晶體管放大器設(shè)計(jì)

1、電子線路設(shè)計(jì)與測試電子線路設(shè)計(jì)與測試楊小獻(xiàn)楊小獻(xiàn)培養(yǎng)硬件設(shè)計(jì)與裝調(diào)能力培養(yǎng)硬件設(shè)計(jì)與裝調(diào)能力n能正確使用常用儀器能正確使用常用儀器n掌握電子電路的基本測試技術(shù)掌握電子電路的基本測試技術(shù)n掌握電子電路的設(shè)計(jì)方法掌握電子電路的設(shè)計(jì)方法n能正確處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、進(jìn)行誤差分析、寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)能正確處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、進(jìn)行誤差分析、寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告告n能理論聯(lián)系實(shí)際，分析、尋找和排除實(shí)驗(yàn)故障能理論聯(lián)系實(shí)際，分析、尋找和排除實(shí)驗(yàn)故障n學(xué)會(huì)兩種學(xué)會(huì)兩種EDAEDA工具軟件工具軟件。一、課程目標(biāo)：一、課程目標(biāo)：二、課程特點(diǎn)z理論與實(shí)踐相結(jié)合理論與實(shí)踐相結(jié)合z以培養(yǎng)工程實(shí)踐能力為主以培養(yǎng)工程實(shí)踐能力為主z培養(yǎng)基本技能和綜合應(yīng)用能

2、力培養(yǎng)基本技能和綜合應(yīng)用能力三、實(shí)驗(yàn)流程z課前預(yù)習(xí)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過程，安裝電路，課前預(yù)習(xí)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過程，安裝電路，作好實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作作好實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作z課堂上操作、測量、記錄課堂上操作、測量、記錄z課后總結(jié)與分析課后總結(jié)與分析課前預(yù)習(xí)z實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求z基本實(shí)驗(yàn)原理基本實(shí)驗(yàn)原理z了解實(shí)驗(yàn)方法與步驟了解實(shí)驗(yàn)方法與步驟z設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)表格設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)表格z電路的可靠安裝電路的可靠安裝課上操作、測量、記錄z搭建實(shí)驗(yàn)測試平臺(tái)測試方法的設(shè)計(jì)搭建實(shí)驗(yàn)測試平臺(tái)測試方法的設(shè)計(jì)z觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)果儀器使用觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)果儀器使用z記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與波形儀器使用記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與波形儀器使用上課時(shí)間：上課時(shí)間：(45(45分

3、鐘分鐘 4 4學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)+30+30分鐘休息分鐘休息3.53.5小時(shí)）小時(shí)） 上午上午 8:00 - 11:30 8:00 - 11:30 3030分鐘休息分鐘休息 下午下午 14:00 - 15:30 14:00 - 15:30 3030分鐘休息分鐘休息 晚上晚上 18:20 - 21:30 18:20 - 21:30 1010分鐘休息分鐘休息課后總結(jié)與分析z處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)z繪制圖表和波形繪制圖表和波形z寫出個(gè)人的實(shí)驗(yàn)總結(jié)并完成思考題寫出個(gè)人的實(shí)驗(yàn)總結(jié)并完成思考題z經(jīng)驗(yàn)與體會(huì)經(jīng)驗(yàn)與體會(huì)z完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告四、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求z實(shí)驗(yàn)報(bào)告用報(bào)告紙書寫，格式內(nèi)容符合要求（見教材附實(shí)驗(yàn)報(bào)告

4、用報(bào)告紙書寫，格式內(nèi)容符合要求（見教材附錄二）錄二）z實(shí)驗(yàn)結(jié)果需表格記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果需表格記錄z波形記錄在坐標(biāo)紙上，還需記錄波形的特征參數(shù)：如峰波形記錄在坐標(biāo)紙上，還需記錄波形的特征參數(shù)：如峰峰值，頻率等。峰值，頻率等。z波形和電路圖用鉛筆繪制，其它內(nèi)容用同色筆書寫。波形和電路圖用鉛筆繪制，其它內(nèi)容用同色筆書寫。實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容參考附錄二參考附錄二z實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康膠實(shí)驗(yàn)原理與電路分析實(shí)驗(yàn)原理與電路分析z實(shí)驗(yàn)電路及參數(shù)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路及參數(shù)設(shè)計(jì)z實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟z實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與波形實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與波形z分析與結(jié)論分析與結(jié)論z心得體會(huì)心得體會(huì)z思考題思考題五、成績評(píng)定1 1、平時(shí)成績占總成績的

