单级阻容耦合晶体管放大器设计

1单级阻容耦合晶体放大器班级：自本1201班姓名：鲍星言学号：12307401072中文摘要……………………………1一、设计任务及目的……………………2二、工作原理及基本关系式……………3三、已知条件……………………………6四、性能技术指标要求…………………6五、电路的设计与调试…………………7六、误差分析……………………………9七、实验分析与研究……………………10八、实验总结……………………………11九、参考文献……………………………123一、中文摘要运用节点数等效电路,对单级阻容耦合晶体管共射极放大器的低频特性进行了分析,说明教材中提供的分析方法不能用于讨论放大器的低频特性.关键词：晶体管放大器;增益;频率特性法和晶体管参二、（一）设计任务：设计一个分压式电流负反馈偏置的单级共射级的小信号放大器，输入和输出分别用电容和信号及负载隔直流，设计静态工作点，计算电路元件参数，拟定测试方案和步骤；(1)在面包板或万能板上安装好电路，测量并调整静态工作点。(2)测量设计好的电路的偏置电压和电流；(3)测量所设计电路的实际电压放大倍数；(4)测量所设计电路的实际输入、输出电阻；(5)给所设计的电路加上频率为20KHZ，大小合适的正弦波，调节偏置电阻，用示波器预测输出波形在无失真、饱合失真和截止失真三种情形下，记录相应的偏置电阻大小、ICQ和波形，并绘制表格；(6)用EWB对电路进行仿真，打印仿真结果；(7)写出设计报告。（二）设计目的1、学习晶体管放大器的设计方法；42、研究静态工作点对输出波形的影响及静态工作点的调整方法；3、掌握静态工作点、电压放大倍数的输入电阻、输出电阻的测试方法；4、研究信号源内阻对波形失真的影响。三、（一）工作原理：晶体管放大器中广泛应用图所示电路，称之为阻容耦合共射极放大器。它采用的是分压式电流负反馈偏置电路，放大器的静态工作点Q主要由CEBBRRRR,,,21及电源电压+CCV所决定，该电路利用电阻21,BBRR的分压固定基极电位BQV.如果满足条件BQII1,当温度升高时,CQBQBEEQCQIIVVI————结果抑制了CQI的变化，从而获得稳定的静态工作点。单级阻容耦合晶体管放大器设计5（二）基本关系式：只有当BQII1时，才能保证BQV恒定。这是工作点恒定的必要条件，一般取（锗管）（硅管）BQBQIIII)2010()105({11负反馈愈强，电路的稳定性愈好。所以要求,BEBQVV即,105BEBQVV一般取{()5~3(3~1硅管）（锗管））（VVVVBQBQ电路的静态工作点由下列关系式确定：ERCQBEBQIVV=CQEQIV对于小信号放大器，一般取CQI=0.5mA～2mA,EQV=(0.2～0.5)CCV2BR=1IVBQ=CQBQI～V)105(21BBQBQCCBRVVVRCEQV）（ECCQCCRRIV电压放大倍数beLirRA’。。０ＶＶＶ＝式中，‘LR=CR∥LR；ber为晶体管输入电阻，即mAImAImVrrmACQmVmAEQbbe}{26300}{26)1(＋输入电阻beirR∥1BR∥beBrR2放大器的输入电阻反映了放大器本身消耗输入信号源功率的大小。若iRSR（信号源内阻），则放大器从信号源获取较大电压；若iRsR，6则放大器从信号源吸取较大电流；若siRR，则放大器从信号源获取最大功率。用“串联电阻法”测量放大器的输入电阻iR，即在信号源输出与放大器输入端之间，串联一个已知电阻R（一般以选择R的值接近iR的值为宜），如图所示。在输出波形不失真的情况下，用晶体管毫伏表或示波器，分别测量出。SV与iV。的值，则iR=RVVViSi式中。SV为信号源的输出电压值。输出电阻oorR∥cRcR式中，or为晶体管的输出电阻。要严格计算电容BC、CC及EC同时存在时对放大器低频特性的影响，较为复杂。在工程设计中，为了简化计算，通常以每个电容单独存在时的转折频率为基本频率，再降低若干倍作为下限频率。如果放大器的下限频率Lf已知，则可按下列表达式估算：)(21)10~3(beSLBrRfC)(21)10~3(LLRRcfCc)1//(21)3~1(beSELErRRfC通常取BC=CC。7四、已知条件：+Vcc=12V，LR=2k，晶体管3DG100，iV（有效值），50SR。