單級阻容耦合晶體管放大器設(shè)計說明書

PAGE2-河池學院課程設(shè)計說明書課題名稱：單級阻容耦合晶體管放大器設(shè)計專業(yè)名稱： 電子信息工程學生班級： 電信101班學生姓名： XXX學生學號： 2010101456指導(dǎo)教師： XXX

課程設(shè)計任務(wù)書單級阻容耦合晶體管放大器設(shè)計（一）設(shè)計目的1、學習晶體管放大器的設(shè)計方法；2、研究靜態(tài)工作點對輸出波形的影響及靜態(tài)工作點的調(diào)整方法；3、掌握靜態(tài)工作點、電壓放大倍數(shù)和輸入電阻、輸出電阻的測試方法；4、研究信號源內(nèi)阻對波形失真的影響。（二）設(shè)計要求和技術(shù)指標1、技術(shù)指標：電源電壓為＋12V，Vi=10mV，外接負載RL=2KΩ，工作頻率fL<100HZ、fH>500KHz，電路穩(wěn)定性好；電壓放大倍數(shù)大于30，輸入電阻大于2KΩ，Ro<3KΩ。2、設(shè)計要求（1）設(shè)計一個分壓式電流負反饋偏置的單級共射極小信號放大器，輸入和輸出分別用電容與信號源及負載之間耦合，設(shè)置靜態(tài)工作點，計算電路元件參數(shù)，擬定測試方案和步驟；（2）在面包板或萬能板或PCB板上安裝好電路，測量并調(diào)整靜態(tài)工作點。（3）測量設(shè)計好的電路的偏置電壓和電流；（4）測量所設(shè)計電路的實際電壓放大倍數(shù)；（5）測量所設(shè)計電路的實際輸入、輸出電阻；（6）給所設(shè)計的電路加上頻率為20Kz，大小合適的正弦波，調(diào)節(jié)偏置電阻，用示波器預(yù)測輸出波形在無失真、飽和失真和截止失真三種情形下，記錄相應(yīng)的偏置電阻大小、ICQ和波形，并繪制表格；（7）用EWB對電路進行仿真，打印仿真結(jié)果；（8）撰寫設(shè)計報告。3、設(shè)計擴展要求（1）要求電路輸出帶負載能力強，能帶1KΩ和50Ω負載；（2）電路具有溫度補償措施。（三）設(shè)計提示1、偏置電阻計算小信號時ICQ取0.5~2mA，UBQ=（1/3~1/5）UCC；I1=（5~10）IBQ；可確定相應(yīng)的RB1、RB2、RE；由AV=-β/rbe×RL/，rbe=300+26β/ICQ，RL/=RC//RL，可求得RC。2、Ri和Ro測試電路Ri測量：如圖1所示，輸入Ui為1KHz，6mV，改變R使U2=U1/2，則Ri=R。Ro測量：如圖2所示，輸入同上。K斷開，測量Uo；K閉合，調(diào)節(jié)R使Uo/=1/2Uo，則Ro=R。3、設(shè)計用儀器設(shè)備：智能電工實驗臺，示波器1臺，交流毫伏表，數(shù)字萬用表1塊，低頻信號發(fā)生器，實驗面包板或萬能板4、設(shè)計用主要器件：高頻小功率管1只、電容電阻若干5、參考書：《電子線路設(shè)計、實驗、測試》（四）設(shè)計報告要求1、列出設(shè)計步驟，畫出電路，標出元件數(shù)值。2、比較實測指標和設(shè)計要求指標。3、列出測試數(shù)據(jù)表格。4、分析靜態(tài)工作點對放大器性能的影響。（五）設(shè)計思考與總結(jié)1、總結(jié)放大器的設(shè)計方法和運用到的主要知識點。2、總結(jié)放大器主要參數(shù)的測試方法。3、分析信號源內(nèi)阻對輸出波形失真的影響。4、對測試數(shù)據(jù)進行誤差分析。