第四节 电子电路基础 一、三极管放大电路 放大器就是把微弱的电信号，转换成较大的信号，以满足我们对信号电压、功率的需要。放大器的种类较多，常见的有低频放大器、中频放大器和高频放大器等。对放大器的要求是：耗电量小、失真小、频带宽、有足够的功率、工作稳定可靠。最常见的是三极管共发射极放大器： 1、元件名称及作用： VCC电池正极；Q三极管，起放大作用；R1上偏置电阻；R2下偏置电阻；R3集电极负载电阻，产生集电极交流电压；R4发射极电流负反馈电阻，稳定直流工作电压；C1输入耦合电容；C2输出耦合电容；C3发射极交流旁路电容；C1、C2、C3的作用均为隔直流、通交流。 2、直流偏置电路：三极管的集电极电压较高，基极电压较低，通常把基极电压叫偏压，基极电流叫偏流。R1、R2串联分压，提供基极电压Ub。由于基极电压较低，R1的阻值比R2要大。 调整直流工作电压（也叫调直流工作点）：在电路原理图上，一般标有直流参数，如集电极电流IC或发射极电压Ue。若这些参数不正常，均可调整上偏置电阻R1的大小。若直流参数比正常值较大，说明工作点偏高，可增大R1的阻值，使基极电压Ub减小，基极电流Ib减小，集电极电流IC减小（若电路提供的是发射极电压Ue，同样会降低）；反之，直流工作点较低，可减小上偏置电阻R1。 3、发射极直流负反馈：R4具有稳定直流工作点的作用（直流负反馈）。如三极管工作一段时间温度上升，由于半导体材料的热敏特性，引起导电性能增加，Ic、Ie增大，流经R4时使发射极电压Ue增大，由于Ub=Ube+Ue（即基极电压Ub等于基极和发射极之间电压Ube加发射极电压Ue），因温度上升导致Ue增大，Ub由R1、R2分压基本不变，Ue的增大使Ube减小，Ube是发射结电压，Ube的减小，使发射结发射能力减小，Ib减小、Ic随之减小，实现直流工作点的自动稳定。 直流供电通路： VCC→R3→C→e→R4→地构成回路； VCC→R1→R2→地构成回路； VCC→R1→b→e→R4→地构成回路； 4、交流放大通路： 前级信号（天线、话筒或三极管输出端）→C1→b→e→C3→地和前级构成回路； 放大后从集电极输出→C2→后级输入端→地→C3→e构成回路； 二、开关电路 三极管的截止和饱和导通状态，相当于开关的断开和闭合，使信号隔断和通过。加控制信号后，便组成简单的开关电路。 电路中，Q1为开关控制管，Q2是开关管，R1为Q1的偏置电阻，R2是Q1的集电极负载电阻，同时也是Q2的基极偏置电阻，R3是Q2的基极偏置电阻。 R1的阻值较大，使Q1处于临界导通状态，Q2的基极电压较高而截止，发射极和集电极之间的电阻无穷大，等效于开关断开，发射极2.8V电压不能经集电极输出。 当有脉冲控制信号加到Q1的基极时，脉冲高电平使NPN三极管Q1导通，集电极电流流经R2时产生上正下负的电压，使PNP三极管Q2基极电压由高变低，由截止变为导通。随着脉冲控制信号的电压升高，分别使Q1、Q2从放大进入饱和，Q2发射极和集电极之间电阻最小，相当于短路等效于开关合上，发射极的2.8V电压经集电极输出，使相应的电路得到供电而工作。 开关电路常用于手机中接收和发射电路的供电转换，控制信号来自于逻辑电路的CPU。 三、振荡电路 把直流电压转换成一种连续不断输出交流电的电路，叫振荡电路。振荡电路的种类较多，按结构不同分LC振荡器、RC振荡器和石英晶体振荡器等。无论哪种振荡器，维持振荡的条件均为：反馈和幅度。即正反馈和负反馈的信号量要足够大。 从放大器的输出端取出一部分信号，送回到输入端叫“反馈”。若反馈的信号是减小输入信号的为“负反馈”（反馈的信号极性与输入端信号相反，相互抵消后使输入信号减小）；反馈的信号使输入信号增大的为“正反馈”（反馈信号与输入信号极性相同）。 负反馈用于放大电路，它可以减小信号失真、展宽频带改善音质、使电路自动稳定工作等；正反馈用于振荡电路，它可以补充振荡电路所消耗的能量。 最简单的振荡器是LC振荡器。LC振荡器的基本原理，就是利用电容器可以储存电能、电感器可以储存磁能的特性进行电磁转换，形成电磁振荡。 ①是电池给电容器充电，使电容器充上直流电压；图②是电容器与电感器构成回路后，电容器放电，电感器把电能变成磁能予以储存，即电转换为磁；图③电容器放电结束，电能全部转换成磁能存在电感器中。磁能维持电荷运动的方向，向电容器反充电，使电容器充的下正上负的电压，形成磁电转换；图④为电容器放电把电能转换成磁能；图⑤是电感器把磁能转换成电能给电容器充电，使电容器充得上正下负的电压，完成一个电磁转换的周期，电容器又开始放电……，进入下一个周期，周而复始形成不停的振荡。 从上LC振荡可以看出，当LC的参数（线圈的圈数或电容器的容量）固定时，振荡周期也就固定了。 