共射极放大电路详解以及电路设计方法

原创 单机片 2022-04-09 11:26

1、共射极放大电路原理:

1)观察共射极放大电路静态参数

如下电路图,电路没有输入输出信号,三极管Uce电压比较大,说明三极管并未完全导通。基极有很小电流Ib=8.5uA,集电极电流Ic=943uA,电流放大倍数约为110倍。

此电路原理是,在静态基础上增大或者减小三极管的基极电流,控制三极管的导通程度,进而控制输出电压。

2)观察共射极放大电路波形

现在我们增加输入信号,这里是1KHz,峰峰值500mV信号,测量输出波形相位相反,幅值增大,如下:注意图中的黄色标签为动态参数请忽略。

放大倍数A = 937/491 = 1.9倍。


测量基极和射极波形如下,发现Ub总是比Ue高出0.7V左右。这个压差不是不变的,只是变化非常小,具体参见前面文章《三极管原理》。实际上不同型号的三极管这个压差也不同,但都可以近似按照0.7设计电路。

3)共射极放大电路放大倍数推导

由上面的实测波形可知,基极与射极差值固定,约0.7V,因此基极输入动态信号时,基极变化量等于射极变化量:

因此,射极电流变化量:

射极电流和集电极电流几乎相等,得出集电极电阻两端电压变化量:

又因为集电极电阻一端电压固定,因此集电极电压变化量和电阻两端电压变化量相等。

最终得出放大倍数:

注意1:这里放大的是基极变化量,不是基极电压,不少朋友一直这么认为,千万注意。

注意2:共射极放大电路放大倍数和三极管的电流放大倍数没有关系。


2、共射极放大电路设计:

1)设计要求

输出最大峰峰值:1V

放大倍数:2倍

2)静态时设计原则

一般情况下静态时Ic设计为1至几mA。

因为Ube随基极电流变化,而且Ube和温度相关,为负温度系数,Ube变化Ue跟随变化,因此要求Ue电压要远远大于Ube变化值,使Ube的变化值可以忽略,一般情况下Ue为1~2V即可。

3)开始设计

选择Ic = 1mA,Ue = 2V,没错就是直接选择。

1))计算Re

Re = 2V/1mA = 2kΩ

2))计算Rc

设计要求放大倍数为2倍

A=Rc/Re,因此Rc = A*Re = 2*2kΩ = 4kΩ

3))计算静态时Ub

Ub = Ue + 0.7V = 2.7V

4))计算供电电压

静态时集电极电阻压降为:

Urc = 1mA * 4kΩ = 4V

假定供电电压为U,静态时输出电压:

Uout1 = U - Urc = U - 4

饱和时Uce几乎为0,因此输出电压为Rc和Re分压:

Uout2 = U/3

截止时三极管关断,输出电压为U

Uout3 = U

为了直观一些,把三个电压放入图表中:

设计要求输出电压峰峰值能够达到1V,观察Uout3和Uout1之间压差为4V,肯定满足,只需要求Uout1-Uout2>0.5V即可

U-4 - U/3 > 0.5

U > 6.75V即可,小于此值时输出负半轴被削去一部分。

5))计算静态时基极偏置

要求基极偏置电流远远大于基极电流,一般大于10倍称之为远远大于,这样基极电流就能忽略不计。一般三极管电流放大倍数为几十至几百不等。其实这不影响电路设计,我们直接按照100倍计算。

三极管电流放大倍数β=100

Ib = 1mA/100 = 0.01mA

确定偏置电流

Ibias = 0.01mA * 10 = 0.1mA

计算R2

R2 =Ub/0.1mA = 2.7V/0.1mA = 27kΩ

计算R1 + R2 = 6.75V/0.1mA = 67.5kΩ

R1 = 40.5kΩ

按照以上计算的参数静态时仿真结果如下:


仿真结果显示,Re压降并不是设定值2V,Ub也是不是2.7V,Ic也不是1mA,但是都比较接近。这是由于以上计算都是基于基极电流Ib太小忽略不计得出的。Ib这个小电流,会把R1和R2的分压值拉低一些,变为2.56V,同样因为Ub被拉低,Uc就变高一些,不过这不会带来严重问题。

现在我们尝试减小R1为37K,增大偏置电流,各项参数符合设计值,静态时仿真结果如下:

