设计三极管放大电路有哪些技巧？尤其是假设

放大电路的核心元件是三极管&＃xff0c;所以要对三极管要有一定的了解。用三极管构成的放大电路的种类较多&＃xff0c;我们用常用的几种来解说一下&＃xff08;如图1&＃xff09;。图1是一共射的基本放大电路&＃xff0c;一般我们对放大路要掌握些什么内容&＃xff1f;

&＃xff08;1&＃xff09;分析电路中各元件的作用&＃xff1b;

&＃xff08;2&＃xff09;解放大电路的放大原理&＃xff1b;

&＃xff08;3&＃xff09;能分析计算电路的静态工作点&＃xff1b;

&＃xff08;4&＃xff09;理解静态工作点的设置目的和方法&＃xff1b;

以上四项中&＃xff0c;最后一项较为重要。

　　图1中&＃xff0c;C1&＃xff0c;C2为耦合电容&＃xff0c;耦合就是起信号的传递作用&＃xff0c;电容器能将信号信号从前级耦合到后级&＃xff0c;是因为电容两端的电压不能突变&＃xff0c;在输入端输入交流信号后&＃xff0c;因两端的电压不能突变因&＃xff0c;输出端的电压会跟随输入端输入的交流信号一起变化&＃xff0c;从而将信号从输入端耦合到输出端。但有一点要说明的是&＃xff0c;电容两端的电压不能突变&＃xff0c;但不是不能变。

　　R1、R2为三极管V1的直流偏置电阻&＃xff0c;什么叫直流偏置&＃xff1f;简单来说&＃xff0c;做工要吃饭。要求三极管工作&＃xff0c;必先要提供一定的工作条件&＃xff0c;电子元件一定是要求有电能供应的了&＃xff0c;否则就不叫电路了。

　　在电路的工作要求中&＃xff0c;第一条件是要求要稳定&＃xff0c;所以&＃xff0c;电源一定要是直流电源&＃xff0c;所以叫直流偏置。为什么是通过电阻来供电&＃xff1f;电阻就象是供水系统中的水龙头&＃xff0c;用调节电流大小的。所以&＃xff0c;三极管的三种工作 状态“&＃xff1a;载止、饱和、放大”就由直流偏置决定&＃xff0c;在图1中&＃xff0c;也就是由R1、R2来决定了。

　　首先&＃xff0c;我们要知道如何判别三极管的三种工作状态&＃xff0c;简单来说&＃xff0c;判别工作于何种工作状态可以根据Uce的大小来判别&＃xff0c;Uce接近于电源电压VCC&＃xff0c;则三极管就工作于载止状态&＃xff0c;载止状态就是说三极管基本上不工作&＃xff0c;Ic电流较小&＃xff08;大约为零&＃xff09;&＃xff0c;所以R2由于没有电流流过&＃xff0c;电压接近0V&＃xff0c;所以Uce就接近于电源电压VCC。

　　若Uce接近于0V&＃xff0c;则三极管工作于饱和状态&＃xff0c;何谓饱和状态&＃xff1f;就是说&＃xff0c;Ic电流达到了最大值&＃xff0c;就算Ib增大&＃xff0c;它也不能再增大了。

　　以上两种状态我们一般称为开关状态&＃xff0c;除这两种外&＃xff0c;第三种状态就是放大状态&＃xff0c;一般测Uce接近于电源电压的一半。若测Uce偏向VCC&＃xff0c;则三极管趋向于载止状态&＃xff0c;若测Uce偏向0V&＃xff0c;则三极管趋向于饱和状态。

理解静态工作点的设置目的和方法

　　放大电路&＃xff0c;就是将输入信号放大后输出&＃xff0c;&＃xff08;一般有电压放大&＃xff0c;电流放大和功率放大几种&＃xff0c;这个不在这讨论内&＃xff09;。先说我们要放大的信号&＃xff0c;以正弦交流信号为例说。在分析过程中&＃xff0c;可以只考虑到信号大小变化是有正有负&＃xff0c;其它不说。上面提到在图1放大电路电路中&＃xff0c;静态工作点的设置为Uce接近于电源电压的一半&＃xff0c;为什么&＃xff1f;

　　这是为了使信号正负能有对称的变化空间&＃xff0c;在没有信号输入的时候&＃xff0c;即信号输入为0&＃xff0c;假设Uce为电源电压的一半&＃xff0c;我们当它为一水平线&＃xff0c;作为一个参考点。当输入信号增大时&＃xff0c;则Ib增大&＃xff0c;Ic电流增大&＃xff0c;则电阻R2的电压U2&＃61;Ic×R2会随之增大&＃xff0c;Uce&＃61;VCC-U2&＃xff0c;会变小。U2最大理论上能达到等于VCC&＃xff0c;则Uce最小会达到0V&＃xff0c;这是说&＃xff0c;在输入信增加时&＃xff0c;Uce最大变化是从1/2的VCC变化到0V。

　　同理&＃xff0c;当输入信号减小时&＃xff0c;则Ib减小&＃xff0c;Ic电流减小&＃xff0c;则电阻R2的电压U2&＃61;Ic×R2会随之减小&＃xff0c;Uce&＃61;VCC-U2&＃xff0c;会变大。在输入信减小时&＃xff0c;Uce最大变化是从1/2的VCC变化到VCC。这样&＃xff0c;在输入信号一定范围内发生正负变化时&＃xff0c;Uce以1/2VCC为准的话就有一个对称的正负变化范围&＃xff0c;所以一般图1静态工作点的设置为Uce接近于电源电压的一半。

