單級阻容耦合晶體管放大器設(shè)計(jì)說明書

PAGE2-河池學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書課題名稱：單級阻容耦合晶體管放大器設(shè)計(jì)專業(yè)名稱： 電子信息工程學(xué)生班級： 電信101班學(xué)生姓名： XXX學(xué)生學(xué)號： 2010101456指導(dǎo)教師： XXX

課程設(shè)計(jì)任務(wù)書單級阻容耦合晶體管放大器設(shè)計(jì)（一）設(shè)計(jì)目的1、學(xué)習(xí)晶體管放大器的設(shè)計(jì)方法；2、研究靜態(tài)工作點(diǎn)對輸出波形的影響及靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)整方法；3、掌握靜態(tài)工作點(diǎn)、電壓放大倍數(shù)和輸入電阻、輸出電阻的測試方法；4、研究信號源內(nèi)阻對波形失真的影響。（二）設(shè)計(jì)要求和技術(shù)指標(biāo)1、技術(shù)指標(biāo)：電源電壓為＋12V，Vi=10mV，外接負(fù)載RL=2KΩ，工作頻率fL<100HZ、fH>500KHz，電路穩(wěn)定性好；電壓放大倍數(shù)大于30，輸入電阻大于2KΩ，Ro<3KΩ。2、設(shè)計(jì)要求（1）設(shè)計(jì)一個分壓式電流負(fù)反饋偏置的單級共射極小信號放大器，輸入和輸出分別用電容與信號源及負(fù)載之間耦合，設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)，計(jì)算電路元件參數(shù)，擬定測試方案和步驟；（2）在面包板或萬能板或PCB板上安裝好電路，測量并調(diào)整靜態(tài)工作點(diǎn)。（3）測量設(shè)計(jì)好的電路的偏置電壓和電流；（4）測量所設(shè)計(jì)電路的實(shí)際電壓放大倍數(shù)；（5）測量所設(shè)計(jì)電路的實(shí)際輸入、輸出電阻；（6）給所設(shè)計(jì)的電路加上頻率為20Kz，大小合適的正弦波，調(diào)節(jié)偏置電阻，用示波器預(yù)測輸出波形在無失真、飽和失真和截止失真三種情形下，記錄相應(yīng)的偏置電阻大小、ICQ和波形，并繪制表格；（7）用EWB對電路進(jìn)行仿真，打印仿真結(jié)果；（8）撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告。3、設(shè)計(jì)擴(kuò)展要求（1）要求電路輸出帶負(fù)載能力強(qiáng)，能帶1KΩ和50Ω負(fù)載；（2）電路具有溫度補(bǔ)償措施。（三）設(shè)計(jì)提示1、偏置電阻計(jì)算小信號時ICQ取0.5~2mA，UBQ=（1/3~1/5）UCC；I1=（5~10）IBQ；可確定相應(yīng)的RB1、RB2、RE；由AV=-β/rbe×RL/，rbe=300+26β/ICQ，RL/=RC//RL，可求得RC。2、Ri和Ro測試電路Ri測量：如圖1所示，輸入Ui為1KHz，6mV，改變R使U2=U1/2，則Ri=R。Ro測量：如圖2所示，輸入同上。K斷開，測量Uo；K閉合，調(diào)節(jié)R使Uo/=1/2Uo，則Ro=R。3、設(shè)計(jì)用儀器設(shè)備：智能電工實(shí)驗(yàn)臺，示波器1臺，交流毫伏表，數(shù)字萬用表1塊，低頻信號發(fā)生器，實(shí)驗(yàn)面包板或萬能板4、設(shè)計(jì)用主要器件：高頻小功率管1只、電容電阻若干5、參考書：《電子線路設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)、測試》（四）設(shè)計(jì)報(bào)告要求1、列出設(shè)計(jì)步驟，畫出電路，標(biāo)出元件數(shù)值。