晶体管单级放大器设计

1、晶体管单级放大器设计第1页，共66页，2022年，5月20日，1点41分，星期四一、电路工作原理及基本关系式 图 阻容耦合共射极放大器 第2页，共66页，2022年，5月20日，1点41分，星期四1. 工作原理 晶体管放大器中广泛应用如右图所示的电路，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RB1、RB2、RE、RC及电源电压+VCC所决定。 第3页，共66页，2022年，5月20日，1点41分，星期四 该电路利用电阻RB1、RB2的分压固定基极电位VBQ。 如果满足条件I1IBQ，当温度升高时，ICQVEQ(VBQ不变）VBEIBQICQ，

2、结果抑制了ICQ的变化，从而获得稳定的静态工作点。 第4页，共66页，2022年，5月20日，1点41分，星期四2. 基本关系式 工作点稳定的必要条件： I1IBQ ，一般取 直流负反馈愈强，电路的稳定性愈好。所以要求VBQVBE，即VBQ = (510)VBE，一般取 第5页，共66页，2022年，5月20日，1点41分，星期四2. 基本关系式 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ICQ = 0.5mA2mA，VEQ = (0.20.5)VCC 第6页，共66页，2022年，5月20日，1点41分，星期四2. 基本关系式 第7页，共66页，2022年，5月20日，1点

3、41分，星期四二、性能指标与测试方法 晶体管放大器的主要性能指标有 电压放大倍数Av 输入电阻Ri 输出电阻Ro 通频带BW第8页，共66页，2022年，5月20日，1点41分，星期四 电压放大倍数 式中， RL=RC/RL ； rbe为晶体管输入电阻，即第9页，共66页，2022年，5月20日，1点41分，星期四 测量电压放大倍数，实际上是测量放大器的输入电压与输出电压的值。在波形不失真的条件下，如果测出Vi (有效值)或Vim(峰值)及Vip-p（峰-峰）与Vo(有效值)或Vom(峰值) Vop-p（峰-峰），则 Av的测试方法Vip-pVop-p第10页，共66页，2022年，5月20日

4、，1点41分，星期四1、 输入电阻 放大器的输入电阻反映了放大器本身消耗输入信号源功率的大小。 若RiRs(信号源内阻)，则放大器从信号源获取较大电压； 若RiRs，则放大器从信号源吸取较大电流； 若Ri = Rs，则放大器从信号源获取最大功率。 第11页，共66页，2022年，5月20日，1点41分，星期四即 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Ri的值为宜)，如上图所示。 Ri的测试方法： “串联电阻法”第12页，共66页，2022年，5月20日，1点41分，星期四 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Vi与Vs的值，则 式中，Vs

5、为信号源的输出电压值。 第13页，共66页，2022年，5月20日，1点41分，星期四2、 输出电阻 ro为晶体管的输出电阻。 放大器输出电阻的大小反映了它带负载的能力，Ro愈小，带负载的能力愈强。当Ro1，则深度负反馈放大器的电压增益仅与反馈网络有关，而与电路的其它参数无关。引入负反馈，增强电路稳定性。 1/F第47页，共66页，2022年，5月20日，1点41分，星期四2. 扩展放大器的通频带 负反馈放大器的上限频率fHF与下限频率fLF的表达式分别为 可见，引入负反馈后通频带加宽。 第48页，共66页，2022年，5月20日，1点41分，星期四3. 改变放大器的输入电阻与输出电阻 一般并

6、联负反馈能降低输入阻抗，串联负反馈能提高输入阻抗。 电压负反馈使输出阻抗降低，电流负反馈使输出阻抗升高。 图 电流串联负反馈放大器 第49页，共66页，2022年，5月20日，1点41分，星期四3. 改变放大器的输入电阻与输出电阻 电流串联负反馈放大器，仅增加了一只射极电阻RF。分析表明，电路的反馈系数 电压放大倍数 第50页，共66页，2022年，5月20日，1点41分，星期四3. 改变放大器的输入电阻与输出电阻 实验表明，RF取几十欧姆，可以明显地提高放大器的输入阻抗，降低放大器的下限频率。 对于单级放大器，在要求下限频率fL很低，而放大倍数要求不高时，采用负反馈电路较好。 若采用无负反馈

7、电路，则电容CE的值必须增大很多，才能使fL明显下降。对于如图所示的参数，fL可低到20Hz。 第51页，共66页，2022年，5月20日，1点41分，星期四六、设计任务 设计课题：单级阻容耦合晶体管放大器设计 已知条件 +VCC=+12V，RL=2k， Vi=10mV，Rs=50。性能指标要求 AV30，Ri2k， Ro3k，fL20Hz，fH500kHz， 电路稳定性好。 实验仪器设备(略)第52页，共66页，2022年，5月20日，1点41分，星期四六、设计任务 设计步骤与要求 认真阅读本课题介绍的设计方法与测试技术，写出设计预习报告(其要求见附录二)。 根据已知条件及性能指标要求，确定

8、电路(要求分别采用无负反馈与有负反馈两种放大器电路)及器件(晶体管可以选硅管或锗管)，设置静态工作点，计算电路元件参数。 (以上两步要求在实验前完成) 在实验面包板上安装电路，其布线方法参阅附录一。测量与调整静态工作点，使其满足设计计算值要求。 测试性能指标，调整与修改元件参数值，使其满足放大器性能指标要求，将修改后的元件参数值标在设计的电路图上(先安装测试无负反馈的放大器，后安装测试有负反馈的放大器)。 上述各项完成后，再进行实验研究，研究内容见后面的“实验与思考题”部分。 所有实验完成后，写出设计性实验报告，其要求详见附录二。 第53页，共66页，2022年，5月20日，1点41分，星期四

9、电阻和电容的参数：第54页，共66页，2022年，5月20日，1点41分，星期四实验与思考题 分别增大或减小电阻RB1、RC、RL、RE及电源电压+VCC，对放大器的静态工作点Q及性能指标有何影响？为什么？ 加大输入信号Vi时，输出波形可能会出现哪几种失真？分别是由什么原因引起的？3.1.3 影响放大器低频特性fL的因素有哪些？采取什么措施使fL降低？为什么？ 第55页，共66页，2022年，5月20日，1点41分，星期四实验与思考题 提高电压放大倍数AV会受到哪些因素限制？采取什么措施较好？为什么？ 一般情况下，实验调整后的放大器的电路参数与设计计算值都会有差别，为什么？ 测量静态工作点时，

10、用万用表分别测量晶体管的各极对地的电压，而不是直接测量电压VCE、VBE及电流ICQ，为什么？ 第56页，共66页，2022年，5月20日，1点41分，星期四实验与思考题 测量放大器性能指标Ri、Ro、AV及BW时，是用晶体管毫伏表或示波器分别测量输入、输出电压，而不是用万用表测量，为什么？ 测量输入电阻Ri及输出电阻Ro时，为什么测试电阻R要与Ri或Ro相接近？ 调整静态工作点时，RB1要用一固定电阻与电位器相串联，而不能直接用电位器，为什么？ 用实验说明图所示电流串联负反馈电路，改善了放大器的哪些性能？为什么？ 第57页，共66页，2022年，5月20日，1点41分，星期四第58页，共66页，2022年，5月20日，1点41分，星期四第59页，共66页，2022年，5月20日，1点41分，星期四第60页，共66页，2022年，5月20日，1点41分，星期四第61页，共66页，2022年，5月20日，1