使用雙極晶體管的電子電路設(shè)計非常簡單，使用簡單的設(shè)計原理和一些方程。

晶體管電路是當今電子電路設(shè)計技術(shù)的核心。雖然現(xiàn)在集成電路被用于許多電路，但在各個領(lǐng)域通常需要基本的晶體管電路設(shè)計。

雖然將分立電子元件與晶體管一起使用會使用更多元件，但可以定制電路以準確提供所需的功能。因此，使用分立晶體管和一些附加電子元件的電路是電子電路設(shè)計的核心。

這意味著了解晶體管電路設(shè)計仍然很重要，因為它不僅可以設(shè)計基本的晶體管電路，還可以更好地了解基于雙極晶體管技術(shù)的集成電路的操作。

雙極晶體管基礎(chǔ)知識

顯然，任何晶體管電路中的關(guān)鍵電子元件都是晶體管本身。這些電子元件可以以分立形式獲得，或者它們可以在集成電路內(nèi)獲得。

晶體管以多種形式制造，可用于實現(xiàn)從小信號到高功率，從音頻到射頻和開關(guān)的各種角色。

它們也被稱為PNP晶體管和NPN晶體管 - 這些NPN晶體管的使用更廣泛，因為傾向于適合廣泛使用的負接地系統(tǒng)，并且它們在速度方面性能更好。

雖然NPN晶體管的使用更為廣泛，但這并不意味著不使用PNP晶體管。他們經(jīng)常發(fā)現(xiàn)補充NPN晶體管和其他一些電路的應(yīng)用。

晶體管基本結(jié)構(gòu)及電路符號

關(guān)于雙極晶體管器件的說明：

雙極晶體管是一種三端器件，可提供電流增益，其中集電極電流為基極電流的Β倍。雙極晶體管廣泛可用，其性能經(jīng)過多年優(yōu)化。

雙極晶體管已經(jīng)問世七十多年了 - 其技術(shù)非常成熟，盡管場效應(yīng)晶體管技術(shù)可能更廣泛地用于集成電路，但雙極晶體管仍然大量用于各種模擬和數(shù)字電路，無論是在集成電路中還是作為分立電子元件。

雙極晶體管最初是由美國貝爾實驗室的一組科學(xué)家于1949年發(fā)明的。它的發(fā)現(xiàn)使閱讀變得有趣。

晶體管歷史說明：

雙極晶體管是由貝爾實驗室的三位研究人員發(fā)明的：John Bardeen，Walter Brattain和William Schockley。他們一直在研究一個使用場效應(yīng)來控制半導(dǎo)體電流的想法，但他們無法使這個想法發(fā)揮作用。他們將注意力轉(zhuǎn)向另一種可能性，并在鍺晶圓上使用兩個緊密間隔的點觸點制造了一個三端子器件。這個想法奏效了，他們能夠在1949年底證明它提供了收益。

晶體管電路設(shè)計參數(shù)

在開始晶體管電路的電子電路設(shè)計之前，有必要定義對電路的要求：與晶體管電路相關(guān)的一些主要參數(shù)。

晶體管電路設(shè)計的要求中可能需要許多參數(shù)：

電壓增益：?電壓增益通常是電子電路設(shè)計的關(guān)鍵要求。電路的電壓增益是從電路輸入到輸出的電壓增加。在數(shù)學(xué)方面，電壓增益，Av 是輸出電壓除以輸入電壓。

電壓增益是許多電路的關(guān)鍵目標之一，因為它可以實現(xiàn)“尺寸”

電流增益：在電子電路設(shè)計中，電路的電流增益通常很重要，尤其是在電路驅(qū)動低阻抗負載的情況下。通常，一個沒有電壓增益的電路，只需要電流增益，使具有相對高阻抗輸出的電路能夠驅(qū)動另一個具有較低阻抗的電路。

這方面的例子很多：RF振蕩器通常需要緩沖級來確保振蕩器電路本身不會過度加載，但需要輸出來驅(qū)動其他電路。電流增益也用于電源電路，其中穩(wěn)壓器的串聯(lián)調(diào)整元件需要提供大量電流，但使用低電流基準電壓源。還有許多其他需要電流增益的例子。

與電壓gan一樣，電路的電流增益比較輸入和輸出電平，但以電流為單位。電流增益等于輸出電流除以輸入電流。

輸入阻抗：晶體管電路的輸入阻抗始終很重要。它決定了前一級的負載，在阻抗匹配是重要參數(shù)的RF電路中也很重要。

在許多電子電路設(shè)計中，高輸入阻抗是理想的，因為這意味著前一級不會過度加載。如果晶體管電路的輸入阻抗太低，那么它將加載前一個電路，從而降低信號電平，并在某些情況下可能導(dǎo)致失真。配置晶體管級以提供正確的輸入阻抗是電子電路設(shè)計過程的關(guān)鍵要素。

輸出阻抗：輸出阻抗也很重要。如果晶體管電路驅(qū)動低阻抗電路，則其輸出必須具有低阻抗，否則晶體管輸出級將出現(xiàn)較大的壓降，在某些情況下可能會發(fā)生信號失真。

