之所以常使用直流电源,因为用直流电源来处理比较简单,且往往失真较小。但不能说在放大电路中直流电源是必须的。

我们来看如下几个例子

1.模拟乘法器

模拟乘法器是典型的 “线性时变系统”,如图1所示。

放大电路中直流电源是必须的吗

图1 模拟乘法器

可以看到对于T1和T2来说,其偏置是非直流的。有人可能会说,这电路不是最终还有直流电源供电吗?但如果我们已经有一个T4集电极输出一样的电源的话,我们就不需要上下两轨的DC电源了。如图2所示

放大电路中直流电源是必须的吗

图2 去掉DC源的模拟乘法器

1.1 图2中Vy'的波形带有DC分量,但可不能说Vy'就是个DC电源;

1.2 T1和T2的集电极偏置电压是要高于各自的基极的,这是没有问题的(虽然这样做不是很理想)因为我们知道三级管的VCE(sat)往往只有0.3V左右,而VBE(on)却是在0.6-0.7V;

1.3 Vy'的直流分量给T1,T2的发射极提供了直流偏置。

对于上述情况,有的同学可能会不服气,说既然Vy'含有直流分量,那么还是可以认为是有DC电源的。是的,如果有晶体管的(线性放大)电路,那么DC偏置几乎是不可或缺的。那么难道我只能自打嘴巴?显然不会,解决这个问题很简单。题主只问放大电路,可没说必须要用晶体管。那么我们不再用晶体管,我们祭出神器——变压器

2. 变压器放大电路

对于电力网中,变压器升压降压再平常不过。那么电子电路中呢?我们看图3

放大电路中直流电源是必须的吗

图3 矿石收音机电路

上面是一个矿石收音机电路,这种收音机现在除了极少部分爱好者,很少有人在关注了。这里用了一个矿石作为检波器件,显然这样的收音机只能收听AM调幅广播。在这个矿石收音机电路中并没有DC电源。题主只说放大电路,可没说放大功率。显然变压器并不能放大功率,但能只放大电压或者只放大电流。在这种情况下,变压器也可以认为是起一个阻抗变换的作用,使得负载容易被驱动,而尽量降低天线的反射。

3. 谐振放大电路

既然没有强调放大功率,那么我们还可以用谐振电路来放大电压或者电流。看如图4所示的串联谐振电路

放大电路中直流电源是必须的吗

图4 串联谐振电路

在图4所示的串联谐振电路中,学过模电的都应该知道,并根据我在图中设置的RLC的值。如果输入信号为幅值1V,频率159kHz的正弦信号的话,那么LC的串联相当于短路,这样0.1Ω电阻R上的压降就是1V(交流幅值),又因为R、L和C是串联关系,所以流经各自的电流是相等的(相位也相同)。那么再根据计算可知,电感的感抗是1Ω,那么电感上的电压降Vo就是10V(交流幅值),并且相位比Vin超前90度。

这个电感的感抗或者电容的容抗比上电阻的阻值,就是串联电路中的Q值,理论上Q值可以无穷大,但实际做不到。

如果换作并联谐振电路呢?留给各位看官思考吧。

4. 总结

4.1 放大电路中,如果不需要放大功率,那么DC电源不是必须的;

4.2 如果交流电压源叠加一个DC电压源作为一个电压源供电而不再把它当作DC电压源的话,那么功率放大也是可以不用DC电源的;

4.3 不用晶体管等有源器件而只用变压器、电感和电容等无源器件也能放大信号(要么是电压,要么是电流),但不能放大功率。