作用区分开来，分为直流通路和交流通路。
在分析放大电路时，应遵循“先静态，后动态”的原则，求解静态工作点时应利用直流通路，求解动态参数时应利用交流通路，两种通路切不可混淆。静态工作点合适，动态分析才有意义。
1、三极管宽频带视频放大电路
图7 三极管宽频带视频放大电路
VT2接成共基极放大电路的形式，具有宽频带的特点，将视频信号加到共射极三极管VT1的基极，经放大后，由集电极输出并直接送到VT2的发射级，经VT2放大后，由视频信号VT2的集电极输出，送往显像管的阴极。
2、绝缘栅型场效应管宽频带放大电路
图8 绝缘栅型场效应管放大电路
该电路是由共栅极和共漏极放大器构成的，用于放大1-30MHz的高频信号。VT1为共栅极放大器，具有宽频带的特点，输入信号经VT1一级放大后，再经电容器耦合到下一级电路中，VT2为共漏极放大器，具有输出阻抗低，带负载能力强的特点，经VT2二级放大后，输出放大的信号。
3、小型录音机音频信号放大电路
图9 录音机音频信号放大电路
R5接在VT1的发射极作为电流负反馈电阻，用来稳定直流工作电压，C4为去耦电容，使VT1交流增益提高，VT3集电极的输出信号经C12和R13反馈到VT1的基极，用来改善放大电路的频率特性。话筒信号经电位器R1调整后,加到三极管VT1上，音频信号经三级放大后，加到变压器T1的一次侧线圈上，通过变压方式将补偿后的高频信号送到录音头中。
放大电路的应用在生活中随处可见。实际的放大电路通常是信号源，晶体三极管或场效应管构成的放大器及负载组成。值得强调的是，不失真的放大才具有意义。想要进一步了解放大电路原理构造，就得对其相关元器件的参数，性能指标及工作条件等进行深度研究和挖掘。了解和掌握基本放大电路，为以后分析多级放大电路打下坚实的基础。
8、 振荡电路的设计与应用》-293页"> 《振荡电路的设计与应用》-293页
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