2、比較實(shí)測指標(biāo)和設(shè)計(jì)要求指標(biāo)。3、列出測試數(shù)據(jù)表格。4、分析靜態(tài)工作點(diǎn)對放大器性能的影響。（五）設(shè)計(jì)思考與總結(jié)1、總結(jié)放大器的設(shè)計(jì)方法和運(yùn)用到的主要知識點(diǎn)。2、總結(jié)放大器主要參數(shù)的測試方法。3、分析信號源內(nèi)阻對輸出波形失真的影響。4、對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差分析。目錄課程任務(wù)設(shè)計(jì)2第1章緒論5第2章設(shè)計(jì)思路及原理圖62.1工作原理62.2元件參數(shù)計(jì)算62.2.1共發(fā)射極放大器的直流參數(shù)62.2.2共發(fā)射極放大器的交流參數(shù)72.2.3元件的數(shù)值計(jì)算72.2.4理論值計(jì)算8第3章EWB仿真93.1仿真電路設(shè)計(jì)93.2靜態(tài)工作點(diǎn)測試9第4章技術(shù)指標(biāo)及誤差分析114.1調(diào)整靜態(tài)工作點(diǎn)114.2性能指標(biāo)的測試114.2.1測量電壓放大倍數(shù)114.2.2輸入電阻和輸出電阻的測試114.2.3靜態(tài)工作點(diǎn)對波形失真影響134.3誤差分析13第5章結(jié)束語（心得體會）15附錄附錄1安裝工藝17附錄2焊接工藝17附錄3單級阻容耦合晶體管放大器原理圖18附錄4元件清單19附錄5調(diào)試儀器19附錄6實(shí)物圖20參考文獻(xiàn)20第1章緒論由于物理學(xué)的重大突破，電子技術(shù)在20世紀(jì)取得了驚人進(jìn)步。隨著21世紀(jì)的到來電子信息技術(shù)的發(fā)展關(guān)于單級阻容耦合晶體管放大器在電子技術(shù)基礎(chǔ)中所出的位置越來越來重要，它不僅是電子信息類專業(yè)的一個重要部分，而且在其它類專業(yè)工程中也是不可缺少的。通過對模擬電子技術(shù)的學(xué)習(xí)，使我對這門課程有了一定的了解，學(xué)到一些知識，如二極管，三極管的應(yīng)用，放大電路的分析方法和應(yīng)用，負(fù)反饋放大電路與基本運(yùn)算電路性能與作用，信號產(chǎn)生電路等。科技的迅速發(fā)展，對電子技術(shù)的要求越來越高，所以要求從事電子技術(shù)的人員必須具備很強(qiáng)的動手能力。當(dāng)今世界集成電路產(chǎn)品日益更新，層出不窮。讀者在掌握基本電子電路的工作原理、主要特性等基本知識之后，就可能及最少的集成元器件設(shè)計(jì)出滿足技術(shù)要求、性能可靠、成本低廉的電子電路。在實(shí)際工作中，電子技術(shù)人員需要分析器件、電路的工作原理；驗(yàn)證器件、電路的功能；對電路進(jìn)行調(diào)試、分析，排除電路故障；測試器件、電路的性能指標(biāo)；設(shè)計(jì)、制作各種實(shí)用電路的樣機(jī)。所有這些都離不開實(shí)驗(yàn)。此外，實(shí)驗(yàn)還有一個重要任務(wù)，是要培養(yǎng)正確處理數(shù)據(jù)，分析和綜合實(shí)驗(yàn)結(jié)果、檢查和排除故障的能力。同時養(yǎng)成我們勤奮、進(jìn)取、嚴(yán)肅認(rèn)真、理論聯(lián)系實(shí)際的作風(fēng)和為科學(xué)事業(yè)奮斗到底的精神。