晶体管电路设计上12共射极放大电路 学习笔记Word格式文档下载.docx

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因为该设计没有详细的规定,Ie为最大额定电流以下（150ma）,都可以.

这里取1ma

4.确定RcReRC:

RE=5:

1

Vbe约等于0.6v,然而它具有-2.5ma/C的温度特性，Vbe的变化导致Ve的变化，导致Ie变化。

为了使工作点（Ic）稳定，Re的直流压降必须在1v以上。

这里取Re的压降为2v

Re=Ve/Ie

=2v/1ma

=2k

Rc=5Re=10K

VCE=VC-VE=VCC-IC*RC-IE*RE

=15-10-2=3V

晶体管的集电极损耗PC（在集电极和发射极之间的损耗，变为热量）：

Pc=VCE*IC=3mW

在规定值之下。

5.基极偏置电路设计

VE=2V

VBE=0.6V

VB=2.6V

基极电位是由R1,R2对电源分压到的，所以如果R2的压降是2.6v，那么r1的压降就四12.4v

在晶体管的基极流动电流为集电极电流的1/Hfe,假设Hfe=200,

那么基极电流为0.005ma

有必要在R1,r2上流过比基极电流大的多的电流,使基极电流能够忽略.

在这里取0.1ma（10倍以上就可以）

R1=12.4/0.1=124k

R2=26k

由于r1r2的值在E24系统数列的电阻中没有,那么取r1=100k,R2=22K注意比值不变.

6.确定耦合电容C1C2

C1C2将基极,集电极的直流电压截去,仅让交流成分进行输入输出.

C1与输入阻抗,C2与连接在输出端的负载电阻分别形成高通滤波器.

电路的交流输入阻抗,如果晶体管的输入阻抗无限大,则电源的阻抗在交流上与GND是相同的阻抗（0欧）.?

?

所以输入阻抗为r1r2的并联.

C1形成的高通滤波器截至频率

C2形成的高通滤波器会因为不同的电阻负载发生变化.

7.确定去耦电容C3C4

去耦电容:

降低电源对GND的交流阻抗用的电容（旁路电容）

当没有这个电容时,严重时,电路发生震荡.

去耦电容的解释：

旁路电容不是理论概念，而是一个经常使用的实用方法，电子管或者晶体管是需要偏置的，就是决定工作点的直流供电条件。

例如电子管的栅极相对于阴极往往要求加有负压，为了在一个直流电源下工作，就在阴极对地串接一个电阻，利用板流形成阴极的对地正电位，而栅极直流接地，这种偏置技术叫做“自偏”，但是对（交流）信号而言，这同时又是一个负反馈，为了消除这个影响，就在这个电阻上并联一个足够大的点容，这就叫旁路电容。

去耦电容在集成电路电源和地之间的有两个作用：

一方面是本集成电路的蓄能电容，另一方面旁路掉该器件的高频噪声。

数字电路中典型的去耦电容值是0.1μF。

这个电容的分布电感的典型值是5μH。

0.1μF的去耦电容有5μH的分布电感，它的并行共振频率大约在7MHz左右，也就是说，对于10MHz以下的噪声有较好的去耦效果，对40MHz以上的噪声几乎不起作用。

1μF、10μF的电容，并行共振频率在20MHz以上，去除高频噪声的效果要好一些。

每10片左右集成电路要加一片充放电电容，或1个蓄能电容，可选10μF左右。

最好不用电解电容，电解电容是两层薄膜卷起来的，这种卷起来的结构在高频时表现为电感。

要使用钽电容或聚碳酸酯电容。

去耦电容的选用并不严格，可按C=1/F，即10MHz取0.1μF，100MHz取0.01μF。

一般来说，容量为uf级的电容，象电解电容或钽电容，他的电感较大，谐振频率较小，对低频信号通过较好，而对高频信号，表现出较强的电感性，阻抗较大，同时，大电容还可以起到局部电荷池的作用，可以减少局部的干扰通过电源耦合出去；

容量为0.001~0.1uf的电容，一般为陶瓷电容或云母电容，电感小，谐振频率高，对高频信号的阻抗较小，可以为高频干扰信号提供一条旁路，减少外界对该局部的耦合干扰

旁路是把前级或电源携带的高频杂波或信号滤除；

去藕是为保正输出端的稳定输出（主要是针对器件的工作）而设的“小水塘”，在其他大电流工作时保证电源的波动范围不会影响该电路的工作；

补充一点就是所谓的藕合：

是在前后级间传递信号而不互相影响各级静态工作点的元件

有源器件在开关时产生的高频开关噪声将沿着电源线传播。

去耦电容的主要功能就是提供一个局部的直流电源给有源器件，以减少开关噪声在板上的传播和将噪声引导到地。

从电路来说，总是存在驱动的源和被驱动的负载。

如果负载电容比较大，驱动电路要把电容充电、放电，才能完成信号的跳变，在上升沿比较陡峭的时候，电流比较大，这样驱动的电流就会吸收很大的电源电流，由于电路中的电感，电阻（特别是芯片管脚上的电感，会产生反弹），这种电流相对于正常情况来说实际上就是一种噪声，会影响前级的正常工作。

