模擬電路實(shí)驗(yàn)講稿06級(jí)單放篇課件

主要授課內(nèi)容：一、模擬電路學(xué)習(xí)指導(dǎo)三、模擬電路的裝配四、模擬電路參數(shù)的調(diào)測(cè)五、測(cè)試數(shù)據(jù)記錄與分析六、測(cè)試舉例二、單級(jí)放大電路的設(shè)計(jì)指導(dǎo)2023/12/5盧慶莉編寫(xiě)1、模擬電路理論課與實(shí)驗(yàn)課的不同學(xué)習(xí)要求理論課——電路工作原理與工程估算方法。實(shí)驗(yàn)課——電路的設(shè)計(jì)方法與實(shí)驗(yàn)方法。2、明確模擬電路課程的工程性和技術(shù)性工程性——是指為使理論具有可行性而使分析和估算方法進(jìn)行的簡(jiǎn)化，理論設(shè)計(jì)與實(shí)際測(cè)試的吻合只能靠不斷的試湊。技術(shù)性——是指它是用于解決實(shí)際問(wèn)題的學(xué)科，它的每項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)對(duì)實(shí)際應(yīng)用都有著特定的意義。一、模擬電路學(xué)習(xí)指導(dǎo)2023/12/5盧慶莉編寫(xiě)3、明確電路工作原理的物理意義（1）何為放大、放大的物理意義是什么?

它的本質(zhì)是什么?放大:是將信號(hào)的幅度由小增大。物理意義:是把小能量變成大能量。

本質(zhì):實(shí)現(xiàn)能量的控制。2023/12/5盧慶莉編寫(xiě)放大器的最基本要求：

是將輸入的模擬信號(hào)按比例地進(jìn)行線性放大，使放大后的輸出信號(hào)盡可能和原來(lái)輸入信號(hào)的波形保持一致，不產(chǎn)生失真。（3）要達(dá)到這個(gè)目的應(yīng)采取什么樣的電路實(shí)現(xiàn)?

①實(shí)現(xiàn)放大的形式有兩種:

電流放大

和

電壓放大。（2）放大的要求是什么?2023/12/5盧慶莉編寫(xiě)②根據(jù)不同要求,放大的電路有三種（可進(jìn)行電流放大或電壓放大）即：共射、共基、共集。具有電流和電壓放大具有電壓放大，無(wú)電流放大無(wú)電壓放大，具有電流放大2023/12/5盧慶莉編寫(xiě)③三種基本的放大電路各有什么特點(diǎn)，在什么場(chǎng)合下用什么電路？

共基、共射、共集放大電路的主要特點(diǎn)和應(yīng)用，可以大致歸納如下：共射電路：

①具有較大的電壓放大倍數(shù)和電流放大倍數(shù)，同時(shí)輸入電阻和輸出電阻又比較適中。②一般只要對(duì)輸入電阻、輸出電阻和頻率響應(yīng)沒(méi)有特殊要求的地方，均常采用共射電路。③共射電路被廣泛地用作單級(jí)放大或多級(jí)放大器的中間級(jí)。2023/12/5盧慶莉編寫(xiě)①共集電路的特點(diǎn)是電壓跟隨，即：輸入電阻很高、輸出電阻很低、電壓放大倍數(shù)接近于1而小于1,具有電流放大作用。②常被作為多級(jí)放大器的輸入級(jí)、輸出級(jí)和中間緩沖級(jí)。共集電路：2023/12/5盧慶莉編寫(xiě)①共基電路的突出特點(diǎn)在于它具有很低的輸入電阻使晶體管結(jié)電容的影響不顯著，因而頻率響應(yīng)得到很大改善。②常用于寬頻帶放大器和高頻電路中。③輸出電阻高，共基電路還可以作為恒流源。共基電路：2023/12/5盧慶莉編寫(xiě)(4)為什么要設(shè)置直流工作點(diǎn)

為了使放大電路能正常工作,必須給放大電路設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn),以保證信號(hào)在基本上不失真的條件下，能順利地輸入、輸出。

