共射放大电路的设计

1、第三章设计型实验实验共射极放大器的设计实验目的1学会根据一定的技术指标设计单级阻容耦合共射极放大器。 2学会在计算机上进行电路仿真及验证。3练习安装技术，学会检查、调整、测量电路的工作状态。4掌握测量放大器的电压放大倍数、频率响应曲线和动态范围的方法。5 定性了解工作点对输出波形的影响。二预习要求1复习有关共射极放大器的理论知识，了解共射极放大器静态工作点的选择原则及放 大器主要指标的定义及测量方法。2根据给出的技术指标计算出放大器电路各元件数值，制定出实验方案，选择实验仪 器设备，并在计算机上进行电路仿真，找出元件最佳值。共射极放大器的设计方法共射极放大器的设计，是指根据技术指标要求，确定电

2、路方案、选择晶体管和直流电源 电压，确定静态工作点和电路元件的数值。对于信号幅度较大的放大器，除了应有适当的电 压放大倍数外，还应有足够的动态范围（指放大器最大不失真输出信号的峰峰值）。这时对 工作点的选择必须考虑外接负载的影响，只有恰当的选择Ec、Rc和静态工作点 Q,才能达到所需的动态范围。设计一个共射极放大器，通常是给出所要达到的放大倍数Au、负载电阻Rl的值、输出电压幅度Uom （或动态范围Uop-P）和某一温度范围内的工作条件。然后根据这些指标进行电 路的设计和参数的计算。1动态范围与电路参数的关系对于图 1 的放大器，当输出信号的动态范围有一定的要求时，应根据给定的负载电阻Rl的值

3、和动态范围Uop-p以及发射极电压Ueq来选择电源电压Ec、确定直流负载Rc和静态工作点Q。- +EcRcC2C11* 1IbqrRb2Rb1Ib13DG6RluoReCe图1共射极放大器电路图具体步骤如下：(1) 选择电源电压Ec通常稳定条件为：Ub = ( 5 10)Ube( 1)Ib1 = ( 5 10)Ibq(2)Ec > 1.5 ( Uop-p +Uces) + Ueq( 3)Uces为晶体管的反向饱和压降，一般小于1V，计算时取1V , Ueq Ub。(2) 确定直流负载RcRcEcU CES2 Rl(4)(5)(7)om其中，E c = Ec Ueq(3) 确定静态工作点

4、QICQ = I BQUceq Ec IcqRc U B另外根据图2所示放大器的电压最大输出范围可得:UCEQ = U om+ U CES17SECURCCQicA NUCES放大器的电压最大输出范围(4)偏置电路元件计算公式EcUbUb UbI bl I B I blU E U B U beI EQI CQ(9)(10)(11)单级放大器的设计方法举例：设计一个放大器，它的主要技术指标为: 电压放大倍数Au >80 输出电压峰峰值 Uop-p = 6V 负载电阻Rl = 3 6 K 信号源内阻Rs = 600 带宽 f = 100Hz 100kHz 有较好的温度稳定性设计步骤：1 .确

5、定电路方案，选择晶体管要求有较好的温度稳定性，放大器的静态工作点必须比较稳定，为此采用具有电流负反馈的共射极放大器，如图1所示。因放大器的上限频率要求较高，故选用高频小功率管 3DG6， 其特性参数为：Icm = 20mA ， BU ceo 20V， fT 150MHz，= 60。由于 Uceo EC， I cm Ic一倍以上，因此可以满足要求。2 选择电源电压Ec根据（3）式，Ueq Ub = （510） Ubeq = 3 57 V ,对于硅管， Ueq = 35V，现取Ueq = 4V，饱和压降 Uces 般取1V，于是Ec为:Ec 1 5 (Uop-p+ Uces) + Ue=1.5 (

6、 6 + 1 ) + 4 = 14.5 V取 Ec = 15V3 .计算Rc直流负载电阻 Rc与放大倍数、动态范围等都有关系。在本例中，要求有较大的动态范 围，故应用下式计算 Rc的值：RcEcU CES2 Rlom其中 E c=Ec Ueq=15-4=11Rc23.6 1033=4.8103 =4.8k4 .确定静态工作点静态工作点的电流Icq和电压Uceq分别为:CQ(EcUces) U °mRc11 134.831.46 10 AU CEQ = U om+U CES = 3+1 = 4V5.校核放大器倍数:其中 R L = Rl / RcAuRlrberbb(126(mV)I

7、eq (mA)RlAu所以Au值达到指标要求。300(160)1.4613861.4kRcRl(RcRl)4.8 103 3.6 103(4.8 3.6) 1032.1 103Rlrbe360 2.1 1031.4 10866 .计算偏置电路元件Rb1、Rb2与Re等。从（2）、（ 5）式可得：Ibq = Icq / , Ib1 = 8 I bq因要求Q点较稳定，故Ib1取大点，于是：1 b1 81 BQCQ8 1.46 10 3600.195 10 3A 0.195mAEc Ubb1Rb2Re15 4 0.70.195 1052.8 10352.8kU BQbl4 0.70.195 1024

8、.1 10324.1kEQEQ1.46 102.74 1032.74k其中：Ubq = Ueq + Ubeq = 4+0.7 = 4.7V ; 实验时，Rb1可用4.7k 电阻与100 k 电位器 串联来代替， Rb2 取 24 k , Re 取 2.7 k , Rc 取 4.7 k , Rl 为 3.6 k 。6 .选择电容C1、C2和Ce单级放大器的低频响应是由C1、C2和Ce决定的，如果放大器的下限频率fL已知，可按C1下列公式估算 C1、C2和Ce：rbe )(3 10)2 3.14 100 (600 1386)6(3 10) 0.8 10 F(3 10)2 f(RcRl)(3 10)

9、2 3.14 100 (48003600)(3 10) 0.19 10 6FCe"3)2f(Rsrbe)(13)1 602 3.14 100 (6001386)(13)4.89 10 5 F取Ci = C2 = 10 uF , Ce = 100uF的电解电容，就可满足要求。四.实验内容与方法设计一个单级放大器。其技术指标如下： 电压放大倍数 Au > 60 输出电压峰峰值Uop-p = 4V 负载电阻Rl = 3K 信号源内阻Rs = 600 带宽 f = 20Hz 200kHz 有较好的温度稳定性。步骤如下：（1）根据技术要求选好放大器电路后，计算放大器各元件的参数值。（2）将设计好的电路先在计算机上仿真，适当改变元件的参数，