《共發(fā)射極放大電路》課件

共發(fā)射極放大電路歡迎來到共發(fā)射極放大電路課程。本課程將深入探討這種重要的模擬電子電路，分析其工作原理、特性和應(yīng)用。目標與內(nèi)容概述理解基本原理掌握共發(fā)射極放大電路的工作機制和特性。分析電路性能學習評估和優(yōu)化電路的各項性能指標。設(shè)計實踐通過實例學習共發(fā)射極放大電路的設(shè)計方法。應(yīng)用探索了解該電路在電子設(shè)備中的廣泛應(yīng)用。共發(fā)射極放大電路基本特性高輸入阻抗減少對信號源的負載影響，提高電路的靈敏度。低輸出阻抗有利于驅(qū)動后級電路，提高功率傳輸效率。電壓放大能力強可實現(xiàn)高增益，適用于小信號放大。共發(fā)射極放大電路的等效電路電阻模型使用電阻網(wǎng)絡(luò)模擬電路的直流和交流特性。電容模型引入電容元件模擬電路的頻率響應(yīng)。晶體管模型使用小信號模型描述晶體管的動態(tài)特性。共發(fā)射極放大電路的輸入特性輸入阻抗通常在幾千歐姆到幾萬歐姆之間，有利于信號耦合。輸入電壓范圍受晶體管特性影響，一般在幾十毫伏到幾百毫伏之間。輸入電流基極電流較小，通常在微安級別，減少對信號源的負載。共發(fā)射極放大電路的輸出特性1輸出阻抗較低，通常在幾百歐姆到幾千歐姆之間，有利于驅(qū)動負載。2輸出電壓擺幅受供電電壓限制，典型值為供電電壓的70%-80%。3輸出電流能力取決于晶體管規(guī)格，一般可達到幾十毫安到幾百毫安。共發(fā)射極放大電路的伏安特性截止區(qū)輸入電壓低于開啟電壓，晶體管關(guān)閉。線性區(qū)輸入電壓適中，晶體管工作在放大狀態(tài)。飽和區(qū)輸入電壓過高，晶體管完全導通，失去放大作用。共發(fā)射極放大電路的放大特性1電壓增益2電流增益3功率增益4相位特性電壓增益通常為10-100倍，電流增益可達數(shù)十到數(shù)百倍，功率增益是兩者之積。輸出信號相位與輸入相反。共發(fā)射極放大電路的頻率特性1低頻響應(yīng)2中頻響應(yīng)3高頻響應(yīng)4帶寬低頻受耦合電容影響，高頻受晶體管本征電容限制。中頻段增益穩(wěn)定，帶寬通常在幾Hz到幾MHz。共發(fā)射極放大電路的噪聲特性1/f閃爍噪聲低頻噪聲，與晶體管制造工藝相關(guān)。kT/C熱噪聲由電阻和晶體管產(chǎn)生，與溫度成正比。10dB信噪比典型值，可通過優(yōu)化設(shè)計提高。共發(fā)射極放大電路的熱穩(wěn)定性溫度漂移溫度變化導致晶體管參數(shù)變化，影響電路性能。熱失控溫度升高可能導致電流增加，形成正反饋，需要采取措施防止。穩(wěn)定措施使用負反饋、溫度補償?shù)燃夹g(shù)提高電路的熱穩(wěn)定性。共發(fā)射極放大電路的負載特性1負載線分析通過負載線確定晶體管的工作點。2負載匹配合理選擇負載阻抗，實現(xiàn)最大功率傳輸。3動態(tài)負載范圍考慮負載變化對電路性能的影響。4負載調(diào)節(jié)設(shè)計電路以適應(yīng)不同負載條件。共發(fā)射極放大電路的溫度特性溫度系數(shù)描述電路參數(shù)隨溫度變化的程度。低溫特性低溫可能導致晶體管性能下降。高溫特性高溫可能引起漏電流增加，影響電路穩(wěn)定性。共發(fā)射極放大電路的偏置電路1固定偏置結(jié)構(gòu)簡單，但溫度穩(wěn)定性差。2分壓偏置常用方式，具有較好的溫度穩(wěn)定性。3自偏置利用發(fā)射極電阻提供負反饋，提高穩(wěn)定性。4恒流源偏置提供穩(wěn)定的偏置電流，性能最佳但成本較高。共發(fā)射極放大電路的直流偏置設(shè)計確定工作點選擇合適的集電極電流和集電極-發(fā)射極電壓。計算偏置電阻根據(jù)工作點和晶體管參數(shù)計算所需的偏置電阻值。溫度補償添加溫度補償電路，如熱敏電阻，提高溫度穩(wěn)定性。仿真驗證使用電路仿真軟件驗證偏置設(shè)計的正確性。共發(fā)射極放大電路的交流負載設(shè)計負載阻抗匹配選擇合適的負載電阻，實現(xiàn)最大功率傳輸。