換句話來(lái)講，設(shè)立直流工作點(diǎn)就是要減小放大電路的非線性失真，而非線性失真包括兩種：飽和失真和截止失真。2023/12/5盧慶莉編寫(xiě)（5）為什么要考慮放大器的輸出信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍主要是指:工作點(diǎn)的選擇不可偏高或者偏低。工作點(diǎn)偏高：會(huì)出現(xiàn)飽和失真；工作點(diǎn)偏低：會(huì)出現(xiàn)截止失真。2023/12/5盧慶莉編寫(xiě)4、明確所有電路參數(shù)的物理含義以及對(duì)應(yīng)用的影響。（1）當(dāng)其它參數(shù)保持不變,增大基極電阻Rb時(shí),IBQ減小,使Q點(diǎn)下移,靠近截止區(qū)[如圖(a)中Q3點(diǎn)];反之,如減小Rb則IBQ增大,靠近飽和區(qū)[如圖(a)中Q1點(diǎn)]。以上兩種情況下，當(dāng)信號(hào)幅度較大時(shí)都將使輸出波形易于產(chǎn)生失真。2023/12/5盧慶莉編寫(xiě)（2）當(dāng)其它參數(shù)保持不變,升高電源電壓EC時(shí)，直流負(fù)載線平行右移，Q點(diǎn)偏向右上方[如圖(b)中Q2點(diǎn)]，使放大電路的動(dòng)態(tài)工作范圍擴(kuò)大，但同時(shí)三極管的靜態(tài)功耗也增大。2023/12/5盧慶莉編寫(xiě)（3）當(dāng)其它參數(shù)保持不變,增大集電極電阻RC時(shí)，直流負(fù)載線與橫軸的交點(diǎn)（EC）不變，但與縱軸的交點(diǎn)（EC/RC）下降，因此直流負(fù)載線比原來(lái)平坦，即斜率變小。而IBQ不變，所以Q點(diǎn)移近飽和區(qū)[見(jiàn)圖(c)中Q2點(diǎn)]。2023/12/5盧慶莉編寫(xiě)（4）當(dāng)其它電路參數(shù)不變，增大管子的電流放大系數(shù)β時(shí)（例如由于更換三極管或由于溫度升高等原因而引起β增大），使輸出特性之間的間距加大,假設(shè)此時(shí)特性曲線改變?yōu)槿鐖D（d）中虛線所示，如果IBQ不變，則Q點(diǎn)上移，使ICQ值增大，即Q點(diǎn)靠近飽和區(qū)[見(jiàn)圖（d）中Q2點(diǎn)]。2023/12/5盧慶莉編寫(xiě)①電壓放大倍數(shù)：電壓放大倍數(shù)為無(wú)量綱的數(shù)值，是定義放大器的輸出電壓與輸入電壓的比值。②電流放大倍數(shù)：電流放大倍數(shù)為無(wú)量綱的數(shù)值，是定義放大器的輸出電流與輸入電流的比值。①功率放大倍數(shù)：功率放大倍數(shù)為無(wú)量綱的數(shù)值，是定義放大器的輸出功率與輸入功率的比值。5、電壓放大、電流放大、功率放大倍數(shù)對(duì)實(shí)際應(yīng)用的意義2023/12/5盧慶莉編寫(xiě)6、輸入電阻、輸出電阻、幅頻特性對(duì)實(shí)際應(yīng)用的意義①輸入電阻輸入電阻是從放大器輸入端看進(jìn)去的電阻，它定義為：Ri=Ui/Ii。2023/12/5盧慶莉編寫(xiě)

對(duì)信號(hào)源來(lái)說(shuō)，放大器相當(dāng)于它的負(fù)載，Ri則表示該負(fù)載能從信號(hào)源獲取多大的信號(hào)。由于實(shí)際信號(hào)源均有內(nèi)阻，對(duì)于低阻電壓源，Ri越大，放大器從該信號(hào)源獲取的電壓就越大。而對(duì)高阻電流源，Ri越小，則放大器從該信號(hào)源獲取的電流也越大。否則信號(hào)源內(nèi)阻的消耗將增大，而輸出給放大器的信號(hào)減小。Ri實(shí)際應(yīng)用的意義：2023/12/5盧慶莉編寫(xiě)②輸出電阻

