单管分压式稳定共射极放大电路设计报告

单管分压式稳定共射极放大电路设计设计题目：输入信号vi=5mv，f=10kHz，输出信号vo=500mv，工作电压Vcc=6v，输入电阻Ri1k，输出电阻Ro2k用分压式稳定单管共射极放大路进行设计。RL=10k。一、设计思考题。①如何正确选择放大电路的静态工作点，在调试中应注意什么？②负载电阻RL变化对放大电路静态工作点Q有无影响？对放大倍数AU有无影响？③放大电路中，那些元件是决定电路的静态工作点的？④试分析输入电阻Ri的测量原理（两种方法分别做简述）。二、设计目的a)掌握单管放大电路的静态工作点和电压放大倍数的测量方法。b)三极管在不同工作电压下的共基放大系数的测定。c)了解电路中元件的参数改变对静态工作点及电压放大倍数的影响。d)掌握放大电路的输入和输出电阻的测量方法。三、所需仪器设备a)示波器b)低频模拟电路实验箱c)低频信号发生器d)数字式万用表e)PROTUES仿真四、设计原理a)设计原理图如图1所示分压式稳定共射极放大电路图1分压式稳定共射极放大电路b)对电路原理图进行静态分析与反馈分析说明分压式对电路稳定性的作用。静态分析：当外加输入信号为零时，在直流电源CCV的作用下，三极管的基极回路和集电极回路均存在着直流电流和直流电压，这些直流电流和直流电压在三极管的输入、输出特性上各自对应一个点，称为静态工作点。静态工作点的基极电流、基极与发射极之间的电压分别用符号BQI和BEQU表示，集电极电流、集电极与发射极之间的电压则用CQI和CEQU表示。为了保证BQU的基本稳定，要求流过分压电阻的电流BQRII,为此要求电阻21,RR小些，但若21,RR太小，则电阻上消耗的功率将增大，而且放大电路的输入电阻将降低。在实际工作中通常用适中的21,RR值。一班取BQRII)10~5(,常常取10倍，而且使BEQBQUU)10~5(，常常取5倍分析分压式工作点稳定电路的静态工作点时，可先从估算BQU入手。由于BQRII，可得CCbbbBQVRRRU211然后可得到静态发射极电流为CQBEQBQEQEQIUUUIeeRR对于硅管一般VUBEQ7.0则三极管c、e之间的静态电压为)R(ReecCQCCCQCCCEQRIVIVU最后得到静态基极电流为CQBQII。反馈分析：在图1所示的电路图中，三极管的静态基极电位BQU由CCV经电阻分压得到，可认为其基本上不受温度变化的影响，比较稳定。当温度升高时，集电极电流CQI增大，发射极电流EQI也相应的增大。EQI流过eR使发射极电位EQU升高，则三极管的发射极结电压EQBQU-UBEQU将降低，从而使静态基极电流BQI减小，于是CQI也随之减小，最终使静态工作点基本保持稳定。c)对电路进行动态分析，输入电阻与输出电阻对放大电路的作用。输入电阻：从放大电路的输入端看进去的等效电阻。输入电阻iR的大小等于外加正弦输入电压与相应输入电流之比。电压放大倍数beLrRAu即iiiIUR输入电阻这项技术指描述放大电路对信号源索取能力的大小，通常希望放大电路的输入电阻越大越好，iR愈大，说明放大电路对信号索取的能力越强，即输入放大电路的信号越多，消耗到电源内阻上的信号越少。输出电阻：从放大电路的输出端看进去的等效电阻。在中频段，当输入信号短路，输出端负载开路时，输出电阻oR的大小等于外加输出电压与相应输出电流之比。即LsR0|UoooIUR输出电阻是描述放大电路带负载能力的一项技术指标，通常希望放大电路的输出电阻越小越好，由上图可知，oR越小，说明放大电路的带负载能力越强。放大器的输入电阻应该越高越好，这样可以提高输入信号源的有效输入，将信号源的内阻上所消耗的有效信号降低到最小的范围。而输出电阻则应该越低越好，这样可以提高负载上的有效输出信号比例，提高放大电路带负载能力。cob2b1bei////RRRRrRbeLrRAuLcL//RRR五、设计步骤1.三极管共射放大系数β的测定(1)按图2连接共射极放大电路。rbeebcRRLoUbIcIiUbI++Rb2Rb1图2共射极放大电路(2)共射放大系数β测量静态工作点①仔细检查Ib平均值=3.554uA；Ic平均值=0.441mA；平均值b平均值cII124.1。结论：首先把滑动变阻器的阻值调到最大，求出最小电流ibmin=1.79uA,再连续调小滑动变阻器Rv1的阻值从而引起ib测量值Ib1(uA)Ib2(uA)Ib3(uA)Ib4(uA)Ib5(uA)Ib6(uA)Ib7(uA)Ib8(uA)平均值bIIb9(uA)Ib10(uA)3.253.313.383.443.513.583.653.733.5543.803.89Ic1(mA)Ic2(mA)Ic3(mA)Ic4(mA)Ic5(mA)Ic6(mA)Ic7(mA)Ic8(mA)平均值cIIc9(mA)Ic10(mA)0.410.410.420.430.440.440.450.460.4410.470.48与ic的连续变化，当ic不在随ib连续变化时记下此时的ib值为ibmax=3.55uA。ib=（ibmin+ibmax）/2=2.67uA。调整滑动变阻器Rv1使得微安表的示数为ib=2.67uA左右，我取2.67uA。记录下毫安表的示数ic=0.33毫安，如图〈一〉所示。β=ic/ib=123.6上表可读出：随着Ib的增加，β的值也不断增加，但是当Ib达到一定值后，β的值又随着降低。2.