模电-基本放大电路-共射放大

放大有电压放大、电流放大和功率放大。直流电压放大是把小电压放大为大电压。交流电压放大是把电压幅度放大,但频率保持不变,波形尽可能不变,放大后的电压相位可以与信号电压同相或反相。

 基本共射放大电路工作原理

                                  图3.1.2  基本共射放大电路(可实现四倍等反相放大)
 

Rc:安伏变换器,属于人工设置,常取Rc=1kΩ~10kΩ。
    Rb:基极偏置电阻,根据Rc设置,Rb取值几十kΩ~几百kΩ 。
    C1:输入耦合电容,属于人工设置,常取C1=10μF 。
    C2:输出耦合电容,属于人工设置,常取C2=10μF 。
    信号源内阻rs和负载电阻RL属于放大器外围元件,都属于客观存在即已知参数。

基本共射放大器的直流通路与交流通路(迭加法)

基本共射放大电路设计计算

临界工作点设计与输出范围计算

晶体管放大器输出削波失真判断方法:
(1) 输出电压幅度不超限,正弦波
(2) 工作点临界,输出电压幅度超限,底部和顶部对称削平的正弦波
(3) 工作点非临界,输出电压幅度单向超限,底部或顶部削平的正弦波
(4) 工作点非临界,输出电压幅度双向超限,底部和顶部都削平的正弦波

 

### 放大器的设计原理与路分析 放大器是一种常见的放大器结构,广泛应用于音频和其他低频信号处理领域。它的核心元件是一个双极型晶体管(BJT),通过特定的偏置和反馈网络实现信号的有效放大。 #### 1. 工作原理 放大器的核心在于利用晶体管的流增益特性来放大输入信号。具体来说,在正常工作条件下,基极流 \(I_B\) 的微小变化会引起集流 \(I_C\) 较大幅度的变化,从而实现放大效果[^1]。 静态工作点(Q点)的选择至关重要,它决定了放大器能否在线性区域内稳定运行而不失真。如果没有适当设置静态工作点,则可能导致晶体管进入饱和区或截止区,进而引起严重的波形失真[^1]。 #### 2. 静态工作点的重要性 为了使放大器能够正确地放大交流信号而不会产生显著失真,必须合理设定直流偏置条件下的静态操作点 (Quiescent Point, Q-point)[^1]。这通常由电阻分压网络提供稳定的基极压以及相应的发结正向偏置状态完成。一旦确定了恰当的Q点位置之后,就可以确保在整个输入信号周期范围内都能维持良好的线性响应性能。 #### 3. 设计方法概述 以下是设计一个典型NPN型放大器的主要考虑因素: - **选择合适型号的晶体管**: 根据所需频率范围、功率等级以及其他规格指标挑选适合应用场合需求的具体器件类型; - **计算并调整各组件数值**: - 使用标准公式估算所需的Rc(负载电阻), Re(串联负反馈电阻) 和 Rb(基极偏置电阻); - 调整这些参数直到满足预期增益水平(-Av=-β*(RL//Re)/r'e),其中 r’e≈VT/IE; ```python import math def calculate_resistors(Vcc, Vceq, Icq, Beta): Rc = (Vcc - Vceq) / Icq Ibq = Icq / Beta Rb = (Vcc * 0.7) / Ibq return Rc, Rb # Example values Vcc = 12 # Supply voltage in volts Vceq = 6 # Collector-emitter quiescent voltage in volts Icq = 2e-3 # Quiescent collector current in amperes Beta = 100 # Current gain of the transistor Rc_value, Rb_value = calculate_resistors(Vcc, Vceq, Icq, Beta) print(f"Collector resistor value: {Rc_value:.2f} Ohms") print(f"Base biasing resistor value: {Rb_value:.2f} kOhms") ``` 此脚本可以帮助初学者快速估计某些基础配置下所需要的外部无源元器件阻抗大小关系。 #### 4. 动态行为评估 除了关注稳态表现外,还需要深入探讨瞬变过程中的动态特征如何影响整体效能。例如可以通过SPICE仿真工具观察实际情况下不同工况下的输出波形质量,并据此进一步优化设计方案以达到最佳平衡点之间取舍的目的。 ---
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