輸出電阻是從放大器輸出端看進(jìn)去的電阻，它定義為：Ro=Uo/Io。理論上用:輸入短路,輸出加壓求流法來(lái)求輸出電阻。2023/12/5盧慶莉編寫(xiě)實(shí)際應(yīng)用的意義：

對(duì)負(fù)載來(lái)說(shuō)，放大器相當(dāng)于它的信號(hào)源，Ro正是該信號(hào)源的內(nèi)阻。Ro是一個(gè)表征放大器帶負(fù)載能力的參數(shù)。對(duì)于電壓輸出，Ro越小，帶負(fù)載能力越強(qiáng)，即負(fù)載變化時(shí)放大器輸出給負(fù)載的電壓基本不變。而對(duì)于電流輸出，Ro越大，則帶負(fù)載能力越強(qiáng)，即負(fù)載變化時(shí)，放大器輸出給負(fù)載的電流基本不變。2023/12/5盧慶莉編寫(xiě)③幅頻特性

理想放大電路的輸出信號(hào)與輸入信號(hào)應(yīng)完全相似。也就是說(shuō)，除放大一常數(shù)外，輸出信號(hào)應(yīng)是輸入信號(hào)的真實(shí)再現(xiàn)。但實(shí)際的放大電路，在輸入信號(hào)的幅度不變而僅改變其頻率時(shí)，輸出信號(hào)的幅度和相位都會(huì)隨著頻率而改變。由放大電路放大倍數(shù)的幅度與頻率的關(guān)系畫(huà)成的曲線，稱為放大電路的幅頻特性（或頻率響應(yīng)）。1）什么是幅頻特性？2023/12/5盧慶莉編寫(xiě)

在實(shí)際應(yīng)用中,放大電路所放大的信號(hào)都是有一定的頻率范圍的。如通信設(shè)備中的音頻放大電路，要求放大300～3400Hz頻率范圍內(nèi)的信號(hào)；電視接受機(jī)中放大圖象信號(hào)的視頻放大器，要求放大25Hz～6MHz頻率范圍內(nèi)的信號(hào)。在放大電路中耦合電容、旁路電容和晶體管極間電容是與放大電路的放大倍數(shù)與頻率有關(guān)的，不同頻率的輸入信號(hào)其放大倍數(shù)不同，這樣就產(chǎn)生了失真，影響放大器的工作質(zhì)量。2）是什么原因影響了放大器的工作質(zhì)量？2023/12/5盧慶莉編寫(xiě)3）幅頻特性的分析①理想的幅頻特性

一個(gè)放大電路如果沒(méi)有頻率失真，其幅頻特性應(yīng)是一條與橫軸平行的直線，也就是在放大器的工作頻率范圍內(nèi)，放大倍數(shù)的幅值與頻率無(wú)關(guān)，是一常數(shù)。2023/12/5盧慶莉編寫(xiě)②實(shí)際的幅頻特性

RC耦合放大電路的幅頻特性，在頻率的低端和高端，放大倍數(shù)都要下降。這說(shuō)明不同頻率信號(hào)的放大倍數(shù)不同，使輸出信號(hào)的波形產(chǎn)生失真，這種失真稱為幅頻失真。fL是放大電路通頻帶的下線頻率。fH是放大電路通頻帶的上線頻率。頻帶寬度：BW=fH－fL2023/12/5盧慶莉編寫(xiě)③影響幅頻特性的原因是什么？★

在中頻段，曲線是平坦的，即：放大倍數(shù)不隨信號(hào)頻率而變。耦合電容、射極旁路電容（相當(dāng)于短路）和器件的極間電容等的影響可以忽略不計(jì)（相當(dāng)于開(kāi)路）

。2023/12/5盧慶莉編寫(xiě)★

在低頻段，當(dāng)頻率降低時(shí)，器件的極間電容的影響可以忽略不計(jì)（相當(dāng)于開(kāi)路）

，但耦合電容、射極旁路電容的容抗變大，不可被看成短路，致使放大倍數(shù)下降。2023/12/5盧慶莉編寫(xiě)★

在高頻段，當(dāng)頻率升高時(shí)，耦合電容、射極旁路電容可以忽略不計(jì)（相當(dāng)于短路）

，而器件的極間電容的影響不可以忽略不計(jì)，極間電容的容抗減少，不可看成開(kāi)路，致使放大倍數(shù)下降。2023/12/5盧慶莉編寫(xiě)7、單級(jí)放大電路原理分析舉例

