单极晶体管放大电路.doc

【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流单极晶体管放大电路.精品文档. 中国石油大学胜利学院电子技术课程设计总结报告题 目： 单极晶体管放大电路学生姓名： 冷明珠 系 别： 电气信息工程系 专业年级： 2010级电气工程及自动化2班指导教师： 何进 2012年 6月 18日 一、设计任务与要求1、电气电子工艺实习是电气工程及其自动化专业学生重要的实践教学环节，其目的是巩固和加深所学电子技术的知识，了解并初步掌握一般电子产品的生产制作、调试与研制开发的基本技能与方法，全面提高学生的实践动手能力和分析问题、解决实际问题的能力；使学生对电子产品生产获得一定感性认识，为今后从事电子产品制作与创新设计工作奠定初步的实践基础。2、实习中需要我们自己动手设计放大电路，首先我们自己要会识别电阻的电阻值，电容，电位器，三极管等等器件。然后自己安装元件，动手焊接，组装和调试，知道最终做出一个可以在实际中使用的放大电路。在实习过程中学会使用基本工具，比如尖嘴钳、剥线钳，还有电烙铁，焊锡，另外实习中不可避免的会遇到各种问题，这可以培养我们的排查问题，解决问题的能力。在学习设计放大电路的同时，还要学会识别电路图原理，了解放大电路的各个功能是通过什么原理来实现的，以此了深入了解到曾经在课堂上学过各种元件电路模型的应用方法和误差。在实习的过程中也要学会抓住细节精益求精，有条理的操作和分析问题。二、方案设计与论证 1、对于图3-1中的偏置电路，只有R2支路中的电流I1>>IBQ时，才能保证UBQ恒定实现自动稳定工作点的作用，所以工程中一般取：（硅管）2、为了提高电路的稳定性，一般要求UBQ>>UBE，工程中一般取UBQ=(510)UBE，即UBQ=(35)V（硅管）。3、电路的静态工作点电流 ，由于是小信号放大，所以ICQ一般取0.52mA。4、ICQ确定后通过以下公式可计算R1和R2的值：5、交流电压放大。6、交流输入阻抗。7、交流输出阻抗。8、电路频率特性的下限频率值主要受C1，C2和CE影响，其关系分别为：三、电路设计与参数计算已知：VCC=12V， RL=3.3K， T为9013，指标要求：Au>80，f=2 kHz（建议IC取2mA）=1.2对于小信号放大器，一般取=0.5mA2mA,=(0.20.5)=31=89式中，=；为晶体管输入电阻，即测量电压放大倍数，实际上是测量放大器的输入电压与输出电压的值。在波形不失真的条件下，如果测出Vi (有效值)或Vim(峰值)及Vip-p（峰-峰）与Vo(有效值)或Vom(峰值) Vop-p（峰-峰），则 =式中。为信号源的输出电压值。2总原理图3、元件清单元件序号型号主要参数数量备注电位器100千欧 1三极管3GD1121电阻2千欧 5千欧 89千欧31千欧 3.3千欧 1.2千欧6电容3个10uf3万能板1四、仿真过程与仿真结果用Multisim软件对电路进行仿真实验，仿真结果填写在预习报告中。我们用SXT2907A代替。实际测得9013的bf为140，Multisim中查得SXT2907A的bf为100300。经过测试，在信号源置零时，将RW调节至12.68k时，Ic为2mA。此时的静态工作点测试如下：Uc=5.85V，Ub=2.70V，Ue=2.06V。在外加信号源的情况下：当输入信号（Ui）有效值为5mV时，测得此时的电源电压Us和输出电压Uo分别为18.374mV和500.59mV。而如果输出开路，则测得开路电压Uo为726.17mV。输入输出信号的波形如图所示：利用波特仪测得幅频特性曲线如图所示：五、安装与调试5.1焊接前准备 对照电路图，将原件按照图示插入对应的焊孔内。 我在焊接的时候焊接顺序是先焊接电阻，在焊接其他的元件，因为其他的元件个数较少而且形态各异，比较容易辨认。而电阻一旦焊接错误就会产生连锁反应。5.2元器件的焊接 在焊接前先做好焊接的练习后在进行操作。焊接完后的元器件，要求排列整齐，高度一致。