單管共射放大電路課程設(shè)計(jì)

1、任務(wù)一共射極單管放大器教學(xué)時(shí)數(shù): 6學(xué)時(shí)教學(xué)方法: 一體化教學(xué)教學(xué)目的:1、了解共射極放大電路的組成；2、會(huì)利用軟件仿真設(shè)置Q點(diǎn)和動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)的測(cè)試； 3、分壓式偏置電路穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的原因；4、放大電路失真產(chǎn)生的原因及消除方法；教學(xué)重點(diǎn)：共射極放大電路的組成元件的作用；分壓式偏置電路穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的原因；放大電路失真產(chǎn)生的原因及消除方法教學(xué)難點(diǎn):分壓式偏置電路穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的原因；放大電路失真產(chǎn)生的原因及消除方法教學(xué)過程任務(wù)導(dǎo)入按下列要求設(shè)計(jì)電路：a、Au50；b、Uom=5Up-p；c、Ri、Ro均不要求任務(wù)描述 本任務(wù)采用穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的分壓式共射極放大電路，測(cè)試并驗(yàn)證其靜態(tài)工作點(diǎn)和動(dòng)態(tài)

2、性能指標(biāo)。 任務(wù)實(shí)施分壓式共射極放大電路的實(shí)驗(yàn)電路如圖2.1.2所示圖2.1.2 共射極單管放大器實(shí)驗(yàn)電路一、放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的測(cè)量與調(diào)整對(duì)三極管而言，靜態(tài)分析就是畫出其直流通路，求其靜態(tài)工作點(diǎn)：、和 。1、 靜態(tài)工作點(diǎn)理論分析 其等效的直流通路為： 圖2.1.2 分壓式共射放大直流通路穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的條件為：I1IB和VBUBE；此時(shí)， ，即當(dāng)溫度變化時(shí)，基本不變。根據(jù)和的關(guān)系可得：2、 調(diào)試靜態(tài)工作點(diǎn)（1）三極管采用9031型號(hào)，選擇值范圍在100到200之間，用萬用表測(cè)得值為（ ）。（2）按圖2.1.1所示電路，將Rp調(diào)到最大值測(cè)量放大電路的Q點(diǎn)，計(jì)算并填入表2.1.1。（3）將Rp調(diào)

3、到最小值測(cè)量放大電路的Q點(diǎn)，計(jì)算并填入表2.1.1。（4）若設(shè)計(jì)要求=1.5mA，應(yīng)將怎樣調(diào)整？測(cè)出此時(shí)放大電路的Q點(diǎn)和實(shí)際偏置電阻的大小。表2.1.1 靜態(tài)工作點(diǎn)測(cè)量Rp電路狀態(tài)Rp最大理論數(shù)據(jù)（4）中的要求1.5mARp最小測(cè)試數(shù)據(jù)Rp最大（4）中的要求1.5mARp最小二、放大電路動(dòng)態(tài)性能1、動(dòng)態(tài)理論分析分壓式共射極放大電路交流通路、微變等效電路如圖2.1.3（a）（b）所示。交流等效輸出電阻為：交流等效輸入電阻為：電路中電壓放大倍數(shù)為：2、放大電路的動(dòng)態(tài)性能觀察調(diào)整好靜態(tài)工作點(diǎn)，=1.5mA。輸入端接入低頻信號(hào)發(fā)生器，幅值為1mV，頻率為1KHz的正弦波。按要求進(jìn)行測(cè)量，將值填入下表2

4、.1.2.表2.1.2 放大電路動(dòng)態(tài)測(cè)量UiUo測(cè)量值A(chǔ)u計(jì)算值A(chǔ)u測(cè)量值Ri計(jì)算值Ro測(cè)量值Ri計(jì)算值Ro無窮大2K3、觀察靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)輸出波形失真的影響（1） 雙擊信號(hào)發(fā)生器圖標(biāo)，設(shè)置參數(shù)為：10mV/1kHz/0Deg;設(shè)置示波器相關(guān)參數(shù)；調(diào)節(jié)Rw,Rc,Re的阻值（2）保持Us 不變，將Rw調(diào)至最小，輸出電壓講產(chǎn)生飽和失真，用示波器觀察，并匯出輸出波形；（3）將Us調(diào)至50mV，將Rw調(diào)至最大100k，將Re調(diào)至100k，輸出電壓講產(chǎn)生截止失真，用示波器并匯出輸出波形；（4）將Us調(diào)至150mV，將Re調(diào)至10k，Rc調(diào)至10k，輸出電壓講產(chǎn)生雙向失真，用示波器觀察，并匯出輸出波形。4

5、、觀察電路的頻率響應(yīng)圖 電路的幅頻特性知識(shí)連接“放大”作用的實(shí)質(zhì)是電路對(duì)電流、電壓或能量的控制作用。晶體管的三種組態(tài)：共射極、共集電極和共基極。一、晶體管基本放大電路原則1、為保證放大必須滿足發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。2、輸入信號(hào)能加至放大電路輸入回路；3、輸出信號(hào)能加至負(fù)載上。 判斷放大電路是否具有放大作用，就是根據(jù)這幾點(diǎn)，它們必須同時(shí)具備。例1：判斷圖（1）電路是否具有放大作用解：圖（1）a不能放大，因?yàn)槭荖PN三極管，所加的電壓UBE不滿足條件（1），所以不具有放大作用。 圖（1）b具有放大作用。二、共射極放大電路（一）基本共射極放大電路介紹 1、電路見圖2.1.6所示：電路中各元件作用：

