三极管放大电路设计-参数计算及静态工作点设置方法
三极管放大电路设计参数计算及静态工作点设置方法
三极管放大电路设计参数计算及静态工作点设置方法设计参数计算主要包括放大器的放大倍数、输入电阻、输出电阻和频率响应等参数的计算。
静态工作点设置指的是设置三极管的工作点电流和直流偏置电压，保证放大器在工作状态下的正常工作。
1.放大倍数的计算放大倍数是用来衡量放大器的信号放大情况的参数。
放大倍数的计算可以通过三极管的直流电流放大倍数和交流电流放大倍数的乘积来得到。
直流电流放大倍数可以通过三极管的参数手册查找得到，交流电流放大倍数与输入电阻和输出电阻相关，可以通过小信号模型计算得到。
2.输入电阻的计算输入电阻是指输入信号与输入端电阻之间的电阻值。
输入电阻可以通过分压器电阻和输入电容等组成，具体计算可以通过电路的电流和电压关系计算得到。
3.输出电阻的计算输出电阻是指输出信号与输出端电阻之间的电阻值。
输出电阻可以通过输出电流和输出电压关系计算得到。
4.频率响应的计算频率响应是指放大器对不同频率的输入信号的响应情况。
频率响应可以通过三极管的参数和电容等元件的组成计算得到，可以使用电路分析软件进行模拟计算。
静态工作点设置是为了保证放大器在工作状态下的正常工作，通过设置三极管的工作点电流和直流偏置电压来实现。
1.工作点电流的设置工作点电流是指三极管的静态电流，可以通过电路组成元件的参数计算得到，通过电阻和电压的关系来计算。
2.直流偏置电压的设置直流偏置电压是指三极管的偏置电压，可以通过分压电阻和二极管的压降计算得到，通过电路的分析可以得到具体的计算方法。
总结：三极管放大电路的设计参数计算和静态工作点设置是设计一个合理的放大器电路的重要步骤。
通过计算和设置合适的参数和工作点，可以实现放大器的正常工作。
为此，需要了解三极管的参数和工作原理，以及电路计算和分析的方法，同时还需要使用相关的电路分析软件进行模拟计算和仿真。
三极管放大电路原理
三极管放大电路原理一、放大电路的组成与各元件的作用Rb和Rc：提供适合偏置--发射结正偏，集电结反偏。
C1、C2是隔直(耦合)电容，隔直流通交流。
共射放大电路Vs ，Rs：信号源电压与内阻； RL：负载电阻，将集电极电流的变化△ic转换为集电极与发射极间的电压变化△VCE二、放大电路的基本工作原理静态(Vi=0,假设工作在放大状态) 分析，又称直流分析，计算三极管的电流和极间电压值，应采用直流通路(电容开路)。
基极电流：IB=IBQ=(VCC-VBEQ)/Rb集电极电流：IC=ICQ=βIBQ集-射间电压：VCE=VCEQ=VCC-ICQRc 动态(vi≠0)分析：，，，，其中。
放大电路对信号的放大作用是利用三极管的电流控制作用来实现，其实质上是一种能量转换器。
三、构成放大电路的基本原则放大电路必须有合适的静态工作点：直流电源的极性与三极管的类型相配合，电阻的设置要与电源相配合，以确保器件工作在放大区。
输入信号能有效地加到放大器件的输入端，使三极管输入端的电流或电压跟随输入信号成比例变化，经三极管放大后的输出信号(如ic =β*ib)应能有效地转变为负载上的输出电压信号。
电压传输特性和静态工作点一、单管放大电路的电压传输特性图解分析法：输出回路方程：输出特性曲线：AB段：截止区，对应于输出特性曲线中iB＜0的部分。
BCDEFG段：放大区GHI段：饱和区作为放大应用时：Q点应置于E处(放大区中心)。
若Q点设置C处，易引起载止失真。
若Q 点设置F处，易引起饱和失真。
用于开关控制场合：工作在截止区和饱和区上。
