放大电路。请教几个也许基础而又专业的问题！

fliultz

请教，如图，一个简单的共射极放大电路。请教几个也许基础而又专业的问题：

前提条件：
电源12V
三极管是9013小功率管

1，据说在这个电路中，集电极对地电压最好是供电电压的一半。那么在空载未输入信号时集电极电压除了由集电极和发射极所串联的电阻决定，还会受其它影响吗？

2，基极到发射极之间电压大于0.6V时三极管开始处于放大状态？那么要保持在放大状态，基极到发射极之间电压最高不可以超过多少伏呢？这个是由什么决定的呢？

3，如果我把手机的音频输出接到这个电路，音量开到最大，这个电路的输入是否可能过载？
如果过载，我又不想串一个电阻，那么有什么办法处理？把三极管换成大功率管？加大电源电压？

4，电源不变，三极管不变情况下，失真尽量不变情况下，怎么样才能加大输出功率？

5，三极管不变，输入信号不变，电源不变，负载不变，三极管处于放大状态，这时放大倍数会受外围电路影响吗？

小米气态键盘

1.
集电极电压是一个因变量，R1与R2的分压决定基极电压（前提是基极电流远小于流过这两个电阻的电流），三极管的Vbe近似恒定，可以由此确定发射极电压，也就是RE两端电压，RE两端电压确定后可以计算出发射极电流，近似三极管的HFE很高，可以将发射极电流近似视为集电极电流，那么集电极电压就是Vcc减去集电极电流✖集电极电阻RC。
最佳的集电极电压不一定是一半的VCC，因为集电极电压摆动上限是Vcc，而下限则受限于发射极电压（也就是RE的静态压降）与管子的Vce饱和电压，建议取发射极电压加上管子Vce饱和电压，与VCC的中点。

2.
BE极间的电压是由外部电路参数决定的，其主要决定因素是集电极电流与温度，其中集电极电流又是由基极电流、HFE等参数决定，通常采用近似计算，即假定BE的电压固定，且基极输入电流不影响外部向基极提供的电压，这样其他参数算完再回来验证一下基极电流是否对基极电压影响不大。

3.
有很大概率过载，而且不建议直接使用这个电路作为放大，它是用于电压放大的共射放大电路，其输出阻抗较高，电流输出能力很差，仅能提供极低的输出功率，另外C2目测太小了，在较重负载的情况下低频衰减会很严重。

4.
输出功率和你的负载阻抗也有很大关系，对于这个电路来说，最合适加大输出功率的方式是为它增加一级射极跟随电路作为缓冲，以提高电流输出能力。

5.
放大倍数在这个电路下主要由管子自身的参数与RC决定

fliultz

小米气态键盘 发表于 2025-8-17 17:04
1.
集电极电压是一个因变量，R1与R2的分压决定基极电压（前提是基极电流远小于流过这两个电阻的电流），三 ...

感谢！

但是我有些没明白,

2，基极到发射极之间电压大于0.6V时三极管开始处于放大状态？那么要保持在放大状态，基极到发射极之间电压最高不可以超过多少伏呢？这个是由什么决定的呢？

***基极到发射极之间最佳电压是多少呢？这个最佳电压是由管子的型号决定？还是由电源电压决定？还是由其它什么决定？


3，如果我把手机的音频输出接到这个电路，音量开到最大，这个电路的输入是否可能过载？
如果过载，我又不想串一个电阻，那么有什么办法处理？把三极管换成大功率管？加大电源电压？
***我已预计会过载，把三极管换成大功率管，加大电源电压，可以使手机的音频输出接到这个电路基本不过载吗？

hifiamor

这个电路只适合小信号放大，失真大，稳定性还差。受晶体管自身的影响大。

fixbug

一个管子不够，可以弄多个管子吗？或者一对管子推挽？

fliultz

hifiamor 发表于 2025-8-17 21:53
这个电路只适合小信号放大，失真大，稳定性还差。受晶体管自身的影响大。

这件事的背景是这样的，我的孩子没考上高中，到职中学习了一年家电维修，暑假前班主任对我说小孩文化课还可以，电子电工就很不理想！
正好我之前上小学就焊接成功过很多小电路，比如单管的话筒放大器，TDA2030A集成功放电路，甚至分立元件的OCL功放电路等（只是焊接，原理似懂非懂！）。


