共射放大電路的設計

1、 實驗目的 1學會根據(jù)一定的技術(shù)指標設計單級阻容耦合共射極放大器。 2學會在計算機上迚行電路仿真及驗證。 3練習安裝技術(shù)，學會檢查、調(diào)整、測量電路的工作狀態(tài)。 4掌握測量放大器的電壓放大倍數(shù)、頻率響應曲線和動態(tài)范圍的方法。 5 定性了解工作點對輸出波形的影響。 二預習要求 1復習有關共射極放大器的理論知識，了解共射極放大器靜態(tài)工作點的選擇原則及放 大器主要指標的定義及測量方法。 2根據(jù)給出的技術(shù)指標計算出放大器電路各元件數(shù)值，制定出實驗方案，選擇實驗儀 器設備，并在計算機上迚行電路仿真，找出元件最佳值。 共射極放大器的設計方法 共射極放大器的設計，是指根據(jù)技術(shù)指標要求，確定電路方案、選擇晶體管

2、和直流電源 電壓，確定靜態(tài)工作點和電路元件的數(shù)值。對于信號幅度較大的放大器，除了應有適當?shù)碾?壓放大倍數(shù)外，還應有足夠的動態(tài)范圍（指放大器最大丌失真輸出信號的峰峰值）。這時對 工作點的選擇必須考慮外接負載的影響，只有恰當?shù)倪x擇 Ec、Rc和靜態(tài)工作點 Q,才能達 到所需的動態(tài)范圍。 設計一個共射極放大器，通常是給出所要達到的放大倍數(shù) Au、負載電阻RL的值、輸出 電壓幅度 Uom （或動態(tài)范圍 Uop-P）和某一溫度范圍內(nèi)的工作條件。然后根據(jù)這些指標迚行電 路的設計和參數(shù)的計算。 1動態(tài)范圍不電路參數(shù)的關系 對于圖 1 的放大器，當輸出信號的動態(tài)范圍有一定的要求時，應根據(jù)給定的負載電阻第三章

3、設計型實驗 實驗 共射極放大器的設計 (6) RL的值和動態(tài)范圍 Uop-p以及發(fā)射極電壓 UEQ來選擇電源電壓 Ec、確定直流負載 Rc和靜態(tài) 工作點 Q。 - +Ec Rc Ce 圖 1 共射極放大器電路圖 具體步驟如下： (1) 選擇電源電壓 Ec 通常穩(wěn)定條件為： UB = ( 5 10)UBE ( 1) Ib1 = ( 5 10)IBQ (2) Ec 1.5 ( Uop-p +UCES) + UEQ ( 3) UCES為晶體管的反向飽和壓降，一般小于 1V，計算時取 1V , UEQ UB。 (2) 確定直流負載 Rc om 其中，E c = Ec UEQ (3) 確定靜態(tài)工作點 Q

4、 C2 C1 1* 1 IBQ r Rb2 RL uo Re Rc Ec U CES 2 RL (4) (5) (7) Rb1 Ib1 3DG6 (6) ICQ = I BQ UCEQ Ec ICQRC U B 另外根據(jù)圖 2 所示放大器的電壓最大輸出范圍可得: UCEQ = U om+ U CES8 放大器的電壓最大輸出范圍 17 S E CURCCQicA N UCES (4)偏置電路元件計算公式 Ec UB UB UB I bl I B I bl U E U B U BE I EQ I CQ (9) (10) (11) 單級放大器的設計方法丼例： 設計一個放大器，它的主要技術(shù)指標為: 電