三极管共射放大倍数的设计(1)根据ioLvvr'RbeVA-100，得：VA100。(2)根据题意有输出电阻Ro3k，设Rc=3k，而RL=10K，由此得，'RL=Rc//RL=2.3k。故VbeA'RrL2.85k，由BQEQbeII26mv30026mv1300r）（得300v26beBQrmI10.2uA。由电路图2可知，BQIRv-vbeccb357.7k。连接电路，对电路进行微调，使放大电路的放大倍数为VA100，测得IBQ=15.0uA，VBEQ=0.67V。3.分压式稳定共射极放大电路设计(1)设Re=0.6k，由IBQ=15uA可知VBQ=VBEQ+IBQ(1+)Re=1.76V。得：VBQ=1.76V。(2)按工程设计可知，电路原理图如图1所示，流经R1、R2的电流BQII100.15mA，可知BQIVccIRR10Vcc2139k……○1又因：21BQccV-VRVRBQ…………○2联立○1○2解方程组得：R1=12k、R2=27k(3)分别接入耦合电容、旁路电容，C1、C3约10uF。在三极管基极B接入直流电流表，在R1、R2两端分别接入可变电阻RV1、RV2，微调RV1、RV2使IB=IBQ=15uA。(4)直流反馈过程：（说明当温度变化时对此电路的静态工作点的影响）三极管的静态基极电位BQU由CCV经电阻分压得到，可认为其基本上不受温度变化的影响，比较稳定。当温度升高时，集电极电流CQI增大，发射极电流EQI也相应的增大。EQI流过eR使发射极电位EQU升高，则三极管的发射极结电压EQBQU-UBEQU将降低，从而使静态基极电流BQI减小，于是CQI也随之减小，最终使静态工作点基本保持稳定。____________________________________________________4.分压式稳定共射极放大电路各参数的测定(1)放大信号的放大倍数的测定将低频信号发生器和万用表接入放大器的输入Vi，放大电路输出端接入示波器，如图2所示，信号发生器和示波器接入直流电源，调整信号发生器的频率为10KHZ，输入信号幅度为5mv的正弦波，从示波器上观察放大电路的输出电压VO的波形，分别测Ui和UO的值，求出放大电路电压放大倍数AV。则AV=96。则放大误差为：4。(2)保持输入信号大小不变，改变RL，观察负载电阻的改变对电压放大倍数的影响，并将测量结果记入表2中。低频信号发生器放大电路示波器示波器RLUiUo表2电压放大倍数实测数据（保持Vi不变）RLVo/mVVi/mVAU测量值AU理论值误差1K1363.5442100585K2873.54781002210K3343.5492100820K3633.541001000∞5003.541001000结论：在Ui不变的情况下，随着RL的增加，Au增加，Au测量值与Au理论值的差减小，误差减小。在一定范围内，即负载越大，误差越小。(3)观察工作点变化对输出波形的影响调整信号发生器的输出电压幅值（增大放大器的输入电压Ui），观察放大电路的输出电压的波形，使放大电路处于最大不失真状态时（同时调节RP1与输入电压使输出电压达到最大又不失真），记录此时的RP1＋RB11值，测量此时的静态工作点，保持输入信号不变。改变RP1使RP1＋RB11分别为25KΩ和100KΩ，将所测量的结果记入表3中。（注意：观察记录波形时需加上输入信号，而测量静态工作点时需撤去输入信号。）表3Rb对静态、动态影响的实验结果RL=∞结果Rv1＋R1（万用表）静态测量与计算值输出波形（保持UI不变）判断失真性质Ic/mAVE/VVB/VVCE/VRi35k2.521.372.070.961.6k上不失真，下不失真不失真23k2.31.772．451.41.47k上不失真，下失真截止失真63K1.261.11.83.481.67k上失真，下不失真饱和失真(4)测量放大电路的输入电阻Ri与误差方法一：测量原理如图3所示，在放大电路与信号源之间串入一固定电阻iRRs1.6k，在输出电压Vo不失真的条件下，用示波器测量vi及相应的vs的值，并按下式计算Ri：sisiiRUUURRs+Us-Ui信号发生器放大电路示波器Uo图3Ri测量原理一则输入电阻iR=1.5kΩ。其输入电阻误差为：0.1kΩ。方法二：测量原理如图4所示，当Rs＝0时，在输出电压UO不失真的条件下，用示波器测出输出电压UO1；当Rs＝4.7KΩ时，测出输出电压Uo2，并按下式计算RisoooiRUUUR212Rs+Us-Ui信号发生器放大电路示波器UoS图4Ri测量原理二则输入电阻iR=1.43kΩ。其输入电阻误差为：0.17kΩ。(5)测量输出电阻Ro与误差输出电阻Ro的测量原理如图5所示，在输出电压Uo波形保持不失真的条件下，用示波器测出空载时的输出电压Uo1和带负载时的输出电压Uo，按下式计算RoLooRUoUR)1(1Rs+Us-Ui信号发生器放大电路示波器+Uo-SRLRo图5Ro的测量原理图则输出电阻oR=1.92kΩ。其输出电阻误差为：0.08kΩ。六、讨论与心得体会。（1）懂得单管分压式共射极电流负反馈式工作点稳定电路原理。（2）计算数据。（3）接好电路微调出预定结果。（4）通过该设计性实验让我对晶体管共射极放大电路有了进一步的了解更深入的掌握了模电相关章节的内容。从实验结果来看这这电路在设计上还存在一些问题，但从整体上来看其还是符合实验要求的。