探析三極管放大電路設計技巧的規模電路研究

張凱

【摘 要】在電子信息領域當中，三極管放大電路屬于最常應用硬件電路，廣泛應用在社會生產生活當中。初學人員最常接觸的是三極管各種經典電路，然而卻沒有了解電路設計過程，導致學習深入度不足。對于該種情況來說，此次研究已共發射極放大電路為例，并且通過靜態工作電路設置，優化放大電路以及設定元件參數等方面深入探討分析了三極管放大電路的設計，希望可以對相關人員起到參考性價值。

【關鍵詞】三極管；放大電路；靜態工作電路；偏置電路

三極管放大電路應用領域比較廣泛，初學人員通常接觸的主要是三極管電路的理論分析和經典電路，然而對于電路設計過程了解比較淺顯。基于以上問題，需要有效結合理論知識和實際情況，從三極管共發射極放大電路為例，深入介紹和分析經典三級管放大電路的設計。

一、共發射極放大電路

由三極管所構成的放大電路具有較多種類，在將交流電壓信號加入到發射機和輸入端基極當中，發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化為交流電能。

1.設置靜態工作電路

在放大電路設計中必須確保三極管處于放大工作狀態，在此種狀態下，三極管必須具備以下條件，基極電壓大于等于三極管內PN結導通電壓和三極管發射極電壓大于等于基極電壓。其中三極管內PN結導通電壓是三極管內PN結導通電壓，硅三極管為0.7V，鍺三極管為0.3V，鍺三極管是上世紀七十年代應用過，當前主要使用硅三極管。所以在基極電壓大于等于三極管內PN結導通電壓時，并且為0.7V時，三極管會處于放大狀態，否則就會處于截止狀態。如果三極管發射極電壓大于等于基極電壓時，三極管會進入飽和狀態，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。

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

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.設定元件參數

（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PN結導通電壓為0.7V，最大承壓為24V，所以直流電源應當在0.7V-25V之間。在設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）三極管發射極電壓：假設基極電壓為0.7V，直流電源為5V，則三極管處于飽和狀態時，三極管發射極電壓會小于基極電壓，并等于0.7V，這就是三極管發射極電壓所取得的最小值。當三極管處于截止狀態時，三極管發射極電壓的最大值為5V，所以三極管發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射極電壓為中心的余弦信號。為了防止輸出信號失真，就應當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射極電壓設定取值區間為0.7V-5V中心位置，這樣能夠避免發生失真問題。

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

（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值，之后通過“集電極電流=電流放大倍數×三極管電流”公式對另一個電流數值進行計算。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、放大電路優化設計

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定作用。

第二，將電阻添加到發射極上就可以形成放大器結構，若電阻并聯電容，昨天獨屬于直流電流負反饋電阻，這樣可以對靜態工作點起到穩定作用。若電阻具有并聯電容，擇其作用不僅在于穩定性作用，也屬于串聯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、結束語

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

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