晶體管放大電路的設(shè)計2009

1、晶體管放大電路的設(shè)計（設(shè)計性實驗）一設(shè)計題目：單極晶體管阻容耦合放大器的設(shè)計(1)已知條件Vcc+12V，RL2.4，Vi10mV，Rs2(2)性能指標(biāo)要求Av>40，Ri>l，RO<2,FL<100Hz，F(xiàn)H>100kHz二設(shè)計步驟及要求(1)根據(jù)已知條件及性能指標(biāo)要求，確定電路器件，設(shè)置靜態(tài)工作點，計算電路元件參數(shù)。 (2)在實驗線路板上安裝電路。調(diào)整并測量靜態(tài)工作點，使其滿足設(shè)計計算值的要求。(3)測試性能指標(biāo)，調(diào)整與修改元件參數(shù)值，使其滿足放大器性能指標(biāo)的要求。三實驗方案與設(shè)計過程1工作原理圖2-1為電阻分壓式工作點穩(wěn)定單管放大器實驗電路圖。它的偏置電路采

2、用Rb1和Rb2組成的分壓電路，并在發(fā)射極中接有電阻Re，以穩(wěn)定放大器的靜態(tài)工作點。當(dāng)在放大器的輸入端加入輸入信號ui后，在放大器的輸出端便可得到一個與ui相位相反，幅值被放大了的輸出信號u0，從而實現(xiàn)了電壓放大。圖2-1 單管放大器實驗電路圖2設(shè)計過程首先，選擇電路形式及晶體管。采用如圖2-1所示的分壓式電流負(fù)反饋偏置電路，可以獲得穩(wěn)定的靜態(tài)工作點。因放大器的上限頻率要求較高，故選用高頻小功率管，其特性參數(shù)IcM20mA，V(BR)CEO20V，fT150MHz。通常要求的值大于Av的值，故選60。其次，設(shè)置靜態(tài)工作點并計算元件參數(shù)。由于是小信號放大器，故采用公式法設(shè)置靜態(tài)工作點Q，計算如下

3、：要求Ri>l(Rirbe)，根據(jù)公式取若取,由，取標(biāo)稱值1由為使靜態(tài)工作點調(diào)整方便，由20固定電阻和100電位器串聯(lián)而成。由得 則，綜合考慮，取標(biāo)稱值2.4由于,比較由,取標(biāo)稱值10取,由,取標(biāo)稱值100設(shè)計的電路如圖圖2-2 圖2-2 設(shè)計的電路四、實驗設(shè)備與器件1、12V直流電源 2、函數(shù)信號發(fā)生器3、雙蹤示波器 4、交流毫伏表 5、直流電壓表 6、直流毫安表7、頻率計 8、萬用電表9、晶體三極管3DG6×1(50100)或9011×1 、電阻器、電容器若干1、 放大器靜態(tài)工作點的測量與調(diào)試在圖2-2電路中，當(dāng)流過偏置電阻Rb1和Rb2的電流遠(yuǎn)大于晶體管T 的基

4、極電流IB時（一般510倍），則它的靜態(tài)工作點可用下式估算 UCEUCCIC（RCRE）1)靜態(tài)工作點的測量測量放大器的靜態(tài)工作點，應(yīng)在輸入信號ui0的情況下進(jìn)行， 即將放大器輸入端與地端短接，然后選用量程合適的直流毫安表和直流電壓表，分別測量晶體管的集電極電流IC以及各電極對地的電位UB、UC和UE。一般實驗中，為了避免斷開集電極，所以采用測量電壓UE或UC，然后算出IC的方法，例如，只要測出UE，即可用算出IC（也可根據(jù)，由UC確定IC），同時也能算出UBEUBUE，UCEUCUE。2)靜態(tài)工作點的調(diào)試 靜態(tài)工作點是否合適，對放大器的性能和輸出波形都有很大影響。如工作點偏高，放大器在加入交

