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电子设计共射放大电路的设计

2019年11月12日 10:11

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想要大概了解共射放大电路的原理是很简单的,几行数学推导就可以了。但是想要真正涉及好一个共射放大电路却并不是容易的事,我们用前面的几篇文章讨论了共射放大器的基础问题,有了这些基础概念,就可以真正的电路设计了。这里来总结下共射放大器的设计步骤。

1、电子设计要求:

以阻容耦合共射放大电路为例,对输入峰峰值为2V的1kHz正弦信号,负载100kohm,设计5倍放大电路。

2、电子设计思路和步骤

第一步:首先,必须选定供电电压VCC

电路中,供电电压高则功耗大,在可能的情况下大家应该不断的减小供电电压以实现低功耗。在放大电路中,最小的供电电压取决于输入信号的幅度和放大倍数。例如要把2Vpp的信号放大5倍,极限VCC也需要大于10.5V(0.5V为V_ces和V_Re)。供电电压余量越大设计压力越小,这里我们取常见的15V电压作为VCC。

第二步:电子设计Rc的取值

需根据负载电阻大小设定共射放大电路的输出阻抗Rc。电路中的电阻取值一定是有权衡考虑的,如果越大越好拍;不如开路,如果越小越好,不如短路。Rc越小输出阻抗越小,带上负载后放大倍数越稳定。但是Rc越小放大电路的静态功耗越大,即不带负载时“白白”消耗掉的功率。

综合考虑负载情况,设定为负载100kohm的十分之一,这样90%的电压就会加到负载上,对放大倍数影响不大;Rc=10kohm。

电路设计

第三步:电子设计Re的取值

根据放大倍数公式,A=-Rc/Re,放大倍数为5,所以,Re=2kohm。

第四步:电子设计输入信号偏置电压的大小

共射放大电路是反向放大,所以输入信号的直流偏移越高,输出信号越偏下方;输入信号偏移越低,输出信号越偏上方。如无特殊要求,可将输出信号至于电源轨正中央的位置(这样可以获得最大不失真增益),如下图所示。

根据直流等效电路以及Vc=7.5V,可以反推出输入信号的直流偏移Vb。这里我们取偏置电压Vb=2.2V。

第五步:电子设计R1、R2的大小

由于15V分压得到2.2V,分压电阻的配比是无穷无尽的,当然越大的电阻功耗越低,输入阻抗越高。但是由于分压电阻网络还存在一个分支流过三极管的B极,所以R2必须小到可以忽略流过这个支路的电流才行,按beta=100来计算,支路的等效电阻为100*Re=200kohm。所以,这里选R2=20kohm,远小于支路等效电阻。

根据R2为20kohm,计算出R1=116kohm,116kohm在E24系列中没有,取最接近的R1为120kohm。这样会带来一点直流误差,但是由于VCC余量比较大,些许误差没有影响。

第六步:电解电容C1和C2的选择

电解电容必须对交流信号的阻抗接近0。换句话说,电解电容用多大才够,是和信号频率有关的。从滤波器的观点,电容C1和R1 || R2 || beta * Re构成了高通滤波器,只要保证高通滤波器截止频率低于信号频率的1/10就可以认为对输入信号阻抗为0,这里取C1=120nf。同样,电容C2与负载RL构成高通滤波器,只要保证高通滤波器截止频率低于信号频率的1/10就可以认为对输出信号阻抗为0,这里取C2=20nf。


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