晶體管電路是當今電子電路設計技術的核心。盡管如今集成電路被用于許多電路，但在各個領域通常需要基本的晶體管電路設計。

盡管使用帶有晶體管的分立電子元件會使用更多元件，但可以定制電路以提供所需的功能。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計的核心。

這意味著了解晶體管電路設計仍然很重要，因為它不僅可以設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的集成電路的操作。

雙極晶體管基礎知識

顯然，任何晶體管電路中的關鍵電子元件都是晶體管本身。這些電子元件可以以離散形式獲得，也可以在集成電路內獲得。

晶體管以多種格式制造，可用于實現從小信號到高功率，從音頻到射頻和開關的各種角色。

它們也作為 PNP 晶體管和 NPN 晶體管出現——在這些 NPN 晶體管中，使用更廣泛，因為往往適合廣泛使用的負極接地系統，而且它們在速度方面的性能更好。

雖然NPN晶體管的使用更廣泛，但這并不意味著不使用PNP晶體管。他們經常發現與NPN晶體管和其他一些電路相輔相成的應用。

晶體管基本結構及電路符號

晶體管電路設計參數

在開始晶體管電路的電子電路設計之前，有必要定義電路的要求：與晶體管電路相關的一些主要參數。

晶體管電路設計的要求中可能需要許多參數：

電壓增益：電壓增益通常是電子電路設計的關鍵要求。電路的電壓增益是從電路輸入到輸出的電壓增加。在數學方面，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鍵目標之一，因為它可以實現“尺寸”

電流增益：在電子電路設計中，電路的電流增益通常很重要，尤其是在電路驅動低阻抗負載時。通常，一個沒有電壓增益的電路，只需要電流增益，就可以使具有相對高阻抗輸出的電路驅動另一個具有較低阻抗的電路。

這方面的例子有很多：RF振蕩器通常需要一個緩沖級來確保振蕩器電路本身不會過度負載，但需要輸出來驅動其他電路。電流增益也用于電源電路中，其中穩壓器的串聯調整元件需要提供顯著的電流水平，但使用低電流基準電壓源。還有很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，在阻抗匹配是一個重要參數的射頻電路中也很重要。

在許多電子電路設計中，高輸入阻抗是可取的，因為這意味著前一級不會過度負載。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，在某些情況下可能導致失真。配置晶體管級以提供正確的輸入阻抗是電子電路設計過程的關鍵要素。

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

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：頻率響應是影響晶體管電路設計的另一個重要因素。低頻或音頻晶體管電路設計與射頻應用的設計有很大不同。此外，電路中電子元件的選擇也決定了響應：晶體管以及電子電路設計中的電容和電阻值都會影響頻率響應。

在電路設計的早期階段，需要對所需的頻率響應有一個明確的要求，然后才能圍繞該要求設計電路。

電源電壓和電流：任何電路的關鍵參數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計階段提供正確的電壓和所需的電流能力。

功耗：另一個與提供給電路的電壓和電流密切相關的參數是耗散的功率。如果功耗很高，則可能需要進行冷卻和通常從電路中去除熱量的安排，特別是任何可能散發大量熱量的電子元件。通常這將是晶體管，但其他組件也可能會散熱。

晶體管電路功能

晶體管電路可以執行許多不同的功能。通常有標準模塊用于放大器、振蕩器、濾波器、電流源、差分放大器等常見功能。

這些標準電路格式被廣泛使用，可以在電子電路設計過程中采用并確定電子元件值。

這些電路通常遵循已使用多年的成熟電路。這些電路通常與舊的真空管或熱離子閥技術一起使用，并且與雙極晶體管以及場效應晶體管、場效應晶體管，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制電路的操作，以便可以針對所需的性能和功能優化電子元件值。

晶體管電路配置或拓撲

無論電路的整體功能如何，在電子電路設計過程開始時也有必要考慮拓撲結構。

晶體管電路可以使用不同的拓撲結構進行設計，每種拓撲結構都具有不同的特性，尤其是在輸入和輸出阻抗方面。

這些配置拓撲是根據電子電路設計要求選擇的，包括共發射極、共集電極或發射極跟隨器以及共基極。

晶體管電路設計流程

晶體管設計過程分為幾個階段。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的階段，而正確地做到這一點將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備的總體要求，就有必要決定實際的晶體管電路。例如，晶體管有許多振蕩器電路、濾波器、放大器等，可以根據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構，即使用共發射極、共集電極、共基極，但如果不是，這可以構成此時整體決策的一部分，因為此時可以考慮振蕩器上的負載、增益、輸出阻抗等。

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

確定功能電子元件值：除了設置偏置條件外，還需要確定提供電路功能的其他電子元件的值。電子電路設計過程的這一部分與設置偏置條件一起進行，因為一個條件的值將影響另一個條件，反之亦然。

重新審視電子元件的偏置和功能值：設置電路值后，總是需要進行一些迭代，以平衡偏置和電路整體功能的要求。圍繞此過程可能會進行一些迭代。

測試電路：測試電路是任何設計的關鍵要素。通常，許多實驗室都會有電路仿真軟件，因此可以在構建電路之前對其進行仿真，以消除大部分問題。然而，最終的測試是在盡可能接近操作條件的條件下構建和運行電路。

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。

這些參數代表了晶體管電路設計所需的一些主要電路參數。了解這些參數可以決定電路配置的選擇，并且肯定會決定元件值和許多其他因素的確定。

因此，在開始設計之前，有必要了解控制晶體管電路操作的參數。

審核編輯：黃飛