哪一类功率放大电路效率最高_模拟电路的八大基本概念

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在电子电路中，由于加工和处理不断变化的模拟信号，电源、放大、振荡和调制电路被称为模拟电子电路。

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反馈

反馈是指以某种方式将输出的变化作为输入的一部分送到输入端。如果送回部分与原输入部分相减，则为负反馈。

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耦合

放大器通常有几个层次，层次之间的联系称为耦合。放大器有三种级间耦合方法：

①RC 耦合(见图a):优点是简单、成本低。但性能不是最佳。

②变压器耦合(见图b):优点是阻抗匹配好，输出功率高，效率高，但变压器制造麻烦。

③直接耦合(见图c):其优点是频带宽，可作为直流放大器使用，但前后工作受约束，稳定性差，设计制作麻烦。

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功率放大器

放大器称为功率放大器，提供足够大功率的放大器称为功率放大器。例如，收音机的末端放大器是功率放大器。

3.1甲类单管功率放大器

负载电阻是低阻抗扬声器，变压器可以起到阻抗变换的作用，使负载获得更大的功率。

无论该电路是否输入信号，晶体管始终处于导通状态，静态电流相对较大，该集电极损耗大，效率低，仅 35 %。这种工作状态称为A类工作状态。这种电路通常用于功率较小的场合。其输入模式可以是变压器耦合或 RC 耦合。

3.2B类推挽功率放大器

下图是常用的B类推挽功率放大电路。

它由两个特性相同的晶体管组成对称电路，在没有输入信号时，每个管子都处于截止状态，静态电流几乎是零，只有在有信号输入时管子才导通，这种状态称为乙类工作状态。当输入信号为正弦波时，是半周 VT1 导通 VT2 截止，负半周 VT2 导通 VT1 截止。在输出变压器中合成两管交替电流，使负载得到纯正的正弦波。两管交替工作的形式称为推挽电路。

3.3OTL功率放大器

目前广泛使用的无变压器B类推拉放大器，简称 OTL 电路是一种性能良好的功率放大器。为了便于解释，首先介绍一个没有输出变压器的输入变压器 OTL 如下图所示。

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直流放大器

可放大直流信号或变化缓慢的电路称为直流放大电路或直流放大器。这种放大器常用于测量和控制。

4.1双管直耦放大器

不能使用直流放大器 RC 耦合或变压器耦合只能直接耦合。下图显示了两级直接耦合放大器。直接耦合模式致前后工作点的相互牵制，电路在电路中 VT2 极大的发射电阻 R E 提高后发射极电位，解决前后牵制问题。

直流放大器的另一个更重要的问题是零点漂移。所谓零点漂移，是指由于工作点不稳定，放大器不输入信号时的静态状态电位变化缓慢，逐步放大，使输出端产生虚假信号。放大器级数越多，零漂移就越严重。因此，双管直耦放大器只能用于要求较低的场合。

4.2差分放大器

解决零点漂移的方法是使用差分放大器，下图是广泛使用的射极耦合差分放大器。它使用双电源，其中 VT1 和 VT2 两组电阻值相同，特性相同， R E 负反馈。其实是桥形电路，两个 R C 两根管子是四个桥臂，输出电压 V 0取出电桥对角线。当没有输入信号时，因为 RC1=RC2 与两管相同，电桥平衡，输出为零。零点漂移也很小，因为它是桥形的。差分放大器稳定性好，应用广泛。

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集成操作放大器

集成操作放大器是一种将多级直流放大器制作在集成片上的装置，只要在外部连接少量元件，就可以完成各种功能。它被称为操作放大器，因为它早期用于模拟计算机中的加法器和乘法器。

