在电子技术领域，电源、放大、振荡和调制等处理连续变化模拟信号的电路，统称为模拟电子电路。掌握这些基础电路是理解更复杂电子系统的关键。本文将系统梳理模拟电路中最为核心的八大基础电路，从概念到典型结构，帮助你构建清晰的基础知识框架。
反馈
反馈是电子电路中一个至关重要的概念，它指的是将输出信号的全部或一部分，通过特定的网络送回到输入端，并作为输入信号的一部分。如果反馈回去的信号与原始输入信号相位相反，起到削弱净输入信号的作用，这种就是负反馈。负反馈能稳定放大器的增益、扩展频带、减小非线性失真，是改善放大器性能的主要手段。
耦合
一个完整的放大器通常由多级电路级联而成，级与级之间的连接方式就称为耦合。它不仅影响信号能否有效传递，还关系到各级电路工作点的相互影响。常见的级间耦合方式主要有三种：
- RC 耦合：如图 (a) 所示。其优点是电路简单、成本低廉。但由于耦合电容的隔直通交特性，它无法传递直流或缓慢变化的信号，且低频响应相对较差。
- 变压器耦合：如图 (b) 所示。优点是易于实现阻抗匹配，从而获得较高的输出功率和效率，常用于功率放大电路。缺点在于变压器体积大、重量重、制作工艺较麻烦，且频带较窄。
- 直接耦合：如图 (c) 所示。直接将前级的输出端与后级的输入端相连。其最大优点是频带极宽，能够放大直流信号，因此可用于直流放大器。但缺点是前后级的静态工作点相互牵连，设计和调试较为复杂，且存在零点漂移问题。
功率放大器
功率放大器的任务不仅是放大信号的电压幅度，更重要的是为负载（如扬声器、电机等）提供足够大的信号功率。我们常见的收音机、音响的末级放大电路就是典型的功率放大器。
甲类单管功率放大器
如图所示，负载（如扬声器）阻抗通常很低，通过输出变压器可以进行阻抗变换，使放大器能以较高的效率输出功率。在这种电路中，无论有无输入信号，晶体管始终处于导通状态，静态工作电流较大。因此，晶体管集电极的静态功耗大，效率较低，理论最高效率约为35%。这种工作状态称为甲类。其优点是失真小，但效率低、发热大，常用于小功率或对保真度要求高的场合。
乙类推挽功率放大器
上图是经典的乙类推挽功率放大电路。它采用两个特性对称的晶体管。在无信号输入时，两管均处于截止状态，静态电流几乎为零。只有当输入信号到来时，晶体管才在信号的半个周期内导通工作，这种状态称为乙类。
具体工作时，输入信号正半周使VT1导通、VT2截止；负半周则使VT2导通、VT1截止。两管轮流工作产生的电流在输出变压器中合成，最终在负载上得到完整的正弦波。这种工作方式效率很高（理论最高可达78.5%），但存在交越失真。
OTL 功率放大器
OTL（Output TransformerLess）电路是无输出变压器的功率放大器，它克服了变压器笨重、频响差的缺点，性能优越，被广泛应用。
上图是一个简化的OTL原理图（带输入变压器）。它采用两个特性相同的晶体管（NPN和PNP）组成互补对称推挽电路，通过大容量的输出电容与负载耦合。现代集成OTL/OCL（无输出电容）电路在此基础上发展得更为完善。
直流放大器
能够放大直流信号或频率极低（变化极缓慢）信号的放大器，称为直流放大器。它在工业测量、传感器信号处理、自动控制系统等领域应用广泛。
双管直耦放大器
由于直流信号无法通过电容或变压器耦合，直流放大器必须采用直接耦合方式。
上图是一个两级直耦放大器。直耦带来了直接的问题：前后级静态工作点相互影响。电路中通过在VT2的发射极串联电阻RE来提高其发射极电位，从而为VT1的集电极提供合适的工作电压，部分解决了级间电平匹配问题。
直流放大器更严峻的挑战是“零点漂移”：即使输入信号为零，由于温度变化、电源波动等原因，放大器的输出端也会出现缓慢、无规则的电压变化。这种漂移会被后续各级放大，严重干扰真实信号。因此，简单的双管直耦放大器只适用于要求不高的场合。
差分放大器
为了解决零点漂移问题，差分放大器（又称差动放大器）应运而生。
上图是应用广泛的射极耦合差分放大器。它采用双电源供电，电路完全对称（VT1与VT2特性相同，RC1=RC2）。发射极公共电阻RE具有很强的共模负反馈作用，能有效抑制由温度等引起的共模信号（即两输入端相同的漂移信号）。而对需要放大的差模信号（即两输入端有差异的信号），RE可视为短路。差分放大器具有极高的共模抑制比和稳定性，是集成运算放大器的输入级核心。
集成运算放大器
集成运算放大器（简称运放）是将多级高性能直流放大器（如差分输入级、中间电压放大级、推挽输出级）集成在一片微小的硅片上制成的器件。早期用于模拟计算机实现数学运算，故得名“运算放大器”。现在，只需外接少量电阻、电容等元件，就能构成种类繁多的信号运算、处理、产生和变换电路，是现代模拟电路设计的基石。
振荡器
不需要外部输入信号，就能将直流电能自动转换为特定频率和振幅交流信号的电路，称为振荡器，其核心原理是“自激振荡”。
