晶体管电路设计 第八贴

李俊韬

前面几贴，我们已经对晶体管放大电路有了一定的认识，现在我们就要开始进入我们的电路设计过程了。就象我们平时做一件事一样，在做之前先要有一个目标或者说是目的。但是仅有目标就行了吗？还要有实现目标的方法，可利用的资源，和实现手段的限制等等。用一个很简单的例子来说明这个过程：

现在，老板通知你明天到北京开会。你应该怎样做呢？马上买车票直奔北京么？如果你真的是这样想的而且这样做了，相信用不到明天你的老板就会通知你不用来上班了。

看起来是一个很简单的问题，但是它涉及到的内容绝对不简单，我们可以把它当做一个系统的工程来分析下。最简单的办法是问自己几个问题：

1、明天要开什么会？

2、在哪里开？

3、几点报道？

4、需要做哪些准备？

这是一些最基本的必须知道的条件。也是我们做好这件事情所要必须了解的东西。例子很简单，让我们切换回来，当我们设计一个电路时是不是也要有一些条件和要求摆在我们面前呢？我在QQ里经常会遇到一些朋友提出类似的问题：“我要做一个功放，求图纸”，“我要做个稳压电源该怎么做”等等诸如此类的问题。那么这时候，一般我会反问他们，“你要做一个多大的功放，是用电脑做音源还是用话筒?”，“你要做的稳压电源输出多少电压，电流，输入多少”。

而现在我们设计一个放大器，同样要有一定的条件要求，按着这个要求去投计选材，做出来的才是一个合格的作品。下面就是我们这次要设计的放大器的基本要求了：

让我们来分析一下这个要求。首先第一条，电压增益也就是电压放大倍数是5倍，这一点很明确，不用多说。第二条，最大输出电压5Vp-p，这个要求里面的意思就很多了。

先解释下Vp-p的概念，翻译成中文是“电压峰峰值”的意思，从字面上就可以理解了，就是指一个交流信号在某一时间段内波峰和波谷（正向峰值和负向峰值）的电压差。这个值代表了信号的幅度信息。

还有以后我们要经常用到的有Vrms（有效值），Vp（峰值），它们之间的关系如下图

它们之间的关系式如下，这几个公式希望大家能记住并理解：

Vp-p = 2Vp

Vp = √2 Vrms =1.414 Vrms

Vrms = 1/√2 Vp= 0.707 Vp

Vp-p = 2x √2 Vrms = 2.828 Vmrs

Vrms的物理意义在于，某个信号在一个完整周期内在负载上所做的功与相同的直流电压在同一时间段同一个负载上所做的功相同。在我们设计电路时，通常用Vrms来计算某个电路的输出功率。

Vp的概念就不多做解释了，它表示一个波形正半周或负半周的最大值。

我们平时经常接触的“市电220V”，这个220V实际上指的就是Vrms，而换算成峰值的话就是1.414＊220=311V，这个311V就是Vp（峰值），而Vp-p则是311*2=622V。这也是为什么用在220V电路中的元件要求耐压在400V最好是630V以上的原因。

我们接着来看第三条要求：频率特性 不限。

那么，什么是频率特性呢？拿教材中的这个图为例，我们观察一下：

大家注意看C1的位置，我们以前介绍过，它们是耦合电容，起“通交流隔直流”的作用，这个在前面的分析中已经说明了。而且在画交流等效电路时，我们有意的把它忽略掉了。在这里我们深入的想一下，如果不忽略它的话，在等效电路中它相当于一个串到信号输入回路的一个电阻。只不过这个电阻的特点是当输入信号频率高时，它的阻值小甚至小到接近零，但当输入信号频率低时，比如20HZ，10HZ，5HZ时，它的阻值变大，甚至变大到几K甚至几十K欧，这时候这个串在输入回路中的电容就不可以忽略了。它的存在会使真正通过三极管的信号减小，那么输出自然也就小了。C2的情况同C1类似，大家可以自己画一下等效图，分析一下C1和C2在极端情况下的作用。

当频率变高的时候，放大器所受到的影响因素会更多，这里在以后学习高频电路时我们会接触到。

下面的图是一个放大电路的输出幅度频率特性曲线图：

这个图横轴是频率，从低到高，纵轴是幅度（放大倍数），从小到大。从图中我们可以清楚的看到，当输入信号的频率低到或高到一定程度时，放大器的放大倍数开始下降，越低（高）下降的就越多。当放大器的输出幅度降低到设计值的0.707倍时（-3db），中间这段就是我们所要求的频率特性了（通频带）。

第四个要求，输入输出阻抗 任意。

这个输入输出阻抗的概念，我们在第六贴和第七贴中有过详细的解释，不清楚的朋友可以看前面的贴子。在这里我要提的一个问题是，如果你在这个电路的输出端接一个阻抗是8欧姆的扬声器，这个电路能正常工作吗？为什么？

给出的设计要求我们就分析到这里，根据要求我们知道，这个电路就是一个普通的共射极放大器，不要求带很重的负载（输出电流小），输入信号也不算大，100mv到1V之间，也许还会更小些，输出的峰峰值要求5Vp-p。说直接些，就是一个小信号放大器，它的工作电压不会很高，工作电流不会很大。

那么我们首先确定的是电源电压，既然Vp-p是5V，那么电源电压就不能比这个小，6V有点儿低了，保守些可以用9V，高些用24V又有点儿浪费，这里用了15V，15V这个电压是很经典的，因为最早的运算放大器的工作电压一般选定在15V，而我们这个电路又很可能与这样的电路配合使用，为了简化电源的设计，所以也选择15V。

好，电源电压选定，这时要选元件了，首先要选的就是三极管，谁让它是放大电路的核心呢。我们选择三极管的原则就是物尽其用，让它能安全的正常的工作，但又不会有很大的浪费。这时我们就需要对三极管的参数做一下了解，知已知彼方能百战不殆。