三極管放大電路設計要點(diǎn)分析-KIA MOS管
信息來(lái)源：本站 日期：2021-10-25
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，一般我們對放大電路要掌握些什么內容?
分析電路中各元件的作用；
解放大電路的放大原理；
能分析計算電路的靜態(tài)工作點(diǎn)；
理解靜態(tài)工作點(diǎn)的設置目的和方法。
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能突變。
在輸入端輸入交流信號后，因兩端的電壓不能突變，輸出端的電壓會(huì )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(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？電阻就像是供水系統中的水龍頭，用調節電流大小的。
所以，三極管的三種工作 狀態(tài)：“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狀態(tài)，載止狀態(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(chēng)為開(kāi)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Uce接近于電源電壓的一半。若測Uce偏向VCC，則三極管趨向于載止狀態(tài)，若測Uce偏向0V，則三極管趨向于飽和狀態(tài)。
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)。先說(shuō)我們要放大的信號，以正弦交流信號為例。
在分析過(guò)程中，可以只考慮到信號大小變化是有正有負，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能有對稱(chēng)的變化空間，在沒(méi)有信號輸入的時(shí)候，即信號輸入為0。
假設Uce為電源電壓的一半，我們當它為一水平線(xiàn)，作為一個(gè)參考點(diǎn)。
當輸入信號增大時(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最大理論上能達到等于VCC，則Uce最小會(huì )達到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，當輸入信號減小時(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，在輸入信號一定范圍內發(fā)生正負變化時(shí)，Uce以1/2VCC為準的話(huà)就有一個(gè)對稱(chēng)的正負變化范圍，所以一般圖1靜態(tài)工作點(diǎn)的設置為Uce接近于電源電壓的一半。
要把Uce設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設計成接近于電源電壓的一半？
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=β×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，因為牽涉的東西比較的多。
但一般來(lái)說(shuō)，對于小功率管，一般設Ic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Ic為2mA，則電阻R2的阻值就可以由R=U/I來(lái)計算。VCC為12V，則1/2VCC為6V，R2的阻值為6V/2mA，為3KΩ。
Ic設定為2毫安，則Ib可由Ib=Ic/β推出，關(guān)健是β的取值了。β一般理論取值100，則Ib=2mA/100=20#A，則R1=(VCC-0.7V)/Ib=11.3V/20#A=56.5KΩ。
但實(shí)際上，小功率管的β值遠不止100，在150到400之間，或者更高。所以若按上面計算來(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，計算沒(méi)錯，但實(shí)際不能用。這是因為還少了一點(diǎn)實(shí)際的指導，指出理論與實(shí)際的差別。
這種電路受β值的影響大，每個(gè)人計算一樣時(shí)，但做出來(lái)的結果不一定相同。
也就是說(shuō)，這種電路的穩定性差，實(shí)際應用較少。但如果改為圖2的分壓式偏置電路，電路的分析計算和實(shí)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Ic為2mA，Uce設計成1/2VCC為6V。則R1、R2、R3、R4該如何取值呢。
計算公式如下：因為Uce設計成1/2VCC為6V，則Ic×(R3+R4)=6V;Ic≈Ie。可以算出R3+R4=3KΩ，這樣，R3、R4各是多少?
一般R4取100Ω，R3為2.9KΩ，實(shí)際上R3我們一般直取2.7KΩ，因為E24系列電阻中沒(méi)有2.9KΩ，取值2.7KΩ與2.9KΩ沒(méi)什么大的區別。因為R2兩端的電壓等于Ube+UR4，即0.7V+100Ω×2mA=0.9V。
我們設Ic為2mA，β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#A≈56KΩR2=0.9V(/200-20)#A=5KΩ
考慮到實(shí)際上的β值可能遠大于100，所以R2的實(shí)際取值為4.7KΩ。這樣，R1、R2、R3、R4的取值分別為56KΩ、4.7KΩ、2.7KΩ、100Ω，Uce為6.4V。
在上面的分析計算中，多次提出假設什么的，這在實(shí)際應用中是必要的，很多時(shí)候需要一個(gè)參考值來(lái)給我們計算。
但往往卻沒(méi)有，這里面一是我們對各種器件不熟悉，二是忘記了一件事，我們自己才是用電路的人，一些數據可以自己設定，這樣可以少走彎路。
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