在本文中，我們將重點(diǎn)介紹如何為線性音頻 A 類放大器操作在共發(fā)射極配置中偏置晶體管，線性意味著輸出信號(hào)與輸入信號(hào)相同，但經(jīng)過(guò)放大。

基礎(chǔ)知識(shí)

為了使常規(guī)硅晶體管在有源模式下工作（用于大多數(shù)放大器電路），它的基極必須連接到比發(fā)射極至少高 0.7V（對(duì)于硅器件）的電壓。施加此電壓后，晶體管開(kāi)啟，集電極電流開(kāi)始流動(dòng)，集電極和發(fā)射極之間下降 0.2V 至 0.5V。在有源模式下，集電極電流大致等于基極電流乘以晶體管的電流增益 （hfe， β）。

Ib = Ic/hfe

Ic = Ib*hfe

這個(gè)過(guò)程在 PNP 晶體管中是相反的，當(dāng)向其基極施加一定的電壓時(shí)它會(huì)停止導(dǎo)通。在此處了解有關(guān)NPN 晶體管和PNP 晶體管的更多信息。

固定偏差

下圖給出了偏置 BJT 的最簡(jiǎn)單方法，R1 提供基極偏置，輸出通過(guò)隔直電容在 R2 和集電極之間獲取，而輸入通過(guò)隔直電容饋送到基極。這種配置只能用在簡(jiǎn)單的前置放大器中，從不為輸出級(jí)供電，尤其是用揚(yáng)聲器代替 R2。

要偏置晶體管，我們需要知道電源電壓 （Ucc）、基極-發(fā)射極電壓（Ube，硅晶體管為 0.7V，鍺晶體管為 0.3）、所需的基極電流 （Ib） 或集電極電流 （Ic） 以及晶體管的電流增益 （hfe， β）。

R1 = （Ucc - Ube）/Ib

R1 = （Ucc - Ube）/（Ic/hfe）

可通過(guò)將電源電壓除以集電極電流來(lái)估算最佳增益和失真的 R2 值。具有此 R2 值的放大器的增益很高，大約在晶體管的電流增益值 （hfe， β） 附近。將負(fù)載添加到輸出后，例如揚(yáng)聲器或下一個(gè)放大級(jí)，輸出電壓會(huì)因?yàn)?R2 而下降，負(fù)載將充當(dāng)分壓器。建議下一級(jí)的負(fù)載阻抗或輸入阻抗至少比 R2 大 4 倍。耦合電容應(yīng)在最低工作頻率下提供小于負(fù)載阻抗或下一級(jí)輸入阻抗的 1/8。

分壓器偏置/自偏置

下圖是最廣泛使用的偏置配置，它溫度穩(wěn)定，提供非常好的增益和線性度。在射頻放大器中，R3 可以用射頻扼流圈代替。除了單個(gè)基極電阻 （R1） 和集電極電阻 （R3） 之外，我們還有一個(gè)額外的基極電阻 （R2） 和一個(gè)發(fā)射極電阻 （R4）。R1 和 R2 形成一個(gè)分壓器，并與 R4 上的壓降一起設(shè)置為電路的基極電壓 （Ub）。由于要考慮更多的組件和變量，因此計(jì)算更加復(fù)雜。

首先，我們從計(jì)算基極分壓器的電阻比開(kāi)始，由下面所示的公式?jīng)Q定。要開(kāi)始計(jì)算，我們需要估計(jì)集電極電流和電阻 R2 和 R4 的值。可以計(jì)算出電阻器 R4 在所需集電極電流下下降 0.5V 至 2V，并且 R2 設(shè)置為 R4 的 10 至 20 倍。對(duì)于前置放大器，R4 通常在 1k-2k 歐姆的范圍內(nèi)。

非去耦 R4 導(dǎo)致負(fù)反饋，降低增益，同時(shí)降低失真并改善線性度。用一個(gè)電容去耦會(huì)增加增益，所以建議使用一個(gè)大電容和一個(gè)小電阻串聯(lián)。