【电赛公开课】模拟电路基础知识讲座_第11课_共射放大电路3

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查看: 10259回复: 7 发表于 2019-1-8 10:03:45   只看该作者
关于电赛公开课
《模拟电路基础知识讲座》由 TI 邀请青岛大学傅强老师录制,深入浅出的介绍了模拟电路及电源相关的基础知识,帮助大家由浅入深地了解产品,更轻松的进行产品的选型和设计。
本课程共计80节视频内容,视频解析文字课40节,每周二、周四更新,欢迎同学观看学习。

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本节文字课程相关视频:
共射放大电路的设计(点击前往观看)


共射放大电路的设计
想要大概了解共射放大电路电路的原理是很简单的,几行数学推导就可以了。但是想要真正设计好一个共射放大电路却非容易的事,我们用了N个小节来学习共射放大电路中的“细节”问题,有了这些知识的储备,就可以开始真正设计电路了。
以图1所示电路为例,举例说明对2VPP、1kHz正弦信号、负载100kΩ设计5倍放大电路的思路和步骤:

1.jpg
图1 阻容耦合共射放大电路

首先,必须选定供电电压VCC。
1) 电路中,供电电压高则功耗大,在可能的情况下大家总是不断在压缩供电电压以期实现低功耗。
2) 在放大电路中,最小的供电电压取决于信号的幅度。例如要把2VPP的信号放大5倍,极限VCC也需要大于10.5V(0.5V为UCES和URE)。
3) 供电电压余量越大设计压力越小,这里我们取15V常见电压。

然后是设计RC和RE取值。
1) 需根据负载电阻大小设定共射放大电路的输出阻抗RC。RC越小输出阻抗越小,带上负载后放大倍数越稳定。
2) 但是RC越小放大电路的静态功耗越大,即不带负载时“白白”消耗掉的功率。
3) 综合考虑负载情况,RC设定10kΩ,为负载电阻的十分之一,达到电路中远小于的标准。这样带上负载以后,对放大电路的影响也不大。
4) 接着是根据放大倍数设定RE,当RC为10kΩ时,RE应为2kΩ。

然后是设计输入信号的偏置电压的大小。
1) 共射放大电路是反相放大,所以输入信号的直流偏移越高,输出信号越偏下方;输入信号偏移越低,输入信号越偏上方。
2) 如无特殊要求,可将输出信号置于电源轨正中央位置(这样可以获得最大不失真增益),如图2所示。
3) 根据vI=0V时(所谓静态),VC=7.5V,可以反推出输入信号的直流偏移VB。

    2.jpg            (1)
    3.jpg (2)

4.jpg
图2 输出信号的直流偏移

然后根据偏置电压设置分压电阻R1和R2。
1) 由15V分压出2.2V,分压电阻的配比是无穷无尽的,当然越大的电阻“无谓”功耗越低,输入阻抗更高。
2) 如图3所示,由于分压电阻网络还存在一个支路, R2必须小到可以忽略支路电流才行。
3) 按β值100倍计算,RE’应为200kΩ,R2取值20kΩ可以“远小于”RE’。
4) 根据R2为20kΩ,可计算出R1为116kΩ。116kΩ电阻值在E24系列中没有,取最接近的R1为120kΩ。这样会带来一点直流误差,但是由于VCC余量很大,些许误差没有影响。
5) 此外,当仅仅要求阻值精确时,可以用2个低精度阻值电阻串联凑高精度电阻的方法来应付,例如100kΩ+16kΩ=116kΩ。

5.jpg
图3 分压电阻示意图

最后是电解电容C1和C2的选择。
1) 前面说过,电解电容在模拟电路中的作用均可看成是一个“电池”。
2) 为了达到这一效果,电容必须对信号频率的阻抗接近0。换句话说,电解电容用多大才够,和信号频率是有关的。
3) 如图4所示,从滤波器的观点,电容C1和C2构成两个高通滤波器,只要保证两个高通滤波器截止频率低于信号频率的1/10就可以认为对信号阻抗为0,计算过程如式(3)~式(6)所示。

    6.jpg   (3)
    7.jpg (4)
    8.jpg (5)
    9.jpg (6)
  4) 式(4)和式(6)表明,不需要很大的电容就可以达到目的。从经济的角度说,0.1μF的瓷片电容和10μF的电解电容都已经是白菜价。我们这里就选取取10μF的电解电容。


10.jpg
图4 共射放大电路中的高通滤波器

最后我们得到图5所示的设计,图6是TINA仿真波形。
1) 由于电路中使用的都是1kΩ以上电阻,所以元件功耗方面一般没有问题。如果电路中使用了非常小阻值的电阻,那就需要验算一下各元件的功耗是否合理了。
2) 最后,检验本章节内容是否真正掌握的标准就是能够“徒手”画出电路中所有节点的电压波形。

11.jpg
图5 设计好的共射放大电路

12.jpg
图6 TINA仿真波形


以上就是本节公开课的全部内容,通过本节课程的学习,你收获了什么?
欢迎大家留言作答以下题目,答案将在下期公开课公布。在答案公布前作答正确的同学,还将获得5枚赫兹币奖励哦~

课后问答:
1.(单选)共射放大电路设计中,下面3个选项中,决定各电阻阻值数量级的量是?
    A供电电压     B放大倍数          C负载大小          
    参考答案:C负载大小
2.(多选)共射放大电路设计中,下面3个选项中,决定输入输出电容的大小的量有哪些?
    A放大倍数        B信号频率         C负载大小
    参考答案:B信号频率 、 C负载大小




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发表于 2019-1-8 17:05:18   只看该作者
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发表于 2019-1-9 16:31:53   只看该作者
1.C  2.BC    好好学习、天天向上:lol

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先回复、再看课程,向大佬学习

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发表于 2020-3-17 14:17:04   只看该作者
VC=7.5V怎么出的额

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发表于 2020-6-19 15:26:46   只看该作者

用Vcc-Vc算出来的

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发表于 2021-4-10 16:05:54   只看该作者
Rbe怎么得到200K的
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