《铁道车辆电工电子基础》-任务13

１３.１基本的共发射极放大电路如图１３－２（ａ）所示，这是一个最简单、最基本的共发射极放大电路实物连接图，它是由晶体三极管、电阻器、电容器、电源构成的最简单的放大电路。放大电路输入端从信号源（麦克风、录放机等）获取微弱的电信号。放大电路的输出端，连接有被称为负载的扬声器、蜂鸣器等。将图１３－２（ａ）中的元件实物用各自的电路符号来表示，则可以得到对应的电路原理图１３－２（ｂ），它是最简单的共发射极放大电路。比较输入信号电压与输出信号电压的波形曲线能够发现，电路的放大实际上就是把小的输入信号幅度放大许多倍，再从电路的输出端输出，放大后的输出电压幅度比输入电压大许多倍且相位相反，但频率没有改变。下一页返回１３.１基本的共发射极放大电路电路原理图中的电源正极用它的电位表示后，可以进一步将图简化为图１３－３，这是最常见的电路。ＮＰＮ电路中各元件的名称和作用如下：ＶＴ———ＮＰＮ型三极管，起电流放大作用。ＲＣ———集电极负载电阻。其作用是将三极管放大的电流转换成电压形式输出，如果没有它，电路就只有电流放大作用，其阻值一般为几千欧到十几千欧。ＲＢ———基极偏置电阻。将电源电压降到一个合适的数值，供给发射极正偏电压，以满足放大条件，其阻值一般为几千欧到数十千欧。上一页下一页返回１３.１基本的共发射极放大电路Ｃｌ、Ｃ２———耦合电容，作用是“隔直通交”，阻断直流、传输交流信号。其数值一般十几微法到几十微法。显然，上述每一个元件都在放大电路中起着不可替代的作用，但必须指出的是，共射极放大电路还有其他形式，它们都是在真实的放大电路不断完善过程中设计出来的。上一页返回１３.２分压式偏置共射极放大电路在实际工作中，为了使放大电路具备稳定的静态工作点、良好的线性放大性能，更多地采用图１３－４所示的分压式偏置共发射极放大电路，图中ＲＢ１、ＲＢ２也称基极偏置电阻，其作用是通过分压来固定三极管的基极电压。ＲＥ称发射极偏置电阻，用于调整稳定三极管的基极电流。下一页返回１３.２分压式偏置共射极放大电路ＣＥ称发射极旁路电容，用于提高交流放大倍数。该电路性能优于前面的基本共发射极放大电路，因而得到广泛的应用。发射极跟随放大电路简称发射极输出器，其结构如图１３－５所示，实际上，它是共集电极放大电路，虽然也称为放大电路，但射极输出器的电压放大倍数约等１，几乎没有电压放大作用但有电流放大作用和阻抗变换作用，在这些场合仍具有广泛应用。上一页返回１３.３多级电压放大电路前面介绍的几种放大电路中，都只有一个放大元件（三极管），通称单级电压放大电路。对信号进行放大时，如果单级电压放大电路的放大倍数还不能满足要求，则把几个单级电压放大电路按一定方法连接起来，就构成了多级电压放大电路，如图１３－６所示。上一页下一页返回１３.４集成运算放大器随着集成电路技术的发展，可以把上面介绍的各种放大电路采用集成工艺制造在一块小小的半导体芯片上这就形成了集成放大电路。因这类电路早期曾用于模拟电子计算机的运算，所以得名集成运算放大器。现在，集成运算放大器的运用早已超出了“运算”范畴，在信号的发生、处理、检测和放大等方面都获得极其广泛的应用。13.4.1运算放大器的外形和符号运算放大器是电压放大倍数极高的直流放大器集成电路（ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｃｉｒｃｕｉｔ，简称ＩＣ）。其外观如图１３－７所示。下一页返回１３.４集成运算放大器

显然，它们与实际外形及管脚有很大的不同，其区别和联系可以通过图１３－９画出的集成运放ＬＭ３５６的内部及管脚配置图来说明。图１３－９所示为两种不同外形的ＬＭ３５６，一是金属密封封装外形；另一是双列直插式封装外形，但它们内部结构和管脚的作用却是一样的，其管脚各端子的名称如图１３－９所示，其中＋Ｖｃｃ、－Ｖｃｃ为电源端子，其对应分别施加正、负电源电压（多为１５Ｖ）；输入端有同相输入端和反相输入端；输出端只有一个；ＮＣ上一页下一页返回１３.４集成运算放大器

为悬空端子。需要注意的是，在目前的电路图中，仍有不少地方采用惯用符号表示集成运算放大器。使用运算放大器时，要按图１３－１０所示接上正负直流电源。在电路图中，为简明清晰，集成运放一般都省略直流电源与接地线，而只画出同相、反相输入端和输出端并绘成如图１３－１１所示电路。上一页下一页返回１３.４集成运算放大器

13.4.2集成运算放大器的特点集成运算放大器内部是由多级直接耦合放大电路构成的，因而有着很高的电压放大倍数，运算放大器的电压放大倍数达几千倍。例如，即使电压放大倍数是１０３也能将１０ｍＶ电压放大成１０Ｖ。尽管运算放大器可将微小电压大幅度地放大，但其输出不能超过供给电源的直流电压（一般为±１５Ｖ）。如果把输入电压按放大倍数放大后，放大器的输出电压值达到电源电压时，输出电压就到达顶点，称为饱和。上一页下一页返回１３.４集成运算放大器

正因为运算放大器有着很高的电压放大倍数，所以，哪怕是极微弱的干扰信号进入其内部后，都会被放大许多倍以至影响或淹没正常的有用信号。因此，在设计运算放大器的输入端时，采用了对干扰信号具有抑制作用的差动输入方式，这一方式的特点是电路有两个输入端，一个是同相输入端，另一个是反相输入端，采用这种输入结构能够大大抑制各类干扰信号对电路放大性能的影响。上一页下一页返回１３.４集成运算放大器

同样的信号从运算放大器不同的输入端输入，产生的输出信号的相位是不同的，如图１３－１２所示。如果信号从同相输入端输入，则输出信号的相位与输入的相同；反之，如果信号从反相输入端输入，则输出信号的相位与输入的相反。另外，运算放大器的输出电阻为几十欧，即使负载电阻在几百欧姆以上的范围内变化，其输出电压也几乎不变。上一页返回１３.５基本的运算放大电路在实际的放大应用中，集成运算放大器的两个输入端能形成三种不同的输入方式，即同相输入、反相输入和差动输入，构成不同形式的放大电路，下面分别介绍。１．同相放大电路如图１３－１３所示，信号由同相输入端送入，反相输入端接地，同时，在输出端与反相端之间跨接了一个电阻ＲＦ。２．反相放大电路如图１３－１４所示，信号由反相输入端送入，同相输入端经Ｒ２接地，同时，电阻ＲＦ跨接在反相端与输出端之间。下一页返回１３.５基本的运算放大电路

３．差分输入放大电路信号检测电路中，需要将两个不同的电压信号进行比较（相减）之后再放大处理，可以同时将两个信号分别送至集成运算放大器的同相输入端和反相输入端，如图１３－１５所示。上一页返回图１３－２基本的共发射极放大电路返回图１３－３简化的共发射极放大电路返回图１３－４分压式偏置共发射极放大电路返回图１３－５射极输出器返回图１３－６多级电压放大电路返回图１３－７运算放大器的外