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项目一 晶体管共射级放大电路设计

项目一 晶体管共射级放大电路设计. 实验目的 预习内容 实验原理 设计实例 设计内容和要求 设计报告撰写. 1.1 实验目的. 熟悉采用面包板或多功能板搭建电路的技术； 掌握晶体管共射极放大电路的基本设计方法； 进一步熟悉常用电子仪器设备的使用 ; 完成晶体管共射极放大电路的调试与参数测试分析。. 1.2 预习内容. （ 1 ）预习晶体管共射极放大电路的基本工作原理； （ 2 ）预习晶体管共射极放大电路的设计、调试与参数测试方法； （ 3 ）采用 Multisim 仿真软件对晶体管共射极放大电路进行初步设计仿真。. 1.3 实验原理.

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项目一 晶体管共射级放大电路设计

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Presentation Transcript

  1. 项目一 晶体管共射级放大电路设计 • 实验目的 • 预习内容 • 实验原理 • 设计实例 • 设计内容和要求 • 设计报告撰写 9

  2. 1.1 实验目的 • 熟悉采用面包板或多功能板搭建电路的技术； • 掌握晶体管共射极放大电路的基本设计方法； • 进一步熟悉常用电子仪器设备的使用; • 完成晶体管共射极放大电路的调试与参数测试分析。 9

  3. 1.2 预习内容 （1）预习晶体管共射极放大电路的基本工作原理； （2）预习晶体管共射极放大电路的设计、调试与参数测试方法； （3）采用Multisim仿真软件对晶体管共射极放大电路进行初步设计仿真。 9

  4. 1.3 实验原理 右图为阻容耦合晶体管共射极放大电路，它采用分压式电流负反馈偏置电路。要满足性能指标的要求，就必须考虑静态工作点得设置。放大器的静态工作点Q主要由Rc，Re，RB1，RB2以及电源电压决定。 9

  5. 1.3 实验原理 • 确定静态工作点的基本原则是要保证输出电压既不产生饱和失真也不产生截止失真。如右图所示，根据三极管输出特性曲线和对动静态负载线的分析，输出电压不产生失真的条件是： 9

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  7. 1. 4 设计实例 • 设计任务 • 设计步骤 • 拟定电路方案 • 电路参数的确定 • 画出电路带参数的电路图 • 主要性能指标及其测试方法 • 电路参数修改 9

  8. 设计任务 • 已知条件 • 技术指标要求 • AV＞40 • VCC=+12V • Ri＞1k • RL=3k • Ro＜3k • Vi=10mV(有效值) • fL＜100Hz • RS=600 • fH＞100kHz • 电路稳定性好。 9

  9. 设计步骤 提出设计指标 拟定电路方案 设定器件参数 电路仿真 仿真测试 指标满足要求 Y 安装实际电路 修改电路方案 Y N 修改电路参数 是否要修改电路方案 N 9

  10. 拟定电路方案 • 选择电路形式 • 考虑到电压增益要求，采用分压式射极偏置电路，并可获得稳定的静态工作点。 • 问：如果其它要求不变，只是输出阻抗Ro≤100Ω，采用何种电路？ • 输出电阻比较小，所以输出级应采用射极跟随器或引入电压负反馈，而射极跟随器无电压增益，故可采用两级放大电路的设计 。 9

  11. 工作原理 电路的Q点稳定， Q点主要由RB1、RB2、RE、RC及+VCC所决定。 若I1 >>IBQ ， VBQ >>VBE 温度T  IC IE VE、VBQ不变 VBE  IB IC 9 （反馈控制）

  12. 工作点稳定的必要条件：I1>>IBQ，VBQ>>VBE 一般取 • RE愈大，直流负反馈愈强，电路的稳定性愈好。一般 9

  13. 电路参数的确定： • 设计小信号放大器时，一般取ICQ = (0.5~2)mA， VEQ = (0.2~0.5)VCC RC由RO或AV确定： RC≈ RO 或 RC 9

  14. 上限频率fH主要受晶体管结电容及电路分布电容的限制，下限频率 fL主要受耦合电容CB、CC及射极旁路电容CE的影响 • 如果放大器下限频率fL已知，可按下列表达式估算电容CB、CC和CE： • 通常取CB = CC，用上面两式算出电容值，取较大的作为CB（或CC）。 9

  15. 电路参数的确定： • 选择晶体管 • 因放大器上限频率fH>100 kHz，要求较高，故选用高频小功率管3DG6，其特性参数 ICM=20mA，V(BR)CEO≥20V， • fT ≥ 150MHz • 通常要求ß 的值大于AV的值，故选 ß=60 9

