一个电路教会你设计NPN三极管放大电路

现在踏足到消费类电子，为了保持超高的性价比，在日常设计中经常用分离元器件。比如声音功放，需要一个电压和电流放大，两个三极管几个电阻电容完成。但是后端还需要DSP的处理了。别的不说，现在就分析下三极管设计的前前后后。

我们常见的交流信号放大电路如图所示：

首先要计算出静态工作点：

对于交流信号，我们进行如下分析：假如输入电压引变化 ，则射极电流变化 ，由于 ，那么集电极上变化的电压为

由于C2为“隔直通交”的作用，在基极引入的直流电压被过滤掉，通过整理可以得到电路的放大倍数为

从上式中可以看出，R4与电路的放大倍数成反比，也就是我们常说的负反馈，因此该电路就是经典的共射负反馈电路，R4为发射极反馈电阻。由于负反馈的引入，该电路在R4电阻的作用下可以有效的抑制晶体管三极管hef的分散性和由温度引起的Vbe变化而产生的发射极电流的变化，即常说的负反馈增加了系统的稳定性。

在实际的电路设计中，利用以上的计算公式和选取三极管的数据手册，可以实现简单的，满足功能需求的三极管放大电流。如下图为2SC2412的数据手册，在该手册中可以看出三极管的耐压最大值和电流最大值，这在电路设计中很重要。比如Vbeo为7v，如果在设计中没有注意到这个限制，采用了高于7v的输入电压，那么就会烧毁三极管。还有另外一个需要注意的就是Ic的大小， 2SC2412的Ic最大为150mA，在设计中如果没有注意到这个参数，使Ic过大，也会引起烧毁三极管的结果。

上图描述的是2SC2412的频率特性：频率特性与发射极之间的电流关系。其中纵坐标ft为晶体管的特征频率，是交流电流放大系数为1时的频率。从图中可以看出早80-450Mhz之间，发射极电流Ie有很大的变化。为获得好的频率曲线，在20mA—40mA该款晶体三极管的频率特性最好。因此，找一款适合设计的晶体管，特征频率表也是硬件工程师的一项工作。

在实际电路的设计中，通常会遇到削顶或削底的现象： Vc的数学表达式为

从数学角度看，Vc变化可以从0—Vcc，当R3的阻值过大时，去极限0，那么在Vc的电压表现中表现为电压曲线为一条直线0，这就是削底失真。相反，如果R3过小，会发生削顶失真。为了简化设计中碰到的这些问题，在设计电路中通常将Vc的电位设置在0—Vcc之间，这样，在一定程度上减小了失真现象的产生。

另外一个需要注意的事项是基极偏置电阻的确定。在确定基极偏置电阻时候，需要明确两个事情：a、晶体三极管的基极电流是集电极电流的1/hef，b、基极偏置电阻组成的回路中流过的电流要比晶体三极管基极电流大10倍以上，才能忽略基极电流，通常为了方便，取一个合适、便于计算的数值。

关于耦合电容的选取也要有严谨的态度。从事实角度看，需要从三极管的等效模型来进行分析：C1与输入电阻组成一个高通的滤波电路，输出电阻和C2也构成同样性质的电流。因此，在确定C1的大小时，需要根据

进行计算。对于Rin来说，是R1、R2和R4等效后电阻的并联值。对于确认C2时，需要考虑负载的特性，因为不同的负载特性会影响滤波器的截止频率。

至此，三极管设计的基本关键点已经完成，在实际设计中，在这些基础之上，能完成性能更加完善的电路。

关键词：