晶体管放大设计ppt课件

1、1一、学习要求 2学习晶体管放大电路的设计方法；学习晶体管放大电路的设计方法；掌握晶体管放大电路静态任务点设置与调整掌握晶体管放大电路静态任务点设置与调整方法；方法；掌握晶体管放大电路性能目的的测试方法及掌握晶体管放大电路性能目的的测试方法及安装与调试技术。安装与调试技术。 了解负反响对放大电路性能的影响。了解负反响对放大电路性能的影响。学惯用学惯用pSpice软件对电路进展模拟仿真。软件对电路进展模拟仿真。 3单级阻容耦合晶体管放大器设计单级阻容耦合晶体管放大器设计n知条件n+VCC=+12VnRL=2knVi=10mV(有效值)nRs=50n技术目的要求nAV30nRi2knRo3knfL

2、20HznfH500kHzn电路稳定性好。4提出设计目的提出设计目的拟定电路方案拟定电路方案设定器件参数设定器件参数电路安装和调试电路安装和调试结果丈量结果丈量目的满足要求目的满足要求电路设计终了电路设计终了Y修正电路方案修正电路方案修正电路参数修正电路参数能否要修正电路方案能否要修正电路方案YNN5 CB I1 RB2 RB1 IBQ VBQ VEQ VCEQ ICQ RC RE CE RL CC T VCC Vo Vi 三极管放大器中广三极管放大器中广泛运用的是分压式射泛运用的是分压式射极偏置电路。电路的极偏置电路。电路的Q点稳定，点稳定， Q点主要点主要由由RB1、RB2、RE、RC及及

3、+VCC所决议。所决议。温度温度T IC IE IC VE 、VBQ不不变变 VBE IB 反响控制反响控制假设假设I1 IBQ ，VBQ VBE1、任务原理、任务原理 6n任务点稳定的必要条件：任务点稳定的必要条件： I1IBQ ，VBQVBEn 普通取普通取 )(20)(10 )(10)(5 BQ1 BQ1锗锗管管硅硅管管IIII )(3)V(1 )(5)V(3 BQBQ锗锗管管硅硅管管 VVnRE愈大，直流负反响愈强，电路的稳定性愈大，直流负反响愈强，电路的稳定性愈好。普通取愈好。普通取7 CB I1 RB2 RB1 IBQ VBQ VEQ VCEQ ICQ RC RE CE RL CC

4、 T VCC Vo Vi n 设计小信号放大器时，普通取设计小信号放大器时，普通取 ICQ = (0.52)mA，CQEQCQBEBQEIVIVVR VEQ = (0.20.5)VCC IVIVRCQBQ1BQB2)105( B2BQBQCCB1RVVVR RC由由RO或或AV确定：确定：RC RO beVLCL/rARRR 或或RC8 CB I1 RB2 RB1 IBQ VBQ VEQ VCEQ ICQ RC RE CE RL CC T VCC Vo Vi n 假设放大器下限频率假设放大器下限频率fL知，可按以下表达式估算电知，可按以下表达式估算电容容CB、CC和和CE：)(21)103(C

5、besLBrRf )(21)103(CLCLCRRf )1/(21)31(besEL rRRfCEn 通常取通常取CB = CC，用上面两式算出电容值，取较大，用上面两式算出电容值，取较大的作为的作为CB或或CC。 9例例 设计一阻容耦合单级晶体管放大器。设计一阻容耦合单级晶体管放大器。n知条件n+VCC=+12 VnRL=3 knVi=10 mV(有效值)nRs=600 n技术目的要求nAV40nRi1 knRo3 knfL100 HznfH100 kHz。10n选择电路方式及晶体管选择电路方式及晶体管n采用分压式射极偏置电路，可以获得稳定的采用分压式射极偏置电路，可以获得稳定的静态任务点。

