2022年实验三-三极管放大电路设计...docx

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1、精品学习资源东南高校电工电子试验中心实 验 报 告课程名称：电子电路试验第 3 次试验试验名称： 三极管放大电路设计院 系： 吴健雄学院 专 业： 电类强化班姓 名： 梅王智汇 学 号： 61012215 实 验 室: 101试验组别：同组人员：试验时间： 2021 年 5 月 4 日评定成果：批阅老师：欢迎下载精品学习资源试验三三极管放大电路设计一、试验目的1. 把握单级放大电路的设计、工程估算、安装和调试；2. 明白三极管、场效应管各项基本器件参数、工作点、偏置电路、输入阻抗、输出阻抗、增益、幅频特性等的基本概念以及测量方法；3. 明白负反馈对放大电路特性的影响；4. 把握多级放大电路的设

2、计、工程估算、安装和调试；5. 把握基本的模拟电路的故障检查和排除方法，深化示波器、稳压电源、沟通毫伏表、函数发生器的使用技能训练；二、预习摸索：1. 器件资料：上网查询本试验所用的三极管9013 的数据手册，画出三极管封装示意图，标出每个管脚的名称，将相关参数值填入下表：参数符号参数值参数意义及设计时应当如何考虑VCBOMin 45V集电极 -基极击穿电压VCEOMin 25V集电极 -发射极击穿电压VEBOMin 5V发射极 -基极击穿电压ICM500mAhFE下降一半时的集电极电流称作ICM hFE64-300直流电压增益VCEsat集电极 -发射极饱和压降VBE基极 -发射极正向电压f

3、 TMin 150MHZ特点频率2. 偏置电路 ：图 3-3 中偏置电路的名称是什么？简洁说明是如何自动调剂晶体管的电流IC以实现稳固直流工作点的作用的，假如R1、R2 取得过大能否再起到稳固直流工作点的作用，为什么？答： 该偏置电路是分压偏置电路，利用R1， R2 对电源电压进行了分压，保证了基极电欢迎下载精品学习资源压稳固为： UR 2V；这样就为电路供应了稳固的工作点；就是当环境欢迎下载精品学习资源BQCCR 1R 2温度上升时， ICQ IEQ 增加， UEQ=IEQRE 增大， 由于 UBQ 的基本固定， UBEQ=UBQ-UEQ 减小 ,又使 IEQ减小，抑制 ICQ 增加，通过这

4、样的自动调剂就稳固了静态工作点；假如 R1， R2 取值过大，以至于接近输入电阻Ri，就会导致流入基极的电流不行忽视， 工作点不稳固；3. 电压增益：欢迎下载精品学习资源(I) 对于一个低频电压放大器，一般期望电压增益足够大，依据您所学的理论学问，分析有哪些方法可以提高电压增益，分析这些方法各自优缺点，总结出最正的确现方案；答：欢迎下载精品学习资源为了提高增益，需要调剂参数，共发射极组态电路增益为：A RC / / RL 欢迎下载精品学习资源rbe欢迎下载精品学习资源共基级组态电路增益为：ARC / / RL rbe欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源共集电极组态电路增益为：1Arbe 1

5、RL RL 欢迎下载精品学习资源留意到通过调大共发射极组态电路的RC 与负载 RL 可以获得更大的放大倍数增益，但是在调剂 RC的时候会增大其输出电阻，故应当适当调剂；也可以通过引入正反馈的方法来提高电压增益，但是这会影响电路工作的稳固性，一般只用于整形和波形发生电路；(II) 试验中测量电压增益的时候用到沟通毫伏表，试问能否用万用表或示波器，为什么？答： 不行以；输入电压信号特别小，为5MV 左右，在示波器中显示出来的具有很大的干扰谐波， 测量值也会跳动特别厉害；万用表，测量的误差也特别大；所以用沟通毫伏表是最好的挑选；4. 输入阻抗：1) 放大器的输入电阻Ri 反映了放大器本身消耗输人信号

