晶体管放大器的设计与调测-毕业论文设计

1、晶体管放大器的设计与调测学 号学生姓名专业名称应用物理学（通信基础科学）所在系（院）理学院指导教师2016年12月22日晶体管放大器的设计与调测(北京邮电大学，北京 100876 )摘 要：通过自主设计晶体管放大电路， 来达到所需要的电路指标。 主要是利用分压式电流负反馈偏置的单 级共射放大电路，提前确定 RE，RC，CB，CC，CE 的值来使电路达到符合要求的静态工作点与放大倍数，输 入电阻以及输出电阻，并且使电路具有一定的稳定性。关键词： 晶体管；单管共射；放大电路；电流负反馈Design and Adjustment of Transistor AmplifierJialiang Zha

2、ng(Beijing University of Posts and Telecommunications, BJ 10, China)Abstract ：Through the design of transistor amplifier circuit, to achieve the required circuit indicators. RC, CB, CC, CE values in advance to make the circuit meet the requirements of the static operating point and the magnification

3、, the input resistance and the output of the output current, Resistance, and the circuit has a certain stability. Keywords: Transistor; single-tube common firing; amplifier circuit; current negative feedback引言在工程中我们经常需要一定功能的放大电路， 而这就需要自主设计一个符合要求的放大 电路，本次实验即为自主设计一个给定放大倍数， 输入输出电阻并且稳定的单级共射放大电 路。再通过调测使电

4、路正常工作并且得到所要的结果。1 实验目的1. 学习分压式电流负反馈偏置的单极晶体管放大电路的设计方法， 初步建立工程概念。2. 熟练掌握放大器静态和动态调测方法。3. 掌握分压式电流负反馈偏置的单极晶体管放大电路工作原理。4. 进一步熟悉常用电子仪器的使用。2 实验原理图一为电阻分压式静态工作点稳定放大器电路。它的偏置电路采用RB1 和 RB2 组成的分压电路，并在发射极中接有电阻 RE，以稳定放大器的静态工作点。当在放大器的输入端加入 输入信号 ui 后，在放大器的输出端便可得到一个与 ui 相位相反，幅值被放大了的输出信号 U0,从而实现了电压放大。图一i. 共射极单管放大器的设计(i)

5、 设计放大电路时，当放大器输入信号较小，电路不易出现非线性失真，因此可以主要 考虑其他指标要求。若以追求低功耗为主，则工作点应尽量选低些，如图二中的Q1点；若以追求高放大倍数为主，则工作点应尽量选高些，如图二中的Q3点。当放大器的输入信号较大，电路容易出现非线性失真，因此要尽可能增大动态范围以减小出现非线性失真的几率。 此时工作点应选在交流负载线的中央，如图二中的Q2点。图如果设计指标中对放大器的输入电阻R有要求，也可以根据对Ri的要求来确定静态工作点ICQ,由图一可知对于小功率低频管rbb啲典型值为300 Q,对于小功率高频管rbb的典型值为50 Q，由于般rbe比Rbi/Rb2小得多，因此

6、在初选Icq时，可以近似认为 Ri=rbe.(2) 确定偏置电阻 RB1和RB2的值根据共射单极管放大器的工作原理，只有当I1远大于IBQ时，才能保证 UBQ亘定。这是工作点稳定的必要条件，一般取 11= (510) IBQ。负反馈愈强电路的稳定性愈好。若 UBC大些，则容许的RE较大，则负反馈较深，电路较 稳定，但要考虑电源供电电压的大小，折中选定。一般取UBQ=( 1/31/5 ) UCC由图一可知实际调测中，RB1通常由固定电阻与电位器串联以便于调节静态工作点，同时起到保护电路的作用。(3) 确定RE和RC的值根据设计指标对电压放大倍数的要求确定RC的值:其中RL =RC/RL, RL为

7、电路所接负载( 4)核算工作点电压各电阻值取定后要反过来核算一下晶体管的工作点电压UBQ UCC和UEQ确保晶体管处于放大状态，否则需要重新设计。( 5)确定各个电容取值输入输出耦合电容 CB和CC的作用是隔直流通交流，对交流输入信号应近似短路，所 以电容CB和 CC的交流阻抗应远小于与之串联的电阻。旁路电容CE的作用是较小发射极交流负反馈，CE与RE并联的阻抗应小于与之串联的等效电阻。可按下式估算电容值3 设计要求利用三极管 8050 设计一个分压式电流负反馈偏置的单级共射极小信号放大器，放大器电 源电压+12V，负载为2k Q,信号源内阻为50 Q，最低工作频率为 1000Hz。电路指标要

