2N2222/2N2222A 是一小功率NPN三极管,封装形式有TO-18，TO92两种封装如下图所示。可与2N2907/2N2907A PNP管做互...
三极管放大电路设计技巧
接线图
2024年01月26日 10:48 161
admin
放大电路的核心元件是三极管，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，我们用常用的几种来解说一下（如图1）。图1是一共射的基本放大电路，一般我们对放大路要掌握些什么内容？
（1）分析电路中各元件的作用；
（2）解放大电路的放大原理；
（3）能分析计算电路的静态工作点；
（4）理解静态工作点的设置目的和方法； 以上四项中，最后一项较为重要。
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。
首先，我们要知道如何判别三极管的三种工作状态，简单来说，判别工作于何种工作状态可以根据Uce的大小来判别，Uce接近于电源电压VCC，则三极管就工作于载止状态，载止状态就是说三极管基本上不工作，Ic电流较小（大约为零），所以R2由于没有电流流过，电压接近0V，所以Uce就接近于电源电压VCC。
若Uce接近于0V，则三极管工作于饱和状态，何谓饱和状态？就是说，Ic电流达到了最大值，就算Ib增大，它也不能再增大了。
以上两种状态我们一般称为开关状态，除这两种外，第三种状态就是放大状态，一般测Uce接近于电源电压的一半。若测Uce偏向VCC，则三极管趋向于载止状态，若测Uce偏向0V，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，就是将输入信号放大后输出，（一般有电压放大，电流放大和功率放大几种，这个不在这讨论内）。先说我们要放大的信号，以正弦交流信号为例说。在分析过程中，可以只考虑到信号大小变化是有正有负，其它不说。上面提到在图1放大电路电路中，静态工作点的设置为Uce接近于电源电压的一半，为什么？
这是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，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，这是我们的目的，但如何才能把Uce设计成接近于电源电压的一半？这就是手段了。
这里要先知道几个东西，第一个是我们常说的Ic、Ib，它们是三极管的集电极电流和基极电流，它们有一个关系是Ic=β×Ib，但我们初学的时候，老师很明显的没有告诉我们，Ic、Ib是多大才合适？这个问题比较难答，因为牵涉的东西比较的多，但一般来说，对于小功率管，一般设Ic在零点几毫安到几毫安，中功率管则在几毫安到几十毫安，大功率管则在几十毫安到几安。 在图 1 中，设 Ic 为 2mA，则电阻 R2 的阻值就可以由 R=U/I 来计算，VCC 为 12V，则 1/2VCC为 6V，R2 的阻值为 6V/2mA，为 3KΩ。Ic 设定为 2 毫安，则 Ib 可由 Ib=Ic/β推出，关健是β的取值了，β一般理论取值 100 ，则 Ib=2mA/100=20#A ，则 R1= （ VCC-0.7V ）/Ib=11.3V/20#A=56.5KΩ， 但实际上，小功率管的β值远不止 100，在 150 到 400 之间，或者更高，所以若按上面计算来做，电路是有可能处于饱和状态的，所以有时我们不明白，计算没错，但实际不能用，这是因为还少了一点实际的指导，指出理论与实际的差别。这种电路受β值的影响大，每个人计算一样时，但做出来的结果不一定相同。也就是说，这种电路的稳定性差，实际应用较少。但如果改为图 2 的分压式偏置电路，电路的分析计算和实际电路测量较为接近。
0.7V+100Ω×2mA=0.9V，我们设 Ic 为 2mA，β一般理论取值 100，则 Ib=2mA/100=20#A，这里有一个电流要估算的，就是流过 R1 的电流了，一般取值为 Ib 的 10 倍左右，取 IR1200#A 则R1=11.1V/200#A≈56KΩR2=0.9V （/200-20） #A=5KΩ;考虑到实际上的β值可能远大于 100，所以 R2 的实际取值为 4.7KΩ。这样，R1、R2、R3、R4 的取值分别为 56KΩ，4.7KΩ，2.7KΩ，100Ω，Uce 为 6.4V。
