題:設計一個共射放大電路,放大倍數Av = 5。
我們使用阻容耦合的方式設計一個放大倍數為5的放大電路,電路圖如下:
如上圖,Rb1,Rb2,Rc,Re,Vcc 如何確定以及三極管的選型!
1 確定電源電壓
假設Ui為Vp-p = 1則為了輸出5Vp-p,必須選擇5V以上的電源電壓。這里選擇12V的電源電壓即Vcc = 12V。
2 選擇三極管
三極管的選型后邊再做補充,這里我們用東芝的2SC2712 NPN三極管。
3 確定發射極工作電流
Ib Ic Ie的選用比較復雜,沒有完全弄懂??梢愿鶕卣黝l率來選擇,如下圖 2SC2712的特征頻率
如果要特征頻率最好,則選擇Ic為50mA時,特征頻率最高;因為此次電路設計沒有太多要求,只要在三極管的最大額定集電極電流(150mA)之下就可以。
在這里我們選擇2mA。一般原則為:對于小功率管,一般設Ic在零點幾毫安 到幾毫安,中功率管則在幾毫安到幾十毫安,大功率管則在幾十毫安到幾安。
3 Rc與Re的確定
靜態工作點的設置原則:Uce 的電壓最好等于電源電壓的一半 即 Uce = 0.5 Vcc。
為了使信號正負能有對稱的變化空間,在沒有信號輸入的時候,即信號輸入為0,假設Uce為電源電壓的一半,我們當它為一水平線,作為一個參 考點。當輸入信號增大時,則Ib增大,Ic電流增大,則電阻Rc的電壓Uc=Ic×Rc會隨之增大,Uce=VCC-Uc-Ue,會變小。U2最大理論上能達到 等于VCC,則Uce最小會達到0V,這是說,在輸入信增加時,Uce最大變化是從1/2的VCC變化到0V.
同理,當輸入信號減小時,則Ib減小,Ic電流減小,則電阻R2的電壓Uc=Ic×Rc會隨之減小,Uce=VCC-Uc-Ue,會變大。在輸入信減 小時,Uce最大變化是從1/2的VCC變化到VCC。這樣,在輸入信號一定范圍內發生正負變化時,Uce以1/2VCC為準的話就有一個對稱的正負變化 范圍,所以靜態工作點的設置為Uce接近于電源電壓的一半。
且 Pc = Uce × Ic = 6V × 2mA = 12mW 《 Pcm(150mW)。
因為 Ie = Ic ,所以 Rc×Ic + Re×Ic = Vcc - Uce ;且 Rc = 5Re ;計算可得 Rc = 2.5K ,Re = 500R。
問:為什么 Rc = 5Re?
答:由于基極與發射極間的二極管是在導通的情況下使用的(交流電阻為0),這就使得基極電壓Vi直接出現在發射極上,因此,交流輸入電壓Vi引起的ie變化部分△ie為:
△ie = Vi/Re ;另外,令集電極電流的交流變化部分為△ic ,則Vc的交流變化部分△Vc 為:△Vc = △ic × Rc;因為發射極電流=集電極電流,則△ic = △ie ;所以△Vc = △ie × Rc =( Vi/Re ) × Rc ;因為輸出端串聯一個電容把直流成分去掉,即△Vc = Uo ; 則 Uo = ( Vi/Re ) × Rc ;
所以 Uo/Ui = Rc / Re 。
4 基極偏置電路設置
Ve = Ie × Re = 2mA × 500R = 1V 。
Vb = Ve + Vbe = 1V + 0.6V = 2.6V;
Ib = (1/hfe) *Ic =(1/ 200 )× 2mA = 10uA 設 hfe = 200 手冊可查
因為Ib = 10uA 只要保證流過Rb1和Rb2的電流遠遠大于(大于10倍即認為遠遠大于)Ib ,就可以把基極電流忽略,如此基極電壓僅取決于電阻分壓,受三極管的影響就會很小。所以取 流過Rb1和Rb2的電流 Ib1 = 0.1mA 。
Rb2 = Vb / Ib1 = 2.6V / 0.1mA = 26K
Rb1 =(Vcc - Vb ) / Ib1 = (12V - 2.6V ) / 0.1mA = 104K 。因為實際電阻阻值沒有26K和104K 實際Rb1和Rb2為100K 和24K 。
5 電容的確定
C1和C2是把輸入輸出電壓的直流成分去掉僅讓交流成分通過的耦合電容。如上圖,C1和輸入阻抗;C2和負載電阻分別組成了高通濾波器。區C1和C2為10uf。
而放大電路的輸入阻抗:在交流通路中,直流電源相當于接地,所以放大電路的輸入阻抗為 Ri = R1||R2 ;
注意:C2形成的高通濾波器和輸出負載有密切關系,在選擇C2時要看接什么負載。
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