晶体管放大器创新设计和仿真

1、晶体管放大器创新设计和仿晶体管放大器创新设计和仿真真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已知条件已知条件 lVCC=+12V lRL=3k lVi=10mV() lRS=600 n技术指标要求技术指标要求 lAV40 lRi1k lRo3k lfL100Hz lfH100kHz l电路稳定性好。电路稳定性好。提出设计指标提出设计指标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仿真电路仿真仿真测试仿真测试指标满足要求指标满足要求安装实际电路安装实际电路Y修改电路方案修改电路方案修改电路参数修改电路参数是否要修改电路方案是否要修改电路方案NNYn已知条件已知条件 lV

2、CC=+12V lRL=3k lVi=10mV(有效值有效值) lRS=600 n技术指标要求技术指标要求 lAV40 lRi1k lRo3k lfL100Hz lfH100kHz l电路稳定性好。电路稳定性好。n选择电路形式选择电路形式考虑到电压增益要求，采用考虑到电压增益要求，采用分压式射极偏置电分压式射极偏置电路路，并可获得稳定的静态工作点。，并可获得稳定的静态工作点。 问：如果其它要求不变，只是问：如果其它要求不变，只是输出阻抗输出阻抗Ro100Ro100 ，采用何种电路采用何种电路？ 输出电阻比较小，所以输出级应采用输出电阻比较小，所以输出级应采用射极跟随器或引入电压负反馈，而射极跟

3、射极跟随器或引入电压负反馈，而射极跟随器无电压增益，故可采用两级放大电路随器无电压增益，故可采用两级放大电路的设计的设计 。工作原理工作原理 CB I1 RB2 RB1 IBQ VBQ VEQ VCEQ ICQ RC RE CE RL CC T VCC Vo Vi 电路的电路的Q点稳定，点稳定， Q点主要由点主要由RB1、RB2、RE、RC及及+VCC所决所决定。定。温度温度T IC IE IC VE 、VBQ不变不变 VBE IB （反馈控制）（反馈控制）若若I1 IBQ ，VBQ VBEn工作点稳定的必要条件：工作点稳定的必要条件： I1IBQ ，VBQVBE 一般取一般取 )(20)(1

4、0 )(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，直流负反馈愈强，电路的稳定性愈愈大，直流负反馈愈强，电路的稳定性愈好。一般好。一般电路参数的确定：电路参数的确定：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RC CB I1 RB2 RB1 IBQ VBQ VEQ VCEQ ICQ RC RE CE RL CC T VCC Vo Vi n

5、 设计小信号放大器时，一般取设计小信号放大器时，一般取 ICQ = (0.52)mA， CB I1 RB2 RB1 IBQ VBQ VEQ VCEQ ICQ RC RE CE RL CC T VCC Vo Vi n上限频率上限频率fH主要受晶体管结电容及电路分布电容的限制，主要受晶体管结电容及电路分布电容的限制，下限频率下限频率 fL主要受耦合电容主要受耦合电容CB、CC及射极旁路电容及射极旁路电容CE的影响的影响n如果放大器下限频率如果放大器下限频率fL已知，可按下列表达式估算电容已知，可按下列表达式估算电容CB、CC和和CE：)(21)103(CbesLBrRf )(21)103(CLCL

6、CRRf )1/(21)31(besEL rRRfCEn 通常取通常取CB = CC，用上面两式算出电容值，取较大的，用上面两式算出电容值，取较大的作为作为CB（或（或CC）。）。电路参数的确定：电路参数的确定：选择晶体管选择晶体管因放大器上限频率因放大器上限频率fH100 kHz，要求较，要求较高，故选用高频小功率管高，故选用高频小功率管3DG6，其特性，其特性参数参数 ICM=20mA，V(BR)CEO20V，fT 150MHz n通常要求通常要求 的值大于的值大于AV的值，故选的值，故选 =60n要求要求Ri 1k，而，而mA2 . 2mA300100026CQ I取取ICQ = 1.5

