三極管放大電路設(shè)計(jì)需重點(diǎn)掌握元件選擇、靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置、溫度補(bǔ)償?shù)群诵募记?，以下是關(guān)鍵要點(diǎn)：

靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置

靜態(tài)工作點(diǎn)直接影響電路性能，通常設(shè)為Uce約為電源電壓的一半，為信號(hào)正負(fù)變化提供對(duì)稱空間。例如在共射放大電路中，R1和R2通過調(diào)節(jié)電流控制三極管處于放大狀態(tài)(Uce≈Vcc/2)。若Uce偏向Vcc則趨向截止，偏向0V則趨向飽和。 ?

溫度補(bǔ)償技巧

差分放大電路通過雙管對(duì)稱設(shè)計(jì)有效抑制溫度漂移。例如，溫度升高導(dǎo)致基極電流上升時(shí)，兩管集電極電流同步增大，通過輸出差分信號(hào)抵消溫漂影響。實(shí)際應(yīng)用中需合理選擇Re電阻值平衡放大能力與溫漂抑制效果。 ?

直流偏置電阻調(diào)節(jié)

R1、R2作為直流偏置電阻，通過控制電流大小決定三極管工作狀態(tài)。例如，增大R1/R2阻值可使三極管從放大狀態(tài)進(jìn)入截止或飽和狀態(tài)，需根據(jù)信號(hào)幅度動(dòng)態(tài)調(diào)整以優(yōu)化線性放大區(qū)間。 ?

信號(hào)耦合方式

耦合電容C1、C2實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳遞，利用電容電壓不能突變的特性完成交流信號(hào)耦合。設(shè)計(jì)時(shí)需匹配電容容量與信號(hào)頻率，避免相位失真。

放大電路的核心在于三極管，因此對(duì)三極管的基本了解至關(guān)重要。三極管可構(gòu)成多種放大電路，此處我們僅聚焦于幾種常見類型進(jìn)行解析。圖1所示即為一例共射基本放大電路。對(duì)于放大電路，我們需要掌握的關(guān)鍵內(nèi)容包含：深入剖析電路中各元件的職能;透徹理解放大電路的工作原理;具備分析并計(jì)算電路靜態(tài)工作點(diǎn)的能力;以及充分領(lǐng)悟靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置的意義與策略。

三極管作為放大電路的核心元件，其作用至關(guān)重要。在實(shí)際應(yīng)用中，由三極管構(gòu)成的放大電路形式多樣，為了更好地理解和應(yīng)用，我們選取了共射基本放大電路進(jìn)行詳細(xì)解析(如圖1所示)。在分析此類電路時(shí)，我們需要掌握以下關(guān)鍵內(nèi)容：

深入剖析電路中各元件的具體作用;

理解并闡述放大電路的放大原理;

掌握分析計(jì)算電路靜態(tài)工作點(diǎn)的方法;

明確靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置的重要性和具體方法。

其中，第四項(xiàng)內(nèi)容在實(shí)際應(yīng)用中顯得尤為關(guān)鍵。接下來，我們將結(jié)合圖1所示的共射基本放大電路，深入探討以上各點(diǎn)的具體含義和應(yīng)用。

圖1中，C1和C2作為耦合電容，其核心作用是傳遞信號(hào)。由于電容兩端的電壓無法突變，當(dāng)交流信號(hào)輸入時(shí)，輸出端的電壓會(huì)隨之變化，從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)的耦合傳遞。需要注意的是，電容兩端的電壓并非完全不能變化，而是在一定條件下逐漸響應(yīng)輸入信號(hào)。

R1和R2為三極管V1的直流偏置電阻，為三極管提供必要的工作條件。直流偏置的本質(zhì)是為三極管注入穩(wěn)定的電能，以確保其正常工作。在電路中，電源必須為直流電源，以保持工作的穩(wěn)定性。通過電阻供電，如同調(diào)節(jié)水龍頭的水流，控制電流的大小，從而決定三極管的工作狀態(tài)。