6、晶體管VT：核心元件起放大作用；基極偏置電阻：與一起提供合適的Q點(diǎn)；集電極負(fù)載電阻：把晶體管的電流放大轉(zhuǎn)化為電壓放大；耦合電容和：隔直流通交流；集電極電源：作用一是給晶體管提供合適的工作狀態(tài)；二是為放大電路提供電源。+VCC RC RLT +_uiRB uo+_+C1C2圖2.1.6 基本共射放大電路2、電路參數(shù)對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響靜態(tài)工作點(diǎn)的位置在實(shí)際應(yīng)用中很重要，它與電路參數(shù)有關(guān)。下面我們分析一下電路參數(shù)，對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響。 改變改變改變變化，只對(duì)IB有影響。增大，IB減小，工作點(diǎn)沿直流負(fù)載線下移。變化，只改變負(fù)載線的縱坐標(biāo)增大，負(fù)載線的縱坐標(biāo)上移,工作點(diǎn)沿iB=IB這條特性曲線右移變化,

7、IB和直流負(fù)載線同時(shí)變化增大,IB增大,直流負(fù)載線水平向右移動(dòng),工作點(diǎn)向右上方移動(dòng)減小，IB增大，工作點(diǎn)沿直流負(fù)載線上移減小,負(fù)載線的縱坐標(biāo)下移,工作點(diǎn)沿iB=IB這條特性曲線左移減小,IB減小,直流負(fù)載線水平向左移動(dòng),工作點(diǎn)向左下方移動(dòng)3、電路分析（1）靜態(tài)分析什么是Q點(diǎn)？它就是直流工作點(diǎn)，又稱為靜態(tài)工作點(diǎn)，簡(jiǎn)稱Q點(diǎn)。我們可以根據(jù)放大電路的直流通路，估算出放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。 直流通路：將放大電路中的電容視為開路，電感視為短路即得。計(jì)算Q點(diǎn)的方法前面已講述。（2）動(dòng)態(tài)分析：即設(shè)置了合適的Q點(diǎn)之后的分析（=0）交流通路：將放大電路中的電容視為短路，電感視為開路，直流電源視為短路即得。它又被稱

8、為動(dòng)態(tài)分析。一般還要將晶體三極管采用微變等效電路法來進(jìn)行分析其動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)。微變等效的思想是：當(dāng)信號(hào)變化的范圍很?。ㄎ⒆儯r(shí)，可以認(rèn)為三極管電壓、電流變化量之間的關(guān)系是線性的。在應(yīng)用中我們把三極管等效為圖（1）所示的電路其中：Ie=（1+）Ib rbe為基極和發(fā)射極之間的等效電阻 （二）穩(wěn)定Q點(diǎn)的分壓式偏置電路其電路見圖2.1.13所示；+VCCRCC1C2RLRE+CE+RB2RB1RS+ui-+us-+ uo-I2I1IBQ圖2.1.13 分壓式偏置共射電路1、穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的原理穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的條件為：I1IB和VBUBE；此時(shí)， ，即當(dāng)溫度變化時(shí)，基本不變。 靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定過程為：T

9、（）（）（因?yàn)榛静蛔儯?當(dāng)溫度降低時(shí)，各物理量向相反方向變化。這種將輸出量（）通過一定的方式（利用將的變化轉(zhuǎn)化為電壓的變化）引回到輸入回路來影響輸入量的措施稱為反饋?？梢?，在Q點(diǎn)穩(wěn)定過程中，作為負(fù)反饋電阻起著重要的作用。典型靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定電路利用直流負(fù)反饋來穩(wěn)定Q點(diǎn)。2、額外思考題如果晶體三極管發(fā)射極無旁路電容時(shí)，其性能指標(biāo)的計(jì)算。（三）放大電路中的非線性失真在使用放大電路時(shí)，我們一般是要求輸出信號(hào)盡可能的大，但是它要受到三極管非線性的限制。有時(shí)輸入信號(hào)過大或者工作點(diǎn)選擇不恰當(dāng)，輸出電壓波形就會(huì)產(chǎn)生失真。這種失真是由于三極管的非線性引起的，所以它被稱為非線性失真。 1.輸入信號(hào)過大引起的非線

10、性失真. 它主要表現(xiàn)在輸入特性的起始彎曲部分，輸出特性的間距不勻，當(dāng)輸入又比較大時(shí)，就會(huì)使Ib、Uce和Ic的正負(fù)半周不對(duì)稱，即產(chǎn)生非線性失真。如圖（1）所示2.工作點(diǎn)不合適引起的失真當(dāng)工作點(diǎn)設(shè)置過低，在輸入信號(hào)的負(fù)半周，工作狀態(tài)進(jìn)入截止區(qū)，從而引起Ib、Uce和Ic的波形失真，稱為截止失真（對(duì)于PNP型來說）如圖（2）所示 當(dāng)工作點(diǎn)設(shè)置過高，在輸入信號(hào)的正半周，工作狀態(tài)進(jìn)入飽和區(qū)，此時(shí)Ib繼續(xù)增大而Ic不再隨之增大，因此引起Ic和Uce的波形失真，稱為飽和失真。如圖（3）所示 由于放大電路有失真問題，因此它存在最大不失真輸出電壓幅值Uom。最大不失真輸出電壓是指：當(dāng)工作狀態(tài)一定的前提下，逐漸增大輸入信號(hào)，三極管還沒有進(jìn)入截止或飽和時(shí)，輸出所能獲得的最大電壓輸出。 當(dāng)電壓受飽和區(qū)限制時(shí)Uom=Uce-uce，當(dāng)電壓受截止區(qū)限制時(shí)Uom=Ic*RL。小結(jié)1、放大電路實(shí)際上是能量轉(zhuǎn)換器，在輸入信號(hào)的控制下，將電源提供功率的一部分轉(zhuǎn)換為交流功率輸