单级阻容耦合晶体管放大器设计

1、目录一、 中文摘要1二、 设计任务及目的2三、 工作原理及基本关系式3四、 已知条件6五、 性能技术指标要求6六、 电路的设计与调试7七、 误差分析9八、 实验分析与研究10九、 实验总结11一十、 参考文献12一、中文摘要运用节点数等效电路,对单级阻容耦合晶体管共射极放大器的低频特性进行了分析,说明教材中提供的分析方法不能用于讨论放大器的低频特性.关键词：晶体管放大器;增益;频率特性法和晶体管参二、 （一）设计任务：设计一个分压式电流负反馈偏置的单级共射级的小信号放大器，输入和输出分别用电容和信号及负载隔直流，设计静态工作点，计算电路元件参数，拟定测试方案和步骤；(1 在面包板或万能板上安装

2、好电路，测量并调整静态工作点。(2 测量设计好的电路的偏置电压和电流；(3 测量所设计电路的实际电压放大倍数；(4 测量所设计电路的实际输入、输出电阻；(5 给所设计的电路加上频率为20KHZ，大小合适的正弦波，调节偏置电阻，用示波器预测输出波形在无失真、饱合失真和截止失真三种情形下，记录相应的偏置电阻大小、ICQ和波形，并绘制表格；(6 用EWB对电路进行仿真，打印仿真结果；(7 写出设计报告。（二）设计目的1、学习晶体管放大器的设计方法；2、 研究静态工作点对输出波形的影响及静态工作点的调整方法；3、 掌握静态工作点、电压放大倍数的输入电阻、输出电阻的测试方法；4、 研究信号源内阻对波形失

3、真的影响。三、（一）工作原理：晶体管放大器中广泛应用图所示电路，称之为阻容耦合共射极放大器。它采用的是分压式电流负反馈偏置电路，放大器的静态工作点Q主要由及电源电压+所决定，该电路利用电阻的分压固定基极电位.如果满足条件,当温度升高时,结果抑制了的变化，从而获得稳定的静态工作点。单级阻容耦合晶体管放大器设计（二）基本关系式：只有当时，才能保证恒定。这是工作点恒定的必要条件，一般取负反馈愈强，电路的稳定性愈好。所以要求即一般取电路的静态工作点由下列关系式确定：=对于小信号放大器，一般取=0.5mA2mA,=(0.20.5=电压放大倍数式中，=；为晶体管输入电阻，即输入电阻放大器的输入电阻反映了放

4、大器本身消耗输入信号源功率的大小。若（信号源内阻），则放大器从信号源获取较大电压；若，则放大器从信号源吸取较大电流；若，则放大器从信号源获取最大功率。用“串联电阻法”测量放大器的输入电阻，即在信号源输出与放大器输入端之间，串联一个已知电阻R（一般以选择R的值接近的值为宜），如图所示。在输出波形不失真的情况下，用晶体管毫伏表或示波器，分别测量出与的值，则=式中。为信号源的输出电压值。输出电阻式中，为晶体管的输出电阻。要严格计算电容、及同时存在时对放大器低频特性的影响，较为复杂。在工程设计中，为了简化计算，通常以每个电容单独存在时的转折频率为基本频率，再降低若干倍作为下限频率。如果放大器的下限频率

5、已知，则可按下列表达式估算：通常取=。四、已知条件：+Vcc=12V， =2k，晶体管3DG100，（有效值），。五、性能指标要求主要技术指标：电路工作稳定性好。实验仪器：COS5020示波器1台，EE1641B信号源一台，DF1731SD直流电源一台，万用表一只。4电路工作原理图所示电路为一典型的工作点稳定阻容耦合放大器。RP、组成电流负反馈偏置电路，为晶体管直流负载，与构成交流负载 、用来隔直和交流耦合。晶体管放大器六、电路的设计与调试：（1） 电路设计根据3DG100的输出特性曲线，测得=60。要求2K 取= 0.8A则 =13A I1=（5-10） =104A若取 则 =要求：根据电压

6、放大倍数 求得： ，6.9F 取8F5.08F 取6F（2） 电路的装调按照设计参数安装电路，接通电路，调整电路，用万用表测得静态工作点： 4.7V 2.2V 6.6V 0.69V 0.8mA主要技术指标与测量（1）测量电压增益在放大器输入端加上f=400HZ,正弦波，在输出波形不失真时，测得和的波形如图所示输入输出波形由图可知：/=7.72V/234mV=33（3） 测量通频带BW测量方法参见书，将测量结果画在半对数坐标纸上，并连接成曲线。当放大器增益下降到中频的0.707倍时所对应的和，故得通频带BW为100-900KHZ。（4） 测量输入电阻测量电路见第三章第一节，输入一固定信号电压，分

7、别测得两端的输出电压V=8V，=7.72V，则=（8/7.72-1）2=2.4K七、误差分析（1）电压增益理论计算值取33，相对误差=（30-30）/30100%=0%（2）输入电阻理论值=2.25，实测值=2.05K相对误差（3）输出电阻理论值实测得=2.73K相对误差误差产生的原因：（1）各计算公式为近似公式；（2）元件的实际值与标称值不尽相同；（3）在频率不太高时，的容抗不能忽视；（4）测量仪器仪表的读数误差。八、实验分析与研究（1） 影响放大器电压增益的因素从求得的公式可知：晶体管的，而，故不可太大。，则会使。（2） 影响放大器通频带的因素从求的公式可知：，但增大后，电容的体积和价格也

8、增大，设计时应综合考虑。在晶体管发射极增加反馈电阻（约几十欧姆），可使，。（3） 波形失真的研究当静态工作点过低时，会产生截止失真；过高时会产生饱和失真。改进办法：调整偏置电阻。截止失真时减小，提高，饱和失真时增大，以减小。九、实验总结：通过本次实验掌握了单级阻容耦合放大器的工程设计估算法和如何调整放大器的静态工作点，掌握了放大器的主要性能指标及其测量方法。尤其是对如何提高放大器的电压增益和扩展通频带的体会较深。进一步熟悉了示波器、信号发生器和万用表的使用方法，以及如何来检查晶体管的好坏。在实验时应保持冷静，测试有条理，遇到问题要联系书本知识积极思考，同时一定要做好实验前的预习和实验中的数据记录，这样才能够在实验后有数据进行分析和总结，写出合格的实验报告。十、参考文献电子线路设计 实验测试 （第二版） 谢自美 主编电路与电子学（第3版 王文辉等编