單級阻容耦合晶體管放大器相關設計

1、單級阻容耦合晶體管放大器相關設計一、學習要求學習晶體管放大電路的設計方法；掌握晶體管放大電路靜態(tài)工作點設置與調(diào)整方法；掌握晶體管放大電路性能指標的測試方法及安裝與調(diào)試技術(shù)。 了解負反饋對放大電路性能的影響。單級阻容耦合晶體管放大器相關設計二、設計課題(P70)單級阻容耦合晶體管放大器設計已知條件+VCC=+12VRL=2kVi=10mV(有效值)Rs=50技術(shù)指標要求AV30Ri2kRo3kfL20HzfH500kHz電路穩(wěn)定性好。單級阻容耦合晶體管放大器相關設計三、電路設計流程提出設計指標擬定電路方案設定器件參數(shù)電路安裝和調(diào)試結(jié)果測量指標滿足要求電路設計結(jié)束Y修改電路方案修改電路參數(shù)是否要修

2、改電路方案YNN單級阻容耦合晶體管放大器相關設計四、共射放大器原理與設計舉例 三極管放大器中廣泛應用的是分壓式射極偏置電路。電路的Q點穩(wěn)定， Q點主要由RB1、RB2、RE、RC及+VCC所決定。溫度T IC IEIC VE、VBQ不變 VBE IB（反饋控制）若I1 IBQ ，VBQ VBE1、工作原理 單級阻容耦合晶體管放大器相關設計2、電路參數(shù)的確定：工作點穩(wěn)定的必要條件： I1IBQ ，VBQVBE 一般取 RE愈大，直流負反饋愈強，電路的穩(wěn)定性愈好。一般取單級阻容耦合晶體管放大器相關設計2、電路參數(shù)的確定：設計小信號放大器時，一般取 ICQ = (0.52)mA，VEQ = (0.2

3、0.5)VCC RC由RO或AV確定：RC RO或RC單級阻容耦合晶體管放大器相關設計2、電路參數(shù)的確定：如果放大器下限頻率fL已知，可按下列表達式估算電容CB、CC和CE： 通常取CB = CC，用上面兩式算出電容值，取較大的作為CB（或CC）。 單級阻容耦合晶體管放大器相關設計3、設計舉例 例 設計一阻容耦合單級晶體管放大器。已知條件+VCC=+12 VRL=3 kVi=10 mV(有效值)Rs=600 技術(shù)指標要求AV40Ri1 kRo3 kfL100 HzfH100 kHz。單級阻容耦合晶體管放大器相關設計解：(1) 擬定電路方案選擇電路形式及晶體管采用分壓式射極偏置電路，可以獲得穩(wěn)定

4、的靜態(tài)工作點。 因放大器上限頻率fH100 kHz，要求較高，故選用高頻小功率管3DG100，其特性參數(shù) ICM=20mA，V(BR)CEO20V，fT 150MHz 通常要求 的值大于AV的值，故選單級阻容耦合晶體管放大器相關設計(2) 設置Q點并計算元件參數(shù) 要求Ri1k，而取ICQ = 1.5 mA 依據(jù)指標要求、靜態(tài)工作點范圍、經(jīng)驗值進行計算若取VBQ = 3V，得 取標稱值，RE=1.5 kW 單級阻容耦合晶體管放大器相關設計(2) 設置Q點并計算元件參數(shù) 因 ,依據(jù)指標要求、靜態(tài)工作點范圍、經(jīng)驗值進行計算 為使靜態(tài)工作點調(diào)整方便，RB1由30kW固定電阻與100kW電位器相串聯(lián)而成

5、。 單級阻容耦合晶體管放大器相關設計(2) 設置Q點并計算元件參數(shù) 依據(jù)指標要求、靜態(tài)工作點范圍、經(jīng)驗值進行計算綜合考慮，取標稱值，RB1.5 kW。 因 ICQ， 要求AV40, 由 得單級阻容耦合晶體管放大器相關設計(2) 設置Q點并計算元件參數(shù) 計算電容為： 取標稱值，CC = CB = 10mF取標稱值，CE = 100mF 單級阻容耦合晶體管放大器相關設計(3) 畫出電路帶參數(shù)的電路圖 根據(jù)上述設計，得到放大器的電路圖如下：單級阻容耦合晶體管放大器相關設計五、電路安裝與調(diào)試首先在面包板上組裝好電路，參考上圖搭接好實驗測試平臺。然后進行電路調(diào)試：靜態(tài)調(diào)試動態(tài)調(diào)試單級阻容耦合晶體管放大器

6、相關設計1. 靜態(tài)調(diào)試：Q點測量與調(diào)整 （1）接通電源，將電路輸入端接地，測量電路的靜態(tài)工作點。 （2）用萬用表直流電壓檔，分別測量晶體管的B、E、C極對地電壓VBQ、VEQ及VCQ。 （3）一般VBQ（35）V，VCEQ正幾伏。如果出現(xiàn)VCQ VCC，說明晶體管工作在截止狀態(tài)；如果出現(xiàn)VCEQ ，說明晶體管已經(jīng)飽和。（4）調(diào)節(jié)電位器RP1，使VCEQ正幾伏，此時說明晶體管基本工作在線性放大狀態(tài)。但Q點不一定是最佳的，還要進行動態(tài)波形觀測。單級阻容耦合晶體管放大器相關設計1. 動態(tài)調(diào)試：Q點測量與調(diào)整 （5）給放大器送入規(guī)定的輸入信號，如ViPP =28mV，fi = 1kHz的正弦波。 （6

