單管分壓式穩(wěn)定共射極放大電路設(shè)計(jì)

1、單管分壓式穩(wěn)定共射極放大電路設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：輸入信號(hào)vi=5mv，f=10kHz，輸出信號(hào)vo=500mv，工作電壓Vcc=6v，輸入電阻Ri>1k，輸出電阻Ro<2k用分壓式穩(wěn)定單管共射極放大路進(jìn)行設(shè)計(jì)。RL=10k。一、 設(shè)計(jì)思考題。 如何正確選擇放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)，在調(diào)試中應(yīng)注意什么？ 負(fù)載電阻RL變化對(duì)放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)Q有無(wú)影響？對(duì)放大倍數(shù)AU有無(wú)影響？ 放大電路中，那些元件是決定電路的靜態(tài)工作點(diǎn)的？ 試分析輸入電阻Ri的測(cè)量原理（兩種方法分別做簡(jiǎn)述）。二、 設(shè)計(jì)目的a) 掌握單管放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)和電壓放大倍數(shù)的測(cè)量方法。b) 三極管在不同工作電壓下的共基放大系數(shù)的測(cè)

2、定。c) 了解電路中元件的參數(shù)改變對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)及電壓放大倍數(shù)的影響。d) 掌握放大電路的輸入和輸出電阻的測(cè)量方法。三、 所需儀器設(shè)備a) 示波器b) 低頻模擬電路實(shí)驗(yàn)箱c) 低頻信號(hào)發(fā)生器d) 數(shù)字式萬(wàn)用表e) PROTUES仿真四、 設(shè)計(jì)原理a) 設(shè)計(jì)原理圖如圖1所示分壓式穩(wěn)定共射極放大電路 圖1 分壓式穩(wěn)定共射極放大電路b) 對(duì)電路原理圖進(jìn)行靜態(tài)分析與反饋分析說(shuō)明分壓式對(duì)電路穩(wěn)定性的作用。 靜態(tài)分析：當(dāng)外加輸入信號(hào)為零時(shí)，在直流電源的作用下，三極管的基極回路和集電極回路均存在著直流電流和直流電壓，這些直流電流和直流電壓在三極管的輸入、輸出特性上各自對(duì)應(yīng)一個(gè)點(diǎn)，稱(chēng)為靜態(tài)工作點(diǎn)。靜態(tài)工作點(diǎn)的基

3、極電流、基極與發(fā)射極之間的電壓分別用符號(hào)和表示，集電極電流、集電極與發(fā)射極之間的電壓則用和表示。 為了保證的基本穩(wěn)定，要求流過(guò)分壓電阻的電流,為此要求電阻小些，但若太小，則電阻上消耗的功率將增大，而且放大電路的輸入電阻將降低。在實(shí)際工作中通常用適中的值。一班取,常常取10倍，而且使，常常取5倍分析分壓式工作點(diǎn)穩(wěn)定電路的靜態(tài)工作點(diǎn)時(shí)，可先從估算入手。 由于，可得 然后可得到靜態(tài)發(fā)射極電流為 對(duì)于硅管一般 則三極管c、e之間的靜態(tài)電壓為 最后得到靜態(tài)基極電流為 。 反饋分析： 在圖1所示的電路圖中，三極管的靜態(tài)基極電位由經(jīng)電阻分壓得到，可認(rèn)為其基本上不受溫度變化的影響，比較穩(wěn)定。當(dāng)溫度升高時(shí)，集電

4、極電流增大，發(fā)射極電流也相應(yīng)的增大。流過(guò)使發(fā)射極電位升高，則三極管的發(fā)射極結(jié)電壓將降低，從而使靜態(tài)基極電流減小，于是也隨之減小，最終使靜態(tài)工作點(diǎn)基本保持穩(wěn)定。c) 對(duì)電路進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，輸入電阻與輸出電阻對(duì)放大電路的作用。 輸入電阻：從放大電路的輸入端看進(jìn)去的等效電阻。輸入電阻的大小等于外加正弦輸入電壓與相應(yīng)輸入電流之比。 電壓放大倍數(shù) 即輸入電阻這項(xiàng)技術(shù)指描述放大電路對(duì)信號(hào)源索取能力的大小，通常希望放大電路的輸入電阻越大越好，愈大，說(shuō)明放大電路對(duì)信號(hào)索取的能力越強(qiáng)，即輸入放大電路的信號(hào)越多，消耗到電源內(nèi)阻上的信號(hào)越少。輸出電阻：從放大電路的輸出端看進(jìn)去的等效電阻。在中頻段，當(dāng)輸入信號(hào)短路，輸出