  16. 设置Q点并计算元件参数 依据指标要求、静态工作点范围、经验值进行计算 • 要求Ri1kΩ，而 取ICQ = 1.5 mA • 若取VBQ = 3V，得 取标称值，RE=1.5 kW 9

  17. 设置Q点并计算元件参数 依据指标要求、静态工作点范围、经验值进行计算 • 因, 在安装实际电路时，为使静态工作点调整方便，RB1由30kW固定电阻与100kW电位器相串联而成。 9

  18. 要求AV>40,由 得 设置Q点并计算元件参数 依据指标要求、静态工作点范围、经验值进行计算 • 因ICQ＝1.5mA， 综合考虑，取标称值，RB＝1.5 kW。 9

  19. 设置Q点并计算元件参数 计算电容为： 取标称值，CC = CB = 10mF 取标称值，CE = 100mF 9

  20. 画出电路带参数的电路图 根据上述设计，得到放大器的电路图如下： 9

  21. Q点设置是否合适？ （1）给放大器送入规定的输入信号，如Vi=10mV，fi = 1kHz的正弦波。 （2）用示波器观察放大器的输出vo无失真。 （3）略增大输入信号， vo无明显失真，或者逐渐增大输入信号时， vo顶部和底部差不多同时开始畸变，说明Q点设置得比较合适。 （4）此时移去信号源，分别测量放大器的静态工作点VBQ、VEQ、VCQ，并计算VCEQ、ICQ。 9

  22. 主要性能指标及其测试方法 晶体管放大器的主要性能指标有 • 电压放大倍数AV • 输入电阻Ri • 输出电阻Ro • 通频带BW＝fH－fL 注意：维持输入信号的幅值不变且输出波形不失真 9

  23. 主要性能指标及其测试方法 实验测试 串联一个已知电阻R 2、输入电阻Ri 理论计算 在输出波形不失真情况下，用晶体管毫伏表或示波器，分别测量出Vi与Vs的值，则 9

  24. 主要性能指标及其测试方法 实验测试 3、输出电阻RO 开关S 理论计算 ro为晶体管输出电阻。 (1)在输出波形不失真情况下，用晶体管毫伏表或示波器，测量负载开路时的输出电压的值Vo； (2)接入RL后，测量负载上的电压的值VoL 9

  25. 电路参数修改 对于一个新设计的放大器，可能有些指标达不到要求，这时需要调整电路参数。 1、如何调整电压放大倍数AV ？ ↑ Ri 9

  26. 2、如何调整放大器的下限频率fL ？ 希望降低放大器下限频率fL，根据电容计算式，也有三种途径，即 不论何种途径，都会影响放大器的性能指标，只能根据具体指标要求，综合考虑。 9

  27. 3、负反馈对放大器性能有何影响？ 引入交流负反馈后，放大器的电压放大倍数将下降，其表达式为 式中，F为反馈网络的传输系数；AV为无负反馈时的电压放大倍数。 引入负反馈后，虽然电压放大倍数下降，但可以改善放大器的其它性能 。 9

  28. 电路参数修改 3、负反馈对放大器性能有何影响？ 负反馈放大器的上限频率fHF与下限频率fLF的表达式分别为 可见，引入负反馈后通频带加宽。 9

  29. 电路参数修改 3、负反馈对放大器性能有何影响？ 电流串联负反馈放大器 实验表明，RF取几十欧姆，可以明显地提高放大器的输入阻抗，降低放大器的下限频率，改善非线性失真。 9

  30. 1.5 设计内容和要求 • 设计一个晶体管共射极放大电路。 • 已知条件： ·输入正弦信号电压 （峰峰值）； ·负载电阻 ； ·半导体三极管 9013（值大小待测）； ·电源电压 VCC=+12V； 9

  31. 性能指标要求： ·电压增益 AV>50； ·输入输出电阻 Ri>1KΩ, Ro<3KΩ； ·频带宽度 fL<100Hz，fH>100KHz。 9

  32. 1.6 设计报告要求 （1）电路设计。 · 简要说明电路的原理与优缺点。 · 主要参数的计算和元器件的选择。 · 静态工作点和主要性能指标的Av,Ri,Ro计算。 （2）整理各项测试内容的实验数据与波形；分析实验结果，分别与理论值（和仿真值）经行比较，分析误差原因。 （3）测试过程中所遇到的问题及解决方法，思考和心得体会。 9

  33. 这是你们的第一个设计性作品！ 9

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