单级阻容耦合晶体管放大器相关设计

1、单级阻容耦合晶体管放大器相关设计一、学习要求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工作点设置与调整方法；掌握晶体管放大电路性能指标的测试方法及安装与调试技术。 了解负反馈对放大电路性能的影响。单级阻容耦合晶体管放大器相关设计二、设计课题(P70)单级阻容耦合晶体管放大器设计已知条件+VCC=+12VRL=2kVi=10mV(有效值)Rs=50技术指标要求AV30Ri2kRo3kfL20HzfH500kHz电路稳定性好。单级阻容耦合晶体管放大器相关设计三、电路设计流程提出设计指标拟定电路方案设定器件参数电路安装和调试结果测量指标满足要求电路设计结束Y修改电路方案修改电路参数是否要修

2、改电路方案YNN单级阻容耦合晶体管放大器相关设计四、共射放大器原理与设计举例 三极管放大器中广泛应用的是分压式射极偏置电路。电路的Q点稳定， Q点主要由RB1、RB2、RE、RC及+VCC所决定。温度T IC IEIC VE、VBQ不变 VBE IB（反馈控制）若I1 IBQ ，VBQ VBE1、工作原理 单级阻容耦合晶体管放大器相关设计2、电路参数的确定：工作点稳定的必要条件： I1IBQ ，VBQVBE 一般取 RE愈大，直流负反馈愈强，电路的稳定性愈好。一般取单级阻容耦合晶体管放大器相关设计2、电路参数的确定：设计小信号放大器时，一般取 ICQ = (0.52)mA，VEQ = (0.2

3、0.5)VCC RC由RO或AV确定：RC RO或RC单级阻容耦合晶体管放大器相关设计2、电路参数的确定：如果放大器下限频率fL已知，可按下列表达式估算电容CB、CC和CE： 通常取CB = CC，用上面两式算出电容值，取较大的作为CB（或CC）。 单级阻容耦合晶体管放大器相关设计3、设计举例 例 设计一阻容耦合单级晶体管放大器。已知条件+VCC=+12 VRL=3 kVi=10 mV(有效值)Rs=600 技术指标要求AV40Ri1 kRo3 kfL100 HzfH100 kHz。单级阻容耦合晶体管放大器相关设计解：(1) 拟定电路方案选择电路形式及晶体管采用分压式射极偏置电路，可以获得稳定

4、的静态工作点。 因放大器上限频率fH100 kHz，要求较高，故选用高频小功率管3DG100，其特性参数 ICM=20mA，V(BR)CEO20V，fT 150MHz 通常要求 的值大于AV的值，故选单级阻容耦合晶体管放大器相关设计(2) 设置Q点并计算元件参数 要求Ri1k，而取ICQ = 1.5 mA 依据指标要求、静态工作点范围、经验值进行计算若取VBQ = 3V，得 取标称值，RE=1.5 kW 单级阻容耦合晶体管放大器相关设计(2) 设置Q点并计算元件参数 因 ,依据指标要求、静态工作点范围、经验值进行计算 为使静态工作点调整方便，RB1由30kW固定电阻与100kW电位器相串联而成

5、。 单级阻容耦合晶体管放大器相关设计(2) 设置Q点并计算元件参数 依据指标要求、静态工作点范围、经验值进行计算综合考虑，取标称值，RB1.5 kW。 因 ICQ， 要求AV40, 由 得单级阻容耦合晶体管放大器相关设计(2) 设置Q点并计算元件参数 计算电容为： 取标称值，CC = CB = 10mF取标称值，CE = 100mF 单级阻容耦合晶体管放大器相关设计(3) 画出电路带参数的电路图 根据上述设计，得到放大器的电路图如下：单级阻容耦合晶体管放大器相关设计五、电路安装与调试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。然后进行电路调试：静态调试动态调试单级阻容耦合晶体管放大器

6、相关设计1. 静态调试：Q点测量与调整 （1）接通电源，将电路输入端接地，测量电路的静态工作点。 （2）用万用表直流电压档，分别测量晶体管的B、E、C极对地电压VBQ、VEQ及VCQ。 （3）一般VBQ（35）V，VCEQ正几伏。如果出现VCQ VCC，说明晶体管工作在截止状态；如果出现VCEQ ，说明晶体管已经饱和。（4）调节电位器RP1，使VCEQ正几伏，此时说明晶体管基本工作在线性放大状态。但Q点不一定是最佳的，还要进行动态波形观测。单级阻容耦合晶体管放大器相关设计1. 动态调试：Q点测量与调整 （5）给放大器送入规定的输入信号，如ViPP =28mV，fi = 1kHz的正弦波。 （6