5、端負(fù)載開(kāi)路時(shí)，輸出電阻的大小等于外加輸出電壓與相應(yīng)輸出電流之比。即輸出電阻是描述放大電路帶負(fù)載能力的一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，通常希望放大電路的輸出電阻越小越好，由上圖可知，越小，說(shuō)明放大電路的帶負(fù)載能力越強(qiáng)。 放大器的輸入電阻應(yīng)該越高越好，這樣可以提高輸入信號(hào)源的有效輸入，將信號(hào)源的內(nèi)阻上所消耗的有效信號(hào)降低到最小的范圍。而輸出電阻則應(yīng)該越低越好，這樣可以提高負(fù)載上的有效輸出信號(hào)比例，提高放大電路帶負(fù)載能力。rbe ebcRcRL+-+-Rb2Rb1五、 設(shè)計(jì)步驟1. 三極管共射放大系數(shù)的測(cè)定(1) 按圖2連接共射極放大電路。圖2共射極放大電路(2) 共射放大系數(shù)測(cè)量靜態(tài)工作點(diǎn)測(cè)量值Ib1(uA)Ib2

6、(uA)Ib3(uA)Ib4(uA)Ib5(uA)Ib6(uA)Ib7(uA)Ib8(uA)Ib9(uA)Ib10(uA)3.253.313.383.443.513.583.653.733.5543.803.89Ic1(mA)Ic2(mA)Ic3(mA)Ic4(mA)Ic5(mA)Ic6(mA)Ic7(mA)Ic8(mA)Ic9(mA)Ic10(mA)0.410.410.420.430.440.440.450.460.4410.470.48 仔細(xì)檢查Ib平均值= 3.554 uA； Ic平均值= 0.441 mA； 124 .1 。結(jié)論：首先把滑動(dòng)變阻器的阻值調(diào)到最大 ，求出最小電流ibmin

7、=1.79uA,再連續(xù)調(diào)小滑動(dòng)變阻器Rv1的阻值從而引起ib與ic的連續(xù)變化，當(dāng)ic不在隨ib連續(xù)變化時(shí)記下此時(shí)的ib值為ibmax=3.55uA。 ib =（ibmin+ibmax）/2 =2.67uA。調(diào)整滑動(dòng)變阻器Rv1使得微安表的示數(shù)為ib=2.67uA左右，我取2.67uA。記錄下毫安表的示數(shù)ic=0.33毫安，如圖一所示。=ic/ib=123.6上表可讀出：隨著Ib的增加，的值也不斷增加，但是當(dāng)Ib達(dá)到一定值后，的值又隨著降低。2. 三極管共射放大倍數(shù)的設(shè)計(jì)(1) 根據(jù) -100，得：100 。(2) 根據(jù)題意有輸出電阻Ro<3k，設(shè)Rc=3k，而RL=10K，由此得，=Rc

8、/RL= 2.3 。故 2.85，由得 10.2uA。由電路圖2可知， 357.7 。連接電路，對(duì)電路進(jìn)行微調(diào)，使放大電路的放大倍數(shù)為 100 ，測(cè)得IBQ= 15.0uA ，VBEQ= 0.67V 。3. 分壓式穩(wěn)定共射極放大電路設(shè)計(jì)(1) 設(shè)Re=0.6k，由IBQ=15uA可知VBQ= VBEQ +IBQ(1+)Re= 1.76 V。得：VBQ= 1.76V。(2) 按工程設(shè)計(jì)可知，電路原理圖如圖1所示，流經(jīng)R1、R2的電流 0.15mA，可知 39又因：聯(lián)立解方程組得：R1= 12、R2= 27(3) 分別接入耦合電容、旁路電容，C1、C3約10uF。在三極管基極B接入直流電流表，在R