6、静态任务点。n 因放大器上限频率因放大器上限频率fH100 kHz，要求较高，要求较高，应选用高频小功率管应选用高频小功率管3DG100，其特性参数，其特性参数 ICM=20mA，V(BR)CEO20V，fT 150MHzn 通常要求通常要求 的值大于的值大于AV的值，应选的值，应选 60 11n要求要求Ri1k，而，而mA2 . 2mA300100026CQ I取取ICQ = 1.5 mA 根据目的要求、静态任务点范围、阅历值进展计算mAmV26300mACQbe IrRi n 假设取假设取VBQ = 3V，得，得 k53. 1CQBEBQEIVVR取标称值，取标称值，RE=1.5 kW 1

7、2n因因 ,根据目的要求、静态任务点范围、阅历值进展计算 CQIIBQ BQ1)105(II k2410)(5CQBQ1BQB2 IVIVR k72B2BQBQCCB1RVVVR 为使静态任务点调整方便，为使静态任务点调整方便，RB1由由30kW固定电阻固定电阻与与100kW电位器相串联而成。电位器相串联而成。 13根据目的要求、静态任务点范围、阅历值进展计算综合思索，取标称值，综合思索，取标称值，RB1.5 kW。 n 因因 ICQ1.5mA， 1340mAmV26300mACQbeIr k89.0beVL rARn 要求要求AV40, 由由 得得beLVrRA k27. 1LLLLCRRR

8、RR14计算电容为：计算电容为： F2 . 8)(21)103(CbesLB rRf取标称值，取标称值，CC = CB = 10mFF5 .98)1/(21)31(CbesELE rRRf取标称值，取标称值，CE = 100mF 15 根据上述设计，得到放大器的电路图如下：根据上述设计，得到放大器的电路图如下： R s 600 10mV RB2 24k CB 30k RC 1.5k RE 1.5k CE 10F 100F RL 3k 10F CC 12V VCC T1 3DG100 RB1 * Vo Vs RP 100k 16晶体管晶体管毫伏表毫伏表 低频信号低频信号发生器发生器 直流稳压电源

9、直流稳压电源 CH2 VCC 被测放大器被测放大器 CH1 双踪双踪 示波器示波器 vi vo n首先在面包板上组装好电路，参考上图搭接好实验首先在面包板上组装好电路，参考上图搭接好实验测试平台。测试平台。n然后进展电路调试：然后进展电路调试：静态调试静态调试动态调试动态调试17 1接通电源，将电路输入端接地，丈量电路的静接通电源，将电路输入端接地，丈量电路的静态任务点。态任务点。 2用万用表直流电压档，分别丈量晶体管的用万用表直流电压档，分别丈量晶体管的B、E、C极对地电压极对地电压VBQ、VEQ及及VCQ。 3普通普通VBQ35V，VCEQ正几伏。正几伏。假设出现假设出现VCQ VCC，阐

10、明晶体管任务在截止形状；，阐明晶体管任务在截止形状；假设出现假设出现VCEQ 0.5V，阐明晶体管曾经饱和。，阐明晶体管曾经饱和。4调理电位器调理电位器RP1，使，使VCEQ正几伏，此时阐明正几伏，此时阐明晶体管根本任务在线性放大形状。但晶体管根本任务在线性放大形状。但Q点不一定是最点不一定是最正确的，还要进展动态波形观测。正确的，还要进展动态波形观测。18vi (t) vo (t) o o t t 截止失真截止失真 5给放大器送入规定的输入信号，如给放大器送入规定的输入信号，如ViPP =28mV，fi = 1kHz的正弦波。的正弦波。 6用示波器察看放大器的输出用示波器察看放大器的输出vo

11、。n 假设假设vo波形的顶部被紧缩，这种景象称为截止失真，阐波形的顶部被紧缩，这种景象称为截止失真，阐明明Q点偏低，应增大基极偏流点偏低，应增大基极偏流IBQ，即增大，即增大ICQ。n 假设假设vO波形的底部被削波，这种景象称为饱和失真，阐波形的底部被削波，这种景象称为饱和失真，阐明明Q点偏高，应减小点偏高，应减小IBQ ，即减小，即减小ICQ 。 vi (t) vo (t) o o t t 饱和失真饱和失真 19 5给放大器送入规定的输入信号，如给放大器送入规定的输入信号，如ViPP =30mV，fi = 1kHz的正弦波。的正弦波。 6用示波器察看放大器的输出用示波器察看放大器的输出vo。

