實(shí)驗(yàn)4晶體管放大器設(shè)計(jì)課件

第三次晶體管放大器設(shè)計(jì)二、設(shè)計(jì)課題(P88)一、學(xué)習(xí)要求

三、電路設(shè)計(jì)流程簡介六、主要性能指標(biāo)及其測試方法五、電路安裝與調(diào)試七、電路參數(shù)修改單級阻容耦合晶體管放大器設(shè)計(jì)四、共射極放大器原理與設(shè)計(jì)舉例八、實(shí)驗(yàn)步驟與要求一、學(xué)習(xí)要求學(xué)習(xí)晶體管放大電路的設(shè)計(jì)方法；掌握晶體管放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置與調(diào)整方法；掌握晶體管放大電路性能指標(biāo)的測試方法及調(diào)試技術(shù)。了解負(fù)反饋對放大電路性能的影響。學(xué)習(xí)用pSpice軟件對電路進(jìn)行模擬仿真。第一節(jié)晶體管放大器設(shè)計(jì)二、設(shè)計(jì)課題(P88)單級阻容耦合晶體管放大器設(shè)計(jì)已知條件+VCC=+12VRL=2kVi=10mV(有效值)Rs=50技術(shù)指標(biāo)要求AV＞30Ri＞2kRo＜3kfL＜30HzfH＞500kHz電路穩(wěn)定性好。四、共射放大器原理與設(shè)計(jì)舉例三極管放大器中廣泛應(yīng)用的是分壓式射極偏置電路。電路的Q點(diǎn)穩(wěn)定，Q點(diǎn)主要由RB1、RB2、RE、RC及+VCC所決定。溫度T

ICIEIC

VE、VBQ不變

VBE

IB（反饋控制）若I1>>IBQ，VBQ>>VBE1、工作原理

2、電路參數(shù)的確定：工作點(diǎn)穩(wěn)定的必要條件：I1>>IBQ

，VBQ>>VBE

一般取

RE愈大，直流負(fù)反饋愈強(qiáng)，電路的穩(wěn)定性愈好。一般取2、電路參數(shù)的確定：設(shè)計(jì)小信號(hào)放大器時(shí)，一般取ICQ=(0.5~2)mA，VEQ=(0.2~0.5)VCC

RC由RO或AV確定：RC

≈RO或RC3、設(shè)計(jì)舉例

例設(shè)計(jì)一阻容耦合單級晶體管放大器。已知條件+VCC=+12VRL=3kVi=10mV(有效值)Rs=600技術(shù)指標(biāo)要求AV＞40Ri＞1kRo＜3kfL＜100HzfH＞100kHz。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)定的靜態(tài)工作點(diǎn)。因放大器上限頻率fH>100kHz，要求較高，故選用高頻小功率管SS9018，其特性參數(shù)ICM=50mA，V(BR)CEO≥15V，fT

≥700MHz

通常要求的值大于AV的值，故選(2)設(shè)置Q點(diǎn)并計(jì)算元件參數(shù)

要求Ri1kΩ，Vi=10mV，則取ICQ=2mA，IBQ=20uA

依據(jù)指標(biāo)要求、靜態(tài)工作點(diǎn)范圍、經(jīng)驗(yàn)值進(jìn)行計(jì)算若取VBQ=4V，得取標(biāo)稱值，RE=1.6kW

通常IBQ=ibm+10uA<24uA，通常ICQ=IBQ=100×24uA=2.4mA，(2)設(shè)置Q點(diǎn)并計(jì)算元件參數(shù)

依據(jù)指標(biāo)要求、靜態(tài)工作點(diǎn)范圍、經(jīng)驗(yàn)值進(jìn)行計(jì)算綜合考慮，取標(biāo)稱值，RC＝1.5kW。

因ICQ＝2.4mA，放大50%后AV=60,

由得(2)設(shè)置Q點(diǎn)并計(jì)算元件參數(shù)

計(jì)算電容為：

取標(biāo)稱值，CC=CB=10mF取標(biāo)稱值，CE=220mF

(3)畫出電路帶參數(shù)的電路圖根據(jù)上述設(shè)計(jì)，得到放大器的電路圖如下：1.靜態(tài)調(diào)試：Q點(diǎn)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(diǎn)。（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＝（3～5）V，VCEQ＝正幾伏。如果出現(xiàn)VCQ