三極管的工作狀態(tài)可以通過Uce的大小來判別。當(dāng)Uce接近電源電壓VCC時(shí)，三極管處于載止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)Ic電流較小，R2兩端電壓接近0V，Uce因此接近VCC。若Uce接近0V，則三極管進(jìn)入飽和狀態(tài)，Ic電流達(dá)到最大值，無法再增大。這兩種狀態(tài)合稱為開關(guān)狀態(tài)。除此之外，三極管還處于放大狀態(tài)，此時(shí)Uce約為電源電壓的一半。通過觀察Uce的偏向，可以判斷三極管的工作趨勢(shì)。

在理解靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置目的和方法時(shí)，我們需明確其關(guān)鍵作用。靜態(tài)工作點(diǎn)不僅影響三極管的工作狀態(tài)，還對(duì)電路的性能和穩(wěn)定性產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。因此，合理設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)于優(yōu)化電路性能至關(guān)重要。

放大電路的核心任務(wù)是將輸入信號(hào)進(jìn)行放大后輸出，這通常涉及電壓、電流和功率的放大，但本文不深入探討這些細(xì)節(jié)。以正弦交流信號(hào)為例，我們關(guān)注的是信號(hào)大小的變化，即其正負(fù)變化。在圖1所示的放大電路中，靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置至關(guān)重要，通常設(shè)定為Uce接近電源電壓的一半。這一設(shè)置的目的在于為信號(hào)的正負(fù)變化提供對(duì)稱的空間。當(dāng)沒有信號(hào)輸入時(shí)，即信號(hào)輸入為0，Uce作為參考點(diǎn)，通常設(shè)定為電源電壓的一半。隨著輸入信號(hào)的增大，Ib和Ic電流也會(huì)相應(yīng)增大，導(dǎo)致電阻R2上的電壓U2升高，進(jìn)而Uce降低。理論上，U2最大可達(dá)到VCC，使得Uce最小降至0V。反之，當(dāng)輸入信號(hào)減小時(shí)，Ib和Ic電流會(huì)減小，U2降低，Uce則相應(yīng)升高。這樣，在輸入信號(hào)的一定范圍內(nèi)發(fā)生正負(fù)變化時(shí)，以1/2VCC為基準(zhǔn)的Uce能夠獲得一個(gè)對(duì)稱的變化范圍。

為了將Uce設(shè)計(jì)成接近電源電壓的一半，我們需要考慮幾個(gè)關(guān)鍵因素。首先，Ic和Ib是三極管的核心電流，它們之間存在關(guān)系Ic=β×Ib。然而，對(duì)于初學(xué)者來說，確定Ic和Ib的合適值并不容易，因?yàn)檫@涉及到多個(gè)復(fù)雜因素。但一般來說，對(duì)于小功率管，Ic通常設(shè)定在零點(diǎn)幾毫安到幾毫安的范圍內(nèi);中功率管則在幾毫安到幾十毫安;而大功率管則在幾十毫安到幾安的范圍。通過合理選擇這些電流值，我們可以有效地設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)，優(yōu)化放大電路的性能。

在圖1所示的電路中，若設(shè)定Ic為2mA，我們可以通過電阻R2的阻值來計(jì)算。已知VCC為12V，那么1/2VCC即為6V。通過電阻定律R=U/I，我們可以得出R2的阻值為6V除以2mA，即3KΩ。接下來，若Ic保持為2毫安，那么Ib可以通過公式Ib=Ic/β來推算，其中β是關(guān)鍵參數(shù)。通常，β的理論取值約為100，因此Ib的值為2mA除以100，即20μA。進(jìn)一步地，R1的阻值可以通過公式R1=(VCC-0.7V)/Ib來計(jì)算，其中0.7V是三極管的基極-發(fā)射極電壓。將已知數(shù)值代入公式，我們得到R1的阻值為56.5KΩ。然而，實(shí)際情況中，小功率管的β值可能遠(yuǎn)大于100，甚至可能達(dá)到150到400或更高。因此，按照上述計(jì)算方法進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，電路可能會(huì)進(jìn)入飽和狀態(tài)。

