第四讲晶体管放大电路的设计

1、电子技术应用专业“双师”培训讲座通信与电子学院主讲人：曾旺辉第四讲 晶体管放大电路的设计晶体管小信号放大器 的设计 晶体管小信号放大器主要用于前级微弱信号放大，如话筒放大，磁头放大及其他传感器信号源的放大等，除保证足够的增益外，还起到阻抗变换的作用。 通过本项目的学习，掌握晶体管放大器的正确设计方法。加深对晶体管的放大作用的理解，正确理解晶体管处于放大状态下的偏置条件；能够熟练的对晶体管放大电路进行调整，以使其満足工程实际的要求。同时正确掌握放大器电压放大倍数、输入输出电阻及最大不失真输出电压的测试方法，为今后的复杂电路设计打下良好的基础。1题目概述2设计任务与要求 设计并一个分立元件组成的晶

2、体管放大器。已知：输入信号电压ui=20mV，f =1KHZ；负载电阻RL=5.1K；工作温度范围045。 主要技术指标要求如下： （1）电压放大倍数Au=100； （2）输入阻抗Ri47K； （3）带宽BW=50Hz100KHz；3预备知识 （1）认真复习教材中关于晶体管基本放大电路的有关知识； （2）深刻理解晶体管放大电路的偏置条件及对电路的影响； （3）掌握单极型晶体管的性能特点； （4）掌握常用电工测量仪表的基本原理和正确使用方法。晶体管小信号放大器 的设计4总体设计 晶体管小信号放大器 的设计（1）课题分析 根据设计要求，要实现电压放大倍数Au=100；输入阻抗Ri47K；采用单级双

3、极型三极管放大电路是无法实现的，就本题而言，系统可分为二级：输入级和主放大级。总体结构如图1-1所示。（2）方案讨论 输入级：主要完成阻抗变换，实现输入阻抗Ri47K的设计要求； 主放大级：主要完成电压放大作用，实现电压放大倍数Au=100的设计要求。 图1-1 晶体管电压放大器方框图5主放大电路设计 晶体管小信号放大器 的设计（1）电路类型选择：为了实现电压放大倍数Au=100的设计要求，主放大级宜采用固定分压偏式共射大电路形式，工作稳定性最好。（2）电路结构：如右图1-2所示。图1-2 固定分压偏置式放大电路（3）元件选取与参数计算：选择半导体三极管：从给出的技术要求可知，该电路工作在低频

4、小信号场合，工作温度范围又较宽，故可选择热稳定性较好的低频小功率三级管3DG6B，从手册上查出它的主要参数是PCM=100mW，ICM=20mA，UCEO20V，对该管进行实测，假设=60。 5主放大电路设计 晶体管小信号放大器 的设计确定电源电压VCC 为保证放大输出信号幅度的动态范围内不会产生非线性失真，一般取VCC2uom+UE+UCES图1-2 固定分压偏置式放大电路由于输入信号电压幅值为 则输出信号电压幅值为 若取三极管饱和压降的临界值UCES1V，则静态集一射压降设置在U CEQuom+UCES=3.82V 又由于这种典型放大器静态的工作(估算)条件是：I1I2IB和UBUBE5主

5、放大电路设计晶体管小信号放大器 的设计图1-2 固定分压偏置式放大电路一般取I1=(5-10)IB和UB=(510)VBE。硅管UB=35V，锗管UB=13V ，若近似取UB=4V，UE=UB-0.7=3.3V再按VCC2uom+UE+UCES=22.82+3.3+1=10V。考虑留有余量取VCC=12V(标准等级电压)。计算和确定集电极电阻RC由放大电路的静、动态分析可知，RC是决定静态工作点和满足电压增益要求的一个关键元件。一般应从输入至输出逐步推算。先确定输入回路的动态范围：基极信号电流的幅值为 5主放大电路设计晶体管小信号放大器 的设计取若rbe=1.2K，则 为了使输入动态信号不出现

6、非线性失真，即信号动态工作不进入输入特性下面的弯曲部分，通常取最小基极电流 则静态基流 再在输出回路进行静态计算：根据管子的电流放大作用有 图1-2 固定分压偏置式放大电路又由于 若取UCEQ=4V，UE=3.3V 得取标称值RC=3K5主放大电路设计晶体管小信号放大器 的设计计算确定射极电阻Re计算确定Rb1、Rb2由I1=(5-10)IB，取I1=5IB=528.50.1425mA图1-2 固定分压偏置式放大电路即为标称值 取标称值Rb2=36K 实际电路中Rb1用一个固定电阻与一个可调电阻串联来代替，方便工作点的调节。取标称值RE=1.8K5主放大电路设计晶体管小信号放大器 的设计图1-

7、2 固定分压偏置式放大电路确定耦合电容和射极旁路电容C1、C2和Ce如果是放大低频信号(f=20Hz200KHz)，则耦合电容和射极旁路电容可直接取经验标称值：校验由于 符合指标要求。 晶体管小信号放大器 的设计 （1）电路类型选择：为实现输入阻抗Ri47K的设计要求，根据模拟电路知识，输入级宜选用共集电极电路（射极输出器）。这种电路具有输入阻抗高、输出阻抗低的特点。6输入电路设计 （2）电路结构： 射极跟随器的原理图如图1-3所示。 它是一个电压串联负反馈放大电路，它具有输入电阻高，输出电阻低，电压放大倍数接近于1，输出电压能够在较大范围内跟随输入电压作线性变化以及输入、输出信号同相等特点。图1-3共集电极电路 （3）元件选取与参数计算： 选择半导体三极管半导体三极管的选择同上，但要注意，对于小信号输入级，为降低热噪声，工作电流不宜过大，一般Ic1mA。假设=100图1-3共集电极电路 晶体管小信号放大器 的设计6输入电路设计 )确定Rb一般，取RbRi，取Rb=10Ri=470K，实际电路中可以用一个200K的固定电阻与一个470K的可调电阻串联使用。计算Re对于射极输出器，其输入电阻Ri=Rb rbe+(1+)(ReRL) (1+)(ReRL)47K，即：(ReRL) 0.47K，晶体管小信号放大器 的设计6输入电路设计 C1、C2的选