7、）用示波器觀察放大器的輸出vo。 若vo波形的頂部被壓縮，這種現(xiàn)象稱為截止失真，說明Q點偏低，應增大基極偏流IBQ，即增大ICQ。 若vO波形的底部被削波，這種現(xiàn)象稱為飽和失真，說明Q點偏高，應減小IBQ ，即減小ICQ 。 單級阻容耦合晶體管放大器相關設計2. 動態(tài)調(diào)試：Q點測量與調(diào)整 （5）給放大器送入規(guī)定的輸入信號，如ViPP =30mV，fi = 1kHz的正弦波。 （6）用示波器觀察放大器的輸出vo。 （8）增大輸入信號（如ViPP =120mV）， vo無明顯失真，或者逐漸增大輸入信號時， vo頂部和底部差不多同時開始畸變，說明Q點設置得比較合適。 （7）調(diào)節(jié)RB1，使放大器的輸出

8、vo不失真。 （9）此時移去信號源，分別測量放大器的靜態(tài)工作點VBQ、VEQ、VCQ，并計算VCEQ 、ICQ。單級阻容耦合晶體管放大器相關設計六、主要性能指標及其測試方法晶體管放大器的主要性能指標有 電壓放大倍數(shù)AV 輸入電阻Ri 輸出電阻Ro 通頻帶BWfHfL單級阻容耦合晶體管放大器相關設計六、主要性能指標及其測試方法1、電壓放大倍數(shù)AV理論計算在波形不失真的條件下，用示波器測量放大器輸入電壓與輸出電壓的值。實驗測試測出Vi (有效值)或Vim(峰值)及Vip-p（峰-峰值）與Vo(有效值)或Vom(峰值) Vop-p（峰-峰值），則 單級阻容耦合晶體管放大器相關設計六、主要性能指標及其

9、測試方法2、輸入電阻Ri理論計算實驗測試串聯(lián)一個已知電阻R 在輸出波形不失真情況下，用晶體管毫伏表或示波器，分別測量出Vi與Vs的值，則 單級阻容耦合晶體管放大器相關設計六、主要性能指標及其測試方法3、輸出電阻RO理論計算實驗測試開關S(1)在輸出波形不失真情況下，用晶體管毫伏表或示波器， 測量負載開路時的輸出電壓的值Vo ；(2)接入RL后，測量負載上的電壓的值VoL ro為晶體管輸出電阻。單級阻容耦合晶體管放大器相關設計六、主要性能指標及其測試方法4、頻率特性和通頻帶放大器的頻率特性包括表示增益的幅度與頻率的關系；表示輸出信號與輸入信號之間的相位差與頻率的關系； 相頻特性(): 幅頻特性A

10、():單級阻容耦合晶體管放大器相關設計六、主要性能指標及其測試方法4、頻率特性和通頻帶放大器的通頻帶BW: fH為上限頻率，主要受晶體管結(jié)電容及電路分布電容的限制； BW = fH fL fL為下限頻率，主要受耦合電容CB、CC及射極旁路電容CE的影響。 單級阻容耦合晶體管放大器相關設計BW 的測試方法:采用“逐點法”測量放大器的幅頻特性曲線。 f (Hz)401005001k10k100k300k500kVop-p (mV)8009001000113111311131100080020lg|AV|(dB)2930313232323129注意：維持輸入信號的幅值不變且輸出波形不失真BW = f

11、H fL500 k40 500 k測試條件：Vi=10 mV (Vip-p= 28 mV)畫出放大器的幅頻特性曲線，計算通頻帶。單級阻容耦合晶體管放大器相關設計七. 電路參數(shù)修改 對于一個新設計的放大器，可能有些指標達不到要求，這時需要調(diào)整電路參數(shù)。Ri1、如何調(diào)整電壓放大倍數(shù)AV ？單級阻容耦合晶體管放大器相關設計七. 電路參數(shù)修改 對于一個新設計的放大器，可能有些指標達不到要求，這時需要調(diào)整電路參數(shù)。2、如何調(diào)整放大器的下限頻率fL ？ 希望降低放大器下限頻率fL，根據(jù)電容計算式，也有三種途徑，即 不論何種途徑，都會影響放大器的性能指標，只能根據(jù)具體指標要求，綜合考慮。 單級阻容耦合晶體管放大器相關設計七. 電路參數(shù)修改 3、負反饋對放大器性能有何影響？ 引入交流負反饋后，放大器的電壓放大倍數(shù)將下降，其表達式為 式中，F(xiàn)為反饋網(wǎng)絡的傳輸系數(shù)；AV為無負反饋時的電壓放大倍數(shù)。 引入負反饋后，雖然電壓放大倍數(shù)下降，但可以改善放大器的其它性能 。單級阻容耦合晶體管放大器相關設計七. 電路參數(shù)修改 3、負反饋對放大器性能有何影響？ 負