12、 8增大输入信号如增大输入信号如ViPP =120mV， vo无明显无明显失真，或者逐渐增大输入信号时，失真，或者逐渐增大输入信号时， vo顶部和底部差不顶部和底部差不多同时开场畸变，阐明多同时开场畸变，阐明Q点设置得比较适宜。点设置得比较适宜。 7调理调理RB1，使放大器的输出，使放大器的输出vo不失真。不失真。 9此时移去信号源，分别丈量放大器的静态任务此时移去信号源，分别丈量放大器的静态任务点点VBQ、VEQ、VCQ，并计算，并计算VCEQ 、ICQ。20晶体管放大器的主要性能目的有晶体管放大器的主要性能目的有 电压放大倍数电压放大倍数AV 输入电阻输入电阻Ri 输出电阻输出电阻Ro 通

13、频带通频带BWfHfL211、电压放大倍数、电压放大倍数AVbeLrR mAmV26300mACQbe Ir 实际计算实际计算ioVVVA n在波形不失真的条件下，在波形不失真的条件下，用示波器丈量放大器输入电用示波器丈量放大器输入电压与输出电压的值。压与输出电压的值。ippoppimomioVVVVVVVA 实验测试实验测试n测出测出Vi (有效值有效值)或或Vim(峰峰值值)及及Vip-p峰峰-峰值与峰值与Vo(有效值有效值)或或Vom(峰值峰值) Vop-p峰峰-峰值，那么峰值，那么 22B2B1bei/RRrR 放放 大大 器器 信信 号号 源源 R Ri Vs Vi 2、输入电阻、输

14、入电阻Ri实际计算实际计算实验测试实验测试ber RVVVRisii 串联一个知串联一个知电阻电阻R 在输出波形不失真情况下，用晶体在输出波形不失真情况下，用晶体管毫伏表或示波器，分别丈量出管毫伏表或示波器，分别丈量出Vi与与Vs的值，那么的值，那么 23CCoo/RRrR 3、输出电阻、输出电阻RO实际计算实际计算实验测试实验测试开关开关S(1)在输出波形不失真情况下，用晶体在输出波形不失真情况下，用晶体管毫伏表或示波器，管毫伏表或示波器， 丈量负载开路时丈量负载开路时的输出电压的值的输出电压的值Vo ；(2)接入接入RL后，丈量负载上的电压的后，丈量负载上的电压的值值VoL ro为晶体管输

15、出电阻。为晶体管输出电阻。 信 号 源 放 大 器 Ro S RL Vo VoL LoLoo)1(RVVR 244、频率特性和通频带、频率特性和通频带放大器的频率特性包括放大器的频率特性包括表示增益的幅度与频表示增益的幅度与频率的关系；率的关系；表示输出信号与输入信表示输出信号与输入信号之间的相位差与频率号之间的相位差与频率的关系；的关系； 0 3 中中频频区区 低低频频区区 高高频频区区 BW fL fH f /Hz f /Hz 90 180 270 /度度 20lg AV /dB 0 (a) (b) fH fL 135 235 n 相频特性相频特性( ):n 幅频特性幅频特性A( ):25

16、4、频率特性和通频带、频率特性和通频带放大器的通频带放大器的通频带BW:n fH为上限频率，主要为上限频率，主要受晶体管结电容及电路受晶体管结电容及电路分布电容的限制；分布电容的限制； 0 3 中中频频区区 低低频频区区 高高频频区区 BW fL fH f /Hz f /Hz 90 180 270 /度度 20lg AV /dB 0 (a) (b) fH fL 135 235 BW = fH fLn fL为下限频率，主要为下限频率，主要受耦合电容受耦合电容CB、CC及及射极旁路电容射极旁路电容CE的影响。的影响。 26n采用采用“逐点法丈量放大器的幅频特性曲线。逐点法丈量放大器的幅频特性曲线。