5、、平時(shí)成績占總成績的4040 實(shí)驗(yàn)及實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)及實(shí)驗(yàn)報(bào)告2 2、考試占總成績的、考試占總成績的6060，其中，其中 筆試筆試2020，設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)技能，設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)技能4040 關(guān)于平時(shí)成績的說明關(guān)于平時(shí)成績的說明采取抽查指標(biāo)驗(yàn)收方式采取抽查指標(biāo)驗(yàn)收方式每個(gè)同學(xué)驗(yàn)收哪一個(gè)指標(biāo)由老師指定每個(gè)同學(xué)驗(yàn)收哪一個(gè)指標(biāo)由老師指定驗(yàn)收時(shí)需演示測試方法和測試結(jié)果驗(yàn)收時(shí)需演示測試方法和測試結(jié)果回答老師的相關(guān)提問回答老師的相關(guān)提問在每個(gè)階段如果提前完成實(shí)驗(yàn)，可以提前驗(yàn)收，通過驗(yàn)收后在每個(gè)階段如果提前完成實(shí)驗(yàn)，可以提前驗(yàn)收，通過驗(yàn)收后可以提前進(jìn)入下一階段實(shí)驗(yàn)可以提前進(jìn)入下一階段實(shí)驗(yàn)提前完成實(shí)驗(yàn)（含報(bào)告）將得到適當(dāng)?shù)莫?jiǎng)

6、勵(lì)分，按時(shí)完成不提前完成實(shí)驗(yàn)（含報(bào)告）將得到適當(dāng)?shù)莫?jiǎng)勵(lì)分，按時(shí)完成不扣分，延期完成將扣分扣分，延期完成將扣分實(shí)驗(yàn)室有關(guān)規(guī)定 每次實(shí)驗(yàn)必須在記錄本上簽到每次實(shí)驗(yàn)必須在記錄本上簽到 按照學(xué)號(hào)和實(shí)驗(yàn)臺(tái)號(hào)對(duì)應(yīng)就座按照學(xué)號(hào)和實(shí)驗(yàn)臺(tái)號(hào)對(duì)應(yīng)就座 按照學(xué)號(hào)使用對(duì)應(yīng)號(hào)碼的萬用表按照學(xué)號(hào)使用對(duì)應(yīng)號(hào)碼的萬用表 萬用表用完后，將表筆線整理好，并按號(hào)碼順序萬用表用完后，將表筆線整理好，并按號(hào)碼順序放入柜中。放入柜中。 實(shí)驗(yàn)完畢后，每人將自己的桌面整理干凈實(shí)驗(yàn)完畢后，每人將自己的桌面整理干凈 由班長安排由班長安排4 4人，每次實(shí)驗(yàn)后做值日人，每次實(shí)驗(yàn)后做值日 值日內(nèi)容：掃地、拖地、整理實(shí)驗(yàn)桌、板凳歸位、值日內(nèi)容：掃地、拖

7、地、整理實(shí)驗(yàn)桌、板凳歸位、按順序放好萬用表，清點(diǎn)工具按順序放好萬用表，清點(diǎn)工具本學(xué)期內(nèi)容安排本學(xué)期內(nèi)容安排周周 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)內(nèi)容6單管放大器設(shè)計(jì)、單管放大器設(shè)計(jì)、 PSPICE仿真仿真(單管放大器）（單管放大器）（8學(xué)時(shí)）學(xué)時(shí)） 7PSPICE仿真仿真(單管放大器）單管放大器） （8學(xué)時(shí)）學(xué)時(shí)）8儀器使用、單管放大器調(diào)試儀器使用、單管放大器調(diào)試 （8學(xué)時(shí)）學(xué)時(shí)）10單管放大器調(diào)試單管放大器調(diào)試 （4學(xué)時(shí)）學(xué)時(shí)）差分放大器差分放大器PSPICE設(shè)計(jì)與設(shè)計(jì)與仿真仿真 （4學(xué)時(shí)）學(xué)時(shí)）11差分放大器差分放大器PSPICE設(shè)計(jì)與設(shè)計(jì)與仿真仿真 （4學(xué)時(shí)）學(xué)時(shí)）運(yùn)算放大器實(shí)驗(yàn)運(yùn)算放大器實(shí)驗(yàn) （4學(xué)時(shí)）學(xué)

