基本放大電路是電子工程中用于信號(hào)放大的核心組件，其通過(guò)電子器件(如晶體管)將微弱輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為幅度更大的輸出信號(hào)。這類電路在音頻設(shè)備、通信系統(tǒng)等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用，其性能直接影響信號(hào)處理的質(zhì)量。以下從核心類型、工作原理、性能指標(biāo)三個(gè)維度展開說(shuō)明。

一、核心類型與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

根據(jù)輸入/輸出端與晶體管電極的共用關(guān)系，基本放大電路可分為三種典型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：

共射放大電路

輸入信號(hào)作用于基極，輸出取自集電極，發(fā)射極作為公共端。其特點(diǎn)是電壓和電流均能放大，輸入電阻適中(約1-10kΩ)，輸出電阻較大(約幾十kΩ)，但相位反轉(zhuǎn)且?guī)捿^窄，適用于中低頻信號(hào)放大。

共基放大電路

輸入信號(hào)通過(guò)發(fā)射極輸入，基極作為公共端。該結(jié)構(gòu)輸入電阻極低(約幾十Ω)，輸出電阻高(約幾百kΩ)，電壓放大倍數(shù)大且頻率響應(yīng)優(yōu)異，常用于高頻調(diào)諧電路或需要阻抗匹配的射頻前端。

共集放大電路(射極跟隨器)

輸入信號(hào)接入基極，輸出從發(fā)射極取出。其輸入電阻極高(可達(dá)數(shù)百kΩ)，輸出電阻極低(約幾十Ω)，電壓放大倍數(shù)接近1，但電流放大能力強(qiáng)，適用于緩沖級(jí)或功率驅(qū)動(dòng)場(chǎng)景。

二、放大機(jī)制與偏置原理

放大電路的核心原理在于利用晶體管非線性特性實(shí)現(xiàn)能量控制：

靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置：通過(guò)基極偏置電阻(Rb)和集電極電阻(Rc)建立合適的直流工作點(diǎn)(Q點(diǎn))，使晶體管處于放大區(qū)。典型參數(shù)如Ic=1-10mA，Vce≈1/2 Vcc，可避免截止或飽和失真。

動(dòng)態(tài)信號(hào)放大：輸入交流信號(hào)引起基極電流變化(ΔIb)，通過(guò)電流放大系數(shù)β轉(zhuǎn)化為集電極電流變化(ΔIc=βΔIb)，最終在負(fù)載電阻上形成放大的電壓信號(hào)。例如共射電路電壓增益可達(dá)100-300倍。

三、關(guān)鍵性能參數(shù)與優(yōu)化

放大倍數(shù)

電壓增益Av=ΔVo/ΔVi，電流增益Ai=ΔIo/ΔIi，功率增益Ap=Av×Ai。實(shí)際設(shè)計(jì)中需權(quán)衡增益與穩(wěn)定性，引入負(fù)反饋可擴(kuò)展帶寬但會(huì)降低增益。

輸入/輸出阻抗

輸入阻抗Ri影響信號(hào)源能量傳輸效率，輸出阻抗Ro決定帶負(fù)載能力。例如音頻功放常要求Ro<8Ω以匹配揚(yáng)聲器阻抗。

頻率響應(yīng)特性

受耦合電容(影響下限頻率fL)和晶體管結(jié)電容(影響上限頻率fH)制約。寬帶放大器需采用共射-共基組合結(jié)構(gòu)，典型帶寬可達(dá)10MHz以上。

設(shè)計(jì)實(shí)例：在話筒前置放大電路中，多采用共射結(jié)構(gòu)配合分壓式偏置，設(shè)置Re電阻提升溫度穩(wěn)定性，并聯(lián)旁路電容Ce消除交流負(fù)反饋。通過(guò)調(diào)整Rc與Re比值控制增益，同時(shí)采用屏蔽布線降低50Hz工頻干擾。

補(bǔ)充說(shuō)明：現(xiàn)代集成電路中，基本放大電路常作為運(yùn)放內(nèi)部的核心單元，例如差分輸入級(jí)多采用共射-共基組合結(jié)構(gòu)，中間級(jí)使用共射高增益放大，輸出級(jí)則采用互補(bǔ)對(duì)稱射極跟隨器實(shí)現(xiàn)低阻輸出。

放大概念

小功率信號(hào)變成一個(gè)大功率信號(hào)，需要一個(gè)核心器件(三極管)做這件事，核心器件的能量由電源提供，通過(guò)核心器件用小功率的信號(hào)去控制大電源，來(lái)實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換和控制，前提是不能失真，可以用一系列正弦波進(jìn)行觀測(cè)

電子電路放大的基本特征：功率放大 (即不單是電流或是電壓)

放大電路的本質(zhì)：能量的控制和轉(zhuǎn)換

放大電路中必要條件：有源元件(能夠控制能量)

放大的前提條件：不失真(只有在不失真的情況下的放大才有意義)

放大電路核心元件：晶體管(工作在放大區(qū))和場(chǎng)效應(yīng)管(工作在恒流區(qū))

測(cè)試信號(hào)：正弦波(任何穩(wěn)態(tài)信號(hào)都可以分解為若干頻率正弦信號(hào))

放大電路得到的信號(hào)就是Ri與Rs對(duì)Us的分壓

放大倍數(shù) A 通常研究電壓放大倍數(shù)Au

輸入電阻 Ri

輸出電阻Ro

通頻帶

非線性失真系數(shù)

最大不失真輸出電壓

最大輸出功率與效率(功率放大電路)

基本共射放大電路

有效放大的條件

靜態(tài)：靜態(tài)工作點(diǎn)要設(shè)置合適(直流電源、合適的電阻)，使晶體管始終工作在放大區(qū)，靜態(tài)工作點(diǎn)位置直接影響放大信號(hào)是否失真，是否能得到最大幅度的放大

動(dòng)態(tài)：要保證實(shí)現(xiàn)信號(hào)的耦合(交流信號(hào)必須能夠輸入、傳遞到放大電路中，且放大后的交流信號(hào)能夠?qū)ν廨敵?、傳遞給負(fù)載或后級(jí)電路)