8、求：电压放大倍数大于 50,输入电阻大于2kQ o4 实际调测任务1. 静态工作点的调测(用监测 UEQ的方法间接测量ICQ将电路的静态工作电流 ICQ调节至设计值，并进一步测量其他静态参数，验证三极管处于放大状态，记录相关静态参数。2. 测量电压放大倍数放大器输入适当频率和幅度的正弦信号，在电路处于正常工作状态下（无干扰、无自激、无明显非线性失真），毫伏表测量负载为 2kQ和R两种情况下的输出信号的有效值，计 算相应的电压放大倍数，比较分析结果，验证电路是否达到指标要求，如果不能，调整电路直至达标，记录相关直接测量数据和间接测量数据，并在坐标纸上定量画出合格电路的输入输出波形。3. 伏安法测

9、量电路的输入电阻和输出电阻R L=2kQ，输入信号取频率为1kHz的正弦信号，用伏安法测量电路的输入输出电阻。将实际测量值和理论值进行比较，记录相关直接测量数据和间接测量数据。4. 观察静态工作点对输出波形失真的影响R L=2kQ , ui=OV，调节RW使 I CQ=1mA测出UCE的值，再逐步加大输入信号，使输出电 压U0足够大但不失真。然后保持输入信号不变， 分别增大和减小 FW,市波形出现两种失真， 画出不同情况下的 uo波形，并记录相应的相关静态数据，比较分析并给出结论。5. 测量最大不失真输出电压6. 测量不同静态工作点对电压放大倍数的影响5实验结果电路元件的选择：RBi=53.3

10、9k QR B2=55.92k Q R E=2.678k QF=2kQRc=2kQC=33u F Cc=33u F Ce=220u F实际电路如图所示：1. 静态工作点的调测此时有如下数据：Ubq=5.093V , Udq=8.025V , Ueq=5.263VI cq 2mA I bq=38.3 卩 AI CQ| Bg52.22 故起到了放大作用2. 测量电压放大倍数输入信号幅值为20mV频率为1kHzRc - 2k Q Uo=0.4790V3 =67.74Rc - g Uo=0.9674V3 =136.81电路指标能够达到要求，输入输出波形如图:Rc - 2k Q已陂触揑500mV险恢夏波

11、旳文件功能驢最小值12.3m1.23显大值35.2m1.40插淮差S.$6m25.3m保存 屛幕窗像18.0mV1,3（2 V22 12201.610:07:44IQ.OMiX秒 O / 10k 点-3O0.du$ Q ll.SOrnVO 300 Ojis 谢-lgOmY600-0 u$ i22.60mVIOOjis小.| Em俑lfi+F”000000O lCi.OmY “正弦疲lO.OOOkH?平均值19.9m1.33Rc - gIT-j-lO.OmV口-300.Ops O ll.BOmVO300-Ojis Q -L0.$0mVi60C.0u$22.6CmV1W VJW0p$m om冼/秒

12、O /-10.000kHz2D.OOOmVp（）J|u-*0.000000 s10k点-.1.20W1V值平均值最小值最丈值标准差34.4mV20.0m12.8m36.0m9.91mf 22 12 月2 讥 E2.72 V2J02.602.7236.3m1 1080fig分配文件功能3. 伏安法测量电路的输入电阻和输出电阻 测量数据如下表所示：输入电阻：信号源有效值（mV）7.071110.606614.142117.6777输入电流（卩A）1.732.563.324.21信号源有效值（mV）21.213224.748728.284331.8198输入电流（口 A）4.975.706.417.