这次暑假小孩从老家出东莞我上班的住处，我说要教他一些电子小制作补一补课，就从网上买了很多散的套件，诸如延时小灯，LED灯风车，电子抢答器等等。

以上一些原理没搞懂，但是焊接是成功了。到了最关键的晶体管放大电路这里就卡住了！


晶体管放大电路我觉得必需从最基础的单管放大电路开始学起，所以买的散件也是单管的。如图，晶体管是NPN的9013小功率管。

喇叭买了两个，一个8欧5W，另一个4欧3W。

电源变压器用交流15伏*2（只用了一组15V），20W，自己焊的整流滤波电路，两个2200uF电容，直流出来20伏。

音源用手机，基极的电阻调来调去，声音都很小，而且含糊不清，还不如手机输出直接接喇叭！

这是一个小试验，要求经过这个电路的声音比原来手机输出的声音大一点，声音过得去就算成功！

但是现在不知道问题出在哪里？我想换一个大功率的晶体管不知能否解决？

真诚请教大家！

djso

AI：

以下针对你的问题逐一解答，结合实践调试思路，帮你和孩子把单管放大电路“搞响、搞清楚”：  

### 问题1：集电极电压的影响因素  
空载时，集电极电压（$V_{C}$）理论上由 $R_{C}$、$R_{E}$ 和三极管电流（$I_{C}\approx I_{E}$）决定，公式简化为：  
$$V_{C} = V_{CC} - I_{C}(R_{C} + R_{E})$$  
但实际还受 **三极管参数（$\beta$、$V_{BE}$）** 影响（不同管子 $\beta$ 有差异，会改变 $I_{C}$），以及 **温度**（温度变，$V_{BE}$、$\beta$ 变，$I_{C}$ 跟着变，$V_{C}$ 也飘）。调试时，通过分压电阻（$R_{1}$、$R_{2}$）稳定基极电压，才能让 $V_{C}$ 稳定在 $V_{CC}/2$ 左右（甲类放大最佳工作点）。  


### 问题2：$V_{BE}$ 的范围与限制  
- 放大状态下，硅管 $V_{BE}$ **典型值0.6~0.7V**（锗管0.2~0.3V），这是PN结导通特性决定的。  
- 要保持放大，$V_{BE}$ **不能太高**！一旦 $V_{BE}$ 超过1V（甚至更低，看管子），三极管会进入 **饱和区**（$I_{C}$ 不再随 $I_{B}$ 线性增大），失去放大能力。本质是PN结正向电压过高，导致发射结、集电结偏置“失控”，由三极管物理结构和材料（硅/锗）决定。  


### 问题3：输入过载与解决办法  
手机音频输出（一般几百mV甚至1V+）直接接，**大概率过载**（基极电流过大，三极管瞬间饱和/截止，信号削波）。不想串电阻的话：  
- 优先 **调整分压电阻**（$R_{1}$、$R_{2}$），降低基极偏置电压，削弱输入信号幅度；  
- 或在输入端 **并一个小电容（比如10μF）** 对地，给交流信号“分流”，减小进入基极的信号强度；  
- 换大功率管（如9014、8050）**不能直接解决过载**，只是允许更大电流，过载本质是信号幅度过大，得先“限流”信号。  


### 问题4：加大输出功率的方法（电源、管子不变）  
输出功率 $P_{out}\approx \frac{(V_{C}-V_{CE(sat)})^2}{2R_{L}}$（$V_{CE(sat)}$ 是饱和压降），要增大功率：  
1. **优化工作点**：让 $V_{C}$ 接近 $V_{CC}/2$，最大化信号摆幅；  
2. **减小 $R_{C}$**（但要平衡增益，别让增益掉太多）；  
3. **换低阻负载**（比如4Ω喇叭比8Ω好，但要注意管子驱动能力）；  
4. **给 $R_{E}$ 并联旁路电容**（如你图里的 $C_{2}$），提升交流增益（直流负反馈稳定工作点，交流负反馈降低增益，并联电容后交流负反馈消失，增益提高，声音会变大！这步超关键，很多套件没讲清楚）。  


