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模拟电路中的利用一个三极管设计放大信号处理电路
接线图
2023年10月20日 20:35 158
admin
一个三极管设计放大信号处理电路的流程
你要处理这个信号，必须知道被处理的是什么信号。这是处理信号的第一步。你能够了解的属性越多越好。包括，这个信号的频率，信号的输出伏安特性（输出电阻），信号的空载输出等等。这里不得不提出，在很多描述三极管应用的教程中，都把输入信号默认为理想信号了。要么是理想的小电压信号，要么是理想的小电流信号。在实际应用中，所有的电信号都是由实际设备输出的。比如，是从一个振谐电路输出的（LC回路，收音机等等），或者是从上一级三极管输出的（很多模拟信号处理芯片的输出）。这些设备输出的信号都具有这个设备的“脾气”。所以，现实中的信号处理电路设计，第一步就是尽可能多的去收集被处理信号的信息。
那么问题就来了，要对被处理信号了解到什么程度呢？电信号是以电流或者电压的形式表现出来的。如果我们把被处理信号短路，很多情况下就会影响信号生成电路的内部工作环境。使信号不被正常的产生了。事实上很多情况下，我们都希望测试信号的回路不要去影响产生信号的内部回路。最理想的情况就是，完全不影响信号生成的内部回路。怎么做到不影响？那就是保持输出信号开路。。。（这不是废话？）。实际情况是，我们不可能做到不影响信号内部回路，我们只能做到影响“尽可能的小”。如何做到尽可能的小？那就是加大输入信号之间的电阻，输入信号之间开路就等效于他们之间连接一个无穷大的电阻。可是如果被处理信号之间的电阻太大，会使信号的电流过小，从而增加信号放大的难度。这就是为什么我们要了解被处理信号的“脾气”。为了不影响信号的发生，我们需要把放大电路的输入电阻设计得尽可能大。而为了减少放大电路的负担，我们需要把输入电阻尽可能的小。这两句话，其实不矛盾。
总结起来就是：用三极管设计放大电路时，我们需要放大电路的输入电阻在尽可能少地影响信号发生的情况下，尽可能的小。
要达到这一步，就必须了解信号输出设备的性能。或者说，信号发生器的输出电阻。因此用三极管设计放大电路，第一步是：
根据信号的发生设备，计算出放大电路需要配备的合适输入阻抗。
2、根据目标信号放大倍数和频率，选定合适的三极管
三极管的数据手册里一般都会有自己的幅频特性图。有的三极管是不适应非常高频信号的，它们对于这个信号衰减太大，起不到放大作用。用于放大功能的三极管必须选择合适的型号。根据具体需求，看是否需要双级放大（达林顿管），或者更多。
3、根据信号的输入电流，配置好电路的静态回路
在第一步中，我们已经为电路配备好了输入电阻。那么接下来，就需要在此基础上为这个信号配置一个稳定的静态工作点（很多教程把这一步作为第一步了）。这里不做详细说明了。因为网络上的教材能够把这一步的具体内容介绍得很清楚。有一点小窍门是，如果你知道小信号的输入电流的振幅，那么只要满足集电极的电流在相应振幅（aI）下，仍然能够让三极管的Vce电压大于饱和电压小于最大电压（Vcc）就够了。
4、配置放大电路的输出电阻
信号处理完，终究是用于实际的。这是我们放大信号的初衷。有时候，我们想要的输出是一个放大后的电压信号，来供数模转化模块读取。有时候，我们想要的输出信号是一个电流来直接驱动一个喇叭。等等。在很多情况下，要使放大电路既满足输入信号的要求，还要满足输出信号的要求，都需要多级的三极管配合来处理。具体的处理方式就十分复杂了。市场上有各种各样的集成芯片，都是做好了的现成三极管组合多级放大电路，由于应对常用的信号处理。如果信号比较特殊，那就需要独立构建放大回路了。
5、重复1、2、3、4步。
这是要完成高质量放大电路的必要条件。有时候你按照步骤来设计电路，会发现为了满足这个条件，而不得不去修改另外一个条件。很多情况下，只能采用权宜之计。因此，一个优秀的电路，是一个优秀的工程师重复设计，多次推演而设计出来的。这就是电路仿真软件出现的意义。它们可以缩短重复实验的时间，缩短设计周期。
其实，以上的几个步骤都可以对应到一个集成放大器芯片内部的输入相，放大相和输出相中。现代的实际应用中都会采用集成的放大器来处理信号。但是作为一个技术的爱好者，做一些事情不需要考虑实际意义。有时候是因为艰难，所以喜欢。
