晶体管电路设计(上)
晶体管电路设计(上)
更新于2008-08-27 14:56:03

第1章 概述..............1

1.1学习晶体管电路或FET电路的必要性..............1
1.1.1仅使用IC的场合..............1
1.1.2晶体管电路或FET电路的设计空间..............2
1.2晶体管和FET的工作原理..............3
1.2.1何谓放大工作..............3
1.2.2晶体管的工作原理..............4
1.2.3FET的工作原理..............6
1.3晶体管和FET的近况..............7
1.3.1外形(封装)的改进..............7
1.3.2内部结构的改进..............9
1.3.3晶体管和FET的优势..............11

第2章 放大电路的工作.............11

2.1观察放大电路的波形..............11
2.1.15倍的放大..............11
2.1.2基极偏置电压..............12
2.1.3基极发射极间电压为0.6V..............13
2.1.4两种类型的晶体管..............13
2.1.5输出为集电极电压的变化部分..............14
2.2放大电路的设计..............16
2.2.1求各部分的直流电位..............16
2.2.2求交流电压放大倍数..............17
2.2.3电路的设计..............18
2.2.4确定电源电压..............19
2.2.5选择晶体管..............19
2.2.6确定发射极电流的工作点..............21
2.2.7确定RC与RE的方法..............21
2.2.8基极偏置电路的设计..............22
2.2.9确定耦合电容C1与C2的方法..............23
2.2.10确定电源去耦电容C3与C4的方法..............24
2.3放大电路的性能..............25
2.3.1输入阻抗..............25
2.3.2输出阻抗..............26
2.3.3放大倍数与频率特性..............27
2.3.4高频截止频率..............29
2.3.5高频晶体管..............29
2.3.6频率特性不扩展的理由..............30
2.3.7提高放大倍数的手段..............31
2.3.8噪声电压特性..............33
2.3.9总谐波失真率..............34
2.4共发射极应用电路..............35
2.4.1使用NPN晶体管与负电源的电路..............35
2.4.2使用PNP晶体管与负电源的电路..............35
2.4.3使用正负电源的电路..............36
2.4.4低电源电压、低损耗电流放大电路..............37
2.4.5两相信号发生电路..............38
2.4.6低通滤波器电路..............39
2.4.7高频增强电路..............40
2.4.8高频宽带放大电路..............41
2.4.9140MHz频带调谐放大电路..............42

第3章 增强输出的电路

3.1观察射极跟随器的波形..............45
3.1.1与输入相同的输出信号..............45
3.1.2不受负载电阻的影响..............47
3.2电路设计..............47
3.2.1确定电源电压..............48
3.2.2选择晶体管..............48
3.2.3晶体管集电极损耗的计算..............49
3.2.4决定发射极电阻RE的方法..............50
3.2.5偏置电路的设计..............50
3.2.6电容C1~C4的确定..............50
3.3射极跟随器的性能..............51
3.3.1输入输出阻抗..............51
3.3.2输出负载加重的情况..............52
3.3.3推挽型射极跟随器..............54
3.3.4改进后的推挽型射极跟随器..............55
3.3.5振幅频率特性..............56
3.3.6噪声及总谐波失真率..............57
3.4射极跟随器的应用电路..............58
3.4.1使用NPN晶体管与负电源的射极跟随器..............58
3.4.2使用PNP晶体管与负电源的射极跟随器..............59
3.4.3使用正负电源的射极跟随器..............59
3.4.4使用恒流负载的射极跟随器..............61
3.4.5使用正负电源的推挽型射极跟随器..............62
3.4.6二级直接连接型推挽射极跟随器..............63
3.4.7OP放大器与射极跟随器的组合..............64
3.4.8OP放大器与推挽射极跟随器的组合(之一)..............65
3.4.9OP放大器与推挽射极跟随器的组合(之二)..............66

第4章 小型功率放大器的设计与制作

4.1功率放大电路的关键问题..............68
4.1.1电压放大与电流放大..............68
4.1.2简单的推挽电路..............69
4.1.3对开关失真进行修正..............69
4.1.4防止热击穿..............70
4.1.5抑制空载电流随温度的变动..............70
4.1.6实际的电路设计..............71
4.2小型功率放大器的设计方法..............72
4.2.1电路规格..............72
4.2.2确定电源电压..............73
4.2.3共发射极放大电路的工作点..............74
4.2.4决定放大倍数的部分..............74
4.2.5射极跟随器的偏置电路..............75
4.2.6射极跟随器的功率损耗..............77
4.2.7输出电路周边的元件..............80
4.3小型功率放大器的性能..............81
4.3.1电路的调整..............81
4.3.2电路工作波形..............81
4.3.3声频放大器的性能..............82
4.4小型功率放大器的应用电路..............84
4.4.1用PNP晶体管制作的偏置电路..............84
4.4.2由PNP晶体管进行电压放大的电路..............84
4.4.3微小型功率放大器..............85