### 你实践中“声音小、含糊”的核心问题排查  
结合你的描述，**先检查这3点**（按顺序来）：  
1. **旁路电容 $C_{2}$**：$R_{E}$ 没并联电容时，交流信号会被 $R_{E}$ “吃掉”（负反馈太强），增益极低！必须给 $R_{E}$ 并一个几十μF的电容（如10μF、22μF），让交流信号“绕开”$R_{E}$，才能有足够增益。  
2. **工作点是否正确**：用万用表测 **发射极电压 $V_{E}$**（$V_{E}=I_{E}R_{E}$，硅管 $V_{B}\approx V_{E}+0.7V$），再测 $V_{C}$，看是否接近 $V_{CC}/2$。如果 $V_{E}$ 只有零点几V，说明 $I_{E}$ 太小，信号还没放大就被“压死”；如果 $V_{E}$ 太大（比如接近 $V_{CC}/2$），三极管饱和，声音失真。  
3. **电容容量与极性**：输入/输出电容（$C_{1}$、$C_{3}$）如果容量太小（比如你图里1μF，音频低频会被滤掉，声音含糊），换成10μF或47μF电解电容（注意极性！），让低频信号顺利通过。  


### 换大功率管的建议  
如果调整后声音还是小，**换中功率管（如S8050、2N2222）** 确实能提升驱动能力（9013功率太小，输出电流有限，推喇叭吃力）。但核心是先把 **工作点、反馈电容** 调好，否则换管也白搭。  

### 教孩子的“实战调试步骤”（简单版）  
1. **焊对元件**：确认电容极性（电解电容长脚+）、三极管引脚（9013：E-B-C 或 E-C-B，看 datasheet，焊错直接不工作）。  
2. **测工作点**：  
   - 通电，测 $V_{E}$（发射极对地）→ 算 $I_{E}=V_{E}/R_{E}$；  
   - 测 $V_{B}$（基极对地）→ 看 $V_{B}-V_{E}$ 是否≈0.7V（硅管）；  
   - 测 $V_{C}$（集电极对地）→ 目标：接近 $V_{CC}/2$（12V电源就目标6V左右）。  
3. **补旁路电容**：$R_{E}$ 并联10μF电解电容（+极接发射极），立马听增益变化。  
4. **调输入输出电容**：换成47μF电解，改善低频。  
5. **换管子**：9013→S8050，推喇叭更有力。  


### 总结  
单管放大电路核心是 **“工作点稳定 + 交流增益足够 + 信号不失真”** 。你和孩子可以从“补旁路电容”“测工作点”开始，一步步试，声音会从“含糊小声音”变成“清晰放大声”，孩子也能直观理解“负反馈、工作点”这些概念。  

调试中有具体现象（比如电压值、声音变化），随时可以再细化分析，祝你们父子俩折腾出“响亮成果”！

fixbug

论坛极少见到纯理论的宝贵帖子，俺这只有瓶底水也晃荡晃荡。
先去豆包查了一下这个三极管的参数：
9013三极管的输出功率与其封装形式等因素有关。一般来说，采用TO-92封装的9013三极管，其耗散功率P_d为0.625W。而采用SOT-23等贴片封装的9013三极管，其功率会有所不同，如风华高科的FHT9013-ME，采用SOT-23封装，其集电极耗散功率P_C为300mW。
楼主可以实际测量一下，用手机打出个粉噪声或者方波音频信号，带上喇叭负载测量一下输出电流，电压，再算一下输出功率大概就能明白喇叭为何声音小了。
一个功放电路最少要包括两级放大，前级负责涡轮增压，后级拉皮功率。
意思是前级负责电压放大，注意它放大的电压不仅仅是输入的放大，而且要放大到满足后级输入的电压摆幅要求。
后级放大是就是电流了，决定功率的主要因素。
喇叭看着阻抗不高，耳机倒是阻抗高，但是相比耳机喇叭的线圈匝数少，更难推动，一个小喇叭在加个外壳就是个小音箱了，一般推动音箱需要多大功率呢？十几瓦，几十娃，还是上百娃。
就是用小的中功率管，对管推可能也推不动。
一只三极管最佳的线性放大区间，一般只有一个，再强行拉皮只能是削顶破音失真。
俺是懒人，不太会计算，调试电路可以用仿真软件，名字突然想不起来了，里面可以加信号源，加示波器，还是挺牛的。
祝调试成功，声音差点也没啥，学到知识就行。

