2022年晶体管放大器方案与制作 .pdf

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1、个人资料整理仅限学习使用百度大学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：2018年6月16日精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 8 页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；工作温度范围 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

2、）直流电压表； 6）直流毫安表； 7）频率计； 8）万用电表；或9011 1、电阻器、电容器若干；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）课题分析根据设计要求，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，就本题而言，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）方案讨论输入级：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Au=100的设计要求。四、主放大级电路设计1）电路类型选择：为了实现电压放大倍数Au=10

3、0的设计要求，主放大级宜采用固定分压偏式共射大电路形式，工作稳定性最好。2）电路结构：如右图 2-1所示。确定电源电压 VCC 为保证放大输出信号幅度的动态范围内不会产生非线性失真，一般取VCC 2+UE+2UCES 由于输入信号电压幅值为则输出信号电压幅值为若取三极管馆和压降的临界值UCES 1V，则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(估算条件是： I1 I2 IB和UBUBE 一般取 I1=I2=(5-10IB和UB=(510VBE。硅管 UB=35V，锗管 UB=13V 若近似取 UB=4V，UE=UB-0.7=3.3V 再按VCC

4、2+UE+UCES=2 2.82+3.3+1=10V。考虑留有余量取 VCC=12V(标准等级电压 。计算和确定集电极电阻 RC 由放大电路的静、动态分析可知，RC是决定静态工作点和满足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围：基极信号电流的幅值为，取若=1K ，则为了使输入动态信号不出现非线性失真，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。则静态基流取IB=40A再在输出回路进行静态计算：管子的电流放大作用有又由于，若取，则取标称值 2.2K计算确定射极电阻 Re 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 -

5、 - - - - - -第 3 页，共 8 页个人资料整理仅限学习使用取标称值 1.5K计算确定由I1 I2=(5 -10IB，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，方便工作点的调节。以上所确定的各电阻元件的阻值后，还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 工程计算式分别为：，式中下限频率 fL 20HZ ，信号源内阻 RS=几欧几十欧，输入电阻 R

6、irbe，输出电阻 RO RC，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 ，则耦合电容和射极旁路电容的容量可不必按上式计算，可直接取经验标称值：，校验由于符合指标要求。五、输入级电路设计图3-1共集电极电路精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 8 页个人资料整理仅限学习使用1）电路类型选择：为实现输入阻抗Ri47K 的设计要求，根据模拟电路知识，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

7、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围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。确定Rb 一般，取，实际电路中可以用一个 200K的固定电阻与一个 470K的可调电阻串联使用。计算 Re 对于射极输出器，其输入电阻Ri(1 (RE RL 47K，即：(RERL 0.77K其中RL是主放大电路的输入电阻Ri，见任务二， Ri0.86K ，求得 Re 7.36，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=617.5K/0.86K=47.1K 47K，满足设计要求。六、PCB

8、 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）工具的准备与检查：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）测试仪器的准备、检查与调试方案：准备以下仪器： 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、直精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 -

9、- - - - - -第 5 页，共 8 页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；用交流毫伏表、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，因此调试方法采用从后往前调。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的情况下进行，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，为了避免断开集电极，所以采用测量电

10、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，UCEUCUE。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所示；如工作点偏低则易产生截止失真，即uO的正半周被缩顶，如图 6-1(b所示。这些情况都不符合不失真放大的要求。所以在选定工作点以后还必须进行动态调试，即在放大器的输入端加入一定的输入电压ui，检查输出电压 uO的大小和波形是否满足要求。如不满足，则应调节静态工作点的位置。改变电路参数 UCC、RC、RBRB1、

11、RB2）都会引起静态工作点的变化。但通常多采用调节偏置电阻RB2的方法来改变静态工作点，如减小RB2，则可使静态工作点提高等。为了满足较大信号幅度的要求，静态工作点最好尽量靠近交流负载线的中点。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 (b 图6-1 静态工作点对 uO波形的影响精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 8 页个人资料整理仅限学习使用为了测量放大器的输入电阻，按图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况下，用交流毫伏表测出

12、 US和Ui，则根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，根据，即可求出：在测试中应注意，必须保持RL接入前后输入信号的大小不变。最大不失真输出电压 UOPP的测量 最大动态范围）如上所述，为了得到最大动态范围，应将静态工作点调在交流负载线的中点。为此在放大器正常工作情况下，逐步增大输入信号的幅度，并同时调节RW改变静态工作点），用示波器观察uO，当输出波形同时出现削底和缩顶现象 如图6-3）时，说明静态工作点已调在交流负载线的中点。

13、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，用交流毫伏表测出 UO有效值），则动态范围等于。或用示波器直接读出UOPP来。3）放大电路频率特性测量 50 100 250 500 1k 2.5k 5k 10k 25k 50k 100k 200k uo RL=图6-3 静态工作点正常，输入信号太大引起的失真图6-2 输入、输出电阻测量电路精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 8 页个人资料整理仅限学习使用RL=5.1K 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）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 8 页