如何计算三极管共射放大电路偏置电阻以及饱和电流

登录 · 发表于 2020-6-5 16:54

本帖最后由 captzs 于 2020-6-19 21:34 编辑

如何计算三极管共射放大电路偏置电阻

1)，偏置电阻计算是一个非常基础的问题，到网上找答案，几乎都以0.7V计算Vbe，似乎是共识。以下两个电路就以Rb=(E-0.7)β/Ic计算仿真。设计要求Ic=1.5mA，即，

左管β=45，Rb=(6-0.7)45/1.5=159K；

右管β=60，Rb=(6-0.7)60/1.5=212K。

仿真结果如下，因为没有以不同Vbe计算。

登录 · 发表于 2020-6-5 22:13

2)，以 Rb=(E-Vbe)b/Ic关系式，按照对应的Vbe计算就符合设计指标。

电路参数V=6V，设Rc=2K，Ic=0.5E/Rc=1.5mA

Qa，Rb=(6-0.189)83/1.5=321K

Qb，Rb=(6-0.963)137/1.5=460K

发表于 2020-6-5 22:34

还是黑田彻的书说得好，采用一定的负反馈技术来保证静态工作点的一致性。

登录 · 发表于 2020-6-5 22:53

captzs 发表于 2020-6-5 22:13
2)，以 Rb=(E-Vbe)b/Ic关系式，按照对应的Vbe计算就符合设计指标。电路参数V=6V，设Rc=2K，Ic=0.5E/Rc=1.5m ...

3)，E极加Re得到负反馈，发射极电压Ve=Re(Ic+Ib)=ReIc(1+1/b)。偏置电阻的计算相应改为，Rb=(E-Vbe-Ve)b/Ic。设Re=0.2K，即，

Qa，Ve=0.2*1.5(1+1/83)=0.304V

Rb=(6-0.189-0.304)83/1.5=304K

Qb，Ve=0.2*1.5(1+1/137)=0.302V

Rb=(6-0.963-0.302)137/1.5=432K

登录 · 发表于 2020-6-7 14:47

captzs 发表于 2020-6-5 22:53
3)，E极加Re得到负反馈，发射极电压Ve=Re(Ic+Ib)=ReIc(1+1/b)。偏置电阻的计算相应改为，Rb=(E-Vbe-Ve)b/ ...

4)，基极上下偏置电阻的计算

上电阻电流要数倍于基极电流加信号最大电流之和，则I1=k(Ib+Iin)，而下电阻的电流少一个基极电流I2=I1-Ib。先求出基极电压Vb=Ve+Vbe=ReIc(1+1/b)+Vbe，则，

上偏置电阻R1=(E-Vb)/I1

下偏置电阻R2=Vb/I2

登录 · 发表于 2020-6-7 14:49

captzs 发表于 2020-6-7 14:47
4)，基极上下偏置电阻的计算上电阻电流要数倍于基极电流加信号最大电流之和，则I1=k(Ib+Iin)，而下电阻的 ...

4*)，计算与仿真

三极管BD550参数， b=45，电路参数E=6V，Iz=1.5mA，则，

*)，Ib=1.5/45=0.033mA，不考虑Iin，取k=10，即

I1=kIb=10*0.033=0.33mA，

I2=I1-Ib=0.33-0.033=0.297mA

计算得Vbe=0.189V

Vb=Vbe+Ve=0.189+0.2(1.5+0.033)=0.496V

*)，R1=(E-Vb)/I1=(6-0.496)/0.33=16.6K

*)，R2=Vb/I2=0.496/0.297=1.67K。

@captzs · 发表于 2020-6-8 10:34

老哥，你那二的个管子是不是进入了饱和区啊？

登录 · 发表于 2020-6-8 11:32

bagel 发表于 2020-6-8 10:34
老哥，你那二的个管子是不是进入了饱和区啊？

5），

发表于 2020-6-8 18:20

本帖最后由 andy520520 于 2020-6-9 10:00 编辑

captzs 发表于 2020-6-7 14:49
4*)，计算与仿真三极管BD550参数， b=45，电路参数E=6V，Iz=1.5mA，则，*)，Ib=1.5/45=0.033mA，不考 ...

正确的计算应该是先计算Ib 电流，这个由偏置电阻决定的，
Rb = Rb1 // Rb2

REeq = (1 + Beta)*0.2K , 射极等效输入回路的电阻

从Vb端口往左边等效一个二端网络，一个开路电压源Vopen = E* Rb2/(Rb1 + Rb2)和一个串联电阻Rb

Ib = ( Vopen - 0.7 ) / (Rb + REeq)

登录 · 发表于 2020-6-11 14:36

今天天气不错！

6)，三极管临界饱和是放大进入饱和的状态转折点，所有工作状态唯一稳定点，最适合定量分析，CB极短接是典型电路(左图)，特征是Vc=Vbe，并保持Ic=βIb=(E-Vbe)/Rc的放大比例关系，有唯一性。c结被短路，剩下e结等效PN结，压降用伏安特性关系式Vbe=Vt*Ln(Ic/Is)计算，但是适用范围受三极管参数的限制。电路整体视为PN结，Ic=Iin-Ib，但是在计算中将Iin视为Ic作为导通电流。

例如，Is=1e-16A，即Vbe=Vt*Ln[(2.102e-3)/(1e-16)]=25.86*30.68=793.4mV。

登录 · 发表于 2020-6-11 14:38

captzs 发表于 2020-6-11 14:36
今天天气不错！

6)，三极管临界饱和是放大进入饱和的状态转折点，所有工作状态唯一稳定点，最适合定量分 ...