这就是耦合。

去耦电容就是起到一个电池的作用，满足驱动电路电流的变化，避免相互间的耦合干扰。

旁路电容实际也是去耦合的，只是旁路电容一般是指高频旁路，也就是给高频的开关噪声提高一条低阻抗泄防途径。

高频旁路电容一般比较小，根据谐振频率一般是0.1u，0.01u等，而去耦合电容一般比较大，是10u或者更大，依据电路中分布参数，以及驱动电流的变化大小来确定。

如上图,可以在很宽的范围降低电源对GND的阻抗.

小容量的电容器是在高频情况下降低阻抗用的,如果不配置在电路临近,则电容器的引线增加,由于引线本身的阻抗,电源的阻抗不能降低.

放大电路的性能

1,输入阻抗

输入阻抗变低？

阻抗是一个比电阻大的概念.阻抗包括感抗\容抗\电阻,感抗是电感（线圈）对交流电的阻碍能力,容抗是电容对交流电的阻碍能力,电阻是导体对稳恒电流的阻碍能力,不同阻抗的材料组合起来可以控制电路的电流\相位\波形,从而实现控制.

输入阻抗是指一个电路输入端的等效阻抗。

在输入端上加上一个电压源U，测量输入端的电流I，则输入阻抗Rin就是U/I。

你可以把输入端想象成一个电阻的两端，这个电阻的阻值，就是输入阻抗。

输入阻抗跟一个普通的电抗元件没什么两样，它反映了对电流阻碍作用的大小。

对于电压驱动的电路，输入阻抗越大，则对电压源的负载就越轻，因而就越容易驱动；

而对于电流驱动型的电路，输入阻抗越小，则对电流源的负载就越轻。

因此，我们可以这样认为：

如果是用电压源来驱动的，则输入阻抗越大越好；

如果是用电流源来驱动的，则阻抗越小越好（注：

只适合于低频电路，在高频电路中，还要考虑阻抗匹配问题。

另外如果要获取最大输出功率时，也要考虑阻抗匹配问题。

）

输出阻抗

阻抗是电路或设备对交流电流的阻力，输出阻抗是在出口处测得的阻抗。

阻抗越小，驱动更大负载的能力就越高。

何为阻抗

阻抗从字面上看就与电阻不一样，其中只有一个阻字是相同的，而另一个抗字呢？

简单地说，阻抗就是电阻加电抗，所以才叫阻抗；

周延一点地说，阻抗就是电阻、电容抗及电感抗在向量上的和。

在直流电的世界中，物体对电流阻碍的作用叫做电阻，世界上所有的物质都有电阻，只是电阻值的大小差异而已。

电阻小的物质称作良导体，电阻很大的物质称作非导体，而最近在高科技领域中称的超导体，则是一种电阻值几近于零的东西。

但是在交流电的领域中则除了电阻会阻碍电流以外，电容及电感也会阻碍电流的流动，这种作用就称之为电抗，意即抵抗电流的作用。

电容及电感的电抗分别称作电容抗及电感抗，简称容抗及感抗。

它们的计量单位与电阻一样是欧姆，而其值的大小则和交流电的频率有关系，频率愈高则容抗愈小感抗愈大，频率愈低则容抗愈大而感抗愈小。

此外电容抗和电感抗还有相位角度的问题，具有向量上的关系式，因此才会说：

阻抗是电阻与电抗在向量上的和。

阻抗匹配

信号传输过程中负载阻抗和信源内阻抗之间的特定配合关系。

一件器材的输出阻抗和所连接的负载阻抗之间所应满足的某种关系，以免接上负载后对器材本身的工作状态产生明显的影响。

对电子设备互连来说，例如信号源连放大器，前级连后级，只要后一级的输入阻抗大于前一级的输出阻抗5-10倍以上，就可认为阻抗匹配良好；

对于放大器连接音箱来说，电子管机应选用与其输出端标称阻抗相等或接近的音箱，而晶体管放大器则无此限制，可以接任何阻抗的音箱。

匹配条件

