三極管放大電路設(shè)計(jì)與分析

1、三極管放大電路設(shè)計(jì)分析實(shí)驗(yàn)名稱三極管放大電路設(shè)計(jì)日期專業(yè)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、設(shè)計(jì)一個(gè)三極管放大電路，采用單電源供電；2、使輸出信號(hào)增益?20dB,輸出幅值?10Vpp；3、使 3dB 帶寬 10Hz1MHz二、實(shí)驗(yàn)原理2.1根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求構(gòu)建出根本電路圖如圖為共射級(jí)放大電路丄1共射極放大電路既有電流放大作用，又有電壓放大作用，故常用于小信號(hào)的放大。改變電路的靜態(tài)工作XSC1點(diǎn)，可調(diào)節(jié)電路的電壓放大倍數(shù)。 而電路工作點(diǎn)的調(diào)整，主要是通過改變電路參數(shù)來實(shí)現(xiàn)。(負(fù)載電阻RL的變化不影響電路的靜態(tài)工作點(diǎn)，只改變電路的電壓放大倍數(shù)。)該電 路信號(hào)從基極輸入，從集電極輸出。輸入電阻與相同材料的 二極管正向偏置電

2、阻相當(dāng)， 輸出電阻較高，適用于多級(jí)放大電路的中間級(jí)。應(yīng)選擇此種電路2.2根據(jù)電路圖進(jìn)行根本計(jì)算求各局部直流電位基極直流電位：VB =VCC R2 /(R,R2)發(fā)射極直流電位：VEVB Vbe又 Vbe =0.6v，故 Ve Vb 0.6V發(fā)射極上的直流電流：| E =VE /農(nóng)=(VB 0.6 V)/ Re 集電極的直流電壓 VC=VCC- IC &求交流電壓放大倍數(shù)由交流輸入電壓Vi引起的ie的交流變化ie為：ie = Vi/ Re另集電極的交流變化為ic,那么Vc的交流變化局部vc為：Vc= ic RC =( V RE ) RC另外因?yàn)橛肅i將Vc的直流成分截去，故交流輸出信號(hào)V

3、o即為 Vc的本身： Vo =Vc =( ViRe)Rc。因此，該電路的父流電壓放大倍數(shù)A為：A = Vo/Vi= Rc /Re。所以可以認(rèn)為放大倍數(shù) Av與hFE無關(guān)，而是由Rc與Re之比來決定的因?yàn)榛鶚O電流為 0, 所以與hFE無關(guān)，然而，嚴(yán)格來講，是有關(guān)系的。在該實(shí)驗(yàn)中輸出信號(hào)增益? 20dB,故Rc / Re > 10三、實(shí)驗(yàn)過程3.1設(shè)計(jì)電路確定三級(jí)管型號(hào)通過查閱給定的五種三極管技術(shù)文檔，2N5551完全符合相應(yīng)技術(shù)要求，其 PCM =0.625W(25 C )，hFE =80 - 250, fT =80MHZ,VCBO =180V, VCEO =160Vo 可以完成實(shí)驗(yàn)任 務(wù)

4、，且該三極管方便在 multisim 仿真其他幾種三極管在 multisim 庫中沒有對(duì)應(yīng)的模擬原 件，應(yīng)選擇2N5551o確定直流電源電壓為了到達(dá)輸出幅值?10VPP的要求，顯然要使用10V以上的電壓電源，又為了使集電極電流流動(dòng)，由于發(fā)射極電阻 Re上最低加上1-2V電壓因?yàn)閂BE約為0.6V，但其有-2.5mV/ C 的溫度特性，所以電源電壓最低為11-12V。為了防止輸出波形失真，最好把集電極電位電壓Vc設(shè)定在Vcc與 V 的中點(diǎn)，為使靜態(tài)工作點(diǎn)取值適宜，應(yīng)選擇25V直流電源供電。3.1.3 Rc 與 Re因?yàn)镽C/RE > 10,這里取10,設(shè)Re壓降為1V, Ic為3mA Re

5、 =VE / I E約為330 , 故 Rc 為 3.3 k o基極偏置電路設(shè)計(jì)由以上步驟經(jīng)計(jì)算可得 ，Rr =65k , R2=5k,取電阻標(biāo)準(zhǔn)值，R =62k, R2 =4.7k3.1.耦合電容C1與C2由于C1C2分別與R R2以及負(fù)載形成高通濾波器，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求使3dB帶寬10Hz1MHz f=1/(2RBc2)=10 其中Rb = R1/R2，解得C2約為 3uF, C1 取值與C2一致。3.6確定電源去耦電容在電源上并聯(lián)一個(gè)小電容和一個(gè)大電容，可以在很寬的頻率范圍內(nèi)降低電源對(duì)GND勺阻抗。一般選用1uF的瓷片電容，與10uF的電解電容。3.2multisim 仿真按照設(shè)計(jì)在mult

6、isim 中連接好電路圖，如以下列圖用示波器仿真如以下列圖，此時(shí)頻率為10kHZ波特圖示儀仿真結(jié)果如下 中頻區(qū)半功率點(diǎn)，10HZ滿足實(shí)驗(yàn)要求高頻特性不符合實(shí)驗(yàn)要求，過高于是修改電路圖，并仿真，在 Rc上并聯(lián)一個(gè)小電容，使其在高頻時(shí)放大倍數(shù)下降，仿 真結(jié)果如下+G5 1BuF：VI : riDOnrrQ ： ： ： ： ： flC3：0.'： 丄:R3G2kO :R13.9kO±Z33pF1C2 -月'V2 j3,9uF'Q1 : 3.9uF礎(chǔ)>R4 ?4.7fcO :-一仃- :.u » i _2 6 2- :R3 It A s波特圖示儀仿真結(jié)

7、果如下大致符合實(shí)驗(yàn)要求，故采用此電路圖進(jìn)行焊接3.3焊接電路并進(jìn)行實(shí)際測(cè)試測(cè)試結(jié)果顯示，放大電路無失真現(xiàn)象，在10HZ時(shí)頻率特性較好，但在1MHZ寸放大倍數(shù)急劇下降，實(shí)際半功率點(diǎn)在150KHZ左右，將RC旁并聯(lián)的小電容撤除后高頻特性仍舊只在200KHZ左右，嚴(yán)重不符標(biāo)準(zhǔn)，故此電路作廢，重新設(shè)計(jì)電路。3.4重新設(shè)計(jì)的電路圖及其仿真結(jié)果3.5在面包板上進(jìn)行實(shí)際電路的測(cè)試與調(diào)試在設(shè)計(jì)第一個(gè)電路時(shí)發(fā)現(xiàn)，multisim 仿真與實(shí)際電路在高頻特性上有很大差距，故先使用面包板上測(cè)試，測(cè)試結(jié)果顯示，該電路半功率點(diǎn)，低頻到達(dá)9.4H Z,高頻到達(dá)1.4MH乙經(jīng)計(jì)算，在Rc旁并聯(lián)161PF電容可使高頻特性降低到約1.2MHZ。實(shí)際測(cè)試結(jié)果與計(jì)算結(jié)果相符。3.6最終方案的電路焊接在這次焊接中優(yōu)化了布線方案，減少了布線長度，以盡量減少阻抗，在靠近電路的地方布上去耦電容，以優(yōu)化高頻特性。四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果詳細(xì)列出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、結(jié)論分析4.1靜態(tài)工作點(diǎn)電流，電壓；Vb=1.37V,Vc=9.18V，Ve=0.72V, Vceq=8.48V。4.2電路頻率范圍fmin=9.4HZ；fmax= 1.21MHz ；。4.3