突发奇想，用《欧姆定律》计算分立元件功放中的各阻值，竟然成功了！

无线电娃 · 发表于 2025-6-22 20:16

本帖最后由无线电娃于 2025-6-22 20:16 编辑

分立元件的音频功率放大器总有一种莫名的吸引力，别是OCL的。
即使被烂大街的数字功放按在地上摩擦，也挡不住众多电子爱好者争相研究。
我最近被车撞伤在家休养正好有空也研究一下，嘿嘿。
但三极管放大电路结构复杂，形式繁多，各电阻到底多少合适？

咱打算只用《欧姆定律》来计算，搭个最简单的电路来求证一下：

图1、可以看出，两个2.5K的电阻串联在5V电路中，分到的电压刚好等于2.5V，
电流可由计算得知：5V/（2.5K+2.5K）=1mA，看来符合《欧姆定律》；

图2、那利用三极管搭好放大电路，用《欧姆定律》还能计算准确吗？
      电阻怎么确定的呢？怎么得到1mA的电流，怎么让其在静态直流工作点下分得一半电压？

我研究了一下求解过程和顺序，总结出只需要8步条件：
条件：1、预设条件：电源电压（5V）静态电流（1mA）（选它主要是5V充电器每家都有，1mA是方便计算，小电流噪声也小）
      2、已知条件：三极管2N2222在1mA时电流放大倍数=大概（200倍）（选它主要是嘉立创仿真平台默认小三极管就是2n2222）
      3、BE极导通压降=0.6~0.7V之间，取（0.65V）（这是由硅材料物理属性决定，只对温度敏感。）
求得：4、RC两端电压设计为5V/2半=2.5V（输出电位静态时，停止在电压的一半波形利用率最大，
                                                            当信号上半周来临时，集电极输出由2.5V下降到0V，
                                                            当信号负半周来临时，集电极输出由2.5V上升到5V，实现振幅最大化。）
      5、RC电阻=两端电压/经过电流=2.5V/1mA=2.5K
      6、基极电流比集电极电流小200倍，基极电流为1mA/200倍=0.005mA
      7、基极分压就等于5V-BE极压降0.65V=4.35V
      8、RB1电阻=RB1两端电压/基极电流=4.35v/0.005mA=870K欧
从测量结果来看，CE极分到2.466V，误差小于1.5%，计算结果可靠。

但是，三极管的静态工作点参数随电源波动和温度变化，会发生很大的改变。
使得这样的电路架构极不稳定。静态工作点会强烈漂移甚至烧毁元件，所以改电路为图3结构。

图3.png

图3的电路是个最基本的共发射极电路，

我们在面对这个电路时，最头痛的就是那4颗电阻的取值了。

照着别人的现成电路，虽然一装就成，但需要改变取舍时却无从下手，其实，利用《欧姆定律》，
自己就能计算出各电阻值，甚至精确到小数点后4位，并且改变阻值配比也可以做到随心所欲。

我又研究了一下求解过程和顺序，总结出18步能求出所有参数与阻值：
比起书本上的如乱麻般的方程式公式要简单得多，每一个步骤只有一遍加减乘除便可完成计算。

图4.png

此电路结构的好处是：基极偏置电阻Rb1/Rb2上的分压由上下拉电阻的比值决定，温度不再对基极电压产生影响。
               确定基极电流Ib，保证三极管工作在放大区。
               发射极电阻Re：稳定静态工作点，取值太低负反馈作用减弱，容易受温度电源电压波动。
                                                               取值太高会压缩输出端的动态工作范围，产生截止饱和失真。
                                       发射极电阻两端电压一般取0.2倍电源电压比较合适。
               集电极电阻Rc：控制电压放大倍数，将集电极电流变化转化为电压变化的关键器件。集电极静态电压Uce在线性区的正中间，输出电压范围最大。