基本放大電路是電子工程中用于信號放大的核心組件，其通過電子器件(如晶體管)將微弱輸入信號轉(zhuǎn)換為幅度更大的輸出信號。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處理的質(zhì)量。以下從核心類型、工作原理、性能指標三個維度展開說明。

一、核心類型與結(jié)構(gòu)特點

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撲結(jié)構(gòu)：

共射放大電路

輸入信號作用于基極，輸出取自集電極，發(fā)射極作為公共端。其特點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，適用于中低頻信號放大。

共基放大電路

輸入信號通過發(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)

輸入信號接入基極，輸出從發(fā)射極取出。其輸入電阻極高(可達數(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，適用于緩沖級或功率驅(qū)動場景。

二、放大機制與偏置原理

放大電路的核心原理在于利用晶體管非線性特性實現(xiàn)能量控制：

靜態(tài)工作點設(shè)置：通過基極偏置電阻(Rb)和集電極電阻(Rc)建立合適的直流工作點(Q點)，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。

動態(tài)信號放大：輸入交流信號引起基極電流變化(ΔIb)，通過電流放大系數(shù)β轉(zhuǎn)化為集電極電流變化(ΔIc=βΔIb)，最終在負載電阻上形成放大的電壓信號。例如共射電路電壓增益可達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。實際設(shè)計中需權(quán)衡增益與穩(wěn)定性，引入負反饋可擴展帶寬但會降低增益。

輸入/輸出阻抗

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

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10MHz以上。

設(shè)計實例：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消除交流負反饋。通過調(diào)整Rc與Re比值控制增益，同時采用屏蔽布線降低50Hz工頻干擾。

補充說明：現(xiàn)代集成電路中，基本放大電路常作為運放內(nèi)部的核心單元，例如差分輸入級多采用共射-共基組合結(jié)構(gòu)，中間級使用共射高增益放大，輸出級則采用互補對稱射極跟隨器實現(xiàn)低阻輸出。

放大概念

小功率信號變成一個大功率信號，需要一個核心器件(三極管)做這件事，核心器件的能量由電源提供，通過核心器件用小功率的信號去控制大電源，來實現(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行觀測

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))和場效應(yīng)管(工作在恒流區(qū))

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

放大電路得到的信號就是Ri與Rs對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)工作點位置直接影響放大信號是否失真，是否能得到最大幅度的放大

動態(tài)：要保證實現(xiàn)信號的耦合(交流信號必須能夠輸入、傳遞到放大電路中，且放大后的交流信號能夠?qū)ν廨敵?、傳遞給負載或后級電路)