目标 :设计10倍的放大电路 典型的电路图如上所示,先忽略图中的数值 步骤1 :计算直流工作点 采用Ltspice里 npn默认的双极性三极管,基极和集电极之间的压降为0.77V 步骤2 :计算交流放大倍数 将交流信号加载在三极管基极后,发射极的电流交流量为 所以放大倍数为 步骤3 :确定电压电源 V1的确定,R4分压需要最低1~2V,因为R4处于分母,如果过小,电路容易受到温度等因素的影响,使工作点(集电极电流)更稳定。 这个原因是,一般的VB-VE = 0.77V ,具有-2.5mV/℃的温度特性,集电极的电流随温度变化为 -2.5mV/R4,R4过小,则工作点不稳定。 步骤4 :确定晶体管 晶体管根据用途大致可以分为 高频(2SAXXXX,2SCXXXX)与低频(2SBXXXX,2SDXXXX),进一步还可以分为小信号和大功率(在型号上不能区分) 晶体管的小信号直流放大系数按照颜色分为四类【注意交流放大倍数和直流放大系数无关】 O:70~140 Y:120~240 GR:200~400 提单:350~700 注意最大的工作电压。 步骤5 :确定发射极电流的工作点 a. fT 为晶体管的特征频率,表示交流放大系数为1时的频率。如果希望特征频率最高,必须将IE设定在合适数值。 b. 对噪声特性,存在着噪声最小的集电极电流(~发射机电流) 但一般来说,对于同一晶体管,特征频率最好时发射极电流和噪声特性最好时发射机电流是不同的。对于小信号共发射极放大电路的IE大小可以从0.1mA至数毫安。 这里取发射极电流为 1mA,则R4 =2V/1mA = 2kΩ 步骤6 :确定R3 放大倍数为10倍。 晶体管集电极和发射极之间的电压为 此时晶体管的功耗为 将会全部转换成热。 另外,还需要注意R3的过大和过小,将会引起放大信号的削顶活削底,最好是使得VC处于VE和V1之间,那此时的放大倍数是不是只有1了? 后面会介绍有办法做到这样子,即将直流工作点和交流的放大倍数分开,利用电容隔直流通交流的特点,直流电阻和交流的电阻不同即可。 步骤7 :确定R1和R2 所以 R2承受的压降为 2.77V,而R1承受的压降为 V1-2.77V = 25-2.77=22.23V 根据直流放大倍数 h_FE的取值范围可以计算基极的电流,假设h_FE=100, 则基极电流为1mA/h_FE=0.01mA 因为有必要使得流经R1和R2之间的电流比基极电流大许多(大于10倍以上),使得基极电流可以被忽略,这里取0.1mA。 则 R1 = 222.3kΩ,R2=27.7k欧姆 得捷上查到有 223kΩ和28kΩ的电阻,令R1=223k,R2=28k 步骤8 :确定耦合电容C3和C4 耦合电容C3和C4,需要考虑 a. 耦合电容很小时,在滤波效果上难于通过低频,频率特性下降,可以选择 1uF b. 高通滤波器截止频率 fC =1/(2 pi C R),振幅特性下降3dB(下降到1/sqrt(2)的频率) 步骤9 :确定去耦电容C3和C4 a. 电源对地的电容为去耦电容,如果没有这个电容,电路的交流特性变得很奇特,严重时会产生振荡 b. 电容的容抗为 1/(2 pi f C),频率越高,容抗越小。 但实际上内部感抗成分因素影响导致某个频率开始容抗反而更高,在结构上,小容量的电容器在高的频率处,二大容量的电容器则在较低的频率处 大容量的电容器(1 ~ 100uF,如10uF),即使离电路远一些也没有问题,而小容量电容(0.01~0.1uF,如0.1uF)应该紧靠电路安置,以减小布线的阻抗。 可以看到输入为±1V,输出的正向有10V,但负向并未到-10V,削底了。怎么办呢?我们尝试增加R4的数值,使得VC的工作点处于VE和V1的中间。 此时看到没有削顶也没有削底,但放大倍数变小了,因为我们改变了R4的阻止,为了不改变放大倍数,我们还有一招,如下所示,交流分量的为R4和R5的并联,此时的并联电阻为2k,达到了预期。 (责任编辑:admin) |