直流穩(wěn)壓電源具有體積小、重量輕、效率高、對電網(wǎng)電壓及頻率的變化適應(yīng)性強(qiáng)、輸出電壓保持時間長、有利于計(jì)算機(jī)信息保護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于以電子計(jì)算機(jī)為主導(dǎo)的各種終端設(shè)備、通信設(shè)備，是當(dāng)今電子信息產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展不可缺少的一種電源，所以我們選題直流穩(wěn)壓電源目的，一方面加深對直流穩(wěn)壓電源了解；另一方面鞏固所學(xué)的知識，提高自己的動手制作能力和設(shè)計(jì)能力。同時為我們以后學(xué)習(xí)有關(guān)專業(yè)知識打下基礎(chǔ)和積累經(jīng)驗(yàn)。并且對我們以后的工作也有所幫助。

第2章設(shè)計(jì)原理及原理圖2.1工作原理晶體放大器中廣泛應(yīng)用如圖2-1所示的電稱之為阻容耦合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RBRBRRC及電源電壓+VCC所決定該電路利用電阻RBRB的分壓固定基極電位VB如果滿足條件I1>>B溫度升高時，IC↑→VE↑→VB↓→IB↓→IC↓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)。圖2-1阻容耦合共射極放大器2.2元件參數(shù)計(jì)算2.2.1共發(fā)射極放大器的直流參數(shù)共發(fā)射極放大器的直流參數(shù)主要有IBQ、ICQ及UCEQ、UBEQ。如圖2-1電路所示，這些直流參數(shù)的關(guān)系式如下：UEQ=UBQ-UBEQUBQ=VCCRb2/(Rb1+Rb2)ICQ=IBQ=UEQ/Re(2.1)UCEQ=VCC-ICQRC-UEQVCC-ICQRC-UBQ將已知的VCC、Rb1、Rb2、Rc、Re及值代入（1），即可算出IBQ、ICQ及UCEQ三個直流參數(shù)。2.2.2共發(fā)射極放大器的交流參數(shù)共發(fā)射極放大器的交流參數(shù)主要有電壓放大倍數(shù)Auo、輸入電阻Ri與輸出電阻Ro、最大輸出電壓幅度Uom等：電壓放大倍數(shù)Auo：(2.2)式中負(fù)號表示輸出電壓與輸入電壓的相位是相反的。其中=//，稱為三極管的動態(tài)輸入電阻：(2.3)2.2.3元件的數(shù)值計(jì)算由已知得：=300，=200a.求,取=1.5mA，=3V,=0.7V代入公式得=1.53KΩ取標(biāo)稱值為1.5KΩb.求,其中=200,取I=8I計(jì)算得=50KΩ取標(biāo)稱值為51KΩc.求=150KΩ實(shí)際上用一個80KΩ的電阻與一個100KΩ的電位器串聯(lián)構(gòu)成d.求計(jì)算得=3.7KΩe.求因?yàn)?，取A=50得因?yàn)槿=3KΩ得=1.26KΩ取標(biāo)稱值為1.2KΩf求=3.28KΩ>1KΩ `g.求RoRo=Rc=1.2KΩh.求CB和CC由于,則取i.求CE2.2.4理論值計(jì)算根據(jù)以下公式UEQ=UBQ-UBEQUBQ=VCCRb2/(Rb1+Rb2)ICQ=IBQ=UEQ-U/ReUCEQ=VCC-ICQRC-UEQVCC-ICQRC-UBQ得：U=3.045VI=1.563mVU=6.923VU=0.7V第3章EWB仿真3.1仿真電路設(shè)計(jì)EWB仿真圖：圖（3.1.1）為接線圖圖3.1.1阻容耦合共射極放大器3.2靜態(tài)工作點(diǎn)測試靜態(tài)工作點(diǎn)的測試電路如下圖3.1.2所示圖3.1.2靜態(tài)工作點(diǎn)測試由圖3.1.2可讀出：U=2.981V,U=661.4mV,U=7.822V,I=1.549mA。與理論值比較。表3.2.1U(V)U(V)U(V)I(V)理論估算值3.0450.706.9231.563測量值2.9810.6617.8221.549 波形在不失真的情況下如圖3.1.圖3.1.

