首先,将规范转化为约束方程。
对于静态功耗:
现在假设 \$I_{R2} \ge 10 \cdot I_B = \dfrac{I_C}{10}\$ 对于最坏的情况 \$\beta = 100 \$。
则电源电流为:
\$I_{PS} = I_C + 11 \cdot I_B = 1.11 \cdot I_C \$
静态功率约束变为:
\$\rightarrow I_C < \dfrac{25mW}{1.11 \cdot 10V} = 2.25mA\$
偏差方程:
BJT 偏置方程为:
\$I_C = \dfrac{V_{BB} - V_{EE} - V_{BE}}{\frac{R_{BB}}{\beta} + \frac{R_{EE}}{\alpha}} \ $
对于这个电路,我们有:
\$V_{BB} = 10V \dfrac{R_2}{R_1 + R_2}\$
\$V_{EE} = 0V\$
\$V_{BE} = 0.6V\$
\$R_{BB} = R_1||R_2\$
\$R_{EE} = R_E\$
因此,该电路的偏置方程为:
\$I_C = \dfrac{10V \frac{R_2}{R_1 + R_2} - 0.6V}{\frac{R_1||R_2}{\beta} + \frac{R_E}{\alpha}} \$
现在,对于 \$100 \le \beta \le 800\$,您希望 \$I_C\$ 的变化小于 5%。经过一番代数,发现这需要:
\$ \rightarrow R_E > 0.165 \cdot R_1||R_2 \$
输出摆幅:
正削波水平可以显示为:
\$v^+_O = 3V = I_C \cdot R_C||R_L \$
可以显示负削波水平约为:
\$v^-_O = -3V = I_C(R_C + R_E) - 9.8V \rightarrow 6.8V = I_C(R_E + R_C)\$
把所有这些放在一起:
例如,选择 \$I_C = 1mA \$ 然后:
\$R_C||10k\Omega = 3k\Omega \rightarrow R_C = 4.3k\Omega\$
\$R_E + R_C = 6.8k\Omega \rightarrow R_E = 2.5k\Omega \$
因此,\$V_E = 2.5V\$ 和 \$V_B = 3.1V\$
然后,
\$R_2 = \dfrac{V_B}{10 \cdot I_B} = \dfrac{3.1V}{100\mu A} = 31k\Omega \$
\$R_1 = \dfrac{10 - V_B}{11 \cdot I_B} = \dfrac{6.9}{110\mu A} = 62.7k\Omega \$
现在,检查
\$0.165 \cdot R_1||R_2 = 3.42k \Omega > R_E \$
所以,这不符合我们之前建立的偏置稳定性约束方程。
因此,使用更大的 \$I_C\$ 再次运行(使用电子表格!),直到您遇到偏差稳定性约束方程。
如果您不能满足 \$I_C < 2.25mA \$ 的约束,您可能需要增加通过基极分压器的电流,例如 \$I_{R2} = 20 \cdot I_B \$ 并通过静态再次限制权力。
由于上述削波电平计算的正确性受到质疑,我使用从上面计算的值模拟电路,除了 \$I_C \$ 被增加到 \$2mA\$ 用于计算。
直流解决方案:
用 500mV 1kHz 正弦波驱动放大器:
请注意,削波电平正好是设计的 +3V 和 -3V。\$I_C\$ 的变化在 \$\beta\$ 的范围内刚刚超过 5%,因此下一步是将通过 R2 的基极电流的倍数增加到例如 20 并插入数字(确实导致满足所有约束)。