5、流信號以后易產(chǎn)生飽和失真，此時uO的負(fù)半周將被削底，如圖23(a)所示； (a) (b)圖23 靜態(tài)工作點對uO波形失真的影響如工作點偏低則易產(chǎn)生截止失真，即uO的正半周被縮頂（一般截止失真不如飽和失真明顯），如圖23(b)所示。改變電路參數(shù)UCC、RC、RB（RB1、RB2）都會引起靜態(tài)工作點的變化，如圖24所示。圖24 電路參數(shù)對靜態(tài)工作點的影響但通常多采用調(diào)節(jié)偏置電阻RB2的方法來改變靜態(tài)工作點，如減小RB2，則可使靜態(tài)工作點提高等。接通直流電源前，先將RW調(diào)至最大， 函數(shù)信號發(fā)生器輸出旋鈕旋至零。接通12V電源、調(diào)節(jié)RW，使IC2.0mA（即UE2.0V）， 用直流電壓表測量UB、UE

6、、UC及用萬用電表測量RB2值。記入表21。表2-1 IC2mA測 量 值計 算 值UB（V）UE（V）UC（V）RB2（K）UBE（V）UCE（V）IC（mA） 2、測量電壓放大倍數(shù)在放大器輸入端加入頻率為1KHz的正弦信號uS，調(diào)節(jié)函數(shù)信號發(fā)生器的輸出旋鈕使放大器輸入電壓Ui10mV，同時用示波器觀察放大器輸出電壓uO波形，在波形不失真的條件下用交流毫伏表測量下述三種情況下的UO值，并用雙蹤示波器觀察uO和ui的相位關(guān)系，記入表22。表22 Ic2.0mA Ui mVRC（K）RL(K)Uo(V)AV觀察記錄一組uO和u1波形2.41.22.42.4 3、測量最大不失真輸出電壓置RC2.4

7、K，RL2.4K，按照實驗原理2.4)中所述方法，同時調(diào)節(jié)輸入信號的幅度和電位器RW，用示波器和交流毫伏表測量UOPP及UO值，記入表25。 表25 RC2.4K RL2.4KIC(mA)Uim(mV)Uom(V)UOPP(V)4、測量輸入電阻和輸出電阻1)輸入電阻Ri的測量為了測量放大器的輸入電阻，按圖26 電路在被測放大器的輸入端與信號源之間串入一已知電阻R，在放大器正常工作的情況下， 用交流毫伏表測出US和Ui，則根據(jù)輸入電阻的定義可得 圖26 輸入、輸出電阻測量電路2)輸出電阻R0的測量按圖2-4電路，在放大器正常工作條件下，測出輸出端不接負(fù)載 RL的輸出電壓UO和接入負(fù)載后的輸出電壓

8、UL，根據(jù) 即可求出 在測試中應(yīng)注意，必須保持RL接入前后輸入信號的大小不變。置RC2.4K，RL2.4K，IC2.0mA。輸入f1KHz的正弦信號，在輸出電壓uo不失真的情況下，用交流毫伏表測出US，Ui和UL記入表2-6。保持US不變，斷開RL，測量輸出電壓Uo，記入表2-6。表2-6 Ic2mA Rc2.4K RL2.4KUS(mv)Ui(mv)Ri（K）UL（V）UO（V）R0（K）測量值測量值5、觀察靜態(tài)工作點對輸出波形失真的影響置RC2.4K，RL2.4K， ui0，調(diào)節(jié)RW使IC2.0mA，測出UCE值，再逐步加大輸入信號，使輸出電壓u0 足夠大但不失真。 然后保持輸入信號不變，分別增大和減小RW，使波形出現(xiàn)失真，繪出u0的波形，并測出失真情況下的IC和UCE值，記入表24中。每次測IC和UCE 值時都要將信號源的輸出旋鈕旋至零。表24 RC2.4K RL UimVIC(mA)UCE(V)u0波形失真情況管子工作狀態(tài)2.0六、實驗總結(jié) 1、 列表整理測量結(jié)果，并把實測的靜態(tài)工作點、電壓放大倍數(shù)、輸入