目錄課程任務(wù)設(shè)計2第1章緒論5第2章設(shè)計思路及原理圖62.1工作原理62.2元件參數(shù)計算62.2.1共發(fā)射極放大器的直流參數(shù)62.2.2共發(fā)射極放大器的交流參數(shù)72.2.3元件的數(shù)值計算72.2.4理論值計算8第3章EWB仿真93.1仿真電路設(shè)計93.2靜態(tài)工作點測試9第4章技術(shù)指標及誤差分析114.1調(diào)整靜態(tài)工作點114.2性能指標的測試114.2.1測量電壓放大倍數(shù)114.2.2輸入電阻和輸出電阻的測試114.2.3靜態(tài)工作點對波形失真影響134.3誤差分析13第5章結(jié)束語（心得體會）15附錄附錄1安裝工藝17附錄2焊接工藝17附錄3單級阻容耦合晶體管放大器原理圖18附錄4元件清單19附錄5調(diào)試儀器19附錄6實物圖20參考文獻20第1章緒論由于物理學的重大突破，電子技術(shù)在20世紀取得了驚人進步。隨著21世紀的到來電子信息技術(shù)的發(fā)展關(guān)于單級阻容耦合晶體管放大器在電子技術(shù)基礎(chǔ)中所出的位置越來越來重要，它不僅是電子信息類專業(yè)的一個重要部分，而且在其它類專業(yè)工程中也是不可缺少的。通過對模擬電子技術(shù)的學習，使我對這門課程有了一定的了解，學到一些知識，如二極管，三極管的應(yīng)用，放大電路的分析方法和應(yīng)用，負反饋放大電路與基本運算電路性能與作用，信號產(chǎn)生電路等?？萍嫉难杆侔l(fā)展，對電子技術(shù)的要求越來越高，所以要求從事電子技術(shù)的人員必須具備很強的動手能力。當今世界集成電路產(chǎn)品日益更新，層出不窮。讀者在掌握基本電子電路的工作原理、主要特性等基本知識之后，就可能及最少的集成元器件設(shè)計出滿足技術(shù)要求、性能可靠、成本低廉的電子電路。在實際工作中，電子技術(shù)人員需要分析器件、電路的工作原理；驗證器件、電路的功能；對電路進行調(diào)試、分析，排除電路故障；測試器件、電路的性能指標；設(shè)計、制作各種實用電路的樣機。所有這些都離不開實驗。此外，實驗還有一個重要任務(wù)，是要培養(yǎng)正確處理數(shù)據(jù)，分析和綜合實驗結(jié)果、檢查和排除故障的能力。同時養(yǎng)成我們勤奮、進取、嚴肅認真、理論聯(lián)系實際的作風和為科學事業(yè)奮斗到底的精神。直流穩(wěn)壓電源具有體積小、重量輕、效率高、對電網(wǎng)電壓及頻率的變化適應(yīng)性強、輸出電壓保持時間長、有利于計算機信息保護等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于以電子計算機為主導(dǎo)的各種終端設(shè)備、通信設(shè)備，是當今電子信息產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展不可缺少的一種電源，所以我們選題直流穩(wěn)壓電源目的，一方面加深對直流穩(wěn)壓電源了解；另一方面鞏固所學的知識，提高自己的動手制作能力和設(shè)計能力。同時為我們以后學習有關(guān)專業(yè)知識打下基礎(chǔ)和積累經(jīng)驗。并且對我們以后的工作也有所幫助。