第5章功率放大器的设计与制作..............87

5.1获得大功率的方法..............87
5.1.1关键点是如何解决发热问题..............87
5.1.2控制大电流的方法..............87
5.1.3达林顿连接的用途..............88
5.1.4使用并联连接增大电流89
5.1.5并联连接时电流的平衡是至关重要的..............90
5.1.6并联连接的关键是热耦合..............91
5.1.7空载电流与失真率的关系..............91
5.1.8空载电流与发热的关系..............92
5.1.9考虑散热的设计..............93
5.1.10决定热沉的大小..............93
5.1.11晶体管的安全工作区..............94
5.2功率放大器的设计..............95
5.2.1放大器的规格..............95
5.2.2电源电压..............96
5.2.3由OP放大器组成的电压放大级的设计...............97
5.2.4射极跟随器的输入电流..............97
5.2.5偏置电路的参数确定..............98
5.2.6功放级射极跟随器的设计..............99
5.2.7功放级的消耗功率与热沉..............103
5.2.8不可缺少的元件..............104
5.3功率放大器的性能..............104
5.3.1电路的调整..............104
5.3.2电路工作波形..............104
5.3.3声频放大器的性能..............105
5.3.4附加的保护电路..............107
5.4功率放大器的应用电路..............108
5.4.1桥式驱动电路..............108
5.4.2声频用100W功率放大器..............109

第6章拓宽频率特性..............113
6.1观察共基极放大电路的波形..............114
6.1.1非反相5倍的放大器..............114
6.1.2基极交流接地..............115
6.2设计共基极放大电路..............116
6.2.1电源周围的设计与晶体管的选择..............116
6.2.2交流放大倍数的计算..............116
6.2.3电阻RC、RE与R3的决定方法..............117
6.2.4偏置电路的设计..............117
6.2.5决定电容C1~C5的方法..............118
6.3共基极放大电路的性能..............118
6.3.1输入输出阻抗..............118
6.3.2放大倍数与频率特性..............119
6.3.3频率特性好的理由..............121
6.3.4输入电容Ci的影响..............122
6.3.5噪声及谐波失真率..............123
6.4共基极电路的应用电路..............123
6.4.1使用PNP晶体管的共基极放大电路..............123
6.4.2使用NPN晶体管与负电源的共基极放大电路..............124
6.4.3使用正负电源的共基极放大电路..............124
6.4.4直至数百兆赫[兹]的高频宽带放大电路..............125
6.4.5150MHz频带调谐放大电路..............127

第7章视频选择器的设计和制作..............129

7.1视频信号的转换..............129
7.1.1视频信号的性质..............129
7.1.2何谓阻抗匹配..............130
7.1.3对视频信号进行开关时..............131
7.2视频放大器的设计..............132
7.2.1共基极电路+射极跟随器..............132
7.2.2各部分直流电位的设定..............133
7.2.3增大耦合电容的容量..............135
7.2.4观察对矩形波的响应..............135
7.2.5频率特性与群延迟特性..............136
7.2.6晶体管改用高频晶体管..............137
7.2.7视频选择器的应用..............138
7.3视频选择器的应用电路..............139
7.3.1使用PNP晶体管的射极跟随器..............139
7.3.2以5V电源进行工作的视频选择器..............140

第8章渥尔曼电路的设计..............141

8.1观察渥尔曼电路的波形..............141
8.1.1何谓渥尔曼电路..............141
8.1.2与共发射极电路一样..............143
8.1.3增益为0的共发射极电路..............144
8.1.4不发生密勒效应..............145
8.1.5可变电流源+共基极电路=渥尔曼电路..............146
8.2设计渥尔曼电路..............147
8.2.1渥尔曼电路的放大倍数..............147
8.2.2决定电源电压..............148
8.2.3晶体管的选择..............149
8.2.4工作点要考虑到输出电容Cob..............149
8.2.5决定增益的RE、R3与R2..............150
8.2.6设计偏置电路之前..............151
8.2.7决定R1与R2..............151
8.2.8决定R4与R5..............152
8.2.9决定电容C1~C8..............153
8.3渥尔曼电路的性能..............153
8.3.1测量输入阻抗..............153
8.3.2测量输出阻抗..............154
8.3.3放大度与频率特性..............155
8.3.4注意高频端特性..............156
8.3.5频率特性由哪个晶体管决定..............157
8.3.6观察噪声特性..............159
8.4渥尔曼电路的应用电路..............160
8.4.1使用PNP晶体管的渥尔曼电路..............160
8.4.2图像信号放大电路..............161
8.4.3渥尔曼自举电路..............162