以上参数都是计算值,根据实际情况,电压源调整为7.5V常用电压源,Rc调整3.9K常用电阻。电压源调整,偏置电路需要重新计算,才能保证Ub约为2.7V。

R1 + R2 = 7.5V/0.1mA = 75K

R1 =  75K - 27K = 48K,这里选择47K常用规格

静态时仿真结果如下:

6))现在来测量一下输入输出波形:

实际放大倍数:

A = 937.8/492 = 1.91基本符合预期,也基本达到了1Vpp的要求。


7))降低电源电压方法:

如果觉得7.5V电压有点高了,计算时根据实际情况适当减小Ue,以下是Ue = 1V,Ic = 1mA时的计算结果。

Re = 1K

Rc = 2K

U > 3.75V,这里选择5V

R1 = 17K,这里选择常用规格电阻18K

计算R1

R1+R2 = 5V/0.1mA = 50K

R1 = 50K - 17K = 33K

A = 947.7/491.1 = 1.93基本符合预期,也基本达到了1Vpp的要求。


添加关注,了解更多干货!


单机片 了解更多干货,欢迎关注"硬件工程师技术干货"公众号
评论 (0)
  • ‌一、高斯计的正确选择‌1、‌明确测量需求‌‌磁场类型‌:区分直流或交流磁场,选择对应仪器(如交流高斯计需支持交变磁场测量)。‌量程范围‌:根据被测磁场强度选择覆盖范围,例如地球磁场(0.3–0.5 G)或工业磁体(数百至数千高斯)。‌精度与分辨率‌:高精度场景(如科研)需选择误差低于1%的仪器,分辨率需匹配微小磁场变化检测需求。2、‌仪器类型选择‌‌手持式‌:便携性强,适合现场快速检测;‌台式‌:精度更高,适用于实验室或工业环境。‌探头类型‌:‌横向/轴向探头‌:根据磁场方向选择,轴向探头适合
    锦正茂科技 2025-05-06 11:36 154浏览
  • 想不到短短几年时间,华为就从“技术封锁”的持久战中突围,成功将“被卡脖子”困境扭转为科技主权的主动争夺战。众所周知,前几年技术霸权国家突然对华为发难,导致芯片供应链被强行掐断,海外市场阵地接连失守,恶意舆论如汹涌潮水,让其瞬间陷入了前所未有的困境。而最近财报显示,华为已经渡过危险期,甚至开始反击。2024年财报数据显示,华为实现全球销售收入8621亿元人民币,净利润626亿元人民币;经营活动现金流为884.17亿元,同比增长26.7%。对比来看,2024年营收同比增长22.42%,2023年为7
    用户1742991715177 2025-05-02 18:40 129浏览
  • 多功能电锅长什么样子,主视图如下图所示。侧视图如下图所示。型号JZ-18A,额定功率600W,额定电压220V,产自潮州市潮安区彩塘镇精致电子配件厂,铭牌如下图所示。有两颗螺丝固定底盖,找到合适的工具,拆开底盖如下图所示。可见和大部分市场的加热锅一样的工作原理,手绘原理图,根据原理图进一步理解和分析。F1为保险,250V/10A,185℃,CPGXLD 250V10A TF185℃ RY 是一款温度保险丝,额定电压是250V,额定电流是10A,动作温度是185℃。CPGXLD是温度保险丝电器元件
    liweicheng 2025-05-05 18:36 140浏览
  • 一、gao效冷却与控温机制‌1、‌冷媒流动设计‌采用低压液氮(或液氦)通过毛细管路导入蒸发器,蒸汽喷射至样品腔实现快速冷却,冷却效率高(室温至80K约20分钟,至4.2K约30分钟)。通过控温仪动态调节蒸发器加热功率,结合温度传感器(如PT100铂电阻或Cernox磁场不敏感传感器),实现±0.01K的高精度温度稳定性。2、‌宽温区覆盖与扩展性‌标准温区为80K-325K,通过降压选件可将下限延伸至65K(液氮模式)或4K(液氦模式)。可选配475K高温模块,满足材料在ji端温度下的性能测试需求
    锦正茂科技 2025-04-30 13:08 467浏览
