晶體管單級放大器設(shè)計

1、晶體管單級放大器設(shè)計晶體管單級放大器設(shè)計 學(xué)習(xí)目的 掌握晶體管放大器靜態(tài)工作點的設(shè)置 與調(diào)整方法 放大器基本性能指標(biāo)的測試方法 負(fù)反饋對放大器性能的影響 放大器的安裝與調(diào)試技術(shù)。 一、電路工作原理及基本關(guān)系式一、電路工作原理及基本關(guān)系式 圖3.1.1 阻容耦合共射極放大器 cbi1rb2rb1ibqvbqveqvceqicqrcrecerlcctvccvovi1. 工作原理工作原理 晶體管放大器中廣泛應(yīng)用如右圖所示的電路，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q主要由rb1、rb2、re、rc及電源電壓+vcc所決定。 cbi1rb 2rb 1ib

2、 qvb qveqvc eqic qrcrecerlcct vc cvovi 該電路利用電阻rb1、rb2的分壓固定基極電位vbq。 如果滿足條件i1ibq，當(dāng)溫度升高時，icqveq(vbq不變）vbeibqicq，結(jié)果抑制了icq的變化，從而獲得穩(wěn)定的靜態(tài)工作點。 cbi1rb2rb1ibqvbqveqvceqicqrcrecerlcctvccvovi2. 基本關(guān)系式基本關(guān)系式 工作點穩(wěn)定的必要條件： i1ibq ，一般取 )(20)(10 )(10)(5 bq1 bq1鍺管硅管iiii 直流負(fù)反饋愈強，電路的穩(wěn)定性愈好。所以要求vbqvbe，即vbq = (510)vbe，一般取 )(3

3、)v(1 )(5)v(3 bqbq鍺管硅管vv2. 基本關(guān)系式基本關(guān)系式 電路的靜態(tài)工作點由下列關(guān)系式確定： cqeqcqbebqeivivvr 對于小信號放大器，一般取icq = 0.5ma2ma，veq = (0.20.5)vcc 2. 基本關(guān)系式基本關(guān)系式 ivivrcqbq1bqb2)105(b2bqbqccb1rvvvr)(eccqccceqrrivv二、性能指標(biāo)與測試方法二、性能指標(biāo)與測試方法 晶體管放大器的主要性能指標(biāo)有1. 電壓放大倍數(shù)av2. 輸入電阻ri3. 輸出電阻ro4. 通頻帶bw1. 電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù) 式中， rl=rc/rl ； rbe為晶體管輸入電阻，即

4、beliovrrvvamamv26300mamv26)1 (macqmaeqbbeiirr 測量電壓放大倍數(shù)，實際上是測量放大器的輸入電壓與輸出電壓的值。在波形不失真的條件下，如果測出vi (有效值)或vim(峰值)及vip-p（峰-峰）與vo(有效值)或vom(峰值) vop-p（峰-峰），則 imomiovvvvvaav的測試方法vip-pvop-p1、 輸入電阻輸入電阻 放大器的輸入電阻反映了放大器本身消耗輸入信號源功率的大小。 若rirs(信號源內(nèi)阻)，則放大器從信號源獲取較大電壓； 若rirs，則放大器從信號源吸取較大電流； 若ri = rs，則放大器從信號源獲取最大功率。 beb2

5、b1bei/rrrrr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ri的值為宜)，如上圖所示。 放 大 器信 號 源rrivsvirvvvrisiiri的測試方法： “串聯(lián)電阻法” 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 rvvvrisii式中，vs為信號源的輸出電壓值。 2、 輸出電阻輸出電阻 ro為晶體管的輸出電阻。 放大器輸出電阻的大小反映了它帶負(fù)載的能力，ro愈小，帶負(fù)載的能力愈強。當(dāng)ro1，則深度負(fù)反饋放大器的電壓增益僅與反饋網(wǎng)絡(luò)有關(guān)，而與電路的其它參數(shù)無關(guān)。引入負(fù)反饋，增強電路穩(wěn)定性。 favfav1faaavv

6、vf11/f1/f2. 擴展放大器的通頻帶擴展放大器的通頻帶 負(fù)反饋放大器的上限頻率fhf與下限頻率flf的表達式分別為 lvlfhvhf111ffafffaf可見，引入負(fù)反饋后通頻帶加寬。 3. 改變放大器的輸入電阻與輸出電阻改變放大器的輸入電阻與輸出電阻 一般并聯(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。 rb224kcbrb160krc1.75kre1.62kce10mf147mfrl3k10mfcc12vvcc 3dg100rf26*vovi圖3.1.9 電流串聯(lián)負(fù)反饋放大器 3. 改變放大器的輸入電阻與輸出電阻改變放大器的輸