6、源功率的大小，设信号源内阻为 RS，试画出图 3-3 中放大电路的输入等效电路图，通过连线答复下面的问题， 并做简洁说明：Ri = RS放大器从信号源猎取较大电压Ri RS放大器从信号源猎取最大功率欢迎下载精品学习资源答： 依据 PU SiRiRS2 R，可知 Ri = RS 时，放大器可获得最大功率；欢迎下载精品学习资源当 Ri RS 时，由分压原理，放大器可获得较大电压；输入等效电路如下：欢迎下载精品学习资源2) 图 3-1 是实际工程中测量放大器输入阻抗的原理图，试依据该图简洁分析为什么串接电阻 RS的取值不能太大也不能太小；图 3-1 放大器输入阻抗测量原理图答： 假设 Rs 太小，就

7、 Us Ui，会导致电流过大，假设Rs 太大，就 Ui 会很小；所以为了保证器件的直流工作点，保证器件正常工作，所以Rs不能太大也不能太小3) 对于小信号放大器来说一般期望输入阻抗足够高，依据您所学的理论学问，分析有哪些方法可以提高图3-3 中放大电路的输入阻抗；答： 答：由于该电路为共发射极放大电路欢迎下载精品学习资源输入阻抗RiR1/ / R2/ / rbe欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源由于 rberbb 126 mA I EQ基本不变，所以可以适当提高R1 与 R2 的阻值；欢迎下载精品学习资源或者计入电压串联负反馈，也可以增大输入电阻；5. 输出阻抗 ：1) 放大器输出电阻

8、RO 的大小反映了它带负载的才能，试分析图3-3 中放大电路的输出阻抗受那些参数的影响，设负载为RL，画出输出等效电路图，通过连线答复下 面的问题，并做简洁说明；RO = RL负载从放大器猎取较大电压RO RL负载从放大器猎取最大功率欢迎下载精品学习资源答： 由 PU o2 R可知，当 RO = RL 时，负载从放大器猎取最大功率；欢迎下载精品学习资源LRoRL欢迎下载精品学习资源当 RO RL 时，由于总电阻较小，负载从放大器吸取较大电流；输出等效电路：2) 图 3-2 是实际工程中测量放大器输出阻抗的原理图，试依据该图简洁分析为什么电阻 RL 的取值不能太大也不能太小；欢迎下载精品学习资源

9、答： 输出电流 I 0图 3-2 放大器输出阻抗测量原理图U 0欢迎下载精品学习资源R0RL欢迎下载精品学习资源输出电压 U 0U 0 RLRR欢迎下载精品学习资源0L要保证输出电流与输出电压都不能太小，负载电阻不能太大也不能太小；3) 对于小信号电压放大器来说一般期望输出阻抗足够小，依据您所学的理论学问，分析有哪些方法可以减小图3-3 中放大电路的输出阻抗；答： 对于共发射极放大电路；其输出电阻是RC；所以要减小电路的输出阻抗，减小RC即可；或者加入电压串联负反馈也可减小输出阻抗；6. 运算图 3-3 中各元件参数的理论值，其中已知： VCC=12V， Ui=5mV， RL=3K， RS=1

10、K， T 为 9013指标要求： Au50， Ri1 K， RO3K， fL100kHz建议 IC 取 2mA用 Multisim 软件对电路进行仿真试验，仿真结果填写在预习报告中；1仿真原理图欢迎下载精品学习资源2参数挑选运算输入电阻 RiR / / R / / r12be，又 rbe2001 26 ， 其中 IE 取 2mA，所以 rbe 约为IE2k，这样只要 RB=R1 /R 21k，那么就可以满意Ri1k 输出电阻 RoRC,所以要符合 Ro1M ；b输出电阻由共集放大级打算，RoR14/ / r beRo 2/ /R / / R8111，其中 Ro2 R9，运算可得，Ro 80c第

11、一级共源放大级的增益Au1=-gmR6/R i2 ，Ri2 为其次级放大电路的输入电阻，Ri2=R7/R 10/r be， Au1 -；其次级共射放大级的增益阻，Au2=- R9 /R i3 /r be， Ri3 为第三级放大电路的输入电Ri3=R8/R 11/r be+1+ 1R4/R 16 k ， Au2 -190；第三级共集放大级的增益Au 31R14 / /R16 8；2. 负反馈可以提高电路的稳固性；3. 负反馈可以扩展通频带；4. 负反馈可以减小非线性失真反馈环内；5. 负反馈对于输入输出电阻也有肯定影响；6. 负反馈可抑制干扰与噪声；9. 设计一个由基本放大器级联而成的多级放大器

