模擬電路難度最大:三極管共射極放大電路
發布時間：2019-11-06 責任編輯：lina
【導讀】zaimonidianluzhong，womenzuizhongxuyaomianduideshixinhao。zheshimonidianluzuishenmi，yeshinanduzuidadedifang。gongshejifangdadianluzaidianzidianluzhongyingyongfeichangguangfan，changyongyuxiaoxinhaofangda（電壓放大）。它是一類輸入阻抗較大（幾千到幾十千歐姆），輸出阻抗較小（幾百到幾千歐姆）的放大器。
在模擬電路中，我們最終需要麵對的是信號。這是模擬電路最神秘，也是難度最大的地方。
文章從實例出發講解，內容較長，請慢慢品讀
共射極放大電路
共射極放大電路在電子電路中應用非常廣泛，常用於小信號放大（電壓放大）。它是一類輸入阻抗較大（幾千到幾十千歐姆），輸出阻抗較小（幾百到幾千歐姆）的放大器。它的基本電路如下
上圖的偏置電路難以調試，且放大倍數受三極管溫度影響巨大，作者能力有限，所以不去討論如何設計，而改用穩定性更好的偏置討論
為什麼叫做共射極放大電路？
共射極指的是輸入和輸出的交流信號共同的通路是流經三極管的射極（E極）後流回源頭的放大電路。如圖綠色箭頭表示的是輸入信號的流向，紅色箭頭表示的是輸出信號的流向，它們共同經過三極管射極
信號流向
交流等效電路和直流等效電路
在實際設計之前，我們先學習一下三極管放大電路的等效電路，它們的特點如下
對於直流等效電路，電容相當於開路（隔直通交）
對於交流等效電路，電容相當於短路，電源正負極相當於短路，引入發射極本征電阻re'' = 25/Ic(mA)，發射極本征電阻受三極管溫度影響，發射極本征電阻和發射極串聯
共射極放大電路
直流等效電路
交流等效電路
無旁路電容的共射極放大電路
特點：穩定性好，但放大倍數較低
共射極放大電路
直流等效電路
交流等效電路
實例：
輸入信號幅度1V，頻率1000Hz~20000Hz
要求：輸入阻抗大於10kΩ，輸出阻抗大於1kΩ，電壓放大倍數5倍
1. 電源電壓的設定：因為輸入信號幅度為1V，電壓放大倍數為5倍，放大後電壓幅度為5V，所以電源電源需大於5V，選擇10V，如果選擇接近5V非常容易失真
2. 輸出信號的靜態電壓（C極對地電壓）：VCC / 2 = 10V / 2 = 5V 輸出靜態電壓設定在電源電壓的一半時，即能保證放大信號不失真，因為輸出最大電壓等於5+2.5V等於7.5V，最小電壓等於5-2.5 = 2.5V
3. 電阻Rc的確定：根據交流等效電路可以看出，輸出阻抗等於Rc，所以Rc = 1kΩ
4. 電阻Re的確定：電壓放大倍數Av = RC/（re''+Re），電壓放大倍數為5，則re''+Re = Rc/Av = 1kΩ/5 = 200Ω， re'' = 25/Ic(mA) = 25/(URc/Rc*0.001) = 25/(5V/1KΩ*0.001） = 5Ω， 則Re= 200Ω-re'' = 195Ω
5. 輸入信號的靜態電壓（B極對地電壓）：首先三極管E極對地電壓Ue = Ie * Re ，而Ie約等於Ic，所以Ue = Ic * Re = 5V/1kΩ*195Ω = 0.975V，三極管BE極電壓降等於0.7V，所以三極管B極電壓Ub = Ue+Ube = 0.975V + 0.7V = 1.675V
6. 電阻Rb1和Rb2的確定：從直流等效電路可以看出，三極管B極電壓等於Rb1和Rb2的分壓，首先隨便確定一個電阻的值先，比如Rb2 = 16.75KΩ，則Ub = VCC * (RB2/(Rb1 + Rb2)) = 1.675V，求得Rb1 = 83.25KΩ
7. 輸入阻抗：根據交流等效電路可看出，輸入阻抗等於Rb1//Rb2//(HFE*(re'' + Re)) = 16.75kΩ//83.25kΩ//(200*(5Ω+195Ω) ) ≈ 10.33KΩ 兩條橫杆//是並聯的意思
8. 輸入電容和輸出電容：輸入電容和輸入電阻構成一個RC高通濾波器，輸出電容和輸出電阻構成一個高通濾波器，根據高通濾波器公式f = 1/(2πRC)可求出在最小頻率處，信號不衰減時的電容值為：輸入電容應大於15nF,輸出電容應大159nF
參數
射極電阻全旁路的共射極放大電路
特點：穩定性差，放大倍數大
共射極放大電路
直流等效電路
交流等效電路
實例：
輸入信號幅度0.01V，頻率20Hz~10000Hz
要求：輸入阻抗大於10kΩ，輸出阻抗大於2kΩ，電壓放大倍數50倍
1. 電阻Rc的確定：根據交流等效電路可以看出，輸出阻抗等於Rc，所以Rc = 2kΩ