为了保证焊接的整齐美观，焊接时应将线路板板架在焊接木架上焊接，两边架空的高度要一致，元件插好后，要调整位置，使它与桌面相接触，保证每个元件焊接高度一致。焊接时，电阻不能离开线路板太远，也不能紧贴线路板焊接，以免影响电阻的散热。焊接时不允许用电烙铁运载焊锡丝，因为烙铁头的温度很高，焊锡在高温下会使助焊剂分解挥发，易造成虚焊等焊接缺陷。5.3 其他元件安装问题和注意事项a.在焊接了所有电阻电容，二极管后要先查看是否存在错焊，如无错焊在按照说明以此安装电位器，输入插管，晶体管插座。b.在焊接晶体管插座的时候要注意按照要先将金属弹片插入孔内然后要将应引脚弹片眼凹槽按压到垂直后，将引脚对准焊盘焊接。 c.安装输入插是要非常仔细，严格的按照说明。要求输入管柱与电路板垂直，一定不能有倾斜，否则在将其插入到盒子的时候会由于四个角不能对准插空而可能损坏电路板。d.另外在安装电刷的时候，一定要按照图示，否则在测试的时候可能换挡时不灵敏。5.4 焊接操作问题和注意事项（1）在拿起线路板的时候，最好带上手套或者用两指捏住线路板的边缘。不要直接用手抓线路板两面有铜箔的部分，防止手汗等污渍腐蚀线路板上的铜箔而导致线路板漏电。（2）如果在完装完毕后发现高压测量的误差较大，可用酒精将线路板两面清洗干净并用电吹风烘干。 电路板焊接完毕后，用橡皮将三圈导电环上的松香、汗渍等残留物擦干净。否则易造成接触不良。（3）焊接时一定要注意电刷轨道上一定不能粘上锡，否则会严重影响电刷的运转。为了防止电刷轨道粘锡，切忌用烙铁运载焊锡。由于焊接过程中有时会产生气泡，使焊锡飞溅到电刷轨道上，因此应用一张圆形厚纸垫在线路板上。（4）如果电刷轨道上粘了锡，应将其绿面朝下，用没有焊锡的烙铁将锡尽量刮除。但由于线路板上的金属与焊锡的亲和性强，一般不能刮尽，只能用小刀稍微修平整。（5）在每一个焊点加热的时间不能过长，否则会使焊盘脱开或脱离线路板。对焊点进行修整时，要让焊点有一定的冷却时间，否则不但会使焊盘脱开或脱离线路板，而且会使元器件温度过高而损坏。六、性能测试与分析1、 研究静态工作点变化对放大器性能的影响(1) 调整RW，使静态集电极电流ICQ=2mA，测量静态时晶体管集电极发射极之间电压UCEQ。记入表3-1中。(2) 在放大器输入端输入频率为f=1kHz的正弦信号，调节信号源输出电压US 使Ui=5mV，测量并记录US、UO和UO表3-1中。注意：用双综示波器监视UO及Ui的波形时，必须确保在UO基本不失真时读数。(3) 重新调整RW，使ICQ分别为1.5mA和2.5mA，重复上述测量，将测量结果记入表3-1中。(4) 根据测量结果计算放大器的Au、Ri、Ro。表31 静态工作点变化对放大器性能的影响静态工作点电流ICQ(mA)1x(设计值)x=2测量值测量值理论值误差输入端接地UBQ(V)1.662.702.660.1.5%UCQ(V)8.925.856.002.50%UEQ(V)1.042.062.164.63%输入信号Ui=5mVUS(mV)5.548.388.551.99%UO(V)0.2780.5200.4926.10%UO (V)0.5400.9730.9841.11%计算值UBEQ0.6210.6360.5027.2%UCEQ8.1864.1863.849.01%Au54.6101.498.52.94%Ri/k8.525.232.133145%RO/k2.942.7737.67%实验结果分析：误差分析：基本上误差还是在允许范围内，静态工作点部分可能存在一些的误差，误差主要在输入阻抗上，原因是在测量Us时已经有不小的误差，电阻并不是精密电阻，存在误差，利用Us和Ui计算Ri时又将这部分误差放大，导致最后得到的结果不太理想。实验结论：从两组数据的对比可以看到，静态工作点对输入输出阻抗，电压增益等参数都有非常大的影响，因此合理选择静态工作的重要性不言而喻。后面还会提到饱和失真和截止失真的问题，同样也跟静态工作点紧密联系。由三极管的Ic和Uce图像可知，三极管的静态工作点会影响三极管出现饱和失真和截止失真这两种情况，这也是我们在实验中所要关注的地方。