這解釋了為何有時(shí)我們的計(jì)算看似無誤，但實(shí)際效果卻不佳。這背后的原因是理論計(jì)算與實(shí)際情況之間存在差異，特別是受β值的影響。在進(jìn)行電路設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮這種差異以確保穩(wěn)定性。

相比之下，圖2所示的分壓式偏置電路在分析和實(shí)際測(cè)量上更為一致。這種電路的設(shè)計(jì)和計(jì)算方法在實(shí)際應(yīng)用中更為可靠和穩(wěn)定。

在圖2所示的分壓式偏置電路中，我們同樣設(shè)定Ic為2mA，并設(shè)計(jì)Uce為1/2VCC，即6V。那么，如何確定R1、R2、R3和R4的取值呢?我們可以利用以下公式進(jìn)行計(jì)算：由于Uce設(shè)計(jì)為6V，那么Ic乘以(R3+R4)應(yīng)等于6V，同時(shí)近似認(rèn)為Ic等于Ie。由此，我們可以推算出R3與R4的和為3KΩ。在實(shí)際操作中，R4通常取100Ω，而R3則一般選擇2.9KΩ。但需要注意的是，由于E24系列電阻中不存在2.9KΩ，因此我們通常會(huì)選擇更接近的2.7KΩ，這樣取值并不會(huì)帶來顯著差異。此外，R2兩端的電壓等于Ube加上UR4，即0.7V加上100Ω乘以2mA，約為0.9V。

接下來，我們?cè)O(shè)定Ic為2mA，并采用β的理論取值100來推算Ib，得到Ib=2mA/100=20μA。同時(shí)，我們需要估算流過R1的電流，通常這個(gè)電流取值約為Ib的10倍，即200μA。然后，我們可以利用電阻定律來計(jì)算R1和R2的阻值。得到R1約為56KΩ，而R2的阻值則取決于β的實(shí)際取值，若考慮實(shí)際情況中β值可能遠(yuǎn)大于100，那么R2的實(shí)際取值可能為4.7KΩ。

溫度補(bǔ)償與穩(wěn)定性? 溫度補(bǔ)償

最后，我們來了解放大電路的穩(wěn)定工作原理。溫度升高會(huì)導(dǎo)致電流增加，因此通過R4反饋電阻和Ub偏置電壓的變化，可以抑制這種增加以穩(wěn)定集電極電流。具體來說，當(dāng)溫度升高導(dǎo)致集電極電流Ic增加時(shí)，發(fā)射極電流Ie也會(huì)相應(yīng)增大。由于R4兩端的電壓與Ie成正比，即IeR4增大，而Ub由分壓電阻提供且基本保持穩(wěn)定，因此Ube(Ub減去IeR4)會(huì)相應(yīng)下降。這一變化會(huì)導(dǎo)致基極電流Ib減小，從而抑制了集電極Ic的進(jìn)一步增加，有助于穩(wěn)定集電極電流的直流工作點(diǎn)，進(jìn)而減輕了溫度上升對(duì)電路的負(fù)面影響。

? 電流負(fù)反饋偏置電路

通過合理選擇偏置電阻和直流工作點(diǎn)，電流負(fù)反饋偏置電路因其出色的溫度穩(wěn)定性而備受推崇。這種偏置電路在放大電路中得到了廣泛的應(yīng)用，為了減少交流能量在R4上的損耗，可以加入C3電容，使交流信號(hào)旁路到地，從而提高放大電路的交流增益。因此，這種設(shè)計(jì)可以確保放大電路的穩(wěn)定可靠運(yùn)行。

綜上所述，要充分發(fā)揮三極管的優(yōu)勢(shì)，就必須深入理解和掌握上述三種基本組態(tài)放大電路的工作原理和應(yīng)用技巧。