6*)，将共射放大电路按照临界饱和电路特征Vc=Vbe，Ic=βIb=(E-Vbe)/Rc设置(右图)，即e极压降Vbe=Vc=E-IcRc与上图的电路一样，即压降以Vbe=Vt*Ln(Ic/Is)计算。

计算与仿真，三极管参数Is=1e-16A，β=100，

由于要求Vbe同上述电路，即Ic=(E-Vbe)/Rc=5-0.7934=2.033mA，Ib=Ic/β=0.02033mA，偏置电阻Rb=(E-Vbe)β/Ic=(5-0.793)β/2.1033=200K。计算的e结的导通压降Vbe=Vt*Ln(Ic/Is)=0.973V。

临界饱和点是电路放大状态的极限，所以，放大电路的Vbe可以相同公式计算。电路输出电阻要匹配于负载电阻，而集电极电压取值0.5E，集电极电流就可以确定Ic=0.5E/Rc。

计算：Ic=0.5*5/2=1.25mA，Vbe=Vt*Ln[(1.25e-3)/(1e-16)]=25.86*30.16=779.9mV。

Rb=(5-0.7799)β/1.25=337.6K。

仿真如右图：

登录 · 发表于 2020-6-14 22:34

captzs 发表于 2020-6-8 11:32
5），

*

登录 · 发表于 2020-6-15 22:06

7)，临界饱和时Vce=Vbe，Ic=(E-Vbe)/Rc=[E-Vt*Ln(Ic/Is)]/Rc={E-Vt[Ln(1/Is)+Ln(Ic)]}/Rc，由于Ic未知，采取逐渐逼近法，将Ln(Ic)舍去，先用Ic=[E-Vt*Ln(1/Is)]/Rc计算后再修正Vbe。

左图，三极管BDX33参数1e-14A，电路参数E=5V，Rc=2K，即，

Ic=[E-Vt*Ln(1/Is)]/Rc=[5-Vt*Ln(1/(1e-14))]/2=(5-25.86*32.24)/2=2.08mA

修正Vbe=Vt[Ln(1/Is)+Ln(Ic)]=Vt[Ln(1/Is)-Ln(2.08e-3)]=25.86(32.24-6.18)=673.9mV，即

Ic=(5-0.6739)/2=2.163mA。要更接近Vbe，将Ic代入再计算，

Vbe=Vt*Ln[(2.163e-3)/(1e-14)]=674.9mV。

发表于 2020-6-15 22:08

captzs 发表于 2020-6-15 22:06
7)，临界饱和时Vce=Vbe，Ic=(E-Vbe)/Rc=[E-Vt*Ln(Ic/Is)]/Rc={E-Vt[Ln(1/Is)+Ln(Ic)]}/Rc，由于Ic未知，采 ...

*)，再计算一个如上右图，三极管BSX32参数1e-20A，电路参数E=5V，Rc=2K，即，

Ic=[E-Vt*Ln(1/Is)]/Rc=[5-Vt*Ln(1/(1e-20))]/2=(5-25.86*46.05)/2=1.905mA

修正Vbe=Vt[Ln(1/Is)+Ln(Ic)]=25.86(46.05-6.26)=1.029V，

Ic=[5-1.029]/2=1.986mA，代入计算，

Vbe=Vt*Ln(Ic/Is)=Vt*Ln[(1.986e-3)/(1e-20)]=1.03V

发表于 2020-6-15 22:14

captzs 发表于 2020-6-15 22:08
*)，再计算一个如上右图，三极管BSX32参数1e-20A，电路参数E=5V，Rc=2K，即，Ic=[E-Vt*Ln(1/Is)]/Rc=[5-V ...

计算方法有多个，用得顺手就行。例如首个假设Vbe可以用0.7V计算，然后再逐渐逼近。

登录 · 发表于 2020-6-19 20:27

captzs 发表于 2020-6-15 22:08
*)，再计算一个如上右图，三极管BSX32参数1e-20A，电路参数E=5V，Rc=2K，即，Ic=[E-Vt*Ln(1/Is)]/Rc=[5-V ...

7*)，多大的输入电流才能使电路饱和

临界饱和的基极电流Ib=Ic/β=(E-Vbe)/Rcβ(计算Ic和Vbe阅上节)，是电路饱和的最小输入电流。设输入信号强度Vi，则输入电阻Rin<(Vi-Vbe)/Ib即可饱和。

左图Ib=(5-0.201)/45*2=0.0533mA，设Vi=2V，即Rin=(2-0.201)/0.0533=33.73K.

右图Ib=(5-1.03)/1498*2=0.001333mA，设Vi=2V，即Rin=(2-1.03)/0.001333=727.7K。

登录 · 发表于 2020-6-21 21:46

搭建三极管开关电路，就会遇到饱和电路设计，那么，如何计算饱和电流？

[仿真] 如何计算三极管共射放大电路偏置电阻以及饱和电流

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