用三极管设计一个单管共射放大电路

Question

用三极管设计一个单管共射放大电路，要求交流输入阻抗大于10KQ，1KHz以下电压增益为0dB，1KHz-10KHz增益增强，10KHz以上增益稳定在20dB。请标注所有元器件的主要参数，三极管需拟定与计算有关的参数。

Answer 1

引自免费微信小程序：皆我百晓生

设计一个满足您所描述要求的单管共射放大电路，我们可以采用分立元件与三极管搭建，并通过选择合适的三极管类型、设定偏置条件及配置适当的外围元件来实现指定的频率响应特性。以下是详细的电路设计步骤及元器件参数标注：

电路设计

首先，绘制共射放大电路的基本结构，如下所示（由于文本限制，此处无法直接绘制电路图，您可以参考下面的文字描述自行绘制或访问文末链接查看）：

               +Vcc
                |
                Rb1
                |
             +---+
             |   |
    Vin ----| B |---- Vout
             | E |
             +---+
                |
                Rc
                |
                GND

其中：

• B：三极管基极
• E：三极管发射极
• C：三极管集电极

三极管选择与参数设定

选用NPN型硅三极管，例如2N3904或BC547，其主要参数包括：

• β（电流放大倍数）：约为100左右，可根据实际电路进行微调。
• Vbe（基极-发射极饱和电压）：约为0.6~0.7V。
• Iceo（截止状态集电极-发射极饱和电流）：应尽可能小，以减小静态功耗。

偏置电路设计

1. 基极偏置电阻Rb1： 为了使三极管工作在放大区，我们需要设置合适的基极电流Ib。根据交流输入阻抗大于10kΩ的要求，可以设定Ib = 1mA。因此，选择Rb1 = (Vcc - Vbe) / Ib。假定Vcc = 10V，则：

   Rb1 = (10V - 0.7V) / 1mA = 9.3kΩ
   

2. 集电极负载电阻Rc： 为了获得1KHz以下电压增益为0dB（即1倍），可令Rc = Re，其中Re是发射极电阻，通常选用较小值以降低输出阻抗和稳定工作点。取Re = 1kΩ，则：

   Rc = Re = 1kΩ
   

频率响应调整

要实现1KHz-10KHz增益增强且10KHz以上增益稳定在20dB（即10倍），我们需要在电路中加入负反馈并配置适当的电容元件。

1. 负反馈电阻Rf： 在集电极与基极之间引入电压负反馈，通过调整Rf可以控制增益斜率。取Rf = 10kΩ。

2. 高频增益稳定电容Cb： 在基极与发射极之间接入电容Cb，用于提供高频旁路，使得10KHz以上增益稳定在20dB。根据经验公式：

   Cb = 1 / (2 * π * f * Rb1)
   

   其中f为转折频率（此处为10kHz）。计算得到：

   Cb ≈ 1 / (2 * π * 10kHz * 9.3kΩ) ≈ 16nF
   

3. 低频补偿电容Ce： 在集电极与发射极之间接入电容Ce，以提升1KHz-10KHz的增益。其值可以根据实际调试结果确定，一般在几个到几十个pF之间。

最终电路包含以下元器件及其参数：

• 三极管（例如2N3904）：β约为100，Vbe约为0.7V，Iceo尽可能小
• 基极偏置电阻Rb1：约9.3kΩ
• 集电极负载电阻Rc：1kΩ
• 负反馈电阻Rf：10kΩ
• 高频增益稳定电容Cb：约16nF
• 低频补偿电容Ce：根据实际调试结果确定，一般在几个到几十个pF之间

由于文本形式限制，无法直接为您提供电路图和完整代码。您可以根据上述描述自行绘制电路图，并在实际硬件平台上进行电路搭建和调试。如果您需要电路图或有进一步疑问，建议您访问以下链接以获取更多帮助：

电路图示例 （注：此链接仅为示例，实际电路图请根据上述描述自行绘制或搜索相关资源）

希望以上设计方案能对您有所帮助！如果您在实施过程中遇到任何问题，欢迎随时提问。