二、单管放大电路静态工作点(公式法计算)单电源固定偏置电路：选择合适的Rb，Rc，使电路工作在放大状态。
工作点稳定的偏置电路：该方法为近似估算法。
分压式偏置电路：稳定工作点的另一种解释：温度T↑→IC↑→IE↑→VE↑(=IERe)↓(VB固定) ，则IC↓IB↓ V BE↓ (=VB-VE)。
在静态情况下，温度上升引起IC增加，由于基极电位VB基本固定，该电流增量通过Re产生负反馈，迫使IC自动下降,使Q点保持稳定。
三极管基本放大电路的设计
设计一个三极管基本放大电路，特别是共发射极放大电路，通常涉及以下步骤：1. 分析设计要求：- 确定所需的电压增益（Av）或电流增益（hfe）。
- 根据应用需求确定最大输出电压和输出功率，这有助于选择合适的电源电压和三极管类型。
- 考虑频率响应范围，确保所选三极管能满足特定频段的放大需求。
2. 选择三极管：- 根据所需电流、电压及功率参数，选择具有足够放大能力和适当频率特性的三极管，例如NPN或PNP 型硅或锗材料器件。
3. 确定电源电压：- 设计电源电压应大于最大输出电压，并且考虑到三极管的静态工作点（Q点），Vcc通常会设定为使得Vce（集电极-发射极电压）约为电源电压的1/2至2/3之间，以确保有足够的动态范围。
4. 设置静态工作点（Q点）：- 确定发射极电流（Ie），它应当足够大以提供适当的线性工作区域，但又不能太大以免导致功耗过高或饱和失真。
- 根据Ie计算或选择合适的发射极电阻Re，同时也要计算基极偏置电阻Rb和Rb串联分压电阻R2（如果采用固定偏置方式）。
5. 计算偏置电阻：- 根据所需的基极电流Ib（通常是Ie的一定比例），通过Ib和电源电压计算基极偏置电阻R1和R2的值。
- 确保三极管处于放大区，即Ib、Ic满足Ib = (β+1) Ic / β的关系，其中β是三极管的直流电流放大系数。
6. 设计耦合电容：- 确定输入耦合电容C1和输出耦合电容C2的值，它们用来隔直通交，允许交流信号通过而不影响直流偏置条件。
7. 调试和优化：- 完成电路搭建后，需实际测量并调整偏置点，确保电路工作在预期状态，无饱和或截止现象。
- 测试频率响应、增益、输出波形以及稳定性，如有必要，进一步调整元件参数以改善性能。
以上是一般的步骤概述，在实际设计过程中，可能还需要结合三极管的特性曲线、温度稳定性和噪声等因素综合考虑。
设计时通常还会利用模拟电路设计软件进行仿真验证，以提高设计效率和准确性。
三极管共射放大电路实验
三极管共射放大电路实验一. 实验目的和要求1.学习共射放大电路的设计方法。
2.掌握放大电路静态工作点的测量与调整方法。
3.学习放大电路性能指标的测试方法。
4.了解静态工作点与输出波形失真的关系，掌握最大不失真输出电压的测量方法。
5.进一步熟悉示波器、函数信号发生器、交流毫伏表的使用。
二. 实验内容和原理1. 静态工作点的调整和测量2. 测量电压放大倍数3. 测量最大不失真输出电压4. 测量输入电阻和输出电阻5. 测量上限频率和下限频率6. 研究静态工作点对输出波形的影响放大器最佳静态工作点：要使放大器不失真地放大，必须选择合适的静态工作点。
初选静态工作点时，可以选取直流负载线的中点，即 VCE ＝1/2×VC 或 IC ＝1/2×ICS(ICS 为集电极饱和电流，ICS ≈VCC/Rc) 这样便可获得较大输出动态范围。
当放大器输出端接有负载R L 时，因交流负载线比直流负载线要陡，所以放大器动态范围要变小，如前图所示。
