探析三極管放大電路設(shè)計技巧的規(guī)模電路研究

張凱

【摘 要】在電子信息領(lǐng)域當(dāng)中，三極管放大電路屬于最常應(yīng)用硬件電路，廣泛應(yīng)用在社會生產(chǎn)生活當(dāng)中。初學(xué)人員最常接觸的是三極管各種經(jīng)典電路，然而卻沒有了解電路設(shè)計過程，導(dǎo)致學(xué)習(xí)深入度不足。對于該種情況來說，此次研究已共發(fā)射極放大電路為例，并且通過靜態(tài)工作電路設(shè)置，優(yōu)化放大電路以及設(shè)定元件參數(shù)等方面深入探討分析了三極管放大電路的設(shè)計，希望可以對相關(guān)人員起到參考性價值。

【關(guān)鍵詞】三極管；放大電路；靜態(tài)工作電路；偏置電路

三極管放大電路應(yīng)用領(lǐng)域比較廣泛，初學(xué)人員通常接觸的主要是三極管電路的理論分析和經(jīng)典電路，然而對于電路設(shè)計過程了解比較淺顯?；谝陨蠁栴}，需要有效結(jié)合理論知識和實際情況，從三極管共發(fā)射極放大電路為例，深入介紹和分析經(jīng)典三級管放大電路的設(shè)計。

一、共發(fā)射極放大電路

由三極管所構(gòu)成的放大電路具有較多種類，在將交流電壓信號加入到發(fā)射機和輸入端基極當(dāng)中，發(fā)射極和輸出端集電極能夠獲得放大的輸出電壓。此時放大器輸出功率大于輸入功率。利用直流電流轉(zhuǎn)換功能能夠獲得輸出功率，因此三極管屬于有源器件，因此，需要加上直流電源才能夠運行，其可以將直流電能轉(zhuǎn)化為交流電能。

1.設(shè)置靜態(tài)工作電路

在放大電路設(shè)計中必須確保三極管處于放大工作狀態(tài)，在此種狀態(tài)下，三極管必須具備以下條件，基極電壓大于等于三極管內(nèi)PN結(jié)導(dǎo)通電壓和三極管發(fā)射極電壓大于等于基極電壓。其中三極管內(nèi)PN結(jié)導(dǎo)通電壓是三極管內(nèi)PN結(jié)導(dǎo)通電壓，硅三極管為0.7V，鍺三極管為0.3V，鍺三極管是上世紀(jì)七十年代應(yīng)用過，當(dāng)前主要使用硅三極管。所以在基極電壓大于等于三極管內(nèi)PN結(jié)導(dǎo)通電壓時，并且為0.7V時，三極管會處于放大狀態(tài)，否則就會處于截止?fàn)顟B(tài)。如果三極管發(fā)射極電壓大于等于基極電壓時，三極管會進入飽和狀態(tài)，因此只有在滿足上述條件之后，才能夠確保三極管處于放大狀態(tài)。

基于以上方面，在設(shè)計期間必須將直流穩(wěn)壓電壓增設(shè)在集電極與基極之間，確保使用直流偏置電阻對三極管發(fā)射極電壓、基極電壓進行控制。這樣就構(gòu)成了三極管放大電路的靜態(tài)工作電路。

2.耦合電容

耦合電容能夠有效隔離放大電路與信號源、負載與放大電路之間的直流道路，確保交流信號順利通過。通常需要使用容量比較大的電解電容器。從三極管等效模型，其中一個耦合電容會與輸入電阻形成高通的濾波電路，輸出電路與另一個耦合電容形成同樣性質(zhì)的電路。所以，在明確耦合電容大小之后，需要按照高通濾波電路進行計算。

3.設(shè)定元件參數(shù)

（1）直流電源：三極管型號不同則工作電壓不同，以小功率NPN管舉例分析，該三極管的三極管內(nèi)PN結(jié)導(dǎo)通電壓為0.7V，最大承壓為24V，所以直流電源應(yīng)當(dāng)在0.7V-25V之間。在設(shè)計期間如果使用小于25V的輸入電壓，此時將會對三極管造成燒毀影響。其次，該三極管最大電流為0.5A，在設(shè)計過程中如果沒有注重最大電流，也會對三極管造成燒毀影響。