7、入電阻與輸出電阻 電流串聯(lián)負(fù)反饋放大器，僅增加了一只射極電阻rf。分析表明，電路的反饋系數(shù) lflcfeofrrririvvf電壓放大倍數(shù) fbelvfrrra3. 改變放大器的輸入電阻與輸出電阻改變放大器的輸入電阻與輸出電阻 實驗表明，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。 對于單級放大器，在要求下限頻率fl很低，而放大倍數(shù)要求不高時，采用負(fù)反饋電路較好。 若采用無負(fù)反饋電路，則電容ce的值必須增大很多，才能使fl明顯下降。對于如圖所示的參數(shù)，fl可低到20hz。 六、設(shè)計任務(wù)六、設(shè)計任務(wù) 設(shè)計課題：單級阻容耦合晶體管放大器設(shè)計 已知條件 +vcc=+12v，

8、rl=2k， vi=10mv，rs=50。性能指標(biāo)要求 av30，ri2k， ro3k，fl20hz，fh500khz， 電路穩(wěn)定性好。 實驗儀器設(shè)備(略)六、設(shè)計任務(wù)六、設(shè)計任務(wù) 設(shè)計步驟與要求 認(rèn)真閱讀本課題介紹的設(shè)計方法與測試技術(shù)，寫出設(shè)計預(yù)習(xí)報告(其要求見附錄二)。 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，計算電路元件參數(shù)。 (以上兩步要求在實驗前完成) 在實驗面包板上安裝電路，其布線方法參閱附錄一。測量與調(diào)整靜態(tài)工作點，使其滿足設(shè)計計算值要求。 測試性能指標(biāo)，調(diào)整與修改元件參數(shù)值，使其滿足放

9、大器性能指標(biāo)要求，將修改后的元件參數(shù)值標(biāo)在設(shè)計的電路圖上(先安裝測試無負(fù)反饋的放大器，后安裝測試有負(fù)反饋的放大器)。 上述各項完成后，再進行實驗研究，研究內(nèi)容見后面的“實驗與思考題”部分。 所有實驗完成后，寫出設(shè)計性實驗報告，其要求詳見附錄二。 電阻和電容的參數(shù)：電阻和電容的參數(shù)：實驗與思考題實驗與思考題 3.1.1 分別增大或減小電阻rb1、rc、rl、re及電源電壓+vcc，對放大器的靜態(tài)工作點q及性能指標(biāo)有何影響？為什么？3.1.2 加大輸入信號vi時，輸出波形可能會出現(xiàn)哪幾種失真？分別是由什么原因引起的？3.1.3 影響放大器低頻特性fl的因素有哪些？采取什么措施使fl降低？為什么？

10、實驗與思考題實驗與思考題 3.1.4 提高電壓放大倍數(shù)av會受到哪些因素限制？采取什么措施較好？為什么？3.1.5 一般情況下，實驗調(diào)整后的放大器的電路參數(shù)與設(shè)計計算值都會有差別，為什么？3.1.6 測量靜態(tài)工作點時，用萬用表分別測量晶體管的各極對地的電壓，而不是直接測量電壓vce、vbe及電流icq，為什么？ 實驗與思考題實驗與思考題 3.1.7 測量放大器性能指標(biāo)ri、ro、av及bw時，是用晶體管毫伏表或示波器分別測量輸入、輸出電壓，而不是用萬用表測量，為什么？3.1.8 測量輸入電阻ri及輸出電阻ro時，為什么測試電阻r要與ri或ro相接近？3.1.9 調(diào)整靜態(tài)工作點時，rb1要用一固

11、定電阻與電位器相串聯(lián)，而不能直接用電位器，為什么？3.1.10 用實驗說明圖3.1.9所示電流串聯(lián)負(fù)反饋電路，改善了放大器的哪些性能？為什么？ cbi1rb2rb1ibqvbqveqvceqicqrcrecerlcctvccvovicbi1rb2rb1ibqvbqveqvceqicqrcrecerlcctvccvovicbi1rb2rb1ibqvbqveqvceqicqrcrecerlcctvccvovicbi1rb2rb1ibqvbqveqvceqicqrcrecerlcctvccvovicbi1rb2rb1ibqvbqveqvceqicqrcrecerlcctvccvovicbi1rb2rb1ibqvbqveqvceqicqrcrecerlcctvccvovirb224kcbrb