　　①负载阻抗等于信源内阻抗，即它们的模与辐角分别相等，这时在负载阻抗上可以得到无失真的电压传输。

　　②负载阻抗等于信源内阻抗的共轭值，即它们的模相等而辐角之和为零。

这时在负载阻抗上可以得到最大功率。

这种匹配条件称为共轭匹配。

如果信源内阻抗和负载阻抗均为纯阻性，则两种匹配条件是等同的。

　　阻抗匹配是指负载阻抗与激励源内部阻抗互相适配，得到最大功率输出的一种工作状态。

对于不同特性的电路，匹配条件是不一样的。

在纯电阻电路中，当负载电阻等于激励源内阻时，则输出功率为最大，这种工作状态称为匹配，否则称为失配。

　　当激励源内阻抗和负载阻抗含有电抗成份时，为使负载得到最大功率，负载阻抗与内阻必须满足共扼关系，即电阻成份相等，电抗成份绝对值相等而符号相反。

这种匹配条件称为共扼匹配。

　　阻抗匹配（Impedancematching）是微波电子学里的一部分，主要用于传输线上，来达至所有高频的微波信号皆能传至负载点的目的，不会有信号反射回来源点，从而提升能源效益。

史密夫图表上。

电容或电感与负载串联起来，即可增加或减少负载的阻抗值，在图表上的点会沿着代表实数电阻的圆圈走动。

如果把电容或电感接地，首先图表上的点会以图中心旋转180度，然后才沿电阻圈走动，再沿中心旋转180度。

重覆以上方法直至电阻值变成1，即可直接把阻抗力变为零完成匹配。

共轭匹配

　　在信号源给定的情况下，输出功率取决于负载电阻与信号源内阻之比K，当两者相等，即K=1时，输出功率最大。

阻抗匹配的概念可以推广到交流电路，当负载阻抗与信号源阻抗共轭时，能够实现功率的最大传输，如果负载阻抗不满足共轭匹配的条件，就要在负载和信号源之间加一个阻抗变换网络，将负载阻抗变换为信号源阻抗的共轭，实现阻抗匹配

阻抗匹配是指信号源或者传输线跟负载之间的一种合适的搭配方式。

阻抗匹配分为低频和高频两种情况讨论。

我们先从直流电压源驱动一个负载入手。

由于实际的电压源，总是有内阻的（请参看输出阻抗一问），我们可以把一个实际电压源，等效成一个理想的电压源跟一个电阻r串联的模型。

假设负载电阻为R，电源电动势为U，内阻为r，那么我们可以计算出流过电阻R的电流为：

I=U/（R+r），可以看出，负载电阻R越小，则输出电流越大。

负载R上的电压为：

Uo=IR=U×

[1+（r/R）]，可以看出，负载电阻R越大，则输出电压Uo越高。

再来计算一下电阻R消耗的功率为：

P=I2×

R=（U/（R+r））2×

R=U2×

R/（R2+2×

R×

r+r2）

=U2×

R/（（R-r）2+4×

r）

=U2/（（（R-r）2/R）+4×

对于一个给定的信号源，其内阻r是固定的，而负载电阻R则是由我们来选择的。

注意式中（（R-r）2/R），当R=r时，（R-r）2/R可取得最小值0，这时负载电阻R上可获得最大输出功率Pmax=U2/（4×

r）。

即，当负载电阻跟信号源内阻相等时，负载可获得最大输出功率，这就是我们常说的阻抗匹配之一。

对于纯电阻电路，此结论同样适用于低频电路及高频电路。

当交流电路中含有容性或感性阻抗时，结论有所改变，就是需要信号源与负载阻抗的的实部相等，虚部互为相反数，这叫做共厄匹配。

在低频电路中，我们一般不考虑传输线的匹配问题，只考虑信号源跟负载之间的情况，因为低频信号的波长相对于传输线来说很长，传输线可以看成是“短线”，反射可以不考虑（可以这么理解：