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振荡器

无需添加信号即可自动将直流电能转换为具有一定振幅和频率的交流信号的电路称为振荡电路或振荡器。这种现象也被称为自激振荡。或者，产生交流信号的电路称为振荡电路。

振荡器必须包括三个部分：放大器、正反馈电路和频率选择网络。放大器可以放大振荡器输入端添加的输入信号，以保持输出信号的恒定值。正反馈电路确保向振荡器输入端提供的反馈信号相同，只有这样才能保持振荡。频率选择网络只允许特定频率f振荡器可以产生单频输出。

振荡器能否振荡并保持稳定的输出取决于以下两个条件；一是反馈电压Uf和输入电压 Ui振幅平衡是相等的。二是 Uf 和 Ui 相位必须相同，这是相位平衡的条件，也就是说，必须保证正反馈。一般来说，振幅平衡条件往往容易实现，因此判断振荡电路是否能振荡主要取决于其相位平衡条件是否建立。

振荡器按振荡频率可分为超低频( 低频，低频)( 20赫～ 高频(200千~ 30兆赫)和超高频( 10兆赫～ 350兆赫等。按振荡波形可分为正弦波振荡和非正弦波振荡。

根据选频网络中使用的元件，正弦波振荡器可分为 LC 振荡器、 RC有三种振荡器和石英晶体振荡器。石英晶体振荡器频率稳定性高，只在要求高的情况下使用。在普通家用电器中，广泛使用各种电器 LC振荡器和 RC 振荡器。

6.1LC振荡器

LC 振荡器的选频网络是LC 谐振电路。它们的振荡频率相对较高，常见的电路有 3 种。

1)变压器反馈LC振荡电路

图(a)是变压器反馈 LC 振荡电路。晶体管 VT 是共发射极放大器。变压器 T 初级是起选频作用的 LC 谐振电路，变压器 T 的次级向放大器输入提供正反馈信号。接通电源时， LC 电路中有微弱的瞬变电流，但只有频率和谐振频率 f 0相同的电流可以在电路两端产生更高的电压，通过变压器的初始级别 L1 、 L2 耦合被送回晶体管 V 的基极。从图(b)看，只要连接没有错误，反馈信号电压与输入信号电压相同，即为正反馈。因此，电路振荡迅速加强，最终稳定。

变压器反馈 LC 振荡电路具有频率范围宽、易振动、频率稳定性低等特点。振荡频率为：f 0=1/2π LC 。常用于产生几十千到几十兆赫的正弦波信号。

2)电感三点振荡电路

图(a)是另一种常用的电感三点振荡电路。图中电感 L1 、 L2 和电容 C 谐振电路起选频作用。从 L2 取出反馈电压，加入晶体管 VT 的基极。从图(b)晶体管的输入电压和反馈电压相同，满足相位平衡，因此电路可以振动。因为晶体管 3 个极分别与电感连接 3 因此，它被称为电感三点振荡电路。

电感三点式振荡电路具有频率范围宽、易振动等特点，但输出高调波较多，波形较差。其振荡频率为：f 0=1/2π LC ，其中 L=L1 L2 2M 。常用于产生几十兆赫以下的正弦波信号。

3)三点式电容振荡电路

另一种常用的振荡电路是电容三点振荡电路，见图(a)。图中电感 L 和电容 C1 、 C2 构成从电容器中选择频率的谐振电路 C2 取出反馈电压，加入晶体管 VT 的基极。从图(b)晶体管的输入电压与反馈电压相同，满足相位平衡，因此电路可以振动。由于电路中晶体管的 3 电容分别连接到极端 C1 、 C2 的 3 因此被称为电容三点振荡电路。

电容三点振荡电路具有频率稳定性高、输出波形好、频率高等特点 100兆赫以上，但频率调节范围小，适用于固定频率的振荡器。其振荡频率为：f 0=1/2π LC ，其中 C= C 1 C 2 。

上面 3 振荡电路中的放大器采用共发射极电路。共发射极连接振荡器增益高，易振动。振荡电路中的放大器也可以连接到共基极电路的形式。共基极连接振荡器振荡频率高，频率稳定性好。