（1）為何要用EC

？

（2）R1和R2有何作用？可否不用R2?（3）R3有何作用，改變它

ICQ是否會(huì)變化？（4）R4有何作用？（5）C1、C3有何作用？（6）C2有何作用？（7）共射電路有何特點(diǎn)？（8）C1和C3的接法有何要求？2023/12/5盧慶莉編寫(xiě)（1）Ri對(duì)實(shí)際應(yīng)用有何影響？（2）哪些電路元件對(duì)Ri有影響？（3）Au偏小應(yīng)調(diào)整哪些元件？（4）R3對(duì)哪些電路參數(shù)有影響？（5）輸出阻抗Ro與哪些元件參數(shù)有關(guān)？2023/12/5盧慶莉編寫(xiě)1、明確模擬電路的分析估算與電路設(shè)計(jì)的區(qū)別二、單級(jí)放大電路的設(shè)計(jì)指導(dǎo)（1）電路分析是在已知電路元件參數(shù)的情況下求電路參數(shù)。（2）電路設(shè)計(jì)是在已知電路參數(shù)要求的情況下求出所有的元件參數(shù)。（3）模擬電路的設(shè)計(jì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)難于電路分析，沒(méi)有對(duì)電路原理、各個(gè)元器件作用、電路參數(shù)以及它們之間的關(guān)系的深刻理解，是無(wú)法設(shè)計(jì)電路的，這正是許多人將模擬電路的設(shè)計(jì)視為畏途的原因。2023/12/5盧慶莉編寫(xiě)2、模擬電路設(shè)計(jì)基本思路（1）分析電路技術(shù)指標(biāo)，找出關(guān)鍵性指標(biāo)或難點(diǎn)指標(biāo)作為設(shè)計(jì)起點(diǎn)，設(shè)計(jì)相關(guān)元件參數(shù)（2）在關(guān)鍵或難點(diǎn)指標(biāo)設(shè)計(jì)完成后，進(jìn)行核算，若達(dá)到要求，繼而為次要指標(biāo)設(shè)計(jì)相關(guān)元件參數(shù)，因?yàn)槟M電路的同一個(gè)元件往往對(duì)多個(gè)電路技術(shù)指標(biāo)有影響，當(dāng)A指標(biāo)滿足要求后可能B指標(biāo)變?yōu)椴粷M足，所以，每設(shè)計(jì)一個(gè)指標(biāo)都必須核算一次所有的電路參數(shù)，發(fā)現(xiàn)電路指標(biāo)不合格必須重新設(shè)計(jì)元件參數(shù)，通過(guò)反復(fù)設(shè)計(jì)、反復(fù)核算、反復(fù)調(diào)整，最終使所有的電路技術(shù)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。2023/12/5盧慶莉編寫(xiě)3、模擬電路設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)（1）在電路設(shè)計(jì)之前必須對(duì)每一個(gè)元件對(duì)電路相關(guān)參數(shù)的影響必須十分清楚，否則設(shè)計(jì)無(wú)從下手。（2）模擬理論書(shū)中給出的公式，不能隨便套用，必須分析使用條件，當(dāng)現(xiàn)有公式不能直接套用時(shí)，必須自行推導(dǎo)設(shè)計(jì)使用公式。（3）由于分立元件的晶體管模型做了高度的簡(jiǎn)化，精度差，在沒(méi)有深負(fù)反饋的情況下，核算的電路參數(shù)值與實(shí)際測(cè)量值有30%～100%的誤差是常見(jiàn)的。2023/12/5盧慶莉編寫(xiě)（4）設(shè)計(jì)說(shuō)明事項(xiàng):①直流工作點(diǎn)不必十分準(zhǔn)確，一般為整數(shù)或0.5的倍數(shù)。②每得到一個(gè)電阻值時(shí)，必須取接近的標(biāo)稱值。③為了方便，可以設(shè)β=100。④直流參數(shù)設(shè)計(jì)完成后必須核算所有直流工作點(diǎn)。⑤在保證直流參數(shù)可以達(dá)到指標(biāo)要求的前提下核算交流參數(shù)2023/12/5盧慶莉編寫(xiě)4、實(shí)驗(yàn)三十四單級(jí)放大電路（J1）（一）設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)要求如下：（1）電路結(jié)構(gòu)要求采用單級(jí)分壓偏置共射極放大電路，如圖所示：（2）電路指標(biāo)1）Au≥302)Ri≥1KΩ3)Ro=3KΩ4)Uopp≥2V;5)fL≤500HZ;fH≥200KHZ2023/12/5盧慶莉編寫(xiě)（3）設(shè)計(jì)條件1）Ec=12V2)RL=3KΩ（二）設(shè)計(jì)已知：RL=3K，Ec=+12VRo=3K∴R3=RL=3K2023/12/5盧慶莉編寫(xiě)一般UCES=1V從最大的動(dòng)態(tài)范圍考慮2023/12/5盧慶莉編寫(xiě)Re的確立：確立Rb1、Rb2:令：I1≈（5～10）IBQ，取I1=10IBQ2023/12/5盧慶莉編寫(xiě)取標(biāo)稱值為：Rb2=10KRb1=68K=RW+R1