7、 mA 依据、进行计算mAmV26300mACQbe IrRi n 若取若取VBQ = 3V，得，得 k53. 1CQBEBQEIVVR取标称值，取标称值，RE=1.5 k n因因 ,依据、进行计算 CQIIBQ BQ1)105(II k2410)(5CQBQ1BQB2 IVIVR k72B2BQBQCCB1RVVVR 在安装实际电路时，为使静态工作点调整方便，在安装实际电路时，为使静态工作点调整方便，RB1由由30k 固定电阻与固定电阻与100k 电位器相串联而成。电位器相串联而成。 依据、进行计算综合考虑，取标称值，综合考虑，取标称值，RB1.5 k 。 n 因因 ICQ， 1340mAm

8、V26300mACQbeIr k89.0beVL rARn 要求要求AV40, 由由 得得beLVrRA k27. 1LLLLCRRRRR计算计算电容电容为：为： F2 . 8)(21)103(CbesLB rRf取标称值，取标称值，CC = CB = 10m mFF5 .98)1/(21)31(CbesELE rRRf取标称值，取标称值，CE = 100m mF 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 10mF 100mF RL 3k 10mF CC 12V V

9、CC T1 3DG100 RB1 * Vo Vs RP 100k 16Q点设置是否合适？点设置是否合适？ （1）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Vi=10mV，fi = 1kHz的正弦波。的正弦波。 （2）用示波器观察放大器的输出）用示波器观察放大器的输出vo无失真。无失真。 （4）此时移去信号源，分别测量放大器的静态工作）此时移去信号源，分别测量放大器的静态工作点点VBQ、VEQ、VCQ，并计算，并计算VCEQ 、ICQ。（3 3）略增大输入信号，）略增大输入信号， v vo o无明显失真，或者逐渐无明显失真，或者逐渐增大输入信号时，增大输入信号时， v vo

10、o顶部和底部差不多同时开始顶部和底部差不多同时开始畸变，说明畸变，说明Q Q点设置得比较合适。点设置得比较合适。17晶体管放大器的主要性能指标有晶体管放大器的主要性能指标有 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 通频带通频带BWfHfL 注意：维持输注意：维持输入信号的幅值不变且输出波形不失真入信号的幅值不变且输出波形不失真18B2B1bei/RRrR 放放 大大 器器 信信 号号 源源 R Ri Vs Vi 2、输入电阻、输入电阻Ri理论计算理论计算实验测试实验测试ber RVVVRisii 串联一个已串联一个已知电阻知电阻R 在输出波形不失真情况下，用晶

11、体在输出波形不失真情况下，用晶体管毫伏表或示波器，分别测量出管毫伏表或示波器，分别测量出Vi与与Vs的值，则的值，则 19CCoo/RRrR 3、输出电阻、输出电阻RO理论计算理论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， 测量负载开路时测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，测量负载上的电压的值后，测量负载上的电压的值VoL ro为晶体管输出电阻。为晶体管输出电阻。 信 号 源 放 大 器 Ro S RL Vo VoL LoLoo)1(RVVR 20 对于一个新设计的放

12、大器，可能有些指标达不到要对于一个新设计的放大器，可能有些指标达不到要求，这时需要调整电路参数。求，这时需要调整电路参数。 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 ？21 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，也，根据电容计算式，也有三种途径，即有三种途径，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指标，只能不论何种途径，都会影响放大器的性能指标，只

13、能根据具体指标要求，综合考虑。根据具体指标要求，综合考虑。 223、负反馈对放大器性能有何影响？、负反馈对放大器性能有何影响？ 引入交流负反馈后，放大器的电压放大倍数将引入交流负反馈后，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为反馈网络的传输系数；为反馈网络的传输系数；AV为无负反馈为无负反馈时的电压放大倍数。时的电压放大倍数。 引入负反馈后，虽然电压放大倍数下降，但可以引入负反馈后，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 。233、负反馈对放大器性能有何影响？、负反馈对放大器性能有何影响？电流串联负反馈放大器电流串联负反馈放大器 R s 600 10mV RB