設(shè)計(jì)共射極放大器的實(shí)例分析

摘要：分析完共射極放大器后，可以說掌握了一些分析放大器的方法。如果對(duì)分析過程融會(huì)貫通，就可以反過來(lái)進(jìn)行一些設(shè)計(jì)工作了，本期通過一個(gè)實(shí)際的例子，通過分析以及需求設(shè)計(jì)一個(gè)共射極放大器。

關(guān)鍵詞：共射極放大器;

01實(shí)例要求

假設(shè)有個(gè)如圖1-1所示的磁場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)，使用的是霍爾傳感器，其輸入信號(hào)(Vin)幅度在50~60mV之間，頻率約為500Hz。根據(jù)需求設(shè)計(jì)一個(gè)共射極放大器把霍爾傳感器的信號(hào)幅度至少放大到1V(Vout)以上(假設(shè)放大器的負(fù)載Rl=47KΩ、Vcc=+12V)。

圖1-1 磁場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)框圖

02分析過程

由于輸入信號(hào)幅值Vin最小為50mV，如果需要將它進(jìn)行放大至1V，則所需要的電壓增益Av(放大倍數(shù))為：

已知放大器負(fù)載RL=47kΩ，假設(shè)RC=10 kΩ，那么可以根據(jù)增益Av求得輸出電阻與輸入電阻的比值為：

根據(jù)式(1.2)由此可以算的輸入電阻：

為了避免出現(xiàn)飽和失真和截止失真，一般將集電極靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置為電源的中點(diǎn)：

于是發(fā)射極靜態(tài)電流有：

那么三極管內(nèi)阻可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式求得為：

將式(1.6)得到的三極管內(nèi)阻帶入式(1.3)可以求得發(fā)射極電阻RE1為：

根據(jù)E24系列電阻的取值，可取與379Ω最接近的實(shí)際電阻值(后面的計(jì)算也是按照這個(gè)方法取電阻值)，那么發(fā)射極電阻RE1為：

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，發(fā)射極電阻一般取集電極電阻的1/10,所以發(fā)射極電阻為：

根據(jù)式(1.8)求得R E2為：

已知集電極靜態(tài)電流ICQ=0.6mA，在共射極放大器的直流等效電路中，有：

那么基極靜態(tài)工作點(diǎn)為：

假設(shè)靜態(tài)工作點(diǎn)處分壓電阻R1=10kΩ，那么：

所以R2=1.2kΩ。

通過分析最終確定共射極放大器中5個(gè)電阻的參數(shù)：R1=10kΩ、R2=1.2kΩ、RC=10kΩ、RE1=360Ω、RE1=620Ω，對(duì)于電容，輸入與輸出一般選擇10uF，旁路電容一般選擇10uF，設(shè)計(jì)的電路如圖1-2所示：

圖1-2 磁場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)放大器電路(共發(fā)射極放大器)

03分析過程

將圖1-2中電路使用Multisim14軟件進(jìn)行仿真，搭建仿真電路如圖1-3所示：

圖1-3 仿真電路搭建

圖1-3中使用交流源V1(幅值為50mV、頻率為500Hz)近似霍爾傳感器輸出信號(hào)，并使用示波器XSC1通道一測(cè)量輸入信號(hào)、通道二測(cè)量輸出信號(hào)，測(cè)量結(jié)果如圖1-4所示：

圖1-4 輸入信號(hào)與輸出信號(hào)測(cè)量結(jié)果圖

圖1-4中輸入信號(hào)幅值為有效值為50mV，峰峰值為138mV，輸出信號(hào)幅值有效值為1V，峰峰值為2.8V，那么輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的比值為：

求得放大倍數(shù)為20.3，與實(shí)際設(shè)置值20倍相差不大，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)電路的正確性。

04總結(jié)步驟

總結(jié)以上設(shè)計(jì)過程：

第一步：根據(jù)要求計(jì)算電路放大倍數(shù);

第二步：確定負(fù)載、集電極電阻;

第三步：根據(jù)電路放大倍數(shù)和輸出電阻求得總的輸入電阻;

第四步：設(shè)置集電極靜態(tài)工作點(diǎn);

第五步：求得集電極靜態(tài)電流;

第六步：求得三極管內(nèi)阻;

第七步：求得發(fā)射極兩個(gè)電阻值;

第八步：求得發(fā)射極靜態(tài)工作點(diǎn)、基極靜態(tài)工作點(diǎn);

第九步：求得基極分壓電阻值。