其中，RW=100K，R1=20K取標(biāo)稱值：Rb1=68K2023/12/5盧慶莉編寫(xiě)(1)C1、Ｃ2、C3越大，下限頻率越低，低頻失真越小，附加相移也將會(huì)減小。(2)因?yàn)镃2等效到基極回路時(shí)要除以(1+β)，所以若要求C2對(duì)ωL的影響與C1相同，需要求取C2=(1+β)C1，所以射極旁路電容的取值往往比C1要大得多。(3)工作點(diǎn)越低，輸入阻抗越大，對(duì)改善低頻響應(yīng)有好處。對(duì)C1、Ｃ2、C3討論:2023/12/5盧慶莉編寫(xiě)C1、C2、C3的取值：

C1、C3在低頻段影響較小，C2的影響較大，在C2上就會(huì)產(chǎn)生交流反饋使增益下降。為減少影響,C2的取值就必須大。2023/12/5盧慶莉編寫(xiě)2023/12/5盧慶莉編寫(xiě)將以上值代入驗(yàn)算：將以上值代入驗(yàn)算：2023/12/5盧慶莉編寫(xiě)三、模擬電路的裝配1、裝配前檢查所有的元件。2、先安裝元件，后連接導(dǎo)線。3、按照電路圖中信號(hào)傳輸方向逐個(gè)連線。3、連線之后立即檢查有誤安裝錯(cuò)誤。2023/12/5盧慶莉編寫(xiě)安插元件的方法介紹：2023/12/5盧慶莉編寫(xiě)電路連線的方法介紹：2023/12/5盧慶莉編寫(xiě)四、模擬電路參數(shù)的調(diào)測(cè)1.首先調(diào)測(cè)直流參數(shù)（1）測(cè)試UCEQ,UBQ,ICQ(用間接法測(cè)試）。（2）合理掌握直流工作點(diǎn)的誤差。2.測(cè)試交流電路參數(shù)（1）合理選定輸入信號(hào)的頻率、電壓。（2）首先測(cè)試電壓放大倍數(shù)（AU），它是基礎(chǔ)參數(shù)。（3）測(cè)試AU時(shí)必須保證輸出信號(hào)不出現(xiàn)明顯失真。（4）在AU基本正確的情況下測(cè)試其他參數(shù)。（5）一些參數(shù)只能用間接法測(cè)試，如，Ri和Ro。2023/12/5盧慶莉編寫(xiě)直流工作點(diǎn)測(cè)試：2.7V2V2mA2mA4V測(cè)UeQ測(cè)UcQ2023/12/5盧慶莉編寫(xiě)2023/12/5盧慶莉編寫(xiě)2023/12/5盧慶莉編寫(xiě)交流參數(shù)測(cè)試：2023/12/5盧慶莉編寫(xiě)fL和fH的測(cè)量方法：

調(diào)測(cè)UOPP=1V，減小信號(hào)源頻率（即:f↓)，使UOPP=0.707V時(shí)，從信號(hào)源上讀出的頻率f=fL;