第2章設(shè)計原理及原理圖2.1工作原理晶體放大器中廣泛應(yīng)用如圖2-1所示的電稱之為阻容耦合共射極放大器它采用的是分壓式電流負反饋偏置電路放大器的靜態(tài)工作點Q主要由RBRBRRC及電源電壓+VCC所決定該電路利用電阻RBRB的分壓固定基極電位VB如果滿足條件I1>>B溫度升高時，IC↑→VE↑→VB↓→IB↓→IC↓結(jié)果抑制了ICQ的變化，從而獲得穩(wěn)定的靜態(tài)工作點。圖2-1阻容耦合共射極放大器2.2元件參數(shù)計算2.2.1共發(fā)射極放大器的直流參數(shù)共發(fā)射極放大器的直流參數(shù)主要有IBQ、ICQ及UCEQ、UBEQ。如圖2-1電路所示，這些直流參數(shù)的關(guān)系式如下：UEQ=UBQ-UBEQUBQ=VCCRb2/(Rb1+Rb2)ICQ=IBQ=UEQ/Re(2.1)UCEQ=VCC-ICQRC-UEQVCC-ICQRC-UBQ將已知的VCC、Rb1、Rb2、Rc、Re及值代入（1），即可算出IBQ、ICQ及UCEQ三個直流參數(shù)。2.2.2共發(fā)射極放大器的交流參數(shù)共發(fā)射極放大器的交流參數(shù)主要有電壓放大倍數(shù)Auo、輸入電阻Ri與輸出電阻Ro、最大輸出電壓幅度Uom等：電壓放大倍數(shù)Auo：(2.2)式中負號表示輸出電壓與輸入電壓的相位是相反的。其中=//，稱為三極管的動態(tài)輸入電阻：(2.3)2.2.3元件的數(shù)值計算由已知得：=300，=200a.求,取=1.5mA，=3V,=0.7V代入公式得=1.53KΩ取標稱值為1.5KΩb.求,其中=200,取I=8I計算得=50KΩ取標稱值為51KΩc.求=150KΩ實際上用一個80KΩ的電阻與一個100KΩ的電位器串聯(lián)構(gòu)成d.求計算得=3.7KΩe.求因為，取A=50得因為取R=3KΩ得=1.26KΩ取標稱值為1.2KΩf求=3.28KΩ>1KΩ `g.求RoRo=Rc=1.2KΩh.求CB和CC由于,則取i.求CE2.2.4理論值計算根據(jù)以下公式UEQ=UBQ-UBEQUBQ=VCCRb2/(Rb1+Rb2)ICQ=IBQ=UEQ-U/ReUCEQ=VCC-ICQRC-UEQVCC-ICQRC-UBQ得：U=3.045VI=1.563mVU=6.923VU=0.7V第3章EWB仿真3.1仿真電路設(shè)計EWB仿真圖：圖（3.1.1）為接線圖圖3.1.1阻容耦合共射極放大器3.2靜態(tài)工作點測試靜態(tài)工作點的測試電路如下圖3.1.2所示圖3.1.2靜態(tài)工作點測試由圖3.1.2可讀出：U=2.981V,U=661.4mV,U=7.822V,I=1.549mA。與理論值比較。表3.2.1U(V)U(V)U(V)I(V)理論估算值3.0450.706.9231.563測量值2.9810.6617.8221.549 波形在不失真的情況下如圖3.1.圖3.1.

第4章技術(shù)指標及誤差分析4.1靜態(tài)工作點的測量用萬用表的直流電壓檔測量UEQ，若測出的UEQ不等于3V，說明靜態(tài)工作電流ICQ不等于1.5mA，由于ICQ=IBQ=UEQ/Re，因此可調(diào)節(jié)電位器RW的大小來改變IBQ的值，使UEQ等于3V，此時由：可計算出ICQ的值。從而達到調(diào)整靜態(tài)工作點電流ICQ及電壓UCEQ的目的。當調(diào)整好靜態(tài)工作點后，再測量各直流電壓值4.2性能指標的測試示波器用來觀測放大器的輸入、輸出電壓波形，晶體管毫伏表用來測量放大器的輸入、輸出電壓。4.2.1測量電壓放大倍數(shù)Auo發(fā)生器的頻率f=1000Hz，Ui=10mV，用毫伏表測量Uo，并記入表4.2.1表4.2.1AUiUoAuo=Uo/Ui9.99mV51.4mv51.44.2.2輸入電阻和輸出電阻的測試S信放信放Ro號UsUi大號大Uo源器源器UoLRL圖4.2.2輸入電阻的測量圖41)測量輸入電阻Ri放大器的輸入電阻反映了它消耗輸入信號源的功率的大小。若Ri>>Rs（信號源內(nèi)阻），放大器從信號源獲取較大電壓；若Ri<<Rs，放大器從信號源吸取較大電流；若Ri=Rs，放大器從信號源獲取最大功率。