当发射极接有电阻时，也会使信号动态范围变小。
要得到最佳静态工作点，还要通过调试来确定，一般用调节偏置电阻的方法来调整静态工作点。
实验名称： 三极管共射极放大电路 姓名： 学号： 三. 主要仪器设备示波器、信号发生器、晶体管毫伏表 共射电路实验板四.操作方法和实验步骤1. 静态工作点的调整和测量P.2准备工作：(1) 对照电路原理图，仔细检查电路的完整性和焊接质量。
(2) 开启直流稳压电源，将直流稳压电源的输出调整到12V ，并用万用表检测输出电压。
确认后，先关闭直流稳压电源。
(3) 将电路板的工作电源端与12V 直流稳压电源接通。
然后，开启直流稳压电源。
此时，放大电路、处于工作状态。
静态工作点的调整：调节电位器，使Q 点满足要求(I CQ ＝1.5mA)。
·直接测电流不方便，一般采用电压测量法来换算电流。
·测电压时，要充分考虑到万用表直流电压档内阻对被测电路的影响 。
bjt放大电路中的静态工作点
bjt放大电路中的静态工作点BJT放大电路是电子电路中常见的一种电路结构，通过对三极管的合适偏置，可以实现信号的放大功能。
在BJT放大电路中，静态工作点的设置至关重要，它决定了电路的放大效果和稳定性。
静态工作点，也称为静态工作状态或直流工作点，是指在无输入信号时，三极管的工作状态。
通过合适的静态工作点设置，可以确保放大电路在正常工作范围内，同时提供足够的放大增益和线性度。
在BJT放大电路中，静态工作点通常通过直流偏置电压来确定。
偏置电压的设置需要考虑三极管的工作区域，一般分为截止区、饱和区和放大区。
在放大区工作时，三极管的工作最为稳定，放大效果也最好。
为了确定合适的静态工作点，需要考虑电路的直流负载线和负载电阻。
通过分析负载线的斜率和截距，可以确定静态工作点的位置。
同时，还需要考虑三极管的静态参数，如β值、VBE和ICBO等，这些参数直接影响静态工作点的位置和稳定性。
在实际设计中，可以通过仿真软件进行静态工作点的分析和调整。
通过改变偏置电压和负载电阻的数值，可以调整静态工作点的位置，以获得最佳的放大效果和稳定性。
除了考虑静态工作点的位置，还需注意静态工作点的稳定性。
过高或过低的偏置电压都会导致放大电路的失真和不稳定性。
因此，在设计放大电路时，需要综合考虑静态工作点的位置和稳定性，以确保电路的正常工作。
总的来说，BJT放大电路中静态工作点的设置是至关重要的。
通过合理的偏置设置和参数分析，可以确保放大电路具有良好的放大效果和稳定性。
在实际设计中，需要综合考虑电路的各种参数，以实现最佳的性能表现。
只有在静态工作点设置恰当的情况下，放大电路才能发挥出最大的功效，实现信号的有效放大。
放大电路的分析方法_OK
ICQ
iC 2
1
Q
Q’’
IB = 4 0 µA
直流负载线 20
0
0
2 t
电压放大倍数: 0
Au
ΔvO Δv
ΔvCE Δv
2
I
BE t
4. 5
VCvE6CQE
7. 5
9
0
12 vCE/V vCE/V
11
《模拟电子技术》
【例】用图解法求图示电路电压放大倍数。
RL = 3 k 。
解： 求 RL 确定交流负载线
1/RL 直线，该直线即为
O
VCEQ
交流负载线。 vCE /V
ICQRL
8
3) 动态工作情况图解分析
《模拟电子技术》
（1) 据vi的波形在输入特性曲线图上画vBE、iB的波形
iB
iB / µA
60
3条负载线
Q’
的方程？
Q
IBQ
40
iB
20
Q’’
0
2 t 0
0
0.68 0.7 0.72 vBE
VCC vBE/V