在上面的分析计算中，多次提出假设什么的，这在实际应用中是必要的，很多时候需要一个参考值来给我们计算，但往往却没有，这里面一是我们对各种器件不熟悉，二是忘记了一件事，我们自己才是用电路的人，一些数据可以自己设定，这样可以少走弯路。
（1）分析电路中各元件的作用；
（2）解放大电路的放大原理；
（3）能分析计算电路的静态工作点；
（4）理解静态工作点的设置目的和方法； 以上四项中，最后一项较为重要。
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。
首先，我们要知道如何判别三极管的三种工作状态，简单来说，判别工作于何种工作状态可以根据Uce的大小来判别，Uce接近于电源电压VCC，则三极管就工作于载止状态，载止状态就是说三极管基本上不工作，Ic电流较小（大约为零），所以R2由于没有电流流过，电压接近0V，所以Uce就接近于电源电压VCC。
若Uce接近于0V，则三极管工作于饱和状态，何谓饱和状态？就是说，Ic电流达到了最大值，就算Ib增大，它也不能再增大了。
以上两种状态我们一般称为开关状态，除这两种外，第三种状态就是放大状态，一般测Uce接近于电源电压的一半。若测Uce偏向VCC，则三极管趋向于载止状态，若测Uce偏向0V，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，就是将输入信号放大后输出，（一般有电压放大，电流放大和功率放大几种，这个不在这讨论内）。先说我们要放大的信号，以正弦交流信号为例说。在分析过程中，可以只考虑到信号大小变化是有正有负，其它不说。上面提到在图1放大电路电路中，静态工作点的设置为Uce接近于电源电压的一半，为什么？
这是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，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，这是我们的目的，但如何才能把Uce设计成接近于电源电压的一半？这就是手段了。
这里要先知道几个东西，第一个是我们常说的Ic、Ib，它们是三极管的集电极电流和基极电流，它们有一个关系是Ic=β×Ib，但我们初学的时候，老师很明显的没有告诉我们，Ic、Ib是多大才合适？这个问题比较难答，因为牵涉的东西比较的多，但一般来说，对于小功率管，一般设Ic在零点几毫安到几毫安，中功率管则在几毫安到几十毫安，大功率管则在几十毫安到几安。 在图 1 中，设 Ic 为 2mA，则电阻 R2 的阻值就可以由 R=U/I 来计算，VCC 为 12V，则 1/2VCC为 6V，R2 的阻值为 6V/2mA，为 3KΩ。Ic 设定为 2 毫安，则 Ib 可由 Ib=Ic/β推出，关健是β的取值了，β一般理论取值 100 ，则 Ib=2mA/100=20#A ，则 R1= （ VCC-0.7V ）/Ib=11.3V/20#A=56.5KΩ， 但实际上，小功率管的β值远不止 100，在 150 到 400 之间，或者更高，所以若按上面计算来做，电路是有可能处于饱和状态的，所以有时我们不明白，计算没错，但实际不能用，这是因为还少了一点实际的指导，指出理论与实际的差别。这种电路受β值的影响大，每个人计算一样时，但做出来的结果不一定相同。也就是说，这种电路的稳定性差，实际应用较少。但如果改为图 2 的分压式偏置电路，电路的分析计算和实际电路测量较为接近。
0.7V+100Ω×2mA=0.9V，我们设 Ic 为 2mA，β一般理论取值 100，则 Ib=2mA/100=20#A，这里有一个电流要估算的，就是流过 R1 的电流了，一般取值为 Ib 的 10 倍左右，取 IR1200#A 则R1=11.1V/200#A≈56KΩR2=0.9V （/200-20） #A=5KΩ;考虑到实际上的β值可能远大于 100，所以 R2 的实际取值为 4.7KΩ。这样，R1、R2、R3、R4 的取值分别为 56KΩ，4.7KΩ，2.7KΩ，100Ω，Uce 为 6.4V。
在上面的分析计算中，多次提出假设什么的，这在实际应用中是必要的，很多时候需要一个参考值来给我们计算，但往往却没有，这里面一是我们对各种器件不熟悉，二是忘记了一件事，我们自己才是用电路的人，一些数据可以自己设定，这样可以少走弯路。
相关文章
发表评论