第4章技術(shù)指標(biāo)及誤差分析4.1靜態(tài)工作點(diǎn)的測量用萬用表的直流電壓檔測量UEQ，若測出的UEQ不等于3V，說明靜態(tài)工作電流ICQ不等于1.5mA，由于ICQ=IBQ=UEQ/Re，因此可調(diào)節(jié)電位器RW的大小來改變IBQ的值，使UEQ等于3V，此時由：可計(jì)算出ICQ的值。從而達(dá)到調(diào)整靜態(tài)工作點(diǎn)電流ICQ及電壓UCEQ的目的。當(dāng)調(diào)整好靜態(tài)工作點(diǎn)后，再測量各直流電壓值4.2性能指標(biāo)的測試示波器用來觀測放大器的輸入、輸出電壓波形，晶體管毫伏表用來測量放大器的輸入、輸出電壓。4.2.1測量電壓放大倍數(shù)Auo發(fā)生器的頻率f=1000Hz，Ui=10mV，用毫伏表測量Uo，并記入表4.2.1表4.2.1AUiUoAuo=Uo/Ui9.99mV51.4mv51.44.2.2輸入電阻和輸出電阻的測試S信放信放Ro號UsUi大號大Uo源器源器UoLRL圖4.2.2輸入電阻的測量圖41)測量輸入電阻Ri放大器的輸入電阻反映了它消耗輸入信號源的功率的大小。若Ri>>Rs（信號源內(nèi)阻），放大器從信號源獲取較大電壓；若Ri<<Rs，放大器從信號源吸取較大電流；若Ri=Rs，放大器從信號源獲取最大功率。Ri=rbe//Rb1//Rb2rbe用“串聯(lián)電阻法”測量放大器的輸入電阻Ri，在信號源的輸出端與放大器的輸入端之間，串聯(lián)一個已知電阻R（R值的數(shù)量級應(yīng)接近于Ri的值）。在輸出波形不失真的情況下，用晶體管毫伏表或示波器分別測量出Us與Ui的值，則(4.1)式中，Us為信號源的輸出電壓。表4.2.2RiUsUiRi=UiR/(Us-Ui)6mV3mV3.12KΩ測量輸出電阻Ro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)載能力愈強(qiáng)。當(dāng)Ro<<RL時，放大器可等效成一個恒壓源。放大器輸出電阻的測量方法如圖4.2.2所示，電阻RL的值應(yīng)接近于Ro。在輸出波形不失真的情況下，首先測量未接入RL之前（即放大器負(fù)載開路時）的輸出電壓Uo值；然后接入RL再測量放大器負(fù)載上的電壓UoL值，則(4.2）表4.2.3R0R020mV14.3mV1.21KΩ4.2.3觀察由于靜態(tài)工作點(diǎn)選擇不合理而引起的輸出波形失真將頻率f=1000Hz，Ui=10mV的信號接入放大器后：將RW的阻值調(diào)到最大，觀察輸出波形是否失真（若失真不明顯，可增大ui），描下失真波形和測量此時的靜態(tài)工作點(diǎn)電流ICQ。并說明該波形屬于什么失真波形？將RW的阻值調(diào)到最小，觀察輸出波形是否失真（若波形為一直線，可增大RW），描下失真波形和測量此時靜態(tài)工作點(diǎn)電流ICQ。并說明該波形屬于什么失真波形？將所觀察到的波形與ICQ的測量值記入表6.2.4中。表4.2.4工作點(diǎn)Q的變化截止時ICQ=UEQ/Re=0.5mA飽和時ICQ=UEQ/Re=1.4mA輸出波形4.3.誤差分析１．BJT參數(shù)ICBO,VCEO,β隨溫度變化對Q點(diǎn)的影響，都表現(xiàn)在使Q點(diǎn)電流IC增加，可在兩方面使Ic維持穩(wěn)定：（1）針對ICBO的影響，可設(shè)法使基極電流IB隨溫度的升高而自動減小。（2）針對VBE的影響，可設(shè)法使發(fā)射結(jié)的外加電壓隨著溫度的增加而自動減小。２.電阻大小在實(shí)際購買的時候與計(jì)算值稍有偏差，可通過串聯(lián)與并聯(lián)的方式減少誤差。表4.2.5靜態(tài)工作點(diǎn)UBQUEQUCEQICQ3.045V0.70V6.923V1.563mA電壓放大倍數(shù)=48.610.0mV52.6mV52.6輸入電阻計(jì)算值為3.28KΩ6mV3mV=3.12KΩ輸出電阻VoVol計(jì)算值為1.2KΩ=1.21KΩ20mV14.3mV所以誤差為：γAv=(52.6-48