IC IB
2）求rbe
rbe
200
(1
)
26(mV ) IEQ (mA )
《模拟电子技术》
VCC
Rc
Rb
+
vs _
RL
VBB
VCC Rc IL
Rb IB
+IC
+
V_CE
VBE _
RL
VBB
34
3）画交流通路
Rb + vs _ VBB
4）放大电路的小信号模型
三极管放大区计算
三极管放大区计算三极管放大电路是电子电路中最常用的电路之一，其性能的准确计算对于电子设备的性能至关重要。
三极管的放大区计算主要包括以下方面：1. 静态工作点静态工作点是三极管放大电路中最重要的参数之一，它决定了输出信号的幅度和波形质量。
静态工作点的计算公式为：IC=β×(Vcc-Vbe)/Rc其中，IC为集电极电流，β为三极管的放大倍数，Vcc为电源电压，Vbe为基极-发射极电压，Rc为集电极电阻。
2. 动态性能动态性能是指三极管在交流信号作用下的性能表现。
三极管的放大倍数、频率响应和失真度等都是动态性能的重要参数。
其中，放大倍数可以通过β值来计算，频率响应则可以通过测试电路的频率特性来确定。
3. 负载线负载线是指三极管输出端的电压和电流之间的关系曲线。
在三极管放大电路中，负载线的计算对于确定最大输出电压和最大输出电流非常重要。
负载线的计算公式为：IL=β×(Vcc-Vbe)/RL其中，IL为负载电流，RL为负载电阻。
4. 输入阻抗输入阻抗是指三极管输入端的电阻值，它决定了电路对信号源的负载情况。
输入阻抗的计算公式为：Zin=Rb//[(1/β)//(Rs+Rc)]其中，Rb为基极电阻，Rs为信号源内阻，Rc为集电极电阻。
5. 输出阻抗输出阻抗是指三极管输出端的电阻值，它决定了电路对负载的驱动能力。
输出阻抗的计算公式为：Zout=(Rs+Rc)//RL其中，Rs为信号源内阻，Rc为集电极电阻，RL为负载电阻。
6. 偏置电路偏置电路是用于设置三极管静态工作点的电路。
常见的偏置电路有固定偏置电路和分压偏置电路等。
偏置电路的计算公式可以根据具体电路来确定。
7. 保护电路保护电路是电子设备中不可忽视的一部分，它可以确保三极管不会因为过电压、过电流等原因而损坏。
以下是几种常见的保护电路：（1）稳压二极管保护电路稳压二极管可以限制三极管的基极-发射极电压，从而保护三极管免受过电压的损害。
三极管及放大电路基础教案
一、教学目标：1. 让学生了解三极管的结构、种类和功能。
2. 让学生掌握三极管的导通和截止条件。
3. 让学生了解放大电路的原理和应用。
4. 让学生能够分析判断放大电路的工作状态。
二、教学内容：1. 三极管的结构和种类教学要点：三极管由发射极、基极和集电极组成，分为NPN型和PNP型。
2. 三极管的导通和截止条件教学要点：三极管导通需要基极-发射极电压大于一定值，集电极-发射极电压小于一定值；截止则相反。
3. 放大电路的原理教学要点：放大电路利用三极管的放大作用，将输入信号放大后输出。
4. 放大电路的应用教学要点：放大电路广泛应用于电子设备中，如音频放大、信号放大等。
5. 放大电路的工作状态分析教学要点：分析判断放大电路的工作状态，包括静态工作点和动态工作状态。
三、教学方法：1. 采用讲授法，讲解三极管及放大电路的基本概念、原理和应用。
2. 利用多媒体课件，展示三极管及放大电路的实物图片和电路图，增强学生的直观认识。
3. 进行实验演示，让学生亲自动手操作，观察放大电路的工作状态。
4. 案例分析，分析实际应用中的放大电路，提高学生的应用能力。
四、教学准备：1. 教学课件和教案。
