單級阻容耦合晶體管放大器設(shè)計(jì)

1、目錄一、 中文摘要1二、 設(shè)計(jì)任務(wù)及目的2三、 工作原理及基本關(guān)系式3四、 已知條件6五、 性能技術(shù)指標(biāo)要求6六、 電路的設(shè)計(jì)與調(diào)試7七、 誤差分析9八、 實(shí)驗(yàn)分析與研究10九、 實(shí)驗(yàn)總結(jié)11一十、 參考文獻(xiàn)12一、中文摘要運(yùn)用節(jié)點(diǎn)數(shù)等效電路,對單級阻容耦合晶體管共射極放大器的低頻特性進(jìn)行了分析,說明教材中提供的分析方法不能用于討論放大器的低頻特性.關(guān)鍵詞：晶體管放大器;增益;頻率特性法和晶體管參二、 （一）設(shè)計(jì)任務(wù)：設(shè)計(jì)一個分壓式電流負(fù)反饋偏置的單級共射級的小信號放大器，輸入和輸出分別用電容和信號及負(fù)載隔直流，設(shè)計(jì)靜態(tài)工作點(diǎn)，計(jì)算電路元件參數(shù)，擬定測試方案和步驟；(1 在面包板或萬能板上安裝

2、好電路，測量并調(diào)整靜態(tài)工作點(diǎn)。(2 測量設(shè)計(jì)好的電路的偏置電壓和電流；(3 測量所設(shè)計(jì)電路的實(shí)際電壓放大倍數(shù)；(4 測量所設(shè)計(jì)電路的實(shí)際輸入、輸出電阻；(5 給所設(shè)計(jì)的電路加上頻率為20KHZ，大小合適的正弦波，調(diào)節(jié)偏置電阻，用示波器預(yù)測輸出波形在無失真、飽合失真和截止失真三種情形下，記錄相應(yīng)的偏置電阻大小、ICQ和波形，并繪制表格；(6 用EWB對電路進(jìn)行仿真，打印仿真結(jié)果；(7 寫出設(shè)計(jì)報告。（二）設(shè)計(jì)目的1、學(xué)習(xí)晶體管放大器的設(shè)計(jì)方法；2、 研究靜態(tài)工作點(diǎn)對輸出波形的影響及靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)整方法；3、 掌握靜態(tài)工作點(diǎn)、電壓放大倍數(shù)的輸入電阻、輸出電阻的測試方法；4、 研究信號源內(nèi)阻對波形失

3、真的影響。三、（一）工作原理：晶體管放大器中廣泛應(yīng)用圖所示電路，稱之為阻容耦合共射極放大器。它采用的是分壓式電流負(fù)反饋偏置電路，放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)Q主要由及電源電壓+所決定，該電路利用電阻的分壓固定基極電位.如果滿足條件,當(dāng)溫度升高時,結(jié)果抑制了的變化，從而獲得穩(wěn)定的靜態(tài)工作點(diǎn)。單級阻容耦合晶體管放大器設(shè)計(jì)（二）基本關(guān)系式：只有當(dāng)時，才能保證恒定。這是工作點(diǎn)恒定的必要條件，一般取負(fù)反饋愈強(qiáng)，電路的穩(wěn)定性愈好。所以要求即一般取電路的靜態(tài)工作點(diǎn)由下列關(guān)系式確定：=對于小信號放大器，一般取=0.5mA2mA,=(0.20.5=電壓放大倍數(shù)式中，=；為晶體管輸入電阻，即輸入電阻放大器的輸入電阻反映了放

4、大器本身消耗輸入信號源功率的大小。若（信號源內(nèi)阻），則放大器從信號源獲取較大電壓；若，則放大器從信號源吸取較大電流；若，則放大器從信號源獲取最大功率。用“串聯(lián)電阻法”測量放大器的輸入電阻，即在信號源輸出與放大器輸入端之間，串聯(lián)一個已知電阻R（一般以選擇R的值接近的值為宜），如圖所示。在輸出波形不失真的情況下，用晶體管毫伏表或示波器，分別測量出與的值，則=式中。為信號源的輸出電壓值。輸出電阻式中，為晶體管的輸出電阻。要嚴(yán)格計(jì)算電容、及同時存在時對放大器低頻特性的影響，較為復(fù)雜。在工程設(shè)計(jì)中，為了簡化計(jì)算，通常以每個電容單獨(dú)存在時的轉(zhuǎn)折頻率為基本頻率，再降低若干倍作為下限頻率。如果放大器的下限頻率

