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)置方法作者:日期: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。R1cutGND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)

2、從前級(jí)耦合到后級(jí)，是因?yàn)殡娙輧啥说碾妷翰荒芡蛔?，在輸入端輸入交流信?hào)后，因兩端的電壓不能突變因，輸岀端的電壓會(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)“：載

3、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，1c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dov,則三極管工作于飽和狀態(tài)，何謂飽和狀態(tài)？就是說(shuō)，lc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)，除這兩種外，第三種狀態(tài)就是放大狀態(tài)，一般測(cè)Uce接近于電源電壓的一半。

4、若測(cè) Uce偏向VCC則三極管趨向于載止?fàn)顟B(tài) ，若測(cè)Uce偏向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)放大后輸岀,(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lb增大,lc電流 增大，

5、則電阻R2的電壓U2=lcx 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lb減小,lc電流減小，則電阻R2的電壓U2=lc x 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

6、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lc、lb,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lc= B x lb ,但我們初學(xué)的時(shí)候，老師很明顯的沒(méi)有告訴我們，1c、lb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)lc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)lc為2mA,則電阻R2的阻值就可以由R=U/l來(lái)計(jì)算,VCC為12V,則1/2VCC為6V,R2的阻值為6V/2mA,為3KQ。lc設(shè)定為2毫安，則lb可由lb=l

7、c/ B推岀，關(guān)健是B的取值了，B 一般理論取值 100,貝U lb=2mA/100=20#A,貝U R1=(VCC-0.7V)/lb=11.3V/20#A=56.5K Q，但實(shí)際上， 小功率管的B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，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B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

8、中，同樣的我們假設(shè)lc為2mA,Uce設(shè)計(jì)成1/2VCC為6V。則R1、R2、R3、R4該如何取值呢。計(jì)算公式如下：因?yàn)閁ce設(shè)計(jì)成1/2VCC為6V,則lc x (R3+R4)=6V;lc le?？梢运銓?R3+R4=3KD ,這樣,R3、R4各是多少？一般R4取100 Q ,R3為2.9K Q ,實(shí)際上R3我們一般直取 2.7K Q ,因?yàn)镋24系列電阻中沒(méi)有 2.9KQ ,取值2.7K Q與2.9K Q沒(méi)什么大的區(qū)別。 因?yàn)镽2兩端的電壓等于 Ube+UR4,即0.7V+100 Q X2 mA=0.9V,我們?cè)O(shè)Ic為2m代B 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lb的10倍左右，取IR1200#A。貝U R1=11.1V/200#A 56K Q R2 =0.9V(/200-20)#A=5K Q ;考慮到實(shí)際上的 B值可能遠(yuǎn)大于100,所以R2的實(shí)際取值為 4.7K Q。這樣,R1、R2、R3、R4 的取值分別為 56KQ ,4.7K Q ,2.7K Q ,