2、 观察不同静态工作点对输出波形的影响(1) 改变RW的阻值，使输出电压波形出现截止失真，绘出失真波形，并将测量值记录表3-2中。(2) 改变RW的阻值，使输出电压波形出现饱和失真，绘出失真波形，并将测量值记录表3-2中。 表3-2 不同静态工作点对输出波形的影响完全截止截止失真饱和失真完全饱和RW变大、小测量值UBQ(V)0.5700.6003.403.84RW增大时容易出现截止失真，RW减小时容易出现饱和失真UCQ(V)11.810.23.883.20UEQ(V)60.9mv1.2002.763.16计算值ICQ(mA)00.532.892.936UBEQ(V)0.4200.5980.6590.654UCEQ(V)12.189.8030.2650.075R1(k)27590.422.321.7图1 截止失真输入输出波形：图2 完全截止失真输入输出波形（实验提示：此时可以加大输入信号幅度）：图3 饱和失真输入输出波形：实验结果分析：由实验数据，可以发现静态工作点（这里指ICQ）升高时，容易出现饱和失真，而静态工作点Uce降低时，容易出现饱和失真。这里静态工作点的调节是通过调节R1实现的。而饱和失真和截止失真可以分别看成完全饱和与完全截止到放大区中间的过渡阶段。由理论知识可知，对于Uce与Ic关系图，iC=0时截止，iC=UCEQ/RCVCC/RC时饱和。而iC=IC+ic，因此如果IC较大，则加上正弦交流信号ic后iC上下的幅度都有所增加，最大值更容易达到VCC/RC而产生饱和失真，如果IC较小，则加上正弦交流信号ic后iC的最小值更容易达到0而产生截止失真。因此在选择静态工作点时，因尽量选在0VCC/RC中间的位置。尽可能避免失真出现。3、测量放大器的最大不失真输出电压分别调节RW和US，用示波器观察输出电压UO波形，使输出波形为最大不失真正弦波。测量此时静态集电极电流ICQ和输出电压的峰峰值UOP-P。带负载时测量 ICQ= 2.34mA ，UOP-P = 5.82V 实验结果分析：当ICQ=2.34时，得到最大不失真输出UOP-P =5.82V，再增大输入信号源电压Us即同时出现饱和失真和截止失真。在选取静态工作点时，调节R1的值，应尽量选在这个值附近，以保证能够对比较大的信号进行放大而不出现失真。七、结论与心得这次实习的过程完全是自己在寝室完成的，所有遇到的问题都是自己去解决或者是查书，或者是查找网上的资料，开始还是徘徊不前，到最后终于一一解决。这个过程中自己获益不浅。在电子工艺方面，自己通过设计放大电路，大体上了解了常用的电子元器件的功能，了解了放大电路的基本原理，这个都是从看懂电路图说起的。除此之外，关于焊接工艺知识也有不少了解，至少自己会安接元器件，会焊接，会调试，而要想提高自己的从操作技术，这一切还需要更多的来年息来达到。而通过这次的实习，在技术之外自己也学到了不少道理。遇到问题应该追本溯源，不要心急怕不能玩成任务，原始心急救援时没法达到自己的目的，事倍功半。在问题面前要求我们具有一颗平常心，问题要想解决好一定是从问的原因去摘解决的办法，比如电阻10k档位反偏了，很可能就是电池接错了分问题导致流过的电流反向因此指针反偏。只要顺藤摸瓜就一定能找到问题所在。另外学会查找资料也很关键，但仅我们处在一个心的海洋里，有很多知识的或去需要我们从众多的资料中去查找，学会有条不紊的分析查阅，这对我们在今后解决现实的问题很有帮助。另外在实习的过程中也要学会总结，比如如何正确识别电阻值，正确的安装元件，这些事情总会有一个固定的规律可循。要学会总结经验，找出问题的相同点，相互比较，就可以节省不少人力物力。八、参考文献 1、杨素行主编，模拟电子技术基础简明教程（第三版）高等教育出版社，20052、刘润华，李震梅主编。模拟电子基础，第二版，中国石油大学出版社，2007.3、陈大钦主编，电子技术基础实验电子电路实验、设计、仿真。高等教育出版社，2000.4、毕满清主编。电子技术试验与课程设计。第三版。机械工业出版社，2005.5、陈汝全主编，电子技术常用器件手册。第二版。机械工业出版社，2000.6、赵义明主编，电子技术实验与实践教程。云南人民出版社，2011.