8、時(shí)）本學(xué)期內(nèi)容安排本學(xué)期內(nèi)容安排12運(yùn)算放大器實(shí)驗(yàn)運(yùn)算放大器實(shí)驗(yàn) （4學(xué)時(shí)）學(xué)時(shí)）數(shù)字電路基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)數(shù)字電路基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn) （4學(xué)時(shí)）學(xué)時(shí)）14數(shù)字電路基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)數(shù)字電路基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn) （8學(xué)時(shí)）學(xué)時(shí)）15三角波方波發(fā)生設(shè)計(jì)三角波方波發(fā)生設(shè)計(jì) （8學(xué)時(shí)）學(xué)時(shí)）16考試考試 以班級(jí)為單位將全班姓名、學(xué)號(hào)輸入*.txt文件，在上班時(shí)間聯(lián)系開放實(shí)驗(yàn)預(yù)約申請(qǐng)名單輸入事宜。聯(lián)系人：楊健老師；聯(lián)系電話申請(qǐng)名單輸入完成后，各班即可在網(wǎng)絡(luò)上完成開放實(shí)驗(yàn)預(yù)約申請(qǐng)。 第一節(jié)第一節(jié) 晶體管放大器設(shè)計(jì)晶體管放大器設(shè)計(jì) 學(xué)習(xí)目的 掌握晶體管放大器靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置 與調(diào)整方法 放大器基本性能指標(biāo)的測試方法 負(fù)反

9、饋對(duì)放大器性能的影響 放大器的安裝與調(diào)試技術(shù)。 Ic=Bib=Ie一、電路工作原理及基本關(guān)系式一、電路工作原理及基本關(guān)系式 圖5.1.1 阻容耦合共射極放大器 CBI1RB2RB1IBQVBQVEQVCEQICQRCRECERLCCTVCCVoVi1. 工作原理工作原理 右圖所示的電路是晶體管放大器中廣泛應(yīng)用的阻容耦合式共射極放大器。它采用的是分壓式電流負(fù)反饋偏置電路。 放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)Q主要由RB1、RB2、RE、RC及電源電壓+VCC所決定。 CBI1RB 2RB 1IB QVB QVEQVC EQIC QRCRECERLCCT VC CVoVi 該電路利用電阻RB1、RB2的分壓固定基

10、極電位VBQ。 如果滿足條件I1IBQ，當(dāng)溫度升高時(shí)，ICQVEQ(VBQ不變）VBEIBQICQ，結(jié)果抑制了ICQ的變化，從而獲得穩(wěn)定的靜態(tài)工作點(diǎn)。 CBI1RB2RB1IBQVBQVEQVCEQICQRCRECERLCCTVCCVoVi2. 基本關(guān)系式基本關(guān)系式 工作點(diǎn)穩(wěn)定的必要條件： I1IBQ ，一般取 )(20)(10 )(10)(5 BQ1 BQ1鍺管硅管IIII 直流負(fù)反饋愈強(qiáng)，電路的穩(wěn)定性愈好。所以要求VBQVBE，即VBQ = (510)VBE，一般取 )(3)V(1 )(5)V(3 BQBQ鍺管硅管VV2. 基本關(guān)系式基本關(guān)系式 電路的靜態(tài)工作點(diǎn)由下列關(guān)系式確定：CQEQC

11、QBEBQEIVIVVR對(duì)于小信號(hào)放大器，一般取ICQ = 0.5mA2mA，VEQ = (0.20.5)VCC CBI1RB2RB1IBQVBQVEQVCEQICQRCRECERLCCT VCCVoVi2. 基本關(guān)系式基本關(guān)系式 IVIVRCQBQ1BQB2)105(B2BQBQCCB1RVVVR)(ECCQCCCEQRRIVVCBI1RB 2RB 1IB QVB QVEQVC EQIC QRCRECERLCCT VC CVoVi二、性能指標(biāo)與測試方法二、性能指標(biāo)與測試方法 晶體管放大器的主要性能指標(biāo)有1. 電壓放大倍數(shù)Av2. 輸入電阻Ri3. 輸出電阻Ro4. 通頻帶BW1. 電壓放大倍

12、數(shù)電壓放大倍數(shù) 式中， RL=RC/RL ； rbe為晶體管輸入電阻，即beLioVrRVVAmAmV26300mAmV26)1 (mACQmAEQbbeIIrr 在波形不失真的條件下，測出Vi (有效值)或Vim(峰值)或Vpp(峰-峰值)和Vo(有效值)或Vom(峰值)或Vpp(峰-峰值) ，則： p-ipp-opimomioVVVVVVVA 測量電壓放大倍數(shù)，實(shí)際上是測量放大器的輸入電壓與輸出電壓的值。2、 輸入電阻輸入電阻 放大器的輸入電阻反映了放大器本身消耗輸入信號(hào)源功率的大小。 若RiRs(信號(hào)源內(nèi)阻)，則放大器從信號(hào)源獲取較大電壓； 若RiRs，則放大器從信號(hào)源吸取較大電流； 若