6.2RC振荡器

RC 振荡器的选频网络是 RC 振荡频率低的电路。常用的电路有两种。

1)RC相移振荡电路

RC 相移振荡电路具有电路简单、经济、稳定性低、调节不方便等特点。一般用作固定频率振荡器和要求低的场合。 3 节 RC 当网络参数相同时：f 0= 1 2π 6RC 。频率一般是几十千赫。

2)&nbs;RC 桥式振荡电路

RC 桥式振荡电路的性能比 RC 相移振荡电路好。它的稳定性高、非线性失真小，频率调节方便。它的振荡频率是：当 R1=R2=R 、 C1=C2=C 时 f 0 = 1 2πRC 。它的频率范围从 1 赫～ 1 兆赫。

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调幅和检波电路

广播和无线电通信是利用调制技术把低频声音信号加到高频信号上发射出去的。在接收机中还原的过程叫解调。其中低频信号叫做调制信号，高频信号则叫载波。常见的连续波调制方法有调幅和调频两种，对应的解调方法就叫检波和鉴频。

7.1 调幅电路

调幅是使载波信号的幅度随着调制信号的幅度变化，载波的频率和相位不变。能够完成调幅功能的电路就叫调幅电路或调幅器。

调幅是一个非线性频率变换过程，所以它的关键是必须使用二极管、三极管等非线性器件。根据调制过程在哪个回路里进行可以把三极管调幅电路分成集电极调幅、基极调幅和发射极调幅 3 种。下面举集电极调幅电路为例。

上图是集电极调幅电路，由高频载波振荡器产生的等幅载波经 T1 加到晶体管基极。低频调制信号则通过 T3 耦合到集电极中。C1 、 C2 、 C3 是高频旁路电容， R1 、 R2 是偏置电阻。集电极的 LC 并联回路谐振在载波频率上。如果把三极管的静态工作点选在特性曲线的弯曲部分，三极管就是一个非线性器件。因为晶体管的集电极电流是随着调制电压变化的， 所以集电极中的 2 个信号就因非线性作用而实现了调幅。由于 LC 谐振回路是调谐在载波的基频上，因此在 T2 的次级就可得到调幅波输出。

7.2 检波电路

检波电路或检波器的作用是从调幅波中取出低频信号。它的工作过程正好和调幅相反。检波过程也是一个频率变换过程，也要使用非线性元器件。常用的有二极管和三极管。另外为了取出低频有用信号，还必须使用滤波器滤除高频分量，所以检波电路通常包含非线性元器件和滤波器两部分。下面举二极管检波器为例说明它的工作原理。

上图是一个二极管检波电路。VD 是检波元件， C 和 R 是低通滤波器。当输入的已调波信号较大时，二极管 VD 是断续工作的。正半周时，二极管导通，对 C 充电;负半周和输入电压较小时，二极管截止， C 对 R 放电。在 R 两端得到的电压包含的频率成分很多，经过电容 C 滤除了高频部分，再经过隔直流电容 C0 的隔直流作用，在输出端就可得到还原的低频信号。

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调频和鉴频电路

调频是使载波频率随调制信号的幅度变化，而振幅则保持不变。鉴频则是从调频波中解调出原来的低频信号，它的过程和调频正好相反。

8.1 调频电路

能够完成调频功能的电路就叫调频器或调频电路。常用的调频方法是直接调频法，也就是用调制信号直接改变载波振荡器频率的方法。下图画出了它的大意，图中用一个可变电抗元件并联在谐振回路上。用低频调制信号控制可变电抗元件参数的变化，使载波振荡器的频率发生变化。

8.2 鉴频电路

能够完成鉴频功能的电路叫鉴频器或鉴频电路，有时也叫频率检波器。鉴频的方法通常分二步，第一步先将等幅的调频波变成幅度随频率变化的调频 — 调幅波，第二步再用一般的检波器检出幅度变化，还原成低频信号。常用的鉴频器有相位鉴频器、比例鉴频器等。