五、性能指标要求主要技术指标：,500~100,3,2,30HZBWKRKRAOiV电路工作稳定性好。实验仪器：COS5020示波器1台，EE1641B信号源一台，DF1731SD直流电源一台，万用表一只。4．电路工作原理图所示电路为一典型的工作点稳定阻容耦合放大器。RP、1BR、2BR、ER组成电流负反馈偏置电路，CR为晶体管直流负载，CR与LR构成交流负载.`LRBC、CC用来隔直和交流耦合。晶体管放大器8六、电路的设计与调试：（1）电路设计根据3DG100的输出特性曲线，，测得β=60。要求iRmAImAImVrrmACQmVmAEQbbe}{26300}{26)1(＋＞2K∴mAICQ92.0300200026取CQI=0.8A则BQI=CQI／β=13μAI1=（5-10）BQI=104μA若取VVVCCEQ4.22.0则KIVRCQEQE32BR=kIVVIVBEEQBQ45//11）（kIVVRBQCCB135/11）（要求：,30VA根据电压放大倍数beLirRA’。。０ＶＶＶ＝求得：KRL13.1'1，KRC6.2)(210LCLCBRRfCC6.9μF取8μF)1//(21beSEErRRC5.08μF取6μF（2）电路的装调按照设计参数安装电路，接通电路，调整电路，用万用表测得静态工作点：BQVEQVCEQVBEQVCQI4.7V2.2V6.6V0.69V0.8mA主要技术指标与测量9（1）测量电压增益VA在放大器输入端加上f=400HZ,mVppVi28正弦波，在输出波形不失真时，测得iv和0v的波形如图所示输入输出波形由图可知：POPVVA/PiPV=7.72V/234mV=33（3）测量通频带BW测量方法参见书，将测量结果画在半对数坐标纸上，并连接成曲线。当放大器增益下降到中频的0.707倍时所对应的Lf和Hf，故得通频带BW为100-900KHZ。（4）测量输入电阻iR测量电路见第三章第一节，输入一固定信号电压，分别测得LR两端的输出电压Vｏ=8V，OLV=7.72V，则LOLOORVRR)1/(=（8/7.72-1）2=2.4K七、误差分析10（1）电压增益VA理论计算值VA取33，相对误差AV=（30-30）/30×100%=0%（2）输入电阻iR理论值iR≈ber=2.25Ｋ，实测值iR=2.05K相对误差%9.805.2/)25.205.2(Ri（3）输出电阻OR理论值,6.2KRRCO实测得OR=2.73K相对误差%56.2/)6.273.2(RO误差产生的原因：（1）各计算公式为近似公式；（2）元件的实际值与标称值不尽相同；（3）在频率不太高时，BECC,的容抗不能忽视；（4）测量仪器仪表的读数误差。八、实验分析与研究（1）影响放大器电压增益的因素从求得VA的公式可知：㈠晶体管的β↑＿VA↑，而OCRR，故CR不可太大。㈡mAImAImVrrmACQmVmAEQbbe}{26300}{26)1(＋，则bebeVEQrrAI会使iR↓。（2）影响放大器通频带的因素从求Lf的公式可知：㈠EC↑—Lf↓，但EC增大后，电容的体积和价格也增大，设计时应综合考虑。㈡在晶体管发射极增加反馈电阻FR（约几十欧姆），可使Lf↓，VA。11（3）波形失真的研究当静态工作点过低时，会产生截止失真；过高时会产生饱和失真。改进办法：调整偏置电阻。截止失真时减小1BR，提高EQBQIV增大，饱和失真时增大1BR，以减小EQI。九、实验总结：㈠通过本次实验掌握了单级阻容耦合放大器的工程设计估算法和如何调整放大器的静态工作点，掌握了放大器的主要性能指标及其测量方法。尤其是对如何提高放大器的电压增益和扩展通频带的体会较深。㈡进一步熟悉了示波器、信号发生器和万用表的使用方法，以及如何来检查晶体管的好坏。㈢在实验时应保持冷静，测试有条理，遇到问题要联系书本知识积极思考，同时一定要做好实验前的预习和实验中的数据记录，这样才能够在实验后有数据进行分析和总结，写出合格的实验报告。12十、参考文献电子线路设计实验测试（第二版）谢自美主编电路与电子学（第3版王文辉等编著放大电路童安奇樊友民何金茂主编，《电子技术基础实验》（第二版），高等教育出版社，1991杨建国，宁改娣主编，《电子技术基础开放实验—实验指导书》，轻印讲义，2003王建校等编，《MAX+PLUSⅡ应用入门》，科学出版社，2000模拟电子技术教师手册华成英高等教育