共射放大电路参数确定方案解析

题:设计一个共射放大电路,放大倍数av = 5。
我们使用阻容耦合的方式设计一个放大倍数为5的放大电路,电路图如下:
如上图,rb1,rb2,rc,re,vcc 如何确定以及三极管的选型!
1 确定电源电压
假设ui为vp-p = 1则为了输出5vp-p,必须选择5v以上的电源电压。这里选择12v的电源电压即vcc = 12v。
2 选择三极管
三极管的选型后边再做补充,这里我们用东芝的2sc2712 npn三极管。
3 确定发射极工作电流
ib ic ie的选用比较复杂,没有完全弄懂。可以根据特征频率来选择,如下图 2sc2712的特征频率
如果要特征频率最好,则选择ic为50ma时,特征频率最高;因为此次电路设计没有太多要求,只要在三极管的最大额定集电极电流(150ma)之下就可以。
在这里我们选择2ma。一般原则为: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。
3 rc与re的确定
静态工作点的设置原则:uce 的电压最好等于电源电压的一半 即 uce = 0.5 vcc。
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rc的电压uc=ic×rc会随之增大,uce=vcc-uc-ue,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uc=ic×rc会随之减小,uce=vcc-uc-ue,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,所以静态工作点的设置为uce接近于电源电压的一半。
且 pc = uce × ic = 6v × 2ma = 12mw 《 pcm(150mw)。
因为 ie = ic ,所以 rc×ic + re×ic = vcc - uce ;且 rc = 5re ;计算可得 rc = 2.5k ,re = 500r。
问:为什么 rc = 5re?
答:由于基极与发射极间的二极管是在导通的情况下使用的(交流电阻为0),这就使得基极电压vi直接出现在发射极上,因此,交流输入电压vi引起的ie变化部分△ie为:
△ie = vi/re ;另外,令集电极电流的交流变化部分为△ic ,则vc的交流变化部分△vc 为:△vc = △ic × rc;因为发射极电流=集电极电流,则△ic = △ie ;所以△vc = △ie × rc =( vi/re ) × rc ;因为输出端串联一个电容把直流成分去掉,即△vc = uo ; 则 uo = ( vi/re ) × rc ;
所以 uo/ui = rc / re 。
4 基极偏置电路设置
ve = ie × re = 2ma × 500r = 1v 。
vb = ve + vbe = 1v + 0.6v = 2.6v;
ib = (1/hfe) *ic =(1/ 200 )× 2ma = 10ua 设 hfe = 200 手册可查
因为ib = 10ua 只要保证流过rb1和rb2的电流远远大于(大于10倍即认为远远大于)ib ,就可以把基极电流忽略,如此基极电压仅取决于电阻分压,受三极管的影响就会很小。所以取 流过rb1和rb2的电流 ib1 = 0.1ma 。
rb2 = vb / ib1 = 2.6v / 0.1ma = 26k
rb1 =(vcc - vb ) / ib1 = (12v - 2.6v ) / 0.1ma = 104k 。因为实际电阻阻值没有26k和104k 实际rb1和rb2为100k 和24k 。
5 电容的确定
c1和c2是把输入输出电压的直流成分去掉仅让交流成分通过的耦合电容。如上图,c1和输入阻抗;c2和负载电阻分别组成了高通滤波器。区c1和c2为10uf。
而放大电路的输入阻抗:在交流通路中,直流电源相当于接地,所以放大电路的输入阻抗为 ri = r1||r2 ;
注意:c2形成的高通滤波器和输出负载有密切关系,在选择c2时要看接什么负载。

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