Ri=rbe//Rb1//Rb2rbe用“串聯(lián)電阻法”測量放大器的輸入電阻Ri，在信號源的輸出端與放大器的輸入端之間，串聯(lián)一個已知電阻R（R值的數(shù)量級應(yīng)接近于Ri的值）。在輸出波形不失真的情況下，用晶體管毫伏表或示波器分別測量出Us與Ui的值，則(4.1)式中，Us為信號源的輸出電壓。表4.2.2RiUsUiRi=UiR/(Us-Ui)6mV3mV3.12KΩ測量輸出電阻Ro放大器輸出電阻的大小反映了它帶負載的能力，Ro愈小，帶負載能力愈強。當Ro<<RL時，放大器可等效成一個恒壓源。放大器輸出電阻的測量方法如圖4.2.2所示，電阻RL的值應(yīng)接近于Ro。在輸出波形不失真的情況下，首先測量未接入RL之前（即放大器負載開路時）的輸出電壓Uo值；然后接入RL再測量放大器負載上的電壓UoL值，則(4.2）表4.2.3R0R020mV14.3mV1.21KΩ4.2.3觀察由于靜態(tài)工作點選擇不合理而引起的輸出波形失真將頻率f=1000Hz，Ui=10mV的信號接入放大器后：將RW的阻值調(diào)到最大，觀察輸出波形是否失真（若失真不明顯，可增大ui），描下失真波形和測量此時的靜態(tài)工作點電流ICQ。并說明該波形屬于什么失真波形？將RW的阻值調(diào)到最小，觀察輸出波形是否失真（若波形為一直線，可增大RW），描下失真波形和測量此時靜態(tài)工作點電流ICQ。并說明該波形屬于什么失真波形？將所觀察到的波形與ICQ的測量值記入表6.2.4中。表4.2.4工作點Q的變化截止時ICQ=UEQ/Re=0.5mA飽和時ICQ=UEQ/Re=1.4mA輸出波形4.3.誤差分析１．BJT參數(shù)ICBO,VCEO,β隨溫度變化對Q點的影響，都表現(xiàn)在使Q點電流IC增加，可在兩方面使Ic維持穩(wěn)定：（1）針對ICBO的影響，可設(shè)法使基極電流IB隨溫度的升高而自動減小。（2）針對VBE的影響，可設(shè)法使發(fā)射結(jié)的外加電壓隨著溫度的增加而自動減小。２.電阻大小在實際購買的時候與計算值稍有偏差，可通過串聯(lián)與并聯(lián)的方式減少誤差。表4.2.5靜態(tài)工作點UBQUEQUCEQICQ3.045V0.70V6.923V1.563mA電壓放大倍數(shù)=48.610.0mV52.6mV52.6輸入電阻計算值為3.28KΩ6mV3mV=3.12KΩ輸出電阻VoVol計算值為1.2KΩ=1.21KΩ20mV14.3mV所以誤差為：γAv=(52.6-48.6)/52.6=7.6%γRi=(3.28-3.12)/3.28=4.8%γRo=(1.2-1.21)/1.2=-0.8%測試結(jié)果基本符合設(shè)計要求心得體會學習模電的這個學期是我們比較忙的一段時間，課開的比較多，中間還有許多實驗，總感覺時間并不那么夠用，所以，盡管老師布置下來比較早，還是到了后面的幾周才開始著手模電的課程設(shè)計，完成的有些倉促。開始學習模電的時候，老師就說這門課程不同于大一學習的簡單物理電學，要學會分析電路特點，模電學習主要有3大坎：1．是三極管和FET，很多人不理解3極管的工作原理；自然也就不理解FET了。3極管只要多去運用，就會慢慢理解。2．是運放，大多數(shù)人對運放電路的千變?nèi)f化感到膽怯。其實里面的變化不外呼“反饋”。只要把反饋弄懂了，就好理解了。想要一氣呵成學好模電不是件簡單的事。3．就是所謂的頻率響應(yīng)了。模電學習是個漫長的積累過程，不能心急。一定要自己慢慢理解透，一點一點積累。多看看別人的電路，多去思考為什么，要把最最基本的電路掌握好。