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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 20:35 167 admin
    一个三极管设计放大信号处理电路的流程
   

模拟电路中的利用一个三极管设计放大信号处理电路  第1张

    1、确定被处理信号的属性
    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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