2022年晶体管放大器方案与制作 .docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用百度高校文档学院晶体管放大器的设计与制作姓名： CT 知道 学号：专业：指导老师：2022年6月16日名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 8 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用一、设计要求设计并制作一个分立元件组成的放大器；主要技术指标为：电压放大倍数 Au=100；输入阻抗 Ri47K；带宽 BW=50Hz100KHz ；已知：输入信号电压 =20mV,f=1KHZ ；负载电阻 RL=5.1K ；工作温度范畴 045；二、设计所需器件<1）12V直流电源； <2）函数信号发生器； <3）双踪示波器； <4）交 流毫伏表； <5）直流电压表； <6）直流毫安表； <7）频率计； <8）万用电表； <9）器件：晶体三极管 3DG6× 1 50100>或9011×1、电阻器、电容器如干；其他工具：电烙铁等电路装配工具；电脑；投影仪等；三、总体设计<1）课题分析依据设计要求,要实现电压放大倍数Au=100；输入阻抗 Ri47K；采用单级双极型三极管放大电路是无法实现的,就此题而言,系统可分为二 级：输入级和主放大级；总体结构如图 1-1所示；图1-1 晶体管电压放大器方框图 <2）方案争论输入级：主要完成阻抗变换,实现输入阻抗Ri 47K的设计要求；主放大级：主要完成电压放大作用,实现电压放大倍数 计要求；Au=100的设四、主放大级电路设计<1）电路类型挑选：为了实现电压放大倍数 Au=100的设计要求,主放大级宜采纳固定分压偏式共射大电路形式,工作稳固性最好；<2）电路结构：如右图 2-1所示；<3）元件选取与参数运算：挑选半导体三极管图 2-1 固定分压偏置式放大电路从给出的技术要求可知,该电路工作在低频小信号场合,工作温度范围又较宽,故可挑选热稳固性较好的低频小功率三级管3DG6B,从手册上查出它的主要参数是 PCM=100mW,ICM=20mA ,UCEO20V ,对该管进 行实测,假设 =60；名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 8 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用>确定电源电压 VCC 为保证放大输出信号幅度的动态范畴 取VCC2 +UE+2UCES 由于输入信号电压幅值为 就输出信号电压幅值为内不会产生非线性失真,一般如取三极管馆和压降的临界值 UCES1V,就静态集一射压降设置在U CEQ+UCES=3.82V 又由于这种典型放大单元静点的工程 >UBE 一般取 I1=I2=5-估算 >条件是： I1 I2>>IB 和UB>10>IB和UB=510>VBE；硅管 UB=35V,锗管 UB=13V 如近似取 UB=4V ,UE=UB-0.7=3.3V 再按 VCC2+UE+UCES=22.82+3.3+1=10V；考虑留有余量取 VCC=12V 标准等级电压 >；运算和确定集电极电阻 RC 由放大电路的静、动态分析可知,RC是打算静态工作点和满意电压增益 要求的一个关键元件；一般应从输入至输出逐步推算；先确定输入回路的动态范畴：基极信号电流的幅值为,取如=1K ,就为了使输入动态信号不显现非线性失真,即信号动态工作不进入输入特性下面的弯曲部分,通常取最小基极电流；就静态基流 取 IB=40 A再在输出回路进行静态运算：管子的电流放大作用有又由于,如取,就取标称值 2.2K运算确定射极电阻 Re 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 8 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用取标称值 1.5K 运算确定由I1 I2=5-10>IB,取I1=I2=5IB=5 ×40=0.2mA 再按 即为标称值取标称值 39K 或43K实际电路中 Rb1用一个固定电阻与一个可调电阻串联来代替,便利工作点的调剂；以上所确定的各电阻元件的阻值后,仍要检验它们的额定功率,即取1/8W RJ1.8K电阻取1/8W RJ1.5K电阻取1/16W RJ43K 电阻取1/16W RJ20K 电阻确定耦合电容和射极旁路电容 C1、C2和Ce 工程运算式分别为：,式中下限频率 fL 20HZ,信号源内阻 RS=几欧几十欧,输入电阻 Rirbe,输出电阻 RORC,为与 CE构成回路的等效电阻,且,；如放大电路是用于放大低频信号f=20HZ200KHZ> ,就耦合电容和射极旁路电容的容量可不必按上式运算,可直接取体会标称值：,校验 由于符合指标要 求；五、输入级电路设计名师归纳总结 图 3-1共集电极电路第 4 页,共 8 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用<1）电路类型挑选：为实现输入阻抗 Ri 47K的设计要求,依据模拟 电路学问,输入级宜选用共集电极电路 <射极输出器）；这种电路具有输入 阻抗高、输出阻抗低的特点；<2）电路结构：射极跟随器的原理图如图 3-1所示；它是一个电压串联负反馈放大电路,它具有输入电阻高,输出电阻低,电 压放大倍数接近于 1,输出电压能够在较大范畴内跟随输入电压作线性变化 以及输入、输出信号同相等特点；<3）元件选取与参数运算：挑选半导体三极管 半导体三极管的挑选同任务二,但要留意,对于小信号输入级,为降低热噪声,工作电流不宜过大,一般Ic1mA；,实际电路中可以用一个 2>确定 Rb 一般,取00K的固定电阻与一个 470K的可调电阻串联使用；运算 Re 对于射极输出器,其输入电阻 L> 0.77KRi1 >RE RL>47K,即： RE R36,其中 RL是主放大电路的输入电阻Ri,见任务二, Ri0.86K,求得 Re7.