第9章负反馈放大电路的设计..............165

9.1观察负反馈放大电路的波形..............165
9.1.1如何获得大的电压放大倍数..............165
9.1.2100倍的放大器..............166
9.1.3Tr1的工作有些奇怪..............168
9.1.4Tr2的工作..............168
9.2负反馈放大电路的原理..............169
9.2.1放大级的电流分配..............169
9.2.2加上负反馈..............170
9.2.3确实是负反馈吗..............171
9.2.4求电路的增益..............171
9.2.5反馈电路的重要式子..............173
9.3设计负反馈放大电路..............173
9.3.1电源周围的设计与晶体管的选择..............174
9.3.2NPN与PNP进行组合的理由..............175
9.3.3决定Rs+R3与R2..............176
9.3.4决定R4与R5..............176
9.3.5决定Rf、Rs与R3..............177
9.3.6决定偏置电路R1与R6..............177
9.3.7决定电容C1~C4..............178
9.3.8决定电容C5~C7..............179
9.4负反馈放大电路的性能..............179
9.4.1测量输入阻抗..............179
9.4.2测量输出阻抗..............180
9.4.3放大度与频率特性..............181
9.4.4正确的裸增益..............181
9.4.5高频范围的特性..............182
9.4.6观察噪声特性..............184
9.4.7总谐波失真率..............186
9.4.8将Tr1换成FET..............187
9.5负反馈放大电路的应用电路..............188
9.5.1低噪声放大电路..............188
9.5.2低频端增强电路..............190
9.5.3高频端增强电路..............192

第10章直流稳定电源的设计与制作..............195

10.1稳定电源的结构..............195
10.1.1射极跟随器..............195
10.1.2用负反馈对输出电压进行稳定化..............196
10.2可变电压电源的设计..............197
10.2.1电路的结构..............197
10.2.2选择输出晶体管..............199
10.2.3其他控制用的晶体管..............199
10.2.4误差放大器的设计..............199
10.2.5稳定工作用的电容器..............201
10.2.6整流电路的设计..............201
10.3可变电压电源的性能..............202
10.3.1输出电压/输出电流特性..............202
10.3.2波纹与输出噪声..............202
10.3.3在正负电源上的应用..............205
10.4直流稳定电源的应用电路..............206
10.4.1低残留波纹电源电路..............206
10.4.2低噪声输出可变电源电路..............208
10.4.3提高三端稳定器输出电压的方法..............209

第11章差动放大电路的设计..............212

11.1观察差动放大电路的波形..............212
11.1.1观察模拟IC的本质..............212
11.1.2输入输出端各两条..............213
11.1.3两个共发射极放大电路..............214
11.1.4在两个输入端上加相同信号..............215
11.2差动放大电路的工作原理..............216
11.2.1两个发射极电流的和为一定..............216
11.2.2对两个输入信号的差进行放大..............217
11.2.3对电压增益的讨论..............218
11.2.4增益为共发射极电路的1/2..............218
11.2.5差动放大电路的优点..............220
11.2.6双晶体管的出现..............221
11.3设计差动放大电路..............222
11.3.1电源电压的决定..............222
11.3.2Tr1与Tr2的选择..............223
11.3.3Tr1与Tr2工作点的确定..............224
11.3.4恒流电路的设计..............225
11.3.5决定R3与R4..............225
11.3.6决定R1与R2..............227
11.3.7决定C1~C6..............228
11.4差动放大电路的性能..............228
11.4.1输入输出阻抗..............228
11.4.2电压放大度与低频时的频率特性..............229
11.4.3高频特性..............231
11.4.4噪声特性..............232
11.5差动放大电路的应用电路..............232
11.5.1渥尔曼化..............232
11.5.2渥尔曼自举化..............235
11.5.3差动放大电路+电流镜像电路..............236
11.5.4渥尔曼自举电路+电流镜像电路..............239

第12章OP放大器电路的设计与制作..............241

12.1何谓OP放大器..............241
12.1.1设计OP放大器的原因..............241
12.1.2表记方法与基本的工作..............241
12.1.3作为放大电路工作时..............243
12.1.4作为同相放大电路工作时..............244
12.2基于晶体管的OP放大器的电路结构..............244
12.2.1通用的μPC 4570..............245
12.2.2OP放大器μPC 4570的电路结构..............246
12.2.3要设计的OP放大器的电路结构..............247
12.2.4要设计的OP放大器的名称—4549..............248
12.3求解晶体管OP放大器4549的电路常数..............249
12.3.1晶体管的选择..............250
12.3.2差动放大部分的设计..............250
12.3.3用LED产生恒压..............251
12.3.4求Tr1的负载电阻R1..............252
12.3.5共发射极放大部分的设计..............252
12.3.6射极跟随器部分的设计..............253
12.3.7决定相位补偿电路C1与R4..............253
12.3.8决定C2~C5..............254
12.4晶体管OP放大器4549的工作波形..............254
12.4.1作为反相放大电路工作时..............254
12.4.2作为同相放大电路工作时..............256
12.5晶体管OP放大器4549的性能..............257
12.5.1输入补偿电压..............257
12.5.2观察速度即通过速率..............259
12.5.3频率特性..............260
12.5.4噪声特性..............262
12.5.5总谐波失真率..............264
12.5.64549与μPC 4570的“胜败”结果..............264
12.6晶体管OP放大器电路的应用电路..............265
12.6.1JFET输入的OP放大器电路..............265
12.6.2将初级进行渥尔曼自举化的OP放大器..............266
12.6.3在初级采用电流镜像电路的OP放大器电路 ..............267
12.6.4将第二级进行渥尔曼自举化后的OP放大器电路..............268
结束语..............270
参考文献..............271

 

进入《晶体管电路设计》

网友留言