如何设计三极管放大电路?

三极管,全称应为半导体三极管,也称双极型晶体管、晶体三极管,是一种控制电流的半导体器件其作用是把微弱信号放大成幅度值较大的电信号, 也用作无触点开关。晶体三极管,是半导体基本元器件之一,具有电流放大作用,是电子电路的核心元件。三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结,两个PN结把整块半导体分成三部分,中间部分是基区,两侧部分是发射区和集电区,排列方式有PNP和NPN两种。

 
设计步骤
 
1) 分析设计要求
如何设计三极管放大电路?
电压增益可以用于计算电压放大倍数;最大输出电压可以用于设置电源电压
如何设计三极管放大电路?
输出功率可以用于计算发射极电流;在选择晶体管时需要注意频率特性。
 
2)确定电源电压
 
在第一个图中我们观察到最大输出电压幅值为5V,
 
三极管输出电压幅度由Vc极电压决定,而Vc端的电压要设置为电源电压的1/2左右。在这里我们设置为电源电压为15V
 
(为了使信号正负能有对称的变化空间,在没有信号输入的时候,即信号输入为0,假设Uce为电源电压的一半,我们当它为一水平线,作为一个参考点。当输入信号增大时,则Ib增大,Ic电流增大,则电阻R2的电压U2=Ic×R2会随之增大,Uce=VCC-U2,会变小。U2最大理论上能达到等于VCC,则Uce最小会达到0V,这是说,在输入信增加时,Uce最大变化是从1/2的VCC变化到0V. 同理,当输入信号减小时,则Ib减小,Ic电流减小,则电阻R2的电压U2=Ic×R2会随之减小,Uce=VCC-U2,会变大。在输入信减小时,Uce最大变化是从1/2的VCC变化到VCC。这样,在输入信号一定范围内发生正负变化时,Uce以1/2VCC为准的话就有一个对称的正负变化范围。)
 
3)选择晶体三极管
 
用三极管需要考虑的问题:
 
1)耐压够不够
 
2)负载电流够不够大
 
3)速度够不够快(有时却是要慢速)
 
4)B极控制电流够不够
 
5)有时可能考虑功率问题
 
6)有时要考虑漏电流问题(能否“完全”截止)。
 
7)一般都不怎么考虑增益(我的应用还没有对此参数要求很高)
 
4)确定发射极电流Ie
 
根据发射极的频率特性与发射极的频率特性关系。小信号共发射极的发射极的电流大小为0.1到数毫安。
 
5)确定Rc和Re的值
 
通常Vce设定为VCC的一半,Vce=Ic*(Rc+Re),Rc和Re跟放大倍数有关。
 
6)确定基极偏置电路R1和R2的值
 
我们已知Ic值,由Ic=β*Ib(β一般取100 ),然后估算流过R1的电流值,一般取值为Ib的10倍左右。计算R1和R2。
 
R1、R2为三极管V1的直流偏置电阻,什么叫直流偏置?简单来说,做工要吃饭。要求三极管工作,必先要提供一定的工作条件,电子元件一定是要求有电能供应的了,否则就不叫电路了。在电路的工作要求中,第一条件是要求要稳定,所以,电源一定要是直流电源,所以叫直流偏置。为什么是通过电阻来供电?电阻就象是供水系统中的水龙头,用调节电流大小的。所以,三极管的三种工作 状态“:载止、饱和、放大”就由直流偏置决定,在图1中,也就是由R1、R2来决定了。
 
7)确定耦合电容C1和C2
 
C1与输入阻抗,C2与连接在输出端的负载电阻分别形成高通滤波器。要经过计算中心频率劲儿得到C1和C2的值。
 
C1,C2为耦合电容,耦合就是起信号的传递作用,电容器能将信号信号从前级耦合到后级,是因为电容两端的电压不能突变,在输入端输入交流信号后,因两端的电压不能突变因,输出端的电压会跟随输入端输入的交流信号一起变化,从而将信号从输入端耦合到输出端。但有一点要说明的是,电容两端的电压不能突变,但不是不能变。