2. 電源電壓的設定：因為輸入信號幅度為0.01V，在交流等效電路中可以看到，射極電阻Re已經被旁路掉了，所以電壓放大倍數Av = Rc/re'' 則re'' = Rc / Av = 50/2000Ω = 40Ω 而re'' = 25/Ic （mA）計算Ic = 25/40Ω = 0.625mA 又因放大電路把Vcc的一半設計成輸出靜態電壓，所以Vcc = Rc*Ic*2 = 2000Ω*0.000625A*2 = 2.5V
3. 電阻Re的確定：電阻Re根據經驗一般選擇為1/10Rc = 2000Ω*1/10 = 200Ω
4. 輸入信號的靜態電壓（B極對地電壓）：首先三極管E極對地電壓Ue = Ie * Re ，而Ie約等於Ic，所以Ue = Ic * Re = 1.25V/2kΩ*200Ω = 0.125V，三極管BE極電壓降等於0.7V，所以三極管B極電壓Ub = Ue+Ube = 0.125V + 0.7V = 0.825V
5. 電阻Rb1和Rb2的確定：從直流等效電路可以看出，三極管B極電壓等於Rb1和Rb2的分壓，首先隨便確定一個電阻的值先，比如Rb2 = 8.25KΩ，因Ub = VCC * (RB2/(Rb1 + Rb2)) = 0.825V，求得Rb1 = 16.75KΩ
6. 為了充分的把交流信號旁路（就是不經過電阻Re），旁路電容的容抗要大於10倍Re，有公式Xc >= 10Re 容抗公式為Xc = 1/(2πfc），合拚得C >= 5/(πfRe) 求得旁路電容需大於等於398uF，此處f為最小輸入頻率
7. 輸入阻抗：根據交流等效電路可看出，輸入阻抗等於Rb1//Rb2//(HFE*re'' ) = 8.25kΩ//16.75kΩ//(200*200Ω ) ≈ 4.856KΩ 兩條橫杆//是並聯的意思
參數
射極電阻部分旁路的共射極放大電路
特點：較穩定，放大倍數適中
共射極放大電路
直流等效電路
交流等效電路
把這留給你們計算設計吧，前麵兩個理解了這個也不難，隻看是沒有用的，實際去嚐試才能學到東西
輸入信號幅度0.5V，頻率100Hz~5000Hz
要求：輸入阻抗大於10kΩ，輸出阻抗大於1kΩ，電壓放大倍數20倍
提示：電壓放大倍數Av = Rc/(re'' + Re1)
Rc等於10倍（Re1+Re2 ）
旁路電容容抗大於10倍Re2
答案明天會在評論裏麵公布的，加油哦
總結
三極管放大倍數不穩定主要是受到射極本征電阻的影響，因為re'' = 25/Ic(mA)這個值是受溫度影響的，要想穩定高就得犧牲放大倍數，還有一點就是輸出信號和輸入信號反相!
三極管共射極放大電路就先講到這裏了，謝謝大家的支持！！！
答案：
1. 電源電壓的設定：因為輸入信號幅度為0.5V，電壓放大倍數為20倍，放大後電壓幅度為10V，所以電源電源需大於10V，選擇20V
2. 輸出信號的靜態電壓（C極對地電壓）：VCC / 2 = 20V / 2 =10V 輸出靜態電壓設定在電源電壓的一半時，即能保證放大信號不失真，因為輸出最大電壓等於10+5V等於15V，最小電壓等於10-5 = 5V
3. 電阻Rc的確定：根據交流等效電路可以看出，輸出阻抗等於Rc，所以Rc = 2kΩ
4. 電阻Re1的確定：電壓放大倍數Av = RC/（re''+Re1），電壓放大倍數為20，則re''+Re1 = Rc/Av = 2kΩ/20 = 100Ω， re'' = 25/Ic(mA) = 25/(URc/Rc*0.001) = 25/(10V/2KΩ*0.001） = 5Ω， 則Re1= 100Ω-re'' = 95Ω
5. Re2的確定：根據經驗，Rc為（Re1+Re2）的10倍，所以Re1+Re2 = 10*Rc 則Re2 = Rc/10 - Re1 = 2000Ω/10 - 95Ω = 105Ω
6. 輸入信號的靜態電壓（B極對地電壓）：首先三極管E極對地電壓Ue = Ie * （Re1+Re2） ，而Ie約等於Ic，所以Ue = Ic * （Re1+Re2 = 10V/2kΩ*（95Ω+105Ω） = 1V，三極管BE極電壓降等於0.7V，所以三極管B極電壓Ub = Ue+Ube = 1V + 0.7V = 1.7V
7. 為了充分的把交流信號旁路（就是不經過電阻Re2），旁路電容的容抗要大於10倍Re2，有公式Xc >= 10Re2 容抗公式為Xc = 1/(2πfc），合拚得C >= 5/(πfRe2) 求得旁路電容需大於等於151uF，此處f為最小輸入頻率
8. 電阻Rb1和Rb2的確定：從直流等效電路可以看出，三極管B極電壓等於Rb1和Rb2的分壓，首先隨便確定一個電阻的值先，比如Rb2 = 17KΩ，因Ub = VCC * (RB2/(Rb1 + Rb2)) = 1.7V，求得Rb1 = 183KΩ
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