你要处理这个信号，必须知道被处理的是什么信号。这是处理信号的第一步。你能够了解的属性越多越好。包括，这个信号的频率，信号的输出伏安特性（输出电阻），信号的空载输出等等。这里不得不提出，在很多描述三极管应用的教程中，都把输入信号默认为理想信号了。要么是理想的小电压信号，要么是理想的小电流信号。在实际应用中，所有的电信号都是由实际设备输出的。比如，是从一个振谐电路输出的（LC回路，收音机等等），或者是从上一级三极管输出的（很多模拟信号处理芯片的输出）。这些设备输出的信号都具有这个设备的“脾气”。所以，现实中的信号处理电路设计，第一步就是尽可能多的去收集被处理信号的信息。
那么问题就来了，要对被处理信号了解到什么程度呢？电信号是以电流或者电压的形式表现出来的。如果我们把被处理信号短路，很多情况下就会影响信号生成电路的内部工作环境。使信号不被正常的产生了。事实上很多情况下，我们都希望测试信号的回路不要去影响产生信号的内部回路。最理想的情况就是，完全不影响信号生成的内部回路。怎么做到不影响？那就是保持输出信号开路。。。（这不是废话？）。实际情况是，我们不可能做到不影响信号内部回路，我们只能做到影响“尽可能的小”。如何做到尽可能的小？那就是加大输入信号之间的电阻，输入信号之间开路就等效于他们之间连接一个无穷大的电阻。可是如果被处理信号之间的电阻太大，会使信号的电流过小，从而增加信号放大的难度。这就是为什么我们要了解被处理信号的“脾气”。为了不影响信号的发生，我们需要把放大电路的输入电阻设计得尽可能大。而为了减少放大电路的负担，我们需要把输入电阻尽可能的小。这两句话，其实不矛盾。
总结起来就是：用三极管设计放大电路时，我们需要放大电路的输入电阻在尽可能少地影响信号发生的情况下，尽可能的小。
要达到这一步，就必须了解信号输出设备的性能。或者说，信号发生器的输出电阻。因此用三极管设计放大电路，第一步是：
根据信号的发生设备，计算出放大电路需要配备的合适输入阻抗。
2、根据目标信号放大倍数和频率，选定合适的三极管
三极管的数据手册里一般都会有自己的幅频特性图。有的三极管是不适应非常高频信号的，它们对于这个信号衰减太大，起不到放大作用。用于放大功能的三极管必须选择合适的型号。根据具体需求，看是否需要双级放大（达林顿管），或者更多。
3、根据信号的输入电流，配置好电路的静态回路
在第一步中，我们已经为电路配备好了输入电阻。那么接下来，就需要在此基础上为这个信号配置一个稳定的静态工作点（很多教程把这一步作为第一步了）。这里不做详细说明了。因为网络上的教材能够把这一步的具体内容介绍得很清楚。有一点小窍门是，如果你知道小信号的输入电流的振幅，那么只要满足集电极的电流在相应振幅（aI）下，仍然能够让三极管的Vce电压大于饱和电压小于最大电压（Vcc）就够了。
4、配置放大电路的输出电阻
信号处理完，终究是用于实际的。这是我们放大信号的初衷。有时候，我们想要的输出是一个放大后的电压信号，来供数模转化模块读取。有时候，我们想要的输出信号是一个电流来直接驱动一个喇叭。等等。在很多情况下，要使放大电路既满足输入信号的要求，还要满足输出信号的要求，都需要多级的三极管配合来处理。具体的处理方式就十分复杂了。市场上有各种各样的集成芯片，都是做好了的现成三极管组合多级放大电路，由于应对常用的信号处理。如果信号比较特殊，那就需要独立构建放大回路了。
5、重复1、2、3、4步。
这是要完成高质量放大电路的必要条件。有时候你按照步骤来设计电路，会发现为了满足这个条件，而不得不去修改另外一个条件。很多情况下，只能采用权宜之计。因此，一个优秀的电路，是一个优秀的工程师重复设计，多次推演而设计出来的。这就是电路仿真软件出现的意义。它们可以缩短重复实验的时间，缩短设计周期。
其实，以上的几个步骤都可以对应到一个集成放大器芯片内部的输入相，放大相和输出相中。现代的实际应用中都会采用集成的放大器来处理信号。但是作为一个技术的爱好者，做一些事情不需要考虑实际意义。有时候是因为艰难，所以喜欢。
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