一个振荡器必须包含三个基本部分：
- 放大器：对微弱信号进行放大，维持振荡能量。
- 正反馈网络：将输出信号的一部分以正确的相位（同相）反馈到输入端，以补充能量。
- 选频网络：决定振荡器的频率，使其只对某一特定频率f0产生振荡。
振荡的建立和维持需满足两个条件：振幅平衡条件（反馈量足以补偿损耗）和相位平衡条件（必须是正反馈）。通常相位条件更为关键。
LC振荡器
采用LC谐振回路作为选频网络的振荡器，振荡频率较高。常见的有三种基本电路。
1) 变压器反馈LC振荡电路
图(a)中，晶体管VT构成共发射极放大器，LC谐振回路作为集电极负载，起选频作用。变压器次级L2将信号反馈到基极。通过正确连接变压器同名端（如图b所示），可确保形成正反馈，满足振荡条件。这种电路容易起振，频率调节方便，但频率稳定度一般。振荡频率f0 = 1/(2π√LC)。
2) 电感三点式振荡电路（哈特莱振荡器）
图(a)中，电感L1、L2和电容C构成选频回路。反馈电压从电感L2上取得。由于晶体管三个电极分别接在电感的三个点上，故称电感三点式。其优点是容易起振，输出幅度大，但输出波形中含高频谐波较多。振荡频率f0 = 1/(2π√LC)，其中L是L1、L2的总电感（考虑互感M）。
3) 电容三点式振荡电路（考毕兹振荡器）
图(a)中，电感L和电容C1、C2构成选频回路。反馈电压从电容C2上取得。其优点是输出波形好，频率稳定度高（因为晶体管极间电容影响小），适合做固定频率的高频振荡器，但频率调节范围小。振荡频率f0 = 1/(2π√LC)，其中C是C1与C2的串联值。
RC振荡器
采用RC网络作为选频网络的振荡器，振荡频率较低（从几赫兹到几百千赫兹）。
1) RC相移振荡电路
它利用三节或多节RC超前或滞后网络实现180°相移，与单管反相放大器（提供180°相移）共同满足360°的正反馈相位条件。电路简单、成本低，但频率稳定度和波形质量较差，调节不便，常用作固定频率振荡源。当三节RC参数相同时，f0 ≈ 1/(2π√6RC)。
2) RC桥式振荡电路（文氏电桥振荡器）
它由RC串并联选频网络和同相放大器构成，性能远优于RC相移振荡器。其频率稳定度高，波形失真小，频率调节方便（通过改变R或C实现）。当R1=R2=R，C1=C2=C时，振荡频率f0 = 1/(2πRC)。频率范围可从1Hz覆盖到1MHz以上。
调幅和检波电路
在无线电广播和通信中，需要将低频信号（如声音）“搭载”到高频信号上才能有效发射，这个过程称为调制。在接收端，从已调波中还原出原低频信号的过程称为解调。连续波调制主要有调幅(AM)和调频(FM)。
调幅电路
调幅是使高频载波的振幅随低频调制信号的瞬时值线性变化，而频率保持不变。
上图是集电极调幅原理图。高频载波通过T1加到晶体管基极，低频调制信号通过T3耦合到集电极。晶体管工作在非线性区（通常将静态工作点设置在特性曲线弯曲部分）。集电极电流同时受到载波和调制信号的控制，由于晶体管的非线性作用，会产生包含载频、上边频和下边频的调幅波成分。集电极的LC回路谐振在载频，选出完整的调幅波，经T2次级输出。
检波电路
检波（幅度解调）是从调幅波中还原出原调制信号的过程，它是调幅的逆过程。
上图是最经典的二极管包络检波电路。VD是检波二极管，R和C构成低通滤波器。当调幅波正半周幅度超过二极管导通电压时，VD导通，对电容C快速充电；当输入电压下降或为负半周时，VD截止，C通过电阻R缓慢放电。如此循环，在RC两端得到的电压波形近似于调幅波的包络线（即低频信号），再经隔直电容C0去除直流分量，最终输出还原的音频信号。
调频和鉴频电路
调频电路
调频是使高频载波的频率随低频调制信号的幅度线性变化，而振幅保持不变。调频波抗干扰能力强，保真度高。
直接调频法是最常用的方法，原理如上图。它是用一个可变电抗元件（如变容二极管）并联在LC振荡回路上。低频调制信号控制可变电抗元件的参数（如电容值），从而直接改变振荡回路的谐振频率，实现频率调制。
鉴频电路
鉴频（频率解调）是从调频波中还原出原调制信号的过程。
鉴频通常分两步完成：第一步，利用频幅转换网络（如LC失谐回路）将等幅的调频波转换为幅度也随频率变化的调频-调幅波；第二步，再用普通的振幅检波器（如二极管检波）对这个调频-调幅波的包络进行检波，还原出原低频信号。常见的鉴频器有斜率鉴频器、相位鉴频器和比例鉴频器等。
以上就是模拟电路中八大基础电路的概览。从信号的放大、产生到变换与处理，理解这些基本单元是深入学习电子技术，乃至探索现代集成电路设计的重要基石。如果你对这些基础知识有更深入的讨论兴趣，欢迎来 云栈社区 与更多开发者交流探讨。
发表于 5 天前
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