利用一個(gè)三極管設(shè)計(jì)放大信號(hào)處理電路

一個(gè)三極管設(shè)計(jì)放大信號(hào)處理電路的流程

1、確定被處理信號(hào)的屬性

你要處理這個(gè)信號(hào)，必須知道被處理的是什么信號(hào)。這是處理信號(hào)的第一步。你能夠了解的屬性越多越好。包括，這個(gè)信號(hào)的頻率，信號(hào)的輸出伏安特性(輸出電阻)，信號(hào)的空載輸出等等。這里不得不提出，在很多描述三極管應(yīng)用的教程中，都把輸入信號(hào)默認(rèn)為理想信號(hào)了。要么是理想的小電壓信號(hào)，要么是理想的小電流信號(hào)。在實(shí)際應(yīng)用中，所有的電信號(hào)都是由實(shí)際設(shè)備輸出的。比如，是從一個(gè)振諧電路輸出的(LC回路，收音機(jī)等等)，或者是從上一級(jí)三極管輸出的(很多模擬信號(hào)處理芯片的輸出)。這些設(shè)備輸出的信號(hào)都具有這個(gè)設(shè)備的“脾氣”。所以，現(xiàn)實(shí)中的信號(hào)處理電路設(shè)計(jì)，第一步就是盡可能多的去收集被處理信號(hào)的信息。

那么問(wèn)題就來(lái)了，要對(duì)被處理信號(hào)了解到什么程度呢?電信號(hào)是以電流或者電壓的形式表現(xiàn)出來(lái)的。如果我們把被處理信號(hào)短路，很多情況下就會(huì)影響信號(hào)生成電路的內(nèi)部工作環(huán)境。使信號(hào)不被正常的產(chǎn)生了。事實(shí)上很多情況下，我們都希望測(cè)試信號(hào)的回路不要去影響產(chǎn)生信號(hào)的內(nèi)部回路。最理想的情況就是，完全不影響信號(hào)生成的內(nèi)部回路。怎么做到不影響?那就是保持輸出信號(hào)開(kāi)路。。。(這不是廢話?)。實(shí)際情況是，我們不可能做到不影響信號(hào)內(nèi)部回路，我們只能做到影響“盡可能的小”。如何做到盡可能的小?那就是加大輸入信號(hào)之間的電阻，輸入信號(hào)之間開(kāi)路就等效于他們之間連接一個(gè)無(wú)窮大的電阻。可是如果被處理信號(hào)之間的電阻太大，會(huì)使信號(hào)的電流過(guò)小，從而增加信號(hào)放大的難度。這就是為什么我們要了解被處理信號(hào)的“脾氣”。為了不影響信號(hào)的發(fā)生，我們需要把放大電路的輸入電阻設(shè)計(jì)得盡可能大。而為了減少放大電路的負(fù)擔(dān)，我們需要把輸入電阻盡可能的小。這兩句話，其實(shí)不矛盾。

總結(jié)起來(lái)就是：用三極管設(shè)計(jì)放大電路時(shí)，我們需要放大電路的輸入電阻在盡可能少地影響信號(hào)發(fā)生的情況下，盡可能的小。

要達(dá)到這一步，就必須了解信號(hào)輸出設(shè)備的性能。或者說(shuō)，信號(hào)發(fā)生器的輸出電阻。因此用三極管設(shè)計(jì)放大電路，第一步是：

根據(jù)信號(hào)的發(fā)生設(shè)備，計(jì)算出放大電路需要配備的合適輸入阻抗。

2、根據(jù)目標(biāo)信號(hào)放大倍數(shù)和頻率，選定合適的三極管

三極管的數(shù)據(jù)手冊(cè)里一般都會(huì)有自己的幅頻特性圖。有的三極管是不適應(yīng)非常高頻信號(hào)的，它們對(duì)于這個(gè)信號(hào)衰減太大，起不到放大作用。用于放大功能的三極管必須選擇合適的型號(hào)。根據(jù)具體需求，看是否需要雙級(jí)放大(達(dá)林頓管)，或者更多。

3、根據(jù)信號(hào)的輸入電流，配置好電路的靜態(tài)回路

在第一步中，我們已經(jīng)為電路配備好了輸入電阻。那么接下來(lái)，就需要在此基礎(chǔ)上為這個(gè)信號(hào)配置一個(gè)穩(wěn)定的靜態(tài)工作點(diǎn)(很多教程把這一步作為第一步了)。這里不做詳細(xì)說(shuō)明了。因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)上的教材能夠把這一步的具體內(nèi)容介紹得很清楚。有一點(diǎn)小竅門(mén)是，如果你知道小信號(hào)的輸入電流的振幅，那么只要滿足集電極的電流在相應(yīng)振幅(aI)下，仍然能夠讓三極管的Vce電壓大于飽和電壓小于最大電壓(Vcc)就夠了。

4、配置放大電路的輸出電阻

信號(hào)處理完，終究是用于實(shí)際的。這是我們放大信號(hào)的初衷。有時(shí)候，我們想要的輸出是一個(gè)放大后的電壓信號(hào)，來(lái)供數(shù)模轉(zhuǎn)化模塊讀取。有時(shí)候，我們想要的輸出信號(hào)是一個(gè)電流來(lái)直接驅(qū)動(dòng)一個(gè)喇叭。等等。在很多情況下，要使放大電路既滿足輸入信號(hào)的要求，還要滿足輸出信號(hào)的要求，都需要多級(jí)的三極管配合來(lái)處理。具體的處理方式就十分復(fù)雜了。市場(chǎng)上有各種各樣的集成芯片，都是做好了的現(xiàn)成三極管組合多級(jí)放大電路，由于應(yīng)對(duì)常用的信號(hào)處理。如果信號(hào)比較特殊，那就需要獨(dú)立構(gòu)建放大回路了。

5、重復(fù)1、2、3、4步。

這是要完成高質(zhì)量放大電路的必要條件。有時(shí)候你按照步驟來(lái)設(shè)計(jì)電路，會(huì)發(fā)現(xiàn)為了滿足這個(gè)條件，而不得不去修改另外一個(gè)條件。很多情況下，只能采用權(quán)宜之計(jì)。因此，一個(gè)優(yōu)秀的電路，是一個(gè)優(yōu)秀的工程師重復(fù)設(shè)計(jì)，多次推演而設(shè)計(jì)出來(lái)的。這就是電路仿真軟件出現(xiàn)的意義。它們可以縮短重復(fù)實(shí)驗(yàn)的時(shí)間，縮短設(shè)計(jì)周期。

其實(shí)，以上的幾個(gè)步驟都可以對(duì)應(yīng)到一個(gè)集成放大器芯片內(nèi)部的輸入相，放大相和輸出相中。現(xiàn)代的實(shí)際應(yīng)用中都會(huì)采用集成的放大器來(lái)處理信號(hào)。但是作為一個(gè)技術(shù)的愛(ài)好者，做一些事情不需要考慮實(shí)際意義。有時(shí)候是因?yàn)槠D難，所以喜歡。