共射放大电路设计

Posted 2020-11-29 1-lizhi

共射放大电路：三极管基极(b)输入小信号，发射极（c）输出大信号。

共射放大电路既放大电流又放大电压。

（一）各部分的直流电位

　　　　计算直流电位确定合适的静态工作点，避免波形产生失真。

　　　　Vb = [R2/(R1+R2)]*Vcc

　　　　Ve = Vb - 0.7 

　　　　Ic = Ie = Ve/Re 

　　　　Vo = Vcc - Ic*Rc 

 （二）交流电压放大倍数

　　　　Δie = Vi/Re      (基极电压与发射极电压交流等电位Ve=Vi)　　

　　　　ΔVc = Δic*Rc = Δie*Rc = [Vi/Re]*Rc

　　　　Vo = ΔVc = Vi/Re*Rc

　　　　Av = Vo/Vi = Rc/Re

　结论：放大倍数Av 与晶体管的直流电流放大系数hFE无关，而是由Rc与Re之比来决定

　　　　（因为认为基极电流为0，所以与hFE无关，然而，严格来说是有关系的。）

 　注意：输入电压的最大值对应c点电压最小值（确保三极管工作在放大区）。

共射放大电路设计过程：

1. 根据输入输出信号幅值，选择供电电压

　　　　为了输出5V的输出电压，必须要5V以上的电源电压。发射极电阻Re上最低加1 - 2V的电压，所以为了使集电极电流流动，电源电压最低必须为6 - 7V（（5+1）- （5+2）V）。

　　　　本实验采用最容易得到的15V电源。

2.根据负载RL选择Rc

　　　　RL =100kΩ    Rc = 100kΩ * 1/10 = 10kΩ 

3. 根据放大倍数 Av 设定 Re .

　　　　Re = Rc / 5 = 2kΩ

4. 根据 Rc 和 Re 计算基极偏置电压 Vb

　　     设 Vc = Vcc*1/2 = 7.5 v

　　　　　Ic = Vc / Rc = 0.75mA

　　　　　Ve = Ie * Re = Ic * Re = 1.5V

　　　　　Vb = Ve + 0.7 = 2.2V

5. 根据 Vb 与 Re 计算 R1 和 R2.

　　　　为了使基极电流 Ib 足够小，R2 上流过的电流就要大，即 R2 的阻值就要足够小。

　　　　　　Re‘ = βRe = 200kΩ             

　　　　　　[ Ib = Ie/β = Ve/βRe      Vi = Ve (基集与集电极交流等电位)      Re‘ = Vi / Ib   可推出    Re‘ = βRe  ]

　　　　　　R2 = Re‘/10 = 20kΩ   

　　　　　   I(R2) = I(R1) = Vb / R2 = 2.2 / 20  mA = 0.11mA     

　　　　　　R1 = （Vcc - Vb）/ I(R1) = 116kΩ　

 

　　　　      R1值在E24系统数列的电阻中是没有的，所以取R1 = 120kΩ，R2 = 20kΩ。

5. 根据信号频率 f 和 Ri ,Ro 计算C1,C2。

　　　　C1 与 Ri 构成高通滤波器；C2 与 RL 构成高通滤波器。

　　　　电解电容的选取与引号频率有关，电解电容对信号频率的阻抗为0。

　　　　只要保证高通滤波器截止频率低于信号频率的1/10，就可以认为对输入信号阻抗为0。

 

              f = 1/ (2πRiC1)  < 1KHz*1/10   

              Ri = R1 // R2 // Re‘

              C1 = 1/(200*πRi) = 102 nF

　　　　C2 = 1/(200*πRL) = 15.9 nF

              这里取C1 = C2 = 10 uF.

 

6. 输入输出波形