  •  一、‌核心降温原理‌1、‌液氮媒介作用‌液氮恒温器以液氮(沸点约77K/-196℃)为降温媒介,通过液氮蒸发吸收热量的特性实现快速降温。液氮在内部腔体蒸发时形成气-液界面,利用毛细管路将冷媒导入蒸发器,强化热交换效率。2、‌稳态气泡控温‌采用‌稳态气泡原理‌:调节锥形气塞与冷指间隙,控制气-液界面成核沸腾条件,使漏热稳定在设定值。通过控温仪调整加热功率,补偿漏热并维持温度平衡,实现80K-600K范围的快速变温。二、‌温度控制机制‌1、‌动态平衡调节‌控温仪内置模糊控制系统,通过温度
    锦正茂科技 2025-04-30 11:31 59浏览
  • 在全球制造业加速向数字化、智能化转型的浪潮中,健达智能作为固态照明市场的引领者和智能电子以及声学产品的创新先锋,健达智能敏锐捕捉到行业发展的新机遇与新挑战,传统制造模式已难以满足客户对品质追溯、定制化生产和全球化布局的需求。在此背景下, 健达智能科技股份有限公司(以下简称:健达智能)与盘古信息达成合作,正式启动IMS数字化智能制造工厂项目,标志着健达智能数字化转型升级迈入新阶段。此次项目旨在通过部署盘古信息IMS系统,助力健达实现生产全流程的智能化管控,打造照明行业数字化标杆。行业趋势与企业挑战
    盘古信息IMS 2025-04-30 10:13 66浏览
  • 在智能硬件设备趋向微型化的背景下,语音芯片方案厂商针对小体积设备开发了多款超小型语音芯片方案,其中WTV系列和WT2003H系列凭借其QFN封装设计、高性能与高集成度,成为微型设备语音方案的理想选择。以下从封装特性、功能优势及典型应用场景三个方面进行详细介绍。一、超小体积封装:QFN技术的核心优势WTV系列与WT2003H系列均提供QFN封装(如QFN32,尺寸为4×4mm),这种封装形式具有以下特点:体积紧凑:QFN封装通过减少引脚间距和优化内部结构,显著缩小芯片体积,适用于智能门铃、穿戴设备
    广州唯创电子 2025-04-30 09:02 345浏览
  • 文/Leon编辑/cc孙聪颖‍2023年,厨电行业在相对平稳的市场环境中迎来温和复苏,看似为行业增长积蓄势能。带着对市场向好的预期,2024 年初,老板电器副董事长兼总经理任富佳为企业定下双位数增长目标。然而现实与预期相悖,过去一年,这家老牌厨电企业不仅未能达成业绩目标,曾提出的“三年再造一个老板电器”愿景,也因市场下行压力面临落空风险。作为“企二代”管理者,任富佳在掌舵企业穿越市场周期的过程中,正面临着前所未有的挑战。4月29日,老板电器(002508.SZ)发布了2024年年度报告及2025
    华尔街科技眼 2025-04-30 12:40 319浏览
  • 浪潮之上:智能时代的觉醒    近日参加了一场课题的答辩,这是医疗人工智能揭榜挂帅的国家项目的地区考场,参与者众多,围绕着医疗健康的主题,八仙过海各显神通,百花齐放。   中国大地正在发生着激动人心的场景:深圳前海深港人工智能算力中心高速运转的液冷服务器,武汉马路上自动驾驶出租车穿行的智慧道路,机器人参与北京的马拉松竞赛。从中央到地方,人工智能相关政策和消息如雨后春笋般不断出台,数字中国的建设图景正在智能浪潮中徐徐展开,战略布局如同围棋
    广州铁金刚 2025-04-30 15:24 305浏览
  • 你是不是也有在公共场合被偷看手机或笔电的经验呢?科技时代下,不少现代人的各式机密数据都在手机、平板或是笔电等可携式的3C产品上处理,若是经常性地需要在公共场合使用,不管是工作上的机密文件,或是重要的个人信息等,民众都有防窃防盗意识,为了避免他人窥探内容,都会选择使用「防窥保护贴片」,以防止数据外泄。现今市面上「防窥保护贴」、「防窥片」、「屏幕防窥膜」等产品就是这种目的下产物 (以下简称防窥片)!防窥片功能与常见问题解析首先,防窥片最主要的功能就是用来防止他人窥视屏幕上的隐私信息,它是利用百叶窗的
    百佳泰测试实验室 2025-04-30 13:28 569浏览
我要评论
0
0
点击右上角,分享到朋友圈 我知道啦
请使用浏览器分享功能 我知道啦