如果負載阻抗較低，則通常需要具有高電流增益的電路，并且可以在電子電路設(shè)計過程中選擇合適的電路格式。如果允許更高的輸出阻抗，則具有較高電壓增益的電路通常更合適。

頻率響應(yīng)：頻率響應(yīng)是影響晶體管電路設(shè)計的另一個重要因素。低頻或音頻晶體管電路設(shè)計與RF應(yīng)用中使用的電路設(shè)計有很大不同。此外，電路中電子元件的選擇也決定了響應(yīng)：晶體管以及電子電路設(shè)計中的電容器和電阻值都會影響頻率響應(yīng)。

在電路設(shè)計的早期階段，必須對所需的頻率響應(yīng)有一個明確的要求，然后可以圍繞該要求設(shè)計電路。

電源電壓和電流：任何電路的關(guān)鍵參數(shù)之一是所需電壓和電流方面的功率要求。通過這種方式，可以確保在電子電路設(shè)計階段提供具有所需電流能力的合適電壓。

功耗：另一個與提供給電路的電壓和電流密切相關(guān)的參數(shù)是耗散的功率。如果功耗很高，則可能需要安排冷卻并通常從電路中去除熱量，特別是任何可能散發(fā)大量熱量的電子元件。通常這將是晶體管，但其他組件也可能散熱。

晶體管電路功能

晶體管電路可以執(zhí)行許多不同的功能。通常有用于常見功能的標準模塊，如放大器、振蕩器、濾波器、電流源、差分放大器和許多其他功能。

這些標準電路格式被廣泛使用，可以在電子電路設(shè)計過程中采用并確定電子元件值。

這些電路通常遵循已經(jīng)使用多年的經(jīng)過驗證的電路。這些電路通常與舊的真空管或熱離子閥技術(shù)一起使用，并且與雙極晶體管以及場效應(yīng)晶體管，F(xiàn)ET，有時甚至是運算放大器同樣有效。

采用基本格式并確定電子元件的值以提供所需的性能。這通常需要一些實驗，但如今電路仿真軟件能夠準確地復(fù)制電路的操作，以便針對所需的性能和功能優(yōu)化電子元件值。

晶體管電路配置或拓撲

無論電路的整體功能如何，在電子電路設(shè)計過程開始時也有必要考慮拓撲結(jié)構(gòu)。

晶體管電路可以使用不同的拓撲結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，每種拓撲結(jié)構(gòu)都具有不同的特性，特別是在輸入和輸出阻抗方面。

這些配置拓撲是根據(jù)電子電路設(shè)計要求選擇的，包括共發(fā)射極、共集電極或發(fā)射極跟隨器和共基極。

晶體管電路設(shè)計流程

晶體管設(shè)計過程有幾個階段。這些通常按邏輯順序進行，但通常會對不同階段進行一些重新審視，以優(yōu)化各種電子元件的值，以提供所需的整體性能。

確定要求：確定實際需求是一個重要階段，正確確定這一點意味著電路的概念在以后不會改變。

定義電路功能和拓撲：一旦確定了整個電子設(shè)備的總體要求，就有必要決定實際的晶體管電路。例如，有許多振蕩器電路、濾波器、放大器等。對于晶體管，可以根據(jù)特定要求選擇最佳類型。這通常也定義了實際的電路拓撲結(jié)構(gòu)，即使用共發(fā)射極、共集電極、共基極，但如果不是這樣，這時可以構(gòu)成整體決策的一部分，因為此時可以考慮振蕩器上的負載、增益、輸出阻抗等。

設(shè)置偏置條件：在任何電路中，電子電路設(shè)計的關(guān)鍵特征之一是確保有源器件的偏置電平：在這種情況下，雙極晶體管設(shè)置正確。如果偏置不正確，晶體管電路將無法工作。確定設(shè)置偏置的電子元件（主要是電阻器）的值是設(shè)計的關(guān)鍵階段之一。

確定功能性電子元件值：除了設(shè)置偏置條件外，還需要確定提供電路功能的其他電子元件的值。電子電路設(shè)計過程的這一部分與設(shè)置偏置條件一起進行，因為一個值會影響另一個，反之亦然。

重新審視電子元件值的偏置和功能：設(shè)置電路值后，總是需要一點迭代來平衡偏置和電路整體功能的要求。圍繞此過程可能會有一些迭代。

測試電路：測試電路是任何設(shè)計的關(guān)鍵要素。通常，許多實驗室都有電路仿真軟件，因此可以在構(gòu)建電路之前對電路進行仿真，以消除大部分問題。然而，最終的測試是在盡可能接近工作條件的條件下構(gòu)建和運行電路。

返工和修改：通常需要修改電子電路。如果需要，則使用新的電子元件值、布局等對其進行返工和測試。

這些代表了晶體管電路設(shè)計所需的一些主要電路參數(shù)。了解這些參數(shù)可以決定電路配置的選擇，并且肯定會控制元件值和許多其他因素的確定。

因此，在開始設(shè)計之前，有必要了解控制晶體管電路操作的參數(shù)。