17、留意：维持输入信号的幅值不变且输出波形不失真留意：维持输入信号的幅值不变且输出波形不失真BW = fH fL500 k40 500 k测试条件：测试条件：Vi=10 mV (Vip-p= 28 mV)n画出放大器的幅频特性曲线，计算通频带。画出放大器的幅频特性曲线，计算通频带。27 对于一个新设计的放大器，能够有些目的达不到要对于一个新设计的放大器，能够有些目的达不到要求，这时需求调整电路参数。求，这时需求调整电路参数。 beibeoLV_rRrRRA beLioVrRVVA Ri1、如何调整电压放大倍数、如何调整电压放大倍数AV ？28 对于一个新设计的放大器，能够有些目的达不到要对于一个新

18、设计的放大器，能够有些目的达不到要求，这时需求调整电路参数。求，这时需求调整电路参数。2、如何调整放大器的下限频率、如何调整放大器的下限频率fL ？ 希望降低放大器下限频率希望降低放大器下限频率fL，根据电容计算式，根据电容计算式，也有三种途径，即也有三种途径，即 fL CE 、CB 、CC 电路的性能价格比电路的性能价格比 rbe AV RC Ro 不论何种途径，都会影响放大器的性能目的，只能不论何种途径，都会影响放大器的性能目的，只能根据详细目的要求，综合思索。根据详细目的要求，综合思索。 293、负反响对放大器性能有何影响？、负反响对放大器性能有何影响？ 引入交流负反响后，放大器的电压放

19、大倍数将引入交流负反响后，放大器的电压放大倍数将下降，其表达式为下降，其表达式为 FAAAVVVF1 式中，式中，F为反响网络的传输系数；为反响网络的传输系数；AV为无负反响为无负反响时的电压放大倍数。时的电压放大倍数。 引入负反响后，虽然电压放大倍数下降，但可以引入负反响后，虽然电压放大倍数下降，但可以改善放大器的其它性能改善放大器的其它性能 。303、负反响对放大器性能有何影响？、负反响对放大器性能有何影响？ 负反响放大器的上限频率负反响放大器的上限频率fHF与下限频率与下限频率fLF的的表达式分别为表达式分别为 LVLFHVHF111fFAffFAf可见，引入负反响后通频带加宽。可见，引

20、入负反响后通频带加宽。 313、负反响对放大器性能有何影响？、负反响对放大器性能有何影响？ 引入负反响会改动放大器的输入电阻与输出电阻：引入负反响会改动放大器的输入电阻与输出电阻：n 并联负反响能降低输入阻抗；并联负反响能降低输入阻抗；n 串联负反响能提高输入阻抗；串联负反响能提高输入阻抗；n 电压负反响使输出阻抗降低；电压负反响使输出阻抗降低；n 电流负反响使输出阻抗升高。电流负反响使输出阻抗升高。323、负反响对放大器性能有何影响？、负反响对放大器性能有何影响？电流串联负反响放大器电流串联负反响放大器 R s 600 10mV RB2 24k CB 30k RC 1.5k RE 1.5k

21、CE 10F 100F RL 3k 10F CC 12V VCC T1 3DG100 RB1 * Vo Vs RP 100k RF 10 FbeLVFRrRA 实验阐明，实验阐明，RF取几十欧姆，可取几十欧姆，可以明显地提高放以明显地提高放大器的输入阻抗，大器的输入阻抗，降低放大器的下降低放大器的下限频率，改善非限频率，改善非线性失真。线性失真。331.设计课题：单级阻容耦合晶体管放大器设计设计课题：单级阻容耦合晶体管放大器设计n知条件n+VCC=+12VnRL=2knVi=10mV(有效值)nRs=50n技术目的要求nAV30nRi2knRo3knfL20HznfH500kHzn电路稳定性好。342.实验步骤与要求：实验步骤与要求： 仔细阅读本课题引见的设计方法与测试技术，写仔细阅读本课题引见的设计方法与测试技术，写出设计预习报告出设计预习报告( (