調(diào)測(cè)UOPP=1V，增大信號(hào)源頻率（即:f↑)

，使UOPP=0.707V時(shí)，從信號(hào)源上讀出的頻率f=fH;2023/12/5盧慶莉編寫(xiě)2023/12/5盧慶莉編寫(xiě)2023/12/5盧慶莉編寫(xiě)五、測(cè)試數(shù)據(jù)記錄與分析1、測(cè)試前必須核算出預(yù)期值，測(cè)試出的數(shù)據(jù)如果沒(méi)有預(yù)期值作為標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)驗(yàn)將失去意義。2、直流工作點(diǎn)和交流參數(shù)由于模型不準(zhǔn)必將會(huì)產(chǎn)生一些誤差。3、發(fā)現(xiàn)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與預(yù)期值不同時(shí)，必須及時(shí)分析，如果不在容許誤差范圍內(nèi)，則應(yīng)立即找出原因。4、必須完整記錄測(cè)到的數(shù)據(jù)和波形。本次輸出正弦波的上半周有些失真，可請(qǐng)教師幫助判斷是否在容許范圍內(nèi)。2023/12/5盧慶莉編寫(xiě)六、測(cè)試舉例例1電壓放大倍數(shù)測(cè)試：Au=Uo/Ui(用示波器監(jiān)測(cè)，在輸出不失真的條件下）2023/12/5盧慶莉編寫(xiě)例2輸入阻抗的測(cè)試：（注：用示波器進(jìn)行監(jiān)控）沒(méi)有交流阻抗測(cè)試儀表，必須用間接法測(cè)試。2023/12/5盧慶莉編寫(xiě)輸入阻抗測(cè)試注意事項(xiàng):不可用萬(wàn)用表電阻檔直接測(cè)量，因?yàn)槿f(wàn)用表測(cè)的是直流電阻與放大器輸入阻抗定義不同測(cè)試輸入阻抗的輔助電阻R有特定要求，一般應(yīng)取

Rs≈Ri(試分析當(dāng)Rs>>Ri，或Rs<<Ri會(huì)產(chǎn)生什么情況）如果Ri偏差過(guò)大，試分析原因。2023/12/5盧慶莉編寫(xiě)例3輸出阻抗的測(cè)量2023/12/5盧慶莉編寫(xiě)2）R1和R2有何作用？可否不用R2?答：1、R1和R2的作用是穩(wěn)定直流工作點(diǎn)。

2、不能。解釋：2023/12/5盧慶莉編寫(xiě)優(yōu)點(diǎn)：電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：工作點(diǎn)穩(wěn)定性差；（∵IBQ固定，當(dāng)β、ICBO等變化

ICQ、UCEQ的變化→工作點(diǎn)產(chǎn)生較大的漂移→使管子進(jìn)入飽和或截止區(qū)）2023/12/5盧慶莉編寫(xiě)為確保UB固定，應(yīng)滿足流過(guò)RB1、RB1的電流I1>>IBQ，這就要求RB1、RB2的取值越小越好。但是RB1、RB2過(guò)小，將增大電源UCC的無(wú)謂損耗，因此要二者兼顧。通常選取并兼顧UCEQ而取2023/12/5盧慶莉編寫(xiě)（3）R3有何作用，改變它ICQ是否會(huì)變化？答：1、

R3的作用是提供直流工作點(diǎn)（即：提供ICQ電流），防止交流短路。

2、改變R3，ICQ不會(huì)變化。原因是：ICQ只受IBQ

控制，與R3無(wú)關(guān)。2023/12/5盧慶莉編寫(xiě)（4）R4有何作用？答：

1、R4的作用是提供直流工作點(diǎn)（即：提供IEQ電流）。

2、提供直流負(fù)反饋機(jī)制，目的是穩(wěn)定工作點(diǎn)。若

ICQ↑UBEQ(=UBQ-UEQ)↓負(fù)反饋機(jī)制→IEQ↑→UEQ(=IEQRE)↑↓IBQ

↓←ICQ↓←2023/12/5盧慶莉編寫(xiě)（5）C1、C3的有何作用？答：電容C1、C3稱為隔直流電容或耦合電容，它們的作用是隔直流通交流，即在保證信號(hào)正常流通的情況下，使直