东大模电实验-三极管放大电路设计(共14页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上东南大学电工电子实验中心实 验 报 告课程名称: 模拟电子电路基础 第 三 次实验实验名称: 三极管放大电路设计 院(系): 专 业: 姓 名: 学 号: 实 验 室: 105 实验组别: 同组人员: 实验时间: 2015年05月04日 评定成绩: 审阅教师: 实验三 三极管放大电路设计一、实验目的1. 掌握单级放大电路的设计、工程估算、安装和调试;2. 了解三极管、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. 了解负反馈对放大电路特性的影响。4. 掌握多级放大电路的设计、工程估算、安装和调试;5. 掌握
2、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 、交流毫伏表、函数发生器的使用技能训练。二、预习思考:1. 器件资料:上网查询本实验所用的三极管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该如何考虑VCBO40V (额)集电极基极电压。必须在此范围内工作否则将损坏三极管。VCEO30V (额)集电极发射极电压。同上。VEBO5V (额)发射极基极电压。同上。ICM500mA (额)集电极电流。同上。hFE96246直流增益。VCE(sat)0.25V集电极发射极饱和压降。VBE1V基极发射极正向电压。fT140M
3、Hz特征频率。注:额表示Absolute maximum ratings,最大额定值。2. 偏置电路:图3-3中偏置电路的名称是什么?简单解释是如何自动调节晶体管的电流IC以实现稳定直流工作点的作用的,如果R1、R2取得过大能否再起到稳定直流工作点的作用,为什么?答: 图3-1偏置电路名称:分压式偏置电路。 自动调节晶体管电流Ic以实现稳定直流工作点的作用的原理:当温度升高,会引起静态电流ICQ(IEQ)的增加,此时发射极直流电位UEQ=IEQ*RE也会增加,而由于基极电位UBQ基本固定不变,因此外加在BJT发射结上的电压UBEQ=UBQ-UEQ将减小,迫使IEQ减小,进而抑制了ICQ的增加,
4、使ICQ基本维持不变,达到自动稳定静态工作点的目的。同理,当温度降低时,ICQ减小,UEQ同时减小,而UBEQ则上升促使IEQ增大,抑制了ICQ 的减小,进而保证了Q点的稳定。 若R1、R2取得过大,则不能再起到稳定工作点的作用。这是因为在此情况下,流入基极的电流不可再忽略,UB不稳定导致直流工作点不稳定。3. 电压增益:(I) 对于一个低频电压放大器,一般希望电压增益足够大,根据您所学的理论知识,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,总结出最佳实现方案。答:提高电压增益的方法:从增益的公式来看,可以通过提高值与Rc、减小rbe值来提高增益,但各有其弊端。提高虽可行但选择范围
5、有限,改变Rc、rbe会影响到静态工作点。还可以在电路中引入正反馈,可这种方法会影响电路工作的稳定性,因而不常用。此外,还可以通过多级放大电路实现,这种方法往往增益大、输入电阻大、输出电阻小,在工程中广为应用。(II) 实验中测量电压增益的时候用到交流毫伏表,试问能否用万用表或示波器,为什么?答:不能,因为实验中所测信号幅度很小,用示波器测量将把噪声计入幅值,万用表测量的灵敏度低。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,通过连线回答下面的问题,并做简单解释: Ri = RS放大器从信号源获
6、取较大电压Ri RS放大器从信号源获取最大功率 答:放大电路输入等效电路图:简单解释:放大器从信号源获得的功率为P=I2*Ri,I=Us/(Rs+Ri),两式联立,解得,当Ri=Rs,放大器从信号源获取最大功率,最大功率为Pmax=Us2/(4Rs)。也可直接看出,Ri越小,放大器从信号源获取的电流越大。Ui=I*Ri,当Ri越大,放大器从信号源获取的电压越大。2) 图3-1是实际工程中测量放大器输入阻抗的原理图,试根据该图简单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:由图得,Ri=Ui*Rs/(Us-Ui)。若Rs太大,Ui太小;Rs过小,Us
7、与Ui太接近,测量困难。3) 对于小信号放大器来说一般希望输入阻抗足够高,根据您所学的理论知识,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:在输出不失真的情况下,降低电路的直流工作点;增大R1、R2并保证不影响UBE的稳定。5. 输出阻抗:1) 放大器输出电阻RO的大小反映了它带负载的能力,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,通过连线回答下面的问题,并做简单解释。 RO = RL负载从放大器获取较大电压 RO RL负载从放大器获取最大功率答:输出等效电路图:简单解释:负载从放大器获取的电压P=I2*RL,Uo=RL*Uo/(RL+R
8、o)。当Ro=RL,负载从放大器获取最大功率。也可以直接看出,Ro越小,负载获得的电压越大,电流也越大。2) 图3-2是实际工程中测量放大器输出阻抗的原理图,试根据该图简单分析为什么电阻RL的取值不能太大也不能太小。图3-2 放大器输出阻抗测量原理图答:Ro=(Uo-Uo)*RL/Uo,若RL太小,Uo也太小,难以测量;RL太大,Uo与Uo相当,Uo-Uo太小。3) 对于小信号电压放大器来说一般希望输出阻抗足够小,根据您所学的理论知识,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:Ro=Rd,可以减小Rd但此法将影响静态工作点;此外也可以引入负反馈的方法来减小输出电阻。6. 计算图3
9、-3中各元件参数的理论值,其中已知:VCC=12V,Ui=5mV,RL=3K,RS=1K, 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实验,仿真结果填写在预习报告中。1) 仿真原理图Multisim仿真电路图:2) 参数选择计算设UBEQ=0.7V,=100。其中ICQ最好取2mA。令UBQ=5.7V,UEQ=5V,又ICQ=2mAIEQ,RE=UEQ/ICQ=2.5k,取RE=2k+510。rbb=200,rbe1.5k。取Rc=2k。RL= Rc|RL=1.2 k。R1=14.7 k,R2=6.8k。Au=
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