5、已知，則可按下列表達(dá)式估算：通常取=。四、已知條件：+Vcc=12V， =2k，晶體管3DG100，（有效值），。五、性能指標(biāo)要求主要技術(shù)指標(biāo)：電路工作穩(wěn)定性好。實(shí)驗(yàn)儀器：COS5020示波器1臺，EE1641B信號源一臺，DF1731SD直流電源一臺，萬用表一只。4電路工作原理圖所示電路為一典型的工作點(diǎn)穩(wěn)定阻容耦合放大器。RP、組成電流負(fù)反饋偏置電路，為晶體管直流負(fù)載，與構(gòu)成交流負(fù)載 、用來隔直和交流耦合。晶體管放大器六、電路的設(shè)計(jì)與調(diào)試：（1） 電路設(shè)計(jì)根據(jù)3DG100的輸出特性曲線，測得=60。要求2K 取= 0.8A則 =13A I1=（5-10） =104A若取 則 =要求：根據(jù)電壓

6、放大倍數(shù) 求得： ，6.9F 取8F5.08F 取6F（2） 電路的裝調(diào)按照設(shè)計(jì)參數(shù)安裝電路，接通電路，調(diào)整電路，用萬用表測得靜態(tài)工作點(diǎn)： 4.7V 2.2V 6.6V 0.69V 0.8mA主要技術(shù)指標(biāo)與測量（1）測量電壓增益在放大器輸入端加上f=400HZ,正弦波，在輸出波形不失真時，測得和的波形如圖所示輸入輸出波形由圖可知：/=7.72V/234mV=33（3） 測量通頻帶BW測量方法參見書，將測量結(jié)果畫在半對數(shù)坐標(biāo)紙上，并連接成曲線。當(dāng)放大器增益下降到中頻的0.707倍時所對應(yīng)的和，故得通頻帶BW為100-900KHZ。（4） 測量輸入電阻測量電路見第三章第一節(jié)，輸入一固定信號電壓，分

7、別測得兩端的輸出電壓V=8V，=7.72V，則=（8/7.72-1）2=2.4K七、誤差分析（1）電壓增益理論計(jì)算值取33，相對誤差=（30-30）/30100%=0%（2）輸入電阻理論值=2.25，實(shí)測值=2.05K相對誤差（3）輸出電阻理論值實(shí)測得=2.73K相對誤差誤差產(chǎn)生的原因：（1）各計(jì)算公式為近似公式；（2）元件的實(shí)際值與標(biāo)稱值不盡相同；（3）在頻率不太高時，的容抗不能忽視；（4）測量儀器儀表的讀數(shù)誤差。八、實(shí)驗(yàn)分析與研究（1） 影響放大器電壓增益的因素從求得的公式可知：晶體管的，而，故不可太大。，則會使。（2） 影響放大器通頻帶的因素從求的公式可知：，但增大后，電容的體積和價格也

8、增大，設(shè)計(jì)時應(yīng)綜合考慮。在晶體管發(fā)射極增加反饋電阻（約幾十歐姆），可使，。（3） 波形失真的研究當(dāng)靜態(tài)工作點(diǎn)過低時，會產(chǎn)生截止失真；過高時會產(chǎn)生飽和失真。改進(jìn)辦法：調(diào)整偏置電阻。截止失真時減小，提高，飽和失真時增大，以減小。九、實(shí)驗(yàn)總結(jié)：通過本次實(shí)驗(yàn)掌握了單級阻容耦合放大器的工程設(shè)計(jì)估算法和如何調(diào)整放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)，掌握了放大器的主要性能指標(biāo)及其測量方法。尤其是對如何提高放大器的電壓增益和擴(kuò)展通頻帶的體會較深。進(jìn)一步熟悉了示波器、信號發(fā)生器和萬用表的使用方法，以及如何來檢查晶體管的好壞。在實(shí)驗(yàn)時應(yīng)保持冷靜，測試有條理，遇到問題要聯(lián)系書本知識積極思考，同時一定要做好實(shí)驗(yàn)前的預(yù)習(xí)和實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)記錄，這樣才能夠在實(shí)驗(yàn)后有數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和總結(jié)，寫出合格的實(shí)驗(yàn)報告。十、參考文獻(xiàn)電子線路設(shè)計(jì) 實(shí)驗(yàn)測試 （第二版） 謝自美 主編電路與電子學(xué)（第3版 王文輝等編