三極管放大電路設(shè)計(jì)

1、三極管放大電路設(shè)計(jì), 參數(shù)計(jì)算及靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置方法說(shuō)一下掌握三極管放大電路計(jì)算的一些技巧放大電路的核心元件是三極管, 所以要對(duì)三極管要有一定的了解。用三極管構(gòu)成的放大電路的種類(lèi)較多 , 我們用常用的幾種來(lái)解說(shuō)一下( 如圖 1) 。圖 1 是一共射的基本放大電路, 一般我們對(duì)放大路要掌握些什么內(nèi)容?(1) 分析電路中各元件的作用;(2) 解放大電路的放大原理 ;(3) 能分析計(jì)算電路的靜態(tài)工作點(diǎn);(4) 理解靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置目的和方法。以上四項(xiàng)中 , 最后一項(xiàng)較為重要。圖 1 中 ,C1,C2 為耦合電容 , 耦合就是起信號(hào)的傳遞作用, 電容器能將信號(hào)信號(hào)從前級(jí)耦合到后級(jí),是因?yàn)殡娙輧啥说碾妷翰?/p>

2、能突變, 在輸入端輸入交流信號(hào)后, 因兩端的電壓不能突變因, 輸出端的電壓會(huì)跟隨輸入端輸入的交流信號(hào)一起變化, 從而將信號(hào)從輸入端耦合到輸出端。但有一點(diǎn)要說(shuō)明的是 , 電容兩端的電壓不能突變, 但不是不能變。R1、R2 為三極管 V1 的直流偏置電阻 , 什么叫直流偏置?簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō) , 做工要吃飯。要求三極管工作,必先要提供一定的工作條件, 電子元件一定是要求有電能供應(yīng)的了, 否則就不叫電路了。在電路的工作要求中, 第一條件是要求要穩(wěn)定, 所以 , 電源一定要是直流電源, 所以叫直流偏置。 為什么是通過(guò)電阻來(lái)供電?電阻就象是供水系統(tǒng)中的水龍頭, 用調(diào)節(jié)電流大小的。所以, 三極管的三種工作 狀態(tài)“

3、 : 載止、飽和、放大”就由直流偏置決定, 在圖1 中, 也就是由R1、 R2 來(lái)決定了。首先 , 我們要知道如何判別三極管的三種工作狀態(tài), 簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō) ,判別工作于何種工作狀態(tài)可以根據(jù)Uce 的大小來(lái)判別 ,Uce 接近于電源電壓 VCC,則三極管就工作于載止?fàn)顟B(tài), 載止?fàn)顟B(tài)就是說(shuō)三極管基本上不工作,Ic電流較小( 大約為零),所以R2由于沒(méi)有電流流過(guò), 電壓接近0V, 所以Uce就接近于電源電壓VCC。若 Uce接近于0V, 則三極管工作于飽和狀態(tài), 何謂飽和狀態(tài)?就是說(shuō),Ic電流達(dá)到了最大值, 就算Ib 增大 , 它也不能再增大了。以上兩種狀態(tài)我們一般稱為開(kāi)關(guān)狀態(tài)電源電壓的一半。若測(cè) Uc

4、e 偏向, 除這兩種外, 第三種狀態(tài)就是放大狀態(tài),VCC,則三極管趨向于載止?fàn)顟B(tài), 若測(cè) Uce 偏向一般測(cè) Uce 接近于0V, 則三極管趨向于飽和狀態(tài)。理解靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置目的和方法放大電路 , 就是將輸入信號(hào)放大后輸出,( 一般有電壓放大 , 電流放大和功率放大幾種, 這個(gè)不在這討論內(nèi) ) 。先說(shuō)我們要放大的信號(hào), 以正弦交流信號(hào)為例說(shuō)。在分析過(guò)程中, 可以只考慮到信號(hào)大小變化是有正有負(fù), 其它不說(shuō)。上面提到在圖1 放大電路電路中 , 靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置為Uce 接近于電源電壓的一半,為什么 ?這是為了使信號(hào)正負(fù)能有對(duì)稱的變化空間, 在沒(méi)有信號(hào)輸入的時(shí)候, 即信號(hào)輸入為0, 假設(shè) Uce

5、為電源電壓的一半, 我們當(dāng)它為一水平線, 作為一個(gè)參考點(diǎn)。 當(dāng)輸入信號(hào)增大時(shí), 則 Ib增大 ,Ic電流增大 , 則電阻 R2的電壓 U2=Ic×R2 會(huì)隨之增大 ,Uce=VCC-U2, 會(huì)變小。U2最大理論上能達(dá)到等于VCC,則 Uce 最小會(huì)達(dá)到0V, 這是說(shuō) , 在輸入信增加時(shí) ,Uce 最大變化是從 1/2的 VCC變化到 0V.同理 , 當(dāng)輸入信號(hào)減小時(shí), 則 Ib 減小 ,Ic電流減小 , 則電阻 R2 的電壓 U2=Ic×R2 會(huì)隨之減小 ,Uce=VCC-U2,會(huì)變大。 在輸入信減小時(shí),Uce 最大變化是從 1/2 的 VCC變化到 VCC。這樣 , 在輸

