三極管放大電路設(shè)計

1、三極管放大電路設(shè)計, 參數(shù)計算及靜態(tài)工作點設(shè)置方法說一下掌握三極管放大電路計算的一些技巧放大電路的核心元件是三極管, 所以要對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較多 , 我們用常用的幾種來解說一下( 如圖 1) 。圖 1 是一共射的基本放大電路, 一般我們對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) 能分析計算電路的靜態(tài)工作點;(4) 理解靜態(tài)工作點的設(shè)置目的和方法。以上四項中 , 最后一項較為重要。圖 1 中 ,C1,C2 為耦合電容 , 耦合就是起信號的傳遞作用, 電容器能將信號信號從前級耦合到后級,是因為電容兩端的電壓不

2、能突變, 在輸入端輸入交流信號后, 因兩端的電壓不能突變因, 輸出端的電壓會跟隨輸入端輸入的交流信號一起變化, 從而將信號從輸入端耦合到輸出端。但有一點要說明的是 , 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?簡單來說 , 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。 為什么是通過電阻來供電?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), 簡單來說 ,判別工作于何種工作狀態(tài)可以根據(jù)Uce 的大小來判別 ,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)就是說三極管基本上不工作,Ic電流較小( 大約為零),所以R2由于沒有電流流過, 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,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)我們一般稱為開關(guān)狀態(tài)電源電壓的一半。若測 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 Uce 偏向一般測 Uce 接近于0V, 則三極管趨向于飽和狀態(tài)。理解靜態(tài)工作點的設(shè)置目的和方法放大電路 , 就是將輸入信號放大后輸出,( 一般有電壓放大 , 電流放大和功率放大幾種, 這個不在這討論內(nèi) ) 。先說我們要放大的信號, 以正弦交流信號為例說。在分析過程中, 可以只考慮到信號大小變化是有正有負(fù), 其它不說。上面提到在圖1 放大電路電路中 , 靜態(tài)工作點的設(shè)置為Uce 接近于電源電壓的一半,為什么 ?這是為了使信號正負(fù)能有對稱的變化空間, 在沒有信號輸入的時候, 即信號輸入為0, 假設(shè) Uce

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

6、入信號一定范圍內(nèi)發(fā)生正負(fù)變化時,Uce 以 1/2VCC 為準(zhǔn)的話就有一個對稱的正負(fù)變化范圍, 所以一般圖 1靜態(tài)工作點的設(shè)置為Uce 接近于電源電壓的一半。要把 Uce設(shè)計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。這里要先知道幾個東西, 第一個是我們常說的Ic 、Ib, 它們是三極管的集電極電流和基極電流, 它們有一個關(guān)系是Ic= × Ib, 但我們初學(xué)的時候, 老師很明顯的沒有告訴我們,Ic、 Ib 是多大才合適?這個問題比較難答 , 因為牽涉的東西比較的多 , 但一般來說 , 對于小功率管 , 一般設(shè) Ic

7、在零點幾毫安到幾毫安 , 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 來計算 ,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 , 所以若按上面計算來做,

8、 電路是有可能處于飽和狀態(tài)的 , 所以有時我們不明白, 計算沒錯 , 但實際不能用 , 這是因為還少了一點實際的指導(dǎo) , 指出理論與實際的差別。這種電路受 值的影響大 , 每個人計算一樣時, 但做出來的結(jié)果不一定相同。也就是說 , 這種電路的穩(wěn)定性差, 實際應(yīng)用較少。但如果改為圖2 的分壓式偏置電路,電路的分析計算和實際電路測量較為接近。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)計成 1/2VCC 為 6V。則 R1、 R2、 R 3、R4 該如何取值呢。計算公式如下 : 因為 Uce 設(shè)計成 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, 實際上 R3 我們一般直取 2.7K, 因為E24 系列電阻中沒有 2.9K, 取值 2.7K 與 2.9K 沒什么大的區(qū)別。 因為 R2兩端的電壓等于Ube+UR4,即 0.7V+100×2mA=0.9V, 我們設(shè) Ic 為 2mA, 一般理論取值 100, 則 Ib=2mA/100=20#A,這里有一個電流要估算的 ,就是流過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; 考慮到實際上的 值可能遠(yuǎn)大于100,所以R2 的實際取值為4.7K。這樣 ,R1 、 R2、 R3、 R4 的取值分別為56K,4.7K ,2.7K