耦合電容選擇確定合適的耦合電容值，保證低頻響應(yīng)。旁路電容設(shè)計選擇合適的旁路電容，提高高頻性能。輸出阻抗優(yōu)化通過電路設(shè)計降低輸出阻抗，提高驅(qū)動能力。共發(fā)射極放大電路的頻率補償設(shè)計1高頻補償2低頻補償3相位補償4帶寬擴展高頻補償使用并聯(lián)電容，低頻補償采用大耦合電容。相位補償網(wǎng)絡(luò)改善相頻特性。帶寬擴展技術(shù)如電感峰值補償可提高頻率響應(yīng)。共發(fā)射極放大電路的放大倍數(shù)設(shè)計10-100x典型增益共發(fā)射極放大電路的常見電壓增益范圍。20dB增益單位20dB對應(yīng)10倍電壓增益，常用于描述放大器性能。1/β反饋因子負反饋的深度，影響電路的實際增益。共發(fā)射極放大電路的電源設(shè)計電源電壓選擇根據(jù)所需輸出擺幅和功耗要求選擇合適的電源電壓。電源濾波設(shè)計適當?shù)臑V波電路，減少電源噪聲對放大電路的影響。電壓穩(wěn)定使用穩(wěn)壓器或線性調(diào)節(jié)器提供穩(wěn)定的供電電壓。共發(fā)射極放大電路的耦合電路設(shè)計電容耦合使用電容器阻隔直流，傳遞交流信號，常用于多級放大。變壓器耦合利用變壓器實現(xiàn)阻抗匹配和電氣隔離，適用于功率放大。直接耦合直接連接各級電路，省去耦合元件，但需要謹慎設(shè)計偏置。共發(fā)射極放大電路的典型應(yīng)用電路共發(fā)射極放大電路在電子設(shè)備中的應(yīng)用消費電子音響設(shè)備、電視機、移動電話等音頻放大電路。通信設(shè)備無線電收發(fā)器、基站設(shè)備中的射頻放大器。工業(yè)控制傳感器信號調(diào)理、儀表放大器等精密測量電路。醫(yī)療設(shè)備心電圖機、超聲設(shè)備等生物電信號放大器。共發(fā)射極放大電路設(shè)計實例分析1設(shè)計需求設(shè)計一個音頻前置放大器，增益20dB，帶寬20Hz-20kHz。電路方案采用單管共發(fā)射極配置，使用分壓偏置，輸出采用電容耦合。關(guān)鍵參數(shù)選用BC547B晶體管，偏置電流2mA，負載電阻1kΩ。共發(fā)射極放大電路設(shè)計實例分析21偏置設(shè)計計算偏置電阻值，確保晶體管工作在線性區(qū)。2交流分析計算小信號參數(shù)，確定實際增益和輸入輸出阻抗。3頻率響應(yīng)選擇合適的耦合電容，確保低頻響應(yīng)滿足要求。4噪聲分析計算電路噪聲系數(shù)，評估信噪比性能。共發(fā)射極放大電路設(shè)計實例分析3原理圖繪制使用EDA軟件繪制詳細的電路原理圖。仿真驗證進行DC、AC和瞬態(tài)分析，驗證電路性能。PCB設(shè)計根據(jù)原理圖設(shè)計印刷電路板布局。樣機測試制作樣機并進行實際測試，驗證設(shè)計正確性。共發(fā)射極放大電路設(shè)計實例分析4溫度補償添加熱敏電阻網(wǎng)絡(luò)，提高電路的溫度穩(wěn)定性。反饋網(wǎng)絡(luò)設(shè)計負反饋網(wǎng)絡(luò)，改善線性度和穩(wěn)定性。輸出保護增加過流保護電路，提高電路的可靠性。EMC設(shè)計考慮電磁兼容性，添加必要的濾波和屏蔽措施。共發(fā)射極放大電路設(shè)計實例分析520dB測試增益實測電壓增益，驗證是否達到設(shè)計指標。19.5kHz帶寬測試測量-3dB帶寬，確認頻率響應(yīng)特性。0.1%失真度測量總諧波失真，評估音頻質(zhì)量。共發(fā)射極放大電路設(shè)計思路總結(jié)需求分析明確應(yīng)用場景和性能指標要求。方案選擇根據(jù)需求選擇合適的電路拓撲和器件。性能優(yōu)化通過仿真和實測不斷優(yōu)化電路參數(shù)。本課件總結(jié)1基礎(chǔ)知識2設(shè)計方法3實踐技能4應(yīng)用拓展本課程全面介紹了共發(fā)射極放大電路的原理、特性和設(shè)計方