（2）三極管發(fā)射極電壓：假設(shè)基極電壓為0.7V，直流電源為5V，則三極管處于飽和狀態(tài)時，三極管發(fā)射極電壓會小于基極電壓，并等于0.7V，這就是三極管發(fā)射極電壓所取得的最小值。當(dāng)三極管處于截止?fàn)顟B(tài)時，三極管發(fā)射極電壓的最大值為5V，所以三極管發(fā)射極電壓取值范圍在0.7V-5V之間。如果輸入信號為正弦波，則輸出信號就是以三極管發(fā)射極電壓為中心的余弦信號。為了防止輸出信號失真，就應(yīng)當(dāng)將輸出的余弦信號波峰和波谷遠離0.7V和5V，因此需要將三極管發(fā)射極電壓設(shè)定取值區(qū)間為0.7V-5V中心位置，這樣能夠避免發(fā)生失真問題。

（3）電流放大倍數(shù)：三極管先后材質(zhì)會直接影響電流放大倍數(shù)，該三極管放大倍數(shù)在63-90之間。假設(shè)設(shè)計期間使用該種類型三極管，則電流放大倍數(shù)屬于定值，并且控制在77至121之間。因此，在使用期間需要假設(shè)電流放大倍數(shù)在77至121之間，之后在電路中對電流放大倍數(shù)實際值進行測量，并且在電路中帶入該測量值，這樣能夠優(yōu)化和調(diào)整電路。

（4）三極管電流：在理論資料中，三極管基極電流與集電極電流屬于其中一個電流數(shù)值，之后通過“集電極電流=電流放大倍數(shù)×三極管電流”公式對另一個電流數(shù)值進行計算。然而，由于在實際使用期間，集電極電流存在一個范圍。三極管工作電流會對三極管線性性能和功耗造成就帶影響，電流越大，則表明放大狀態(tài)具有良好的線性度，功耗也比較大。所以如果無特殊要求，則可以將集電極電流選取1mA，低功耗選取10uA-188uA，高性能選取超過10mA以上，實際情況需要按照三級管型號和實際需求確定。小功率三極管集電極電流在零點幾毫安左右，中功率三極管在幾毫安左右，大功率在幾十毫安左右。

二、放大電路優(yōu)化設(shè)計

第一，分壓式偏置電路。相比于固定式偏置電路來說，該總電路屬于三極管放大電路中最常應(yīng)用的形式。電源通過電阻分壓可以將正向偏置提供給三極管發(fā)射極，還能夠為基極提供基極電流。基極回路電阻不僅配合電源，還能夠確保電路基極電流合理，保證輸入信號作用，相應(yīng)改變基極電流。電阻能夠組成固定分壓電路，可以對放大器工作點起的穩(wěn)定作用。

第二，將電阻添加到發(fā)射極上就可以形成放大器結(jié)構(gòu)，若電阻并聯(lián)電容，昨天獨屬于直流電流負反饋電阻，這樣可以對靜態(tài)工作點起到穩(wěn)定作用。若電阻具有并聯(lián)電容，擇其作用不僅在于穩(wěn)定性作用，也屬于串聯(lián)電流負反饋電路的反饋電阻，在較大程度上提升放大器交流輸入電阻。

三、結(jié)束語

綜上所述，三極管放大電路設(shè)計期間需要應(yīng)用較多公式，因此與設(shè)計人員的經(jīng)驗積累具有相關(guān)性，這就成為三極管放大電路設(shè)計的難題，也是硬件電路設(shè)計的最大難度，相應(yīng)提升了對設(shè)計人員的要求。因此，在實際實踐期間需要注重積累經(jīng)驗，思考各細節(jié)問題，這樣才能夠及時有效發(fā)現(xiàn)和解決各項問題，熟練應(yīng)用各電子元器件。

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