9、1、R2兩端分別接入可變電阻RV1、RV2，微調(diào)RV1、RV2使IB= IBQ= 15 uA。(4) 直流反饋過(guò)程：（說(shuō)明當(dāng)溫度變化時(shí)對(duì)此電路的靜態(tài)工作點(diǎn)的影響）三極管的靜態(tài)基極電位由經(jīng)電阻分壓得到，可認(rèn)為其基本上不受溫度變化的影響，比較穩(wěn)定。當(dāng)溫度升高時(shí)，集電極電流增大，發(fā)射極電流也相應(yīng)的增大。流過(guò)使發(fā)射極電位升高，則三極管的發(fā)射極結(jié)電壓將降低，從而使靜態(tài)基極電流減小，于是也隨之減小，最終使靜態(tài)工作點(diǎn)基本保持穩(wěn)定。_4. 分壓式穩(wěn)定共射極放大電路各參數(shù)的測(cè)定(1) 放大信號(hào)的放大倍數(shù)的測(cè)定將低頻信號(hào)發(fā)生器和萬(wàn)用表接入放大器的輸入Vi，放大電路輸出端接入示波器，如圖2所示，信號(hào)發(fā)生器和示波器接

10、入直流電源，調(diào)整信號(hào)發(fā)生器的頻率為10KHZ，輸入信號(hào)幅度為5mv的正弦波，從示波器上觀察放大電路的輸出電壓VO的波形，分別測(cè)Ui和UO的值，求出放大電路電壓放大倍數(shù)AV。則AV= 96 。則放大誤差為： 4 。(2) 保持輸入信號(hào)大小不變，改變RL，觀察負(fù)載電阻的改變對(duì)電壓放大倍數(shù)的影響，并將測(cè)量結(jié)果記入表2中。表2 電壓放大倍數(shù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)（保持Vi不變）RLVo/mVVi/mVAU測(cè)量值A(chǔ)U理論值誤差1K1363.5442100585K 2873.54781002210K3343.5492100820K3633.5410010005003.541001000結(jié)論：在Ui不變的情況下，隨著RL

11、的增加，Au增加，Au測(cè)量值與Au理論值的差減小，誤差減小。在一定范圍內(nèi)，即負(fù)載越大，誤差越小。(3) 觀察工作點(diǎn)變化對(duì)輸出波形的影響調(diào)整信號(hào)發(fā)生器的輸出電壓幅值（增大放大器的輸入電壓Ui），觀察放大電路的輸出電壓的波形，使放大電路處于最大不失真狀態(tài)時(shí)（同時(shí)調(diào)節(jié)RP1與輸入電壓使輸出電壓達(dá)到最大又不失真），記錄此時(shí)的RP1RB11值，測(cè)量此時(shí)的靜態(tài)工作點(diǎn)，保持輸入信號(hào)不變。改變RP1使RP1RB11分別為25K和100K，將所測(cè)量的結(jié)果記入表3中。（注意：觀察記錄波形時(shí)需加上輸入信號(hào)，而測(cè)量靜態(tài)工作點(diǎn)時(shí)需撤去輸入信號(hào)。）表3 Rb對(duì)靜態(tài)、動(dòng)態(tài)影響的實(shí)驗(yàn)結(jié)果 RL= 結(jié) 果Rv1R1（萬(wàn)用表）靜

12、態(tài)測(cè)量與計(jì)算值輸出波形（保持UI不變）判斷失真性質(zhì)Ic/mAV E/VV B/VV CE/VRi35k2.521.372.070.961.6k上不失真，下不失真不失真23k2.31.772451.41.47k上不失真，下失真截止失真63K1.261.11.83.481.67k上失真，下不失真飽和失真(4) 測(cè)量放大電路的輸入電阻Ri與誤差方法一：測(cè)量原理如圖3所示，在放大電路與信號(hào)源之間串入一固定電阻 1.6k ，在輸出電壓Vo不失真的條件下，用示波器測(cè)量vi及相應(yīng)的vs的值，并按下式計(jì)算Ri：圖3 Ri測(cè)量原理一則輸入電阻= 1.5 k 。其輸入電阻誤差為： 0.1k 。方法二：測(cè)量原理如圖4所示，當(dāng)Rs0時(shí)，在輸出電壓UO不失真的條件下，用示波器測(cè)出輸出電壓UO1；當(dāng)Rs4.7K時(shí)，測(cè)出輸出電壓Uo2，并按下式計(jì)算Ri圖4 Ri測(cè)量原理二則輸入電阻= 1.43k 。其輸入電阻誤差為： 0.17k 。(5) 測(cè)量輸出電阻Ro與誤差輸出電阻Ro的測(cè)量原理如圖5所示，在輸出電壓Uo波形保持不失真的條件下，用示波器測(cè)出空載時(shí)的輸出電壓Uo1和帶負(fù)載時(shí)的輸出電壓Uo，按下式計(jì)算R