即 振荡公式或原理分析可以看出，若改变L或C参数的大小，均可改变振荡频率fo。即L或C与振荡频率成反比。 LC在电磁转换过程中将消耗一定的能量，若不及时补充，振荡的幅度越来越小，形成阻尼振荡最后停振。为了保持不停的振荡，就需要不断的补充能量，即振荡电路需要正反馈，才能形成不停的等幅振荡。收音机就是改变LC输入回路中电容器C的容量（可变电容），改变振荡频率去实现选频（换台）；黑白电视机的高频头是改变LC回路中的各电感量L实现选频。 手机电路中的压控振荡器（VCO），多采用电容三点式振荡器（三极管的三个极均接有电容，图1）但电容三点式振荡器有缺点，一是振荡频率不可调整，二是频率稳定性较差，所以人们设计出了在振荡回路中串入一个小电容的考毕兹振荡电路（图2），电路中的总电容是三个电容的倒数之和（即电容越串越小，并且总容量比其中最小容量的还要小），由于C3远小于C1和C2，所以电路中的总电容C总≈C3根据 可以看出C3的容量决定了振荡频率，调整C3即可达到改变振荡频率的目的。 在实际电路中，C3就采用了变容二极管，从鉴相器输出误差电压的变化，改变了变容二极管的反偏压，使它的结电容变化，达到振荡频率的改变，使VCO电路的振荡频率稳定。在我们要求的频率点上。 四、混频电路 混频电路就是用手机本机振荡的频率与接收信号频率进行差频，把接收的高频信号降低成为一个固定的中频，提高手机的灵敏度（接收微弱信号的能力）、选择性（抑制邻近信号的能力）和稳定性。 1、混频电路的特点： ⑴、混频器由非线性元件（晶体管）组成（电压和电流的变化不成线形变化）。 ⑵、混频器必须有两种信号输入，利用非线性元件将两个频率混合产生与这两种有关的多种频率输出； ⑶、在混频器的输出端设有选频回路，选频回路的中心频率就是所需要的中频频率，未被选中的其它频率被滤除掉。 五、滤波电路 滤波就是让有用的信号通过，无用的滤除掉（就象厨房用的灶滤一样，有用的食品留住，无用的水滤除掉）。滤波电路的种类较多，不同的结构用途也不尽相同。 常见滤波电路的种类： 按供电方式：分有源滤波和无源滤波； 按结构方式：分固定器件和分立元件； 按频率方式：分带通滤波和窄带滤波； 按作用方式：分信号滤波和电源退耦滤波； 1、有源滤波通常使用电容器和放大器，把电容器的滤波效果放大若干倍，滤波效果好；无源滤波没有放大电路，效果不如有源滤波。 2、固定器件的滤波器，有声表面滤波器、压电陶瓷滤波器等。这种滤波器体积小，不需调整电路，频率稳定，抗干扰能力强；分立元件滤波器常见LC滤波、RC滤波、晶体管滤波等。分立元件滤波器由于元件参数的变化，滤波效果不如固定器件滤波器。 3、带通滤波是指允许一定频率宽度的信号通过的滤波电路，如手机高放前后的滤波器，所通过的频率带宽为25MHZ；窄带滤波器只允许某一个频率的信号通过，如中频滤波器、高通滤波器、低通滤波器等。 4、信号滤波器是指信号通路中的滤波电路；电源退耦滤波是在电源供电电路中所接的RC或LC电路，作用是避免电路中高频、中频和低频信号在共用电源上产生串扰。一般是在高低频的交界供电电路中串入RC或LC滤波器，使不同频率的交流信号通过各自的电容器构成回路，避免了有害的耦合，所以又叫退耦电路。LC的滤波效果比RC滤波效果好。 六、耦合电路 在放大电路中，往往使用多级放大器才能完成对信号的放大，放大器与放大器之间交流信号的传递叫耦合。对放大器的要求是：既有效的把信号传送到下一级，又不影响两极的静态工作点（直流电压）。常用的耦合方式有阻容耦合、变压器耦合和直接耦合等。 1、阻容耦合：; 也叫RC耦合，是一种常见的耦合方式。前级放大的交流信号在集电极负载电阻R3上产生电压，经耦合电容C2传递到第二级，这种耦合方式就叫作阻容耦合。阻容耦合的特点是两级直流工作点各自独立互不影响，频率特性好，但传输效率低，常用于小信号前置放大。 手机中的高放、中放等多采用阻容耦合方式。 2、变压器耦合： 用变压器来传递交流信号叫变压器耦合。变压器耦合是利用电磁感应的原理，把前级的交流信号感应到下一级，变压器的初、次级的功率基本相等，传输效率达60～80%。它不但变换电压、变换电流，还具有阻抗变换的作用，使用较多。变压器耦合的特点是：传输效率高，直流工作点互不影响，但体积较大，频率特性较差。 手机中的阻抗变换器、发射功率取样、互感耦合器均采用变压器电磁感应的方式。 3、直接耦合： 直接耦合就是两级放大器之间没有耦合元件，前级集电极直接连接后级的基极。直接耦合的特点：传输效率高，低频特性好，但两级直流相互影响，若有一级不正常将引起两级都不正常，所以电路中采用了自动稳定直流工作点的负反馈。手机电路中使用直接耦合较少 |