阿大阿尼

发射极1k的电阻太大了，负反馈过高放大倍数不够。

集电极电阻2.4K也太大，算上发射极电阻1K，三极管全导通才6mA不到的电流。这点电流全给扬声器都不到0.1W。再者，这两个大电阻决定了输出阻抗太大，到8欧扬声器的功率不到百分之一。这根本就是个小信号电压放大电路，不适用于推低阻喇叭。

fliultz

@djso
@fixbug
@阿大阿尼
感谢各位老师热心帮助！

我现在想把这个晶体管换个中功率管TIP41C，管子已到手。仍有几点疑问：

1，接手机音频输出的情况下，这个改成共集电极放大会否更好？

2，网上很多放大电路，看基极的上/下偏置电阻，有上/下都是50K-100K左右的，有上/下都是20K左右的，也有上/下都是10K左右的，这些有什么讲究呢？
是否输入端信号电平越高，基极的上/下偏置电阻宜越小？如果是，那么不能小于多少的阻值呢？
3，确认一下，基极到发射极的电压应该大于0.6v而小于0.8V对吗？

4，另外，在原方案9013小功率管时，有位朋友说过应该把电源电压改小到3V,喇叭才能获得比较大的声音，倒是出乎我意外。这是对的吗？

小米气态键盘

fliultz 发表于 2025-8-17 17:30
感谢！

但是我有些没明白,

基极到发射极的电压是由其他参数决定的，基本由集电极电流与温度来确定，没有哪个值是最佳一说。
在设计时候，这个值的来源是预估管子的集电极电流和工作温度，随后在对应型号的数据手册里找曲线得到这个参数。

避免过载的最关键办法是减小电路放大倍数，这个可以通过去除发射极电阻并联的电容来实现。
也可以将发射极的电阻分为两个电阻串联，其中一个电阻并联电容，调整未并联电容的发射极电阻阻值，改变这个电阻与集电极电阻的比例就可以调整放大倍数。

fixbug

建议你的孩子先仔细搞明白三极管的放大原理图，哪些元件是觉得放大倍数的，元件不都是与放大倍数有关的，有的是隔离直流的，耦合的，消除高频自激的，还有稳定工作点的，简单点说，要看三极管厂家给的数据表，里面的参考放大电路一般就是最佳值。
秘密？不少厂商用的就是参考电路参数。
要自己设计电路，要求很高。

阿大阿尼

增加三极管功率没有用。这个电路是个电压放大电路，不是功率放大电路。你需要一个能匹配8欧低阻的，否则功率只是浪费在电阻上。单管功放电路常见的是集电极接一个输出变压器，匹配低阻抗负载。或者试试高阻耳机也行。

阿大阿尼

基极分压偏置电阻是调工作点的，从输入阻抗角度考虑肯定越大越好，三极管的hfe高就可以用较大的偏置电阻。低hfe就只能阻值小点，增加稳定性。Vbe可以理解为二极管压降，设计中不需要控制的。如果有兴趣，可以安装一个multisim做仿真，各种参数随便调，观察输出信号有什么变化。

hifiamor

如果要想能驱动喇叭，需要使用发射极输出。一般耳机放大器是需要两级的，第一级电压放大，第二级扩流

fliultz

重要！
请大家先在贴中了解一下这件事的背景，我是一个电路原理没入门的老爸，想向刚读职中（家电维修）的小孩展示一个最简单的晶体管放大电路，并讲其工作和调试原理，在仓促的时间里给小孩补补专业课。

这是一个小试验，要求经过这个电路的声音比原来手机输出的声音大一点，声音过得去就算成功。不需要合理，更不是要发烧级。




如果说单管一定不行，没办法比手机更大声，那就两管，三管了。


谢谢大家！

tyj518

fliultz 发表于 2025-8-18 22:50
重要！
请大家先在贴中了解一下这件事的背景，我是一个电路原理没入门的老爸，想 ...

那不如用运放搭个放大电路，简单省事。纯用三级管搭音频放大电路真没那么简单

wwwping2011

fliultz 发表于 2025-8-18 00:14
这件事的背景是这样的，我的孩子没考上高中，到职中学习了一年家电维修，暑假前班主任对我说小孩文化课还 ...

感觉 输出阻抗高，喇叭声音小。供参考

fliultz

tyj518 发表于 2025-8-18 23:32
那不如用运放搭个放大电路，简单省事。纯用三级管搭音频放大电路真没那么简单

我家里有很多台品牌功放了，
用三级管搭音频放大电路是为了给上职高的小孩讲基础原理，补补课。