模電就像是搭積木，所有復(fù)雜的電路都是由基本電路組合、發(fā)展、變化而來的。這次課程設(shè)計就是考驗我們的理論知識學得扎不扎實，能不能將理論與實踐很好的結(jié)合起來。由于平時自己的基礎(chǔ)知識掌握的并不夠好，一開始對要做的電路沒有一個深刻的認識，但通過上網(wǎng)找資料，翻閱書籍，以及和同組的成員一起討論，終于把設(shè)計的電路圖畫好，并把原理弄懂了。用WEB仿真的時候，按照圖的連接運行，放大倍數(shù)卻一直很低，只有幾倍的樣子，反復(fù)檢查了電路，卻沒有發(fā)現(xiàn)錯誤，一次一次，數(shù)據(jù)還是不對。但大家都很有耐心，反復(fù)計算核對后，發(fā)現(xiàn)時電容選得太小了，整整差了數(shù)十倍，換好后，測試時比較理想的。接著是買元件一定要細心，我們事先列好了元件清單，但給老板的時候，她還是拿錯了一個電阻，而我們都沒有注意到，直到回來測試的時候才發(fā)現(xiàn)，幸好影響并不是很大。下一步是電路板的焊接，由于并不是用的印制板，元件間的連接需要用導(dǎo)線一根一根的焊接起來，但元件本身就比較小，電路板的孔間距有不是很大，焊接起來并不是那么容易的，幾次都差點燙到手了，所以，焊接的時候一定要非常的小心。最后要做的就是對所焊的電路來一次實測，剛好模電實驗也還在進行，我們就把電路板拿到了模電實驗室進行測試，測試的結(jié)果還是令人滿意的。通過這次實打?qū)嵉恼n程設(shè)計，我們在收獲知識的同時，還收獲了閱歷，收獲了成熟，在此過程中，我們通過查找大量資料，請教同學，以及不懈的努力，不僅培養(yǎng)了獨立思考、動手操作的能力，在各種其它能力上也都有了提高。更重要的是，在設(shè)計的過程中，我們學會了很多學習的方法。而這是日后最實用的，真的是受益匪淺。要面對社會的挑戰(zhàn)，只有不斷的學習、實踐，再學習、再實踐。

因為實踐才是檢驗真理的唯一標準。在每次的課程設(shè)計中，遇到問題，最好的辦法就是問別人，因為每個人掌握情況不一樣，不可能做到處處都懂，發(fā)揮群眾的力量，復(fù)雜的事情就會變得很簡單。這一點我深有體會，在很多時候，我遇到的困難或許別人之前就已遇到，向他們請教遠比自己在那冥思苦想來得快。雖然最終實物做出來了，但這并不是我一個人做出來的。通過這次課程設(shè)計，我明白了一個團隊精神的重要性，因為從頭到尾，都是大家集體出主意，來解決中間出現(xiàn)的各種問題。從原理圖的最終敲定，到放大倍數(shù)的仿真，到元器件的選擇與購買，到最后實物的焊接與調(diào)試，這都是大家分工合作的結(jié)果，正是因為大家配合得默契，每項工作都完成得很棒，銜接得很好，才使我們很快的完成了任務(wù)。盡管現(xiàn)在只是很簡單的設(shè)計，離熟練掌握還有一定距離，但學習實踐的這段日子確實令我收益匪淺，不僅因為它發(fā)生在特別的時間，更重要的是我又多掌握了一門新的技術(shù)，收獲總是令人快樂，不是嗎？附錄部分附錄1安裝工藝 1 插裝元件的引線成型要求要將插裝元件安裝到電路板上，其引線有時需要成型，成型的目的是為了滿足安裝尺寸與印制板的配合要求。手工插裝時需要注意的是：（1）引線不應(yīng)該在根部彎曲，至少要在根部1.5mm以上；（2）彎曲處的圓角半徑R要大于兩倍的引線直徑；（3）彎曲后的兩跟引線要與元件本體垂直，且與元件中心位于同一平面內(nèi)；（4）元件的標志符號應(yīng)方向一致，以便于觀察。2 電子元件引線成型的方法一般元件的引線成型多采用模具手工成型。模具的垂直方向開有供插入元件引線的長條形孔，將元件的引線從上方插入長條形孔后，再插入插桿引線即成型。這樣加工的引線具有較好的一致性，安裝在電路板上比較美觀。附錄2焊