取标称值 Re=7.5K C1、C2的选取同任务二；验算输入电阻 Ri Ri 1 >RE RL>=61× 7.5K/0.86K=47.1K 47K,满意设计要求；六、 PCB板的设计参看电子工艺实训教程 / 21世纪全国高校电子电工类规划教材 > /作者:殷志坚七、晶体管放大器的安装<1）工具的预备与检查：参看电子工艺实训教程 /殷志坚；<2）元件测试：参看电子工艺实训教程 /殷志坚；<3）刮腿、上锡处理：参看电子工艺实训教程 /殷志坚；<4）元件焊接：参看电子工艺实训教程 /殷志坚；八、 晶体管放大器的调试<1）测试仪器的预备、检查与调试方案：预备以下仪器： 12V直流电源、函数信号发生器、双踪示波器、交流毫伏表、直流电压表、直流毫安表、频率计和万用电表等；仪器检查：检查和校正交注毫伏表、频率计、示波器、万用表、直名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 8 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用流电压表的直流电流表；用万表或电压表将稳压电源调至 +12V；用沟通毫 伏表、频率计将函数信号发生器调至正弦波 20mV/1KHz 输出；调试方案：在多级放大电路中,前后级电路相互影响,因此调试方法采纳从后往前调；即先调主放大电路、再调输入级电路；<2）主放大电路的调试 1）静态工作点的测量与调试：测量放大器的静态工作点,应在输入信号 ui0的情形下进行,即将放大器输入端与地端短接,然后选用量程合适的直流毫a> b> 图6-1 静态工作点对 uO波形的影响安表和直流电压表,分别测量晶体管的集电极电流IC以及各电极对地的电位 UB、UC和UE；一般实训中,为了防止断开集电极,所以采纳测量电压UE或UC,然后算出 IC的方法,例如,只要测出 UE,即可用 IE=UE/Re,IB=IE/<1+ ）,IC=IB；同时也能算出 UBEUBUE,UCE UCUE；为了减 小误差,提高测量精度,应选用内阻较高的直流电压表；静态工作点的调试：放大器静态工作点的调试是指对管子集电极电流IC<或UCE）的调整与测试；静态工作点是否合适,对放大器的性能和输 出波形都有很大影响；如工作点偏高,放大器在加入沟通信号以后易产生饱和失真,此时 uO的负半周将被削底,如下图 6-1a>所示；如工作点偏低就易产生截止失真,即-uO的正半周被缩顶,如图 61b>所示；这些情形都不符合不失真放大的要求；所以在选定工作点以后 仍必需进行动态调试,即在放大器的输入端加入肯定的输入电压 ui,检查 输出电压 uO的大小和波形是否满意要求；如不满意,就应调剂静态工作点 的位置；转变电路参数 UCC、RC、RB<RB1、RB2）都会引起静态工作点的变化；但通常多采纳调剂偏置电阻RB2的方法来转变静态工作点,如减小RB2,就可使静态工作点提高等；为了满意较大信号幅度的要求,静态工作点 最好尽量靠近沟通负载线的中点；2）放大器动态指标测试放大器动态指标包括电压放大倍数、输入电阻、输出电阻、最大不失真输 出电压 <动态范畴）等；电压放大倍数 Au的测量调整放大器到合适的静态工作点,然后加入输入电压ui,在输出电压 u名师归纳总结 O不失真的情形下,用沟通毫伏表测出ui和uo的有效值 Ui和UO,就Au=Uo/第 6 页,共 8 页Ui ；输入电阻 Ri的测量- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 为了测量放大器的输入电阻,按图个人资料整理仅限学习使用6-2电路在被测放大器的输入端与信号源之间串入一已知电阻R,在放大器正常工作的情形下,用沟通毫伏表测出 US和Ui,就依据输入电阻的定义可得,通常取 R与Ri为同一数量级为好,本实训可取 R12K ；输出电阻 R0的测量按图 6-2电路,在放大器正常工作条件下,测出输出端不接负载RL的输出电压 UO和接入负载后的输出电压 UL,依据,即可求出：在测试中应留意,必需保持RL接入前后输入信号的大小不变；最大不失真输出电压 UO图 6-2 输入、输出电阻测量电路PP的测量 <最大动态范畴）如上所述,为了得到最大动态范畴,应将静态工作点调在沟通负载线的中点；为此在放大图 6-3 静态工作点正常,输入信号太大引起的失真器正常工作情形下,逐步增大输入信号的幅度,并同时调剂 RW<转变静态工作点）,用示波器观看 uO,当输出波形同 时显现削底和缩顶现象 <如图 6-3）时,说明静态工作点已调在沟通负载线的中点；然后反 复调整输入信号,使波形输出幅度最大,且无明显失真时,用沟通毫伏表测出 UO<有效值）,就动态范畴等于 读出 UOPP来；3）放大电路频率特性测量 <测量带宽 BW）将放大器负载断开,先将输人信号频率调到 幅度最大而不失真；或用示波器直接1KHZ ,幅度调到使输出名师归纳总结 o 保持输人信号幅度不变,转变频率,按表3-2测量并记录；25 0010 02第 7 页,共 8 页接上负载、重复上述试验；25 0k 15 k FHZ> 0 5 00 1251 .55 0 0 0 k 0 k k k k k u L=R- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用R L=5.1 K <3）输入电路的调试1）静态工作点的测量与调试：测量方法与主放大电路相同；但在多级放大电路中,输入级通常要求高输入阻抗,低输出阻抗,低噪音；因此输入级的集电极电流不宜过大,这里可以将输入级的集电极电流调至0.50.8mA左右；2）放大器动态指标测试 动态指标的测量可以仿照主放大电路的方法做；<4）总调 将调试好的输入电路与主放大电路连接好,测量晶体管放大器的总体 性能指标；测量方法与主放大电路类同；并将测量结果记录下来；<自己设 计记录表格）名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 8 页