　　要把Uce设计成接近于电源电压的一半&＃xff0c;这是我们的目的&＃xff0c;但如何才能把Uce设计成接近于电源电压的一半&＃xff1f;这就是手段了。

　　这里要先知道几个东西&＃xff0c;第一个是我们常说的Ic、Ib&＃xff0c;它们是三极管的集电极电流和基极电流&＃xff0c;它们有一个关系是Ic&＃61;β×Ib&＃xff0c;但我们初学的时候&＃xff0c;老师很明显的没有告诉我们&＃xff0c;Ic、Ib是多大才合适&＃xff1f;这个问题比较难答&＃xff0c;因为牵涉的东西比较的多&＃xff0c;但一般来说&＃xff0c;对于小功率管&＃xff0c;一般设Ic在零点几毫安到几毫安&＃xff0c;中功率管则在几毫安到几十毫安&＃xff0c;大功率管则在几十毫安到几安。

　　在图 1 中(指上面第一图&＃xff0c;不是下面的图2)&＃xff0c;设 Ic 为 2mA&＃xff0c;则电阻 R2 的阻值就可以由 R&＃61;U/I 来计算&＃xff0c;VCC 为 12V&＃xff0c;则 1/2VCC为 6V&＃xff0c;R2 的阻值为 6V/2mA&＃xff0c;为 3KΩ。Ic 设定为 2 毫安&＃xff0c;则 Ib 可由 Ib&＃61;Ic/β推出&＃xff0c;关健是β的取值了&＃xff0c;β一般理论取值 100 &＃xff0c;则 Ib&＃61;2mA/100&＃61;20#A &＃xff0c;则 R1&＃61; &＃xff08; VCC-0.7V &＃xff09;/Ib&＃61;11.3V/20#A&＃61;56.5KΩ&＃xff0c; 但实际上&＃xff0c;小功率管的β值远不止 100&＃xff0c;在 150 到 400 之间&＃xff0c;或者更高&＃xff0c;所以若按上面计算来做&＃xff0c;电路是有可能处于饱和状态的&＃xff0c;所以有时我们不明白&＃xff0c;计算没错&＃xff0c;但实际不能用&＃xff0c;这是因为还少了一点实际的指导&＃xff0c;指出理论与实际的差别。这种电路受β值的影响大&＃xff0c;每个人计算一样时&＃xff0c;但做出来的结果不一定相同。也就是说&＃xff0c;这种电路的稳定性差&＃xff0c;实际应用较少。但如果改为图 2 的分压式偏置电路&＃xff0c;电路的分析计算和实际电路测量较为接近。

　　在图 2 的分压式偏置电路中&＃xff0c;同样的我们假设 Ic 为 2mA&＃xff0c; Uce 设计成 1/2VCC 为 6V。则 R1、R2、 R3、 R4 该如何取值呢。计算公式如下&＃xff1a;因为 Uce &＃xff08;三极管CE端之间&＃xff0c;不是Uout和GND之间&＃xff0c;处于放大状态&＃xff09;设计成 1/2VCC 为 6V&＃xff0c;则&＃xff08;剩余部分电路器件电压和是6V&＃xff09; Ic×&＃xff08;R3&＃43;R4&＃xff09;&＃61;6V;Ic≈Ie。可以算出 R3&＃43;R4&＃61;3KΩ&＃xff0c;这样&＃xff0c;R3、R4 各是多少&＃xff1f;一般 R4 取 100Ω&＃xff0c;R3 为 2.9KΩ&＃xff0c;实际上 R3 我们一般直取 2.7KΩ&＃xff0c;因为 E24 系列电阻中没有 2.9KΩ&＃xff0c;取值 2.7KΩ与 2.9KΩ没什么大的区别。因为 R2 两端的电压等于 Ube&＃43;UR4。

　　0.7V&＃43;100Ω×2mA&＃61;0.9V&＃xff0c;我们设 Ic 为 2mA&＃xff0c;β一般理论取值 100&＃xff0c;则 Ib&＃61;2mA/100&＃61;20#A&＃xff0c;这里有一个电流要估算的&＃xff0c;就是流过 R1 的电流了&＃xff0c;一般取值为 Ib 的 10 倍左右&＃xff0c;取 IR1200#A。则 R1&＃61;11.1V/200#A≈56KΩR2&＃61;0.9V &＃xff08;/200-20&＃xff09; #A&＃61;5KΩ;考虑到实际上的β值可能远大于 100&＃xff0c;所以 R2 的实际取值为 4.7KΩ。这样&＃xff0c;R1、R2、R3、R4 的取值分别为 56KΩ&＃xff0c;4.7KΩ&＃xff0c;2.7KΩ&＃xff0c;100Ω&＃xff0c;Uce 为 6.4V。

　　在上面的分析计算中&＃xff0c;多次提出假设什么的&＃xff0c;这在实际应用中是必要的&＃xff0c;很多时候需要一个参考值来给我们计算&＃xff0c;但往往却没有&＃xff0c;这里面一是我们对各种器件不熟悉&＃xff0c;二是忘记了一件事&＃xff0c;我们自己才是用电路的人&＃xff0c;一些数据可以自己设定&＃xff0c;这样可以少走弯路。