13、20Ri 4.5347k Q3S.OOOO输入电阻的伏安特性曲线y= 4.5347X-1.0172硝A.电说（UA）30 000025.000020.000015.000010 0CKJU5.00001.GO故输入电阻约为2.DDM OD4 005 006.007 00筑 JOO输出电阻:输出电压值（V）0.96361.39681.73691.9737输出电流值（卩V）327.1494.8680.3858.0输出电压值（V）2.17282.3612.5062.677输出电流值（卩V）1026.61188.81334.61468.2输出电淡的伏安特性1. * * v= 0.0011X+ 1000

14、3旃岀电锻他In训2,50002.00001*50001.000005DITO200.0400.0600.0 BDO.O 1000.01200.0140(10 IGO 0.0故输出电阻约为Ro 1.1k Q4. 观察静态工作点对输出波形失真的影响Rw减小时，失真情况如图:AArrisAI。斑咖 卜FE正弦波r此时 Ubq=3.997VUcq=9.482VICQ=3.5288mAIbq=89.75 讣5.测量最大不失真输出电压电压为最大不失真输出时，输入输出信号如图：担卜值2.56晟大值3.92SS.OmV2.56 V3.8n 231m平均厦53.9m2.61此时 Ubq=7.432VUcq=6

15、.953VICQ=2.588mA Ibq=58.62 ARw增大时，失真情况如图:- T1Q 3.000ms 0 -5.00mVa.OOOmE 谢-SI.OOmVI”J-3.000nK 0 S.OOmVOQ Z.OO V1 0000kHz7J-L.OOmtl.OOM次/秒O $严点1的22 12月201$10:30:05图谓 乂亠功能囱3仃文件功能恢复破形最，卜値 54r0m3.20恬淮差7.06m 101m值.OmV3.40 V(Silr_22 12201 10:35:15l.OOffii昭.QEn巾：）： 品丈值 30Jm-3.OT0nK Q S.OOmVO3-COOmE -5 StLOm

16、YRfG 正弦菠f5而0册R.OOOmVpp平均值 60.0m3.88输入有效值为 Ui=23.69mV输出信号有效值为 Uo=3.848V6.测量不同静态工作点对电压放大倍数的影响在第4项工作中：Rw减小：输入信号Ui=23.69mV输出信号有效值Uo=1.046V放大倍数3=44.15放大倍数变小Rw增大：输入信号Ui=23.69mV输出信号有效值Uo=0.9315V放大倍数3=39.32放大倍数变小7思考题1. 本实验中，如果输入阻抗不能达到指标要求，可以在本放大器前增加一个什么电路以提高输入阻抗？请画岀该电路的电路图并阐释其工作原理。答：可以再加入一个共集放大电路。共集放大电路输入电阻

17、比共射高得多，而且输出电 阻Ro很小，有很强的带负载能力具集放人屯路及其龙流通垢mu%rLC输入电阻：r* =吐=*（1 +A匕+（0+gR =扌二R& 尺二為九十（ + 1）碍严-4-1C丄输出电阻： r n 血)RM (1+Z?)RF +& =忌尺=傀妆方亍）共集放大电路输入电阻通常为几十千欧，输出电阻通常为几十欧。2. 实际测量时如果电路不能正常工作，应从哪些方面寻找原因排除故障？答：首先检查电路是否连接正确，检查插头是否都已经连接好，直流偏置是否正常，输 入信号的频率和幅值是否在正常范围内。再检查电路元件的选取是否科学合适，是否适合电路，还有就是各元器件和探头是 否接地，电路中是否有器

18、件损坏而发生短路，断路等。3. 测试中，如果函数信号发生器、交流毫伏表、示波器中任意一个仪器的接地端连接有误，将 会出现什么问题？答：可能会出现电路各个静态动态指标不正常的情况。信号发生器接地端接错时，接的一端变成地端，连在该端的所有元件接地，可能会 出现静态与动态工作时的错误，电路不能正常工作。交流毫伏表接地端连接错误时，示数可能出错。示波器接地端有错误时，所示波形有可能出错。4. 回顾自己实际测试的过程中，你认为有哪些需要提醒以后的实验者注意?需要提前计算好原件的参数，连接电路时要仔细不能出错。要学会调试电路使电路正常 工作。在测量时注意输入信号的频率和幅度是否满足要求，否则可能会无法显示出波形 或者显示的波形出现失真。8总结此电路实验为自主设计单管共射电路并对其进行了深入的研究， 通过准确确定直流工作 点和交流工作时各元件参数来提高放大倍数和输入电阻， 实验结果中的第六项没有得到同实 验原理中的结果。 究其原因应为所选直流工作点太靠上或太靠下， 导致所得的波形有较大部 分被截断，得到的电压有效值变小，除此，其他的结果都符合实验原理中预期的结果。总之，此时实验结果符合预期，比较顺利。9 参考文献1 Tektronix 示波器使用手册 .2 电子测量与电子电路实验 .北京邮电大学电子工