12、， 已知： VCC=12V， Ui=5mV， RL=1K， T 为 9013要求满意以下指标： | A u |100 ， Ri1 K， RO100， Ri1M ， RO1M ；欢迎下载精品学习资源b) 输出电阻由共集放大级打算，运算可得， Ro 80RoR14 / /r beRo 2 / /R8 / / R11 1，其中 Ro2 R9，欢迎下载精品学习资源c) 第一级共源放大级的增益Au1=-gmR6/R i2 ，Ri2 为其次级放大电路的输入电阻，Ri2=R7/R 10/r be， Au1 -；其次级共射放大级的增益Au2=- R9 /R i3 /r be， Ri3 为第三级放大电路的输入电

13、阻，Ri3=R8/R 11/r be+1+ 1R4/R 16 k ， Au2 -190；欢迎下载精品学习资源第三级共集放大级的增益Au 31r be1R14 / /R16 R14 / / R16 8；欢迎下载精品学习资源故整个放大器的增益Au=Au1Au2Au3=240；2双踪显示输入输出波形图：欢迎下载精品学习资源3试验结果分析：通过测量值与理论值的比照，测量值第一级放大倍数为1.24，其次级放大倍数为185， 第三级放大倍数为0.96 ，均偏小；第一级为共源极放大电路，误差来源主要来源于其次级rbe 的测量；在这里将值均设作 140，造成肯定误差；另外就是电阻本身示值的误差，在这里均采纳5

14、%误差的电阻，亦会造成肯定误差；其次级的共发射极放大电路的误差来源于其次级与第三级rbe 理论值运算的的误差，另外输入电压的不稳固也是造成误差的缘由之一；第三级的共集电极放大电路的误差主要来源于rbe 的理论运算，以及值的选取，必需先精确测量 值在进行设计；总体而言误差仍是在可以接受的范畴内，在调解过程中曾经显现过失真，此时就需要综合调剂三级放大电路，是静态工作点符合要求；4总结多级放大器的设计方法欢迎下载精品学习资源多级放大器的设计需考虑很多因素：第一， 静态工作点的设置是第一需要考虑的对象，前一级的输入电压必需在后以及放大电路的不失真输入电压范畴内；其次， 相邻级的放大电路的输入或输出阻抗

15、对于放大倍数也是有肯定的影响，故在设计时应当综合考虑，选用合适阻值的电阻和电容；第三， 耦合方式的挑选， 本次试验选用电容耦合， 主要是为了防止静态工作点的相互干扰，便于调剂； 但是电容的挑选就变得特别重要， 不能过大也不能过小以防信号的失真并保证肯定的增益；第四， 频率特性， 由于各个电路的幅频曲线不同， 故要获得合适的增益必需保证各级输入电压都在通频段内，这就要求对于极间电容以及耦合电容的精密运算和选取；2采纳电压串联负反馈电路，分析负反馈对输入电阻、输出电阻及放大倍数的影响；设计电路：数据记录：测量值无反馈负反馈USmV5UO1mV输入信号Ui =5mVUO2VUOV UO V运算值Au

16、22624欢迎下载精品学习资源Ri/k 1MRO/k 注：在调剂电路过程中，转变了其次级的RC，因而加入负反馈后的输出波形与记录值不同输入输出双踪波形：试验数据分析：通过调剂 Us使输入信号 Ui =5mV不变，将输出信号通过330k 连接到场效应管的源极上，并去掉源极的 100F的旁路电容，即构成电压串联负反馈电路；引入电压串联负反馈后， 理论上电路的放大倍数应当减小，输入阻抗应当变大，通频带变宽，输出阻抗应当减小；但试验所得的输出阻抗反而增大，经过分析，发觉有以下几个缘由：通过调剂 Us 使输入信号Ui=5mV 不变，将输出信号通过330k连接到场效应管的源极上，并去掉源极的100 F的旁路电容，即构成电压串联负反馈电路；引入电压串联负反馈后， 理论上电路的放大倍数应当减小，输入阻抗应当变大，通频带变宽，输出阻抗应当减小；但试验所得的输出阻抗反而增大，经过分析，发觉缘由如下：输出电压值为示波器所测量，输出电压有肯定跳动，在验收后又认真观看了示波器的Uo 与Uo 欢迎下载精品学习资源Uo，并使用沟通毫伏表测量， 得到的数据时 Uo=248mV； Uo=250mV，运算 Ro1 RLUo欢迎下载精品学习资源，这与理论相符；欢迎下载