2.1　放大電路——從一個直流穩(wěn)壓電源設(shè)計開始

（1）設(shè)計目的　直流穩(wěn)壓電源由于具有效率高、體積小、重量輕的特點，近年來直流穩(wěn)壓電源高頻化是其發(fā)展的方向。高頻化使開關(guān)電源小型化，并使直流穩(wěn)壓電源進(jìn)入更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，特別是在高新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用，推動了高新技術(shù)產(chǎn)品的小型化、輕便化。這里以具有放大環(huán)節(jié)的串聯(lián)型晶體管穩(wěn)壓電路來進(jìn)行介紹。串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的制作可掃二維碼學(xué)習(xí)。

（2）畫出串聯(lián)型晶體管穩(wěn)壓電路單元設(shè)計模塊　具有放大環(huán)節(jié)的串聯(lián)型晶體管穩(wěn)壓電路由四個環(huán)節(jié)組成，如圖2-1所示。

（3）根據(jù)原理框圖確定串聯(lián)型穩(wěn)壓電路各元件的作用在圖2-2串聯(lián)型穩(wěn)壓電路中VT1為調(diào)整元件，R₃和VZ為基準(zhǔn)電壓元件（這里VZ為穩(wěn)壓二極管），VT2為比較放大元件，R₁ R₂是該電路的取樣電路。

圖2-2　串聯(lián)型穩(wěn)壓電路

（4）對設(shè)計出的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓原理分析驗證正確性　串聯(lián)型穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓原理如圖2-3所示。U_I增大時，自動調(diào)整過程如下：

圖2-3　串聯(lián)型穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓原理

在圖2-3中，當(dāng)電網(wǎng)電壓波動或負(fù)載變動引起輸出直流電壓發(fā)生變化時，取樣電路取出輸出電壓的一部分送入比較放大器，并與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，產(chǎn)生的誤差信號經(jīng)VT2放大后送至調(diào)整管VT1的基極，使調(diào)整管改變其管壓降，以補(bǔ)償輸出電壓的變化，從而達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。

上面就是具有放大環(huán)節(jié)的串聯(lián)型晶體管穩(wěn)壓電路設(shè)計，是不是很容易呢？下面就對模擬電路與集成電路設(shè)計進(jìn)行詳細(xì)介紹。

2.1.1　常見三極管放大電路

（1）共發(fā)射極放大電路　圖2-4所示為共發(fā)射極放大電路的基本組成電路圖。它的特點是對電壓、電流和功率都能進(jìn)行放大，且輸入電阻和輸出電阻適中，因此被廣泛使用。共發(fā)射極放大電路對輸入的信號電壓還具有倒相作用，常用在低頻放大電路的輸入級、中間級或輸出級。

圖2-4　共發(fā)射極放大電路

（2）共集電極放大電路　圖2-5所示為共集電極放大電路的基本組成電路圖。它的特點是：電壓放大倍數(shù)接近而略小于1，電壓跟隨特性好；具有一定的電流和功率放大能力；在這三種電路中，輸入阻抗最高，輸出阻抗最低。在多級放大電路中，因具備阻抗變換作用，常用作中間級以隔離前后級間的影響，也可用作輸出級，提高不定期負(fù)載的能力。

圖2-5　共集電極放大電路

（3）共基極放大電路　圖2-6所示為共基極放大電路的基本組成電路圖。它的主要特點是輸入阻抗低，其放大倍數(shù)和共發(fā)射極電路差不多，頻率響應(yīng)特性好，常用于高頻情況下。

圖2-6　共基極放大電路

三極管放大電路可應(yīng)用于多種電路，直接耦合三極管放大電路用于光控感應(yīng)開關(guān)制作可掃二維碼學(xué)習(xí)。

2.1.2　三極管放大電路直流工作點的估算

直流工作狀態(tài)是指放大器處于無信號輸入的狀態(tài)，此時電路中各處的電壓、電流都是直流量，通常又叫做靜態(tài)。靜態(tài)工作點（直流工作點）則是此時三極管直流電壓U_BE、U_CE和直流電流I_B、I_C的統(tǒng)稱，用Q表示。

三極管放大電路的常見分析方法有圖解法、等效電路法和估算法。本節(jié)主要介紹較為簡便的估算法。

（1）固定偏置電路　估算法求靜態(tài)工作點：

一般情況下規(guī)定將NPN型三極管看作是硅管，且U_BEQ是0.7V，PNP型三極管看作是鍺管，且U_BEQ是0.3V，在估算法中可忽略不計。

例?2-1　估算靜態(tài)工作點

圖2-7所示的放大器中，設(shè)U_G=10V，R_B=100kΩ，R_C= 3kΩ，若晶體管電流放大系數(shù)β=20，試估算靜態(tài)工作點。

從電路圖可知，三極管是NPN型，U_CEQ=0.7V，則

靜態(tài)工作點的設(shè)置對放大電路是很重要的，它關(guān)系到電壓的增益以及波形的失真情況。因此為了使放大器得到較好的性能，必須先設(shè)置合適的靜態(tài)工作點。還有多種原因造成靜態(tài)工作點不穩(wěn)定，如電源電壓不穩(wěn)定、三極管老化等，其中溫度的變化對三極管參數(shù)的變化影響也很大。而固定偏置電路的溫度穩(wěn)定性較差，只能用在環(huán)境溫度變化不大、要求不高的場合。

（2）分壓式穩(wěn)定工作點偏置電路　圖2-8所示為分壓式穩(wěn)定工作點偏置電路，該電路可以有效地抑制溫度對靜態(tài)工作點的影響。其工作原理：當(dāng)溫度升高時，I_CQ增大引起I_EQ相應(yīng)增大，則R_E上的電壓降U_EQ=I_EQR_E也增大，U_BQ保持不變，U_BEQ=U_BQ-U_EQ，則U_BEQ減小，使得I_BQ減小，從而抑制了I_CQ的增加，達(dá)到穩(wěn)定靜態(tài)工作點的目的。

靜態(tài)工作點的計算：