2. 三极管实物和放大电路演示电路。
3. 实验器材和工具。
五、教学评价：1. 课堂问答：检查学生对三极管及放大电路的基本概念、原理和应用的理解。
2. 实验报告：评估学生在实验中的操作技能和分析判断能力。
3. 课后作业：巩固学生对三极管及放大电路的知识点掌握。
4. 期末考试：全面考核学生对三极管及放大电路的学习效果。
六、教学内容：6. 放大电路的类型教学要点：放大电路分为三种类型：共发射极放大电路、共基极放大电路、共集电极放大电路；其中共发射极放大电路应用最广泛。
7. 放大电路的静态工作点教学要点：静态工作点是指放大电路中的三极管在直流工作状态下，各极的电位处于一种稳定的状态，对于放大电路的性能有很大影响。
8. 放大电路的动态分析教学要点：动态分析是指在输入信号的作用下，放大电路中三极管的工作状态和工作参数的变化。
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三极管放大电路设计,参数计算及静态工作点设置方法
说一下掌握三极管放大电路计算的一些技巧
放大电路的核心元件是三极管,所以要对三极管要有一定的了解。
用三极管构成的放大电路的种类较多,我们用常用的几种来解说一下(如图1)。
图1是一共射的基本放大电路,一般我们对放大路要掌握些什么容?
(1)分析电路中各元件的作用;
(2)解放大电路的放大原理;
(3)能分析计算电路的静态工作点;
(4)理解静态工作点的设置目的和方法。
以上四项中,最后一项较为重要。
图1中,C1,C2为耦合电容,耦合就是起信号的传递作用,电容器能将信号信号从前级耦合到后级,是因为电容两端的电压不能突变,在输入端输入交流信号后,因两端的电压不能突变因,输出端的电压会跟随输入端输入的交流信号一起变化,从而将信号从输入端耦合到输出端。
但有一点要说明的是,电容两端的电压不能突变,但不是不能变。
R1、R2为三极管V1的直流偏置电阻,什么叫直流偏置?简单来说,做工要吃饭。
要求三极管工作,必先要提供一定的工作条件,电子元件一定是要求有电能供应的了,否则就不叫电路了。
在电路的工作要求中,第一条件是要求要稳定,所以,电源一定要是直流电源,所以叫直流偏置。
为什么是通过电阻来供电?电阻就象是供水系统中的水龙头,用调节电流大小的。
所以,三极管的三种工作状态“:载止、饱和、放大”就由直流偏置决定,在图1中,也就是由R1、R2来决定了。
首先,我们要知道如何判别三极管的三种工作状态,简单来说,判别工作于何种工作状态可以根据Uce的大小来判别,Uce接近于电源电压VCC,则三极管就工作于载止状态,载止状态就是说三极管基本上不工作,Ic电流较小(大约为零),所以R2由于没有电流流过,电压接近0V,所以Uce就接近于电源电压VCC。
若Uce接近于0V,则三极管工作于饱和状态,何谓饱和状态?就是说,Ic电流达到了最大值,就算I b增大,它也不能再增大了。
以上两种状态我们一般称为开关状态,除这两种外,第三种状态就是放大状态,一般测Uce接近于电源电压的一半。
若测Uce偏向VCC,则三极管趋向于载止状态,若测Uce偏向0V,则三极管趋向于饱和状态。
理解静态工作点的设置目的和方法
放大电路,就是将输入信号放大后输出,(一般有电压放大,电流放大和功率放大几种,这个不在这讨论)。
先说我们要放大的信号,以正弦交流信号为例说。
在分析过程中,可以只考虑到信号大小变化是有正有负,其它不说。
上面提到在图1放大电路电路中,静态工作点的设置为Uce接近于电源电压的一半,为什么?