VCC，說明晶體管工作在截止?fàn)顟B(tài)；如果出現(xiàn)VCEQ

0.5V，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(shí)說明晶體管基本工作在線性放大狀態(tài)。但Q點(diǎn)不一定是最佳的，還要進(jìn)行動(dòng)態(tài)波形觀測。1.動(dòng)態(tài)調(diào)試：Q點(diǎn)測量與調(diào)整（5）給放大器送入規(guī)定的輸入信號(hào)，如ViPP=28mV，fi=1kHz的正弦波。（6）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(diǎn)偏低，應(yīng)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(diǎn)偏高，應(yīng)減小IBQ，即減小ICQ。2.動(dòng)態(tài)調(diào)試：Q點(diǎn)測量與調(diào)整（5）給放大器送入規(guī)定的輸入信號(hào)，如ViPP=28mV，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(hào)（如ViPP=120mV），vo無明顯失真，或者逐漸增大輸入信號(hào)時(shí)，vo頂部和底部差不多同時(shí)開始畸變，說明Q點(diǎn)設(shè)置得比較合適。（7）調(diào)節(jié)RB1，使放大器的輸出vo不失真。（9）此時(shí)移去信號(hào)源，分別測量放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)VBQ、VEQ、VCQ，并計(jì)算VCEQ、ICQ。六、主要性能指標(biāo)及其測試方法1、電壓放大倍數(shù)AV理論計(jì)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(shí)驗(yàn)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

六、主要性能指標(biāo)及其測試方法2、輸入電阻Ri理論計(jì)算實(shí)驗(yàn)測試串聯(lián)一個(gè)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

六、主要性能指標(biāo)及其測試方法3、輸出電阻RO理論計(jì)算實(shí)驗(yàn)測試開關(guān)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(fù)載開路時(shí)的輸出電壓的值Vo；(2)接入RL后，測量負(fù)載上的電壓的值VoL

ro為晶體管輸出電阻。六、主要性能指標(biāo)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。BW的測試方法:采用“逐點(diǎn)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(hào)的幅值不變且輸出波形不失真BW=fH–fL＝500k－40≈500k測試條件：Vi=10mV(Vip-p=28mV)畫出放大器的幅頻特性曲線，計(jì)算通頻帶。七.電路參數(shù)修改對于一個(gè)新設(shè)計(jì)的放大器，可能有些指標(biāo)達(dá)不到要求，這時(shí)需要調(diào)整電路參數(shù)。Ri1、如何調(diào)整電壓放大倍數(shù)AV？↑七.電路參數(shù)修改3、負(fù)反饋對放大器性能有何影響？引入交流負(fù)反饋后，放大器的電壓放大倍數(shù)將下降，其表達(dá)式為

式中，F(xiàn)為反饋網(wǎng)絡(luò)的傳輸系數(shù)；AV為無負(fù)反饋時(shí)的電壓放大倍數(shù)。引入負(fù)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。七.電路參數(shù)修改3、負(fù)反饋對放大器性能有何影響？負(fù)反饋放大器的上限頻率fHF與下限頻率fLF的表達(dá)式分別為可見，引入負(fù)反饋后通頻帶加寬。七.電路參數(shù)修改3、負(fù)反饋對放大器性能有何影響？引入負(fù)反饋會(huì)改變放大器的輸入電阻與輸出電阻：并聯(lián)負(fù)反饋能降低輸入阻抗；串聯(lián)負(fù)反饋能提高輸入阻抗；電壓負(fù)反饋使輸出阻抗降低；電流負(fù)反饋使輸出阻抗升高。七.電路參數(shù)修改3、負(fù)反饋對放大器性能有何影響？電流串聯(lián)負(fù)反饋放大器實(shí)驗(yàn)表明，RF取幾十歐姆，可以明顯地提高放大器的輸入阻抗，降低放大器的下限頻率，改善非線性失真。八、實(shí)驗(yàn)步驟與要求1.設(shè)計(jì)課題：單級阻容耦合晶體管放大器設(shè)計(jì)已知條件+VCC=+12VRL=2kVi=10mV(有效值)Rs=50技術(shù)指標(biāo)要求AV＞30Ri＞2kRo＜3kfL＜30HzfH＞500kHz電路穩(wěn)定性好。八、實(shí)驗(yàn)步驟與要求2.實(shí)驗(yàn)步驟與要求：①認(rèn)真閱讀本課題介紹的設(shè)計(jì)方法與測試技術(shù)，寫出設(shè)計(jì)預(yù)習(xí)報(bào)告(其要求見附錄B)。②根據(jù)已知條件及性能指標(biāo)要求，確定電路(要求分別采用無負(fù)反饋與有負(fù)反饋兩種放大器電路)及器件(晶體管可以選硅管或鍺管)，設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)，計(jì)算電路元件參數(shù)。(以上兩步要求在實(shí)驗(yàn)前完成)③用pSpice軟件對所設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行仿真分析，根據(jù)分析情況進(jìn)行參數(shù)調(diào)整。（仿真項(xiàng)目有：靜態(tài)工作點(diǎn)、輸入/輸出瞬態(tài)波形、頻率響應(yīng)、Ri、RO）。八、實(shí)驗(yàn)步驟與要求2.實(shí)驗(yàn)步驟與要求：