13、Ri = Rs，則放大器從信號(hào)源獲取最大功率。 beB2B1bei/rRRrR 用“串聯(lián)電阻法”測量放大器的輸入電阻Ri，即在信號(hào)源輸出與放大器輸入端之間，串聯(lián)一個(gè)已知電阻R(一般以選擇R的值接近Ri的值為宜）。 放 大 器信 號(hào) 源RRiVsVi 測量輸入電阻 在輸出波形不失真情況下，用晶體管毫伏表或示波器，分別測量出Vi與Vs的值，則 RVVVRisii式中，Vs為信號(hào)源的輸出電壓值。 3、 輸出電阻輸出電阻 ro為晶體管的輸出電阻。 放大器輸出電阻的大小反映了它帶負(fù)載的能力，Ro愈小，帶負(fù)載的能力愈強(qiáng)。當(dāng)Ro1，則深度負(fù)反饋放大器的電壓增益僅與反饋網(wǎng)絡(luò)有關(guān)，而與電路的其它參數(shù)無關(guān)。 FA

14、VFAV1FAAAVVVF1=1/F2. 擴(kuò)展放大器的通頻帶擴(kuò)展放大器的通頻帶 負(fù)反饋放大器的上限頻率fHF與下限頻率fLF的表達(dá)式分別為 LVLFHVHF111fFAffFAf可見，引入負(fù)反饋后通頻帶加寬。 3. 改變放大器的輸入電阻與輸出電阻改變放大器的輸入電阻與輸出電阻 一般并聯(lián)負(fù)反饋能降低輸入阻抗，串聯(lián)負(fù)反饋能提高輸入阻抗。 電壓負(fù)反饋使輸出阻抗降低，電流負(fù)反饋使輸出阻抗升高。 RB224kCBRB160kRC1.75kRE1.62kCE10mF147mFRL3k10mFCC12VVCC 3DG100RF26*VoVi圖3.1.9 電流串聯(lián)負(fù)反饋放大器 3. 改變放大器的輸入電阻與輸出

15、電阻改變放大器的輸入電阻與輸出電阻 電流串聯(lián)負(fù)反饋放大器，僅增加了一只射極電阻RF。分析表明，電路的反饋系數(shù) LFLcFeoFRRRIRIVVF電壓放大倍數(shù) FbeLVFRrRA3. 改變放大器的輸入電阻與輸出電阻改變放大器的輸入電阻與輸出電阻 實(shí)驗(yàn)表明，RF取幾十歐姆，可以明顯地提高放大器的輸入阻抗，降低放大器的下限頻率。 對(duì)于單級(jí)放大器，在要求下限頻率fL很低，而放大倍數(shù)要求不高時(shí)，采用負(fù)反饋電路較好。 若采用無負(fù)反饋電路，則電容CE的值必須增大很多，才能使fL明顯下降。對(duì)于圖3.1.9所示的參數(shù)，fL可低到20Hz。 六、設(shè)計(jì)任務(wù)六、設(shè)計(jì)任務(wù) 設(shè)計(jì)課題：單級(jí)阻容耦合晶體管放大器設(shè)計(jì) 已知

16、條件 +VCC= +12V，RL=2k，Vi=10mV，Rs=50。 性能指標(biāo)要求 AV30，Ri2k，Ro3k，fL20Hz，fH500kHz，電路穩(wěn)定性好。 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備(略)面包板反面面包板反面面包板正面面包板正面面包板面包板電路安裝電路安裝電阻和電容值的辨識(shí)方法：電阻和電容值的辨識(shí)方法：P409應(yīng)熟記標(biāo)稱系列值和應(yīng)熟記標(biāo)稱系列值和辨識(shí)方法辨識(shí)方法電阻電阻 黑黑 棕棕 紅紅 橙橙 黃黃 綠綠 藍(lán)藍(lán) 紫紫 灰灰 白白 金金 銀銀 本色本色 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 5 10 15例：綠例：綠 棕棕 黑黑 棕棕 金金 5 1 0 1 5 510X105.1K四環(huán)電阻：前2位是有效位，第3位是10的n次方，第4位是允許誤差。五環(huán)電阻：前3位是有效位，第4位是10的n次方，第5位是允許誤差。金、銀金、銀電位器（可變電阻）電位器（可變電阻）電容電容+C 210uFC 1103瓷片電容瓷片電容 電解電容電解電容 10X103pF10000pF 10uF 無極性無極性 有極性有極性二極管、發(fā)光二極管二極管、發(fā)光二極管 有極性有極性 有極性有極性 D1AKAKD 2LED三極管三極管返回返回返回六、設(shè)計(jì)任務(wù)六、設(shè)計(jì)任務(wù) 設(shè)計(jì)步驟與要求 認(rèn)真閱讀本課題介紹的設(shè)計(jì)方法與測試技術(shù)，寫出設(shè)計(jì)預(yù)習(xí)報(bào)告(其要求見附錄二)。 根據(jù)已知條件及性能指標(biāo)要求，確定電路(要求采用有負(fù)反饋放大器電路