三极管放大电路的设计步骤

如果把设计三极管电路比喻成砍柴,那特性曲线就是设计者的斧头。
在设计三极管放大电路时,不利用三极管特性曲线的设计步骤一般为:
1、确定电源电压 → 2、确定发射极电流ie → 3、根据ie确定rc和re的值 → 4、确定基极偏置电路r1和r2的值 →5、确定耦合电容c1和c2 → 6、调试。 其逻辑图如下所示
普通设计步骤
当学会使用特性曲线后,放大电路的设计步骤大致为:
1、根据供电电压确定三极管的静态vce → 2、利用特性曲线选取ib、ic → 3、根据ib和ic计算三极管的rb和rc →4、确定耦合电容。 其逻辑图如下所示
结合特性曲线设计步骤
其中的设计对比图如下所示:
设计步骤对比图
在设计三极管放大电路时,确定三极管的静态工作点其实就是确定ib、ic和vce。 而在一般的设计方法中,其中的ic、ib通常都是人为确定,然后再确定rb、rc、re,该方法容易导致三极管偏离最佳的放大区,这对后期的放大电路调试会带来许多麻烦。
当利用特性曲线来设计三极管放大电路时,只需要根据电源电压确定vce,剩下的只要根据特性曲线即可选取三极管最佳的ib、ic值,剩下的就是简单的计算,即可完成电路设计。
所以,利用特性曲线来设计三极管放大电路具有一定的设计优势。
接下来通过一个设计例子进行说明。
1、根据供电电压确定三极管的静态vce
vce的选取公式:vce=1/2vcc
假设供电电压vcc=12v,则vce=6v。
注意:三极管的vce对三极管的放大倍数影响特别大,选取时一定不能随心所欲。
2、利用特性曲线选取ib、ic
以通用三极管8050为例,以下为8050的特性曲线:
8050特性曲线
根据特性曲线,可知道,当确定了vce后,即可根据图中的曲线进而选取三极管的ib和ic。
现在vce=6v,则根据特性曲线,可以将ib设置为200ua(因为200ua的ib曲线处于中间位置)
则根据ib=200ua,即可确定ic=45ma;
3、根据ib和ic计算三极管的rb和rc
假设三极管放大电路如下:
三极管放大电路
根据ib=200ua,vcc=12v,则rb=(vcc-0.7)/(200ua); 可计算得rb=56k;
根据ic=45ma,vcc=12v,则rb=(vcc-6)/(45ma); 可计算得rb=130r。
放大电路设计结果
4、确定耦合电容
确定耦合电容时可根据f=1/(2πrc),即高通滤波的选取方式来确定电容的实际值。
现在假设输入信号为100mv/50hz的交流信号,则电容值可以选择一个1uf。 最后仿真结果如下所示:
仿真结果
在设计三极管放大电路时,当人为去确定ic和ib时,三极管的静态工作点容易被设置在非最佳状态。 这即导致后期需要大量的人工去调试。
当参考特性曲线时,其中的ib和ic都是三极管的生产特性决定,这极大地降低了静态工作点的设置难度,进而可以极大地帮助我们去设计三极管放大电路。

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