7、）用示波器观察放大器的输出vo。 若vo波形的顶部被压缩，这种现象称为截止失真，说明Q点偏低，应增大基极偏流IBQ，即增大ICQ。 若vO波形的底部被削波，这种现象称为饱和失真，说明Q点偏高，应减小IBQ ，即减小ICQ 。 单级阻容耦合晶体管放大器相关设计2. 动态调试：Q点测量与调整 （5）给放大器送入规定的输入信号，如ViPP =30mV，fi = 1kHz的正弦波。 （6）用示波器观察放大器的输出vo。 （8）增大输入信号（如ViPP =120mV）， vo无明显失真，或者逐渐增大输入信号时， vo顶部和底部差不多同时开始畸变，说明Q点设置得比较合适。 （7）调节RB1，使放大器的输出

8、vo不失真。 （9）此时移去信号源，分别测量放大器的静态工作点VBQ、VEQ、VCQ，并计算VCEQ 、ICQ。单级阻容耦合晶体管放大器相关设计六、主要性能指标及其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BWfHfL单级阻容耦合晶体管放大器相关设计六、主要性能指标及其测试方法1、电压放大倍数AV理论计算在波形不失真的条件下，用示波器测量放大器输入电压与输出电压的值。实验测试测出Vi (有效值)或Vim(峰值)及Vip-p（峰-峰值）与Vo(有效值)或Vom(峰值) Vop-p（峰-峰值），则 单级阻容耦合晶体管放大器相关设计六、主要性能指标及其

9、测试方法2、输入电阻Ri理论计算实验测试串联一个已知电阻R 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 单级阻容耦合晶体管放大器相关设计六、主要性能指标及其测试方法3、输出电阻RO理论计算实验测试开关S(1)在输出波形不失真情况下，用晶体管毫伏表或示波器， 测量负载开路时的输出电压的值Vo ；(2)接入RL后，测量负载上的电压的值VoL ro为晶体管输出电阻。单级阻容耦合晶体管放大器相关设计六、主要性能指标及其测试方法4、频率特性和通频带放大器的频率特性包括表示增益的幅度与频率的关系；表示输出信号与输入信号之间的相位差与频率的关系； 相频特性(): 幅频特性A

10、():单级阻容耦合晶体管放大器相关设计六、主要性能指标及其测试方法4、频率特性和通频带放大器的通频带BW: fH为上限频率，主要受晶体管结电容及电路分布电容的限制； BW = fH fL fL为下限频率，主要受耦合电容CB、CC及射极旁路电容CE的影响。 单级阻容耦合晶体管放大器相关设计BW 的测试方法:采用“逐点法”测量放大器的幅频特性曲线。 f (Hz)401005001k10k100k300k500kVop-p (mV)8009001000113111311131100080020lg|AV|(dB)2930313232323129注意：维持输入信号的幅值不变且输出波形不失真BW = f

11、H fL500 k40 500 k测试条件：Vi=10 mV (Vip-p= 28 mV)画出放大器的幅频特性曲线，计算通频带。单级阻容耦合晶体管放大器相关设计七. 电路参数修改 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。Ri1、如何调整电压放大倍数AV ？单级阻容耦合晶体管放大器相关设计七. 电路参数修改 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。2、如何调整放大器的下限频率fL ？ 希望降低放大器下限频率fL，根据电容计算式，也有三种途径，即 不论何种途径，都会影响放大器的性能指标，只能根据具体指标要求，综合考虑。 单级阻容耦合晶体管放大器相关设计七. 电路参数修改 3、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下降，其表达式为 式中，F为反馈网络的传输系数；AV为无负反馈时的电压放大倍数。 引入负反馈后，虽然电压放大倍数下降，但可以改善放大器的其它性能 。单级阻容耦合晶体管放大器相关设计七. 电路参数修改 3、负反馈对放大器性能有何影响？ 负