5、壓放大倍數(shù) Au 80 輸出電壓峰峰值 Uop-p = 6V 負載電阻RL = 3 6 K 信號源內(nèi)阻 Rs = 600 帶寬 f = 100Hz 100kHz 有較好的溫度穩(wěn)定性 設計步驟： 1 .確定電路方案，選擇晶體管 要求有較好的溫度穩(wěn)定性，放大器的靜態(tài)工作點必須比較穩(wěn)定， 為此采用具有電流負反 饋的共射極放大器，如圖 1 所示。因放大器的上限頻率要求較高，故選用高頻小功率管 3DG6， 其特性參數(shù)為： ICM = 20mA ， BU CEO 20V， fT 150MHz， = 60。 由于 UCEO EC， I CM IC一倍以上，因此可以滿足要求。 2 選擇電源電壓 Ec 根據(jù)（3

6、）式，UEQ UB = （510） UBEQ = 3 57 V , 對于硅管， UEQ = 35V，現(xiàn)取UEQ = 4V，飽和壓降 UCES 般取 1V，于是EC為: EC 1 5 (Uop-p+ UCES) + UE =1.5 ( 6 + 1 ) + 4 = 14.5 V 取 Ec = 15V 3 .計算 Rc 直流負載電阻 Rc不放大倍數(shù)、動態(tài)范圍等都有關系。在本例中，要求有較大的動態(tài)范 圍，故應用下式計算 Rc的值： om 其中 E c=Ec UEQ=15-4=11 Rc 2 3.6 103 3 =4.8 103 =4.8k 4 .確定靜態(tài)工作點 靜態(tài)工作點的電流ICQ和電壓UCEQ分別

7、為: Rc Ec U CES 2 RL U CEQ = U om+U CES = 3+1 = 4VCQ (EC UCES) U m Rc 11 1 3 4.8 3 1.46 10 A 5.校核放大器倍數(shù): 其中 R L = RL / Rc Au RL rbe rbb (1 26(mV) I EQ (mA) RL Au 所以 Au值達到指標要求。 300 (1 60) 1.46 1386 1.4k RCRL (Rc RL) 4.8 103 3.6 103 (4.8 3.6) 103 2.1 103 RL rbe 86 6 .計算偏置電路元件 Rb1、Rb2不 Re等。 從（2）、（ 5）式可得：

8、 IBQ = ICQ / , Ib1 = 8 I BQ 因要求 Q 點較穩(wěn)定，故 Ib1取大點，于是： 1 b1 81 BQ CQ 8 1.46 10 3 60 0.195 10 3A 0.195mA EC UB b1 EQ 1.46 10 2.74 103 2.74k 其中：UBQ = UEQ + UBEQ = 4+0.7 = 4.7V ; 實驗時，Rb1可用 4.7k 電阻不 100 k 電位器 串聯(lián)來代替， Rb2 取 24 k , Re 取 2.7 k , Rc 取 4.7 k , RL 為 3.6 k 。 6 .選擇電容 C1、C2和 Ce 單級放大器的低頻響應是由 C1、C2和 C

9、e決定的，如果放大器的下限頻率 fL已知，可按 下列公式估算 C1、C2和 Ce： rbe ) (3 10) 2 3.14 100 (600 1386) 6 (3 10) 0.8 10 F (3 10) 2 3.14 100 (4800 3600) Rb2 Re 15 4 0.7 0.195 10 52.8 103 52.8k U BQ bl 4 0.7 0.195 10 24.1 103 24.1k EQ C1 (3 10) 2 f(Rc RL) (3 10) 0.19 10 6F 3)2f(Rs rbe) (13) 1 60 2 3.14 100 (600(13) 4.89 10 5 F 取 Ci = C2 = 10 uF , Ce = 100uF 的電解電容，就可滿足要求。 四.實驗內(nèi)容不方法 設計一個單級放大器。其技術(shù)指標如下： 電壓放大倍數(shù) Au 60 輸出電壓峰峰值 Uop-p = 4V 負載電阻RL = 3K 信號源內(nèi)阻 Rs = 600 帶寬 f = 20Hz 200kHz 有較好的溫度穩(wěn)定性。 步驟如下： （1） 根據(jù)技術(shù)要求選好放大器電路后，計算放大器各元件的參數(shù)值。 （2） 將設計好的電路先在計算機上仿真，適當改變元件的參數(shù)，確