这是为了使信号正负能有对称的变化空间,在没有信号输入的时候,即信号输入为0,假设Uce为电源电压的一半,我们当它为一水平线,作为一个参考点。
当输入信号增大时,则Ib增大,Ic电流增大,则电阻R2的电压U2=Ic×R2会随之增大,Uce=VCC-U2,会变小。
U2最论上能达到等于VCC,则Uce最小会达到0V,这是说,在输入信增加时,Uce最大变化是从1/2的VCC变化到0V.
同理,当输入信号减小时,则Ib减小,Ic电流减小,则电阻R2的电压U2=Ic×R2会随之减小,Uce= VCC-U2,会变大。
在输入信减小时,Uce最大变化是从1/2的VCC变化到VCC。
这样,在输入信号一定围发生正负变化时,Uce以1/2VCC为准的话就有一个对称的正负变化围,所以一般图1静态工作点的设置为Uce接近于电源电压的一半。
要把Uce设计成接近于电源电压的一半,这是我们的目的,但如何才能把Uce设计成接近于电源电压的一半?这就是的手段了。
这里要先知道几个东西,第一个是我们常说的Ic、Ib,它们是三极管的集电极电流和基极电流,它们有一个关系是Ic=β×Ib,但我们初学的时候,老师很明显的没有告诉我们,Ic、Ib是多大才合适?这个问题比较难答,因为牵涉的东西比较的多,但一般来说,对于小功率管,一般设Ic在零点几毫安到几毫安,中功率管则在几毫安到几十毫安,大功率管则在几十毫安到几安。
在图1中,设Ic为2mA,则电阻R2的阻值就可以由R=U/I来计算,VCC为12V,则1/2VCC为6V,R2的阻值为6V/2mA,为3KΩ。
Ic设定为2毫安,则Ib可由Ib=Ic/β推出,关健是β的取值了,β一般理论取值100,则Ib=2mA/100=20#A,则R1=(VCC-0.7V)/Ib=11.3V/20#A=56.5KΩ,但实际上,小功率管的β值远不止100,在150到400之间,或者更高,所以若按上面计算来做,电路是有可能处于饱和状态的,所以有时我们不明白,计算没错,但实际不能用,这是因为还少了一点实际的指导,指出理论与实际的差别。
这种电路受β值的影响大,每个人计算一样时,但做出来的结果不一定相同。
也就是说,这种电路的稳定性差,实际应用较少。
但如果改为图2的分压式偏置电路,电路的分析计算和实际电路测量较为接近。
在图2的分压式偏置电路中,同样的我们假设Ic为2mA,Uce设计成1/2VCC为6V。
则R1、R2、R 3、R4该如何取值呢。
计算公式如下:因为Uce设计成1/2VCC为6V,则Ic×(R3+R4)=6V;Ic≈Ie。
可以算出R3+R4=3KΩ,这样,R3、R4各是多少?
一般R4取100Ω,R3为2.9KΩ,实际上R3我们一般直取2.7KΩ,因为E24系列电阻中没有2.9K Ω,取值2.7KΩ与2.9KΩ没什么大的区别。
因为R2两端的电压等于Ube+UR4,即0.7V+100Ω×2 mA=0.9V,我们设Ic为2mA,β一般理论取值100,则Ib=2mA/100=20#A,这里有一个电流要估算的,就是流过R1的电流了,一般取值为Ib的10倍左右,取IR1200#A。
则R1=11.1V/200#A≈56KΩR2 =0.9V(/200-20)#A=5KΩ;考虑到实际上的β值可能远大于100,所以R2的实际取值为4.7KΩ。
这样,R1、R2、R3、R4的取值分别为56KΩ,4.7KΩ,2.7KΩ,100Ω,Uce为6.4V。
在上面的分析计算中,多次提出假设什么的,这在实际应用中是必要的,很多时候需要一个参考值来给我们计算,但往往却没有,这里面一是我们对各种器件不熟悉,二是忘记了一件事,我们自己才是用电路的人,一些数据可以自己设定,这样可以少走弯路。