因为线短，即使反射回来，跟原信号还是一样的）。

从以上分析我们可以得出结论：

如果我们需要输出电流大，则选择小的负载R；

如果我们需要输出电压大，则选择大的负载R；

如果我们需要输出功率最大，则选择跟信号源内阻匹配的电阻R。

有时阻抗不匹配还有另外一层意思，例如一些仪器输出端是在特定的负载条件下设计的，如果负载条件改变了，则可能达不到原来的性能，这时我们也会叫做阻抗失配。

在高频电路中，我们还必须考虑反射的问题。

当信号的频率很高时，则信号的波长就很短，当波长短得跟传输线长度可以比拟时，反射信号叠加在原信号上将会改变原信号的形状。

如果传输线的特征阻抗跟负载阻抗不匹配（相等）时，在负载端就会产生反射。

为什么阻抗不匹配时会产生反射以及特征阻抗的求解方法，牵涉到二阶偏微分方程的求解，在这里我们不细说了，有兴趣的可参看电磁场与微波方面书籍中的传输线理论。

传输线的特征阻抗（也叫做特性阻抗）是由传输线的结构以及材料决定的，而与传输线的长度，以及信号的幅度、频率等均无关。

例如，常用的闭路电视同轴电缆特性阻抗为75Ω，而一些射频设备上则常用特征阻抗为50Ω的同轴电缆。

另外还有一种常见的传输线是特性阻抗为300Ω的扁平平行线，这在农村使用的电视天线架上比较常见，用来做八木天线的馈线。

因为电视机的射频输入端输入阻抗为75Ω，所以300Ω的馈线将与其不能匹配。

实际中是如何解决这个问题的呢？

不知道大家有没有留意到，电视机的附件中，有一个300Ω到75Ω的阻抗转换器（一个塑料封装的，一端有一个圆形的插头的那个东东，大概有两个大拇指那么大的）。

它里面其实就是一个传输线变压器，将300Ω的阻抗，变换成75Ω的，这样就可以匹配起来了。

这里需要强调一点的是，特性阻抗跟我们通常理解的电阻不是一个概念，它与传输线的长度无关，也不能通过使用欧姆表来测量。

为了不产生反射，负载阻抗跟传输线的特征阻抗应该相等，这就是传输线的阻抗匹配。

如果阻抗不匹配会有什么不良后果呢？

如果不匹配，则会形成反射，能量传递不过去，降低效率；

会在传输线上形成驻波（简单的理解，就是有些地方信号强，有些地方信号弱），导致传输线的有效功率容量降低；

功率发射不出去，甚至会损坏发射设备。

如果是电路板上的高速信号线与负载阻抗不匹配时，会产生震荡，辐射干扰等。

当阻抗不匹配时，有哪些办法让它匹配呢？

第一，可以考虑使用变压器来做阻抗转换，就像上面所说的电视机中的那个例子那样。

第二，可以考虑使用串联/并联电容或电感的办法，这在调试射频电路时常使用。

第三，可以考虑使用串联/并联电阻的办法。

一些驱动器的阻抗比较低，可以串联一个合适的电阻来跟传输线匹配，例如高速信号线，有时会串联一个几十欧的电阻。

而一些接收器的输入阻抗则比较高，可以使用并联电阻的方法，来跟传输线匹配，例如，485总线接收器，常在数据线终端并联120欧的匹配电阻。

为了帮助大家理解阻抗不匹配时的反射问题，我来举两个例子：

假设你在练习拳击——打沙包。

如果是一个重量合适的、硬度合适的沙包，你打上去会感觉很舒服。

但是，如果哪一天我把沙包做了手脚，例如，里面换成了铁沙，你还是用以前的力打上去，你的手可能就会受不了了——这就是负载过重的情况，会产生很大的反弹力。

相反，如果我把里面换成了很轻很轻的东西，你一出拳，则可能会扑空，手也可能会受不了——这就是负载过轻的情况。

另一个例子，不知道大家有没有过这样的经历：

就是看不清楼梯时上/下楼梯，当你以为还有楼梯时，就会出现“负载不匹配”这样的感觉了。

当然，也许这样的例子不太恰当，但我们可以拿它来理解负载不匹配时的反射情况。

晶体管频率特性

晶体管的电流放大系数与工作频率有关。

若晶体管超过了其工作频率范围，则会出现放大能力减弱甚至失去放大作用。

　　晶体管的频率特性参数主要包括特征频率fT和最高振荡频率fM等。

　　1、特征频率fT晶体管的工作频率超过截止频率fβ或fα时，其电流放大系数β值将随着频率的升高而下降。

特征频率是指β值降为1时晶体管的工作频率。

　　通常将特征频率fT小于或等于3MHZ的晶体管称为低频管，将fT大于或等于30MHZ的晶体管称为高频管，将fT大于3MHZ、小于30MHZ的晶体管称为中频管。

　　2、最高振荡频率fM最高振荡频率是指晶体管的功率增益降为1时所对应的频率。

　　通常，高频晶体管的最高振荡频率低于共基极截止频率fα，而特征频率fT则高于共基极截止频率fα、低于共集电极截止频率fβ。

提高放大倍数的手段

为了不破环直流电位关系，而又提高交流增益：

低通滤波电路

在集电极负载电阻上并联电容，频率越高，集电极的负载电阻就越小，电路的电压增益就降低。

高频增强电路

电路的增益并不是可以无限的增大，达到晶体管所能达到的最大值处就到头了。

并联谐振电路：

在谐振频率f0处，由外部看阻抗无限大，而在其他频率，阻抗就变小。

关于Hfe

交流电压信号被放大是个什么概念？

在一般的放大电路中，使基极-发射极二极管导通，使基极-集电极间的二极管截至，来设置晶体管各端的电位。

使基极-集电极间的二极管截至,Ic怎么得来？

Ib和ie的关系?