6、入信號(hào)一定范圍內(nèi)發(fā)生正負(fù)變化時(shí),Uce 以 1/2VCC 為準(zhǔn)的話就有一個(gè)對(duì)稱的正負(fù)變化范圍, 所以一般圖 1靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置為Uce 接近于電源電壓的一半。要把 Uce設(shè)計(jì)成接近于電源電壓的一半, 這是我們的目的 , 但如何才能把 Uce設(shè)計(jì)成接近于電源電壓的一半 ?這就是的手段了。這里要先知道幾個(gè)東西, 第一個(gè)是我們常說(shuō)的Ic 、Ib, 它們是三極管的集電極電流和基極電流, 它們有一個(gè)關(guān)系是Ic= × Ib, 但我們初學(xué)的時(shí)候, 老師很明顯的沒(méi)有告訴我們,Ic、 Ib 是多大才合適?這個(gè)問(wèn)題比較難答 , 因?yàn)闋可娴臇|西比較的多 , 但一般來(lái)說(shuō) , 對(duì)于小功率管 , 一般設(shè) Ic

7、在零點(diǎn)幾毫安到幾毫安 , 中功率管則在幾毫安到幾十毫安, 大功率管則在幾十毫安到幾安。在圖 1 中, 設(shè) Ic 為 2mA,則電阻R2 的阻值就可以由 R=U/I 來(lái)計(jì)算 ,VCC 為 12V, 則 1/2VCC 為 6V,R2的阻值為 6V/2mA, 為 3K。 Ic設(shè)定為 2 毫安 , 則 Ib 可由 Ib=Ic/ 推出 , 關(guān)健是 的取值了 , 一般理論取值100, 則 Ib=2mA/100=20#A,則 R1=(VCC-0.7V)/Ib=11.3V/20#A=56.5K , 但實(shí)際上,小功率管的 值遠(yuǎn)不止 100, 在 150 到 400 之間 , 或者更高 , 所以若按上面計(jì)算來(lái)做,

8、 電路是有可能處于飽和狀態(tài)的 , 所以有時(shí)我們不明白, 計(jì)算沒(méi)錯(cuò) , 但實(shí)際不能用 , 這是因?yàn)檫€少了一點(diǎn)實(shí)際的指導(dǎo) , 指出理論與實(shí)際的差別。這種電路受 值的影響大 , 每個(gè)人計(jì)算一樣時(shí), 但做出來(lái)的結(jié)果不一定相同。也就是說(shuō) , 這種電路的穩(wěn)定性差, 實(shí)際應(yīng)用較少。但如果改為圖2 的分壓式偏置電路,電路的分析計(jì)算和實(shí)際電路測(cè)量較為接近。在圖 2 的分壓式偏置電路中 , 同樣的我們假設(shè) Ic 為 2mA,Uce 設(shè)計(jì)成 1/2VCC 為 6V。則 R1、 R2、 R 3、R4 該如何取值呢。計(jì)算公式如下 : 因?yàn)?Uce 設(shè)計(jì)成 1/2VCC 為 6V, 則 Ic ×(R3+R4)=

9、6V;Ic Ie ?？梢运愠?R3+R4=3K, 這樣 ,R3 、 R4 各是多少 ?一般 R4 取 100,R3 為 2.9K, 實(shí)際上 R3 我們一般直取 2.7K, 因?yàn)镋24 系列電阻中沒(méi)有 2.9K, 取值 2.7K 與 2.9K 沒(méi)什么大的區(qū)別。 因?yàn)?R2兩端的電壓等于Ube+UR4,即 0.7V+100×2mA=0.9V, 我們?cè)O(shè) Ic 為 2mA, 一般理論取值 100, 則 Ib=2mA/100=20#A,這里有一個(gè)電流要估算的 ,就是流過(guò)R1 的電流了 , 一般取值為Ib 的 10 倍左右 , 取 IR1200#A 。則 R1=11.1V/200#A56KR2=0.9V(/200-20)#A=5K; 考慮到實(shí)際上的 值可能遠(yuǎn)大于100,所以R2 的實(shí)際取值為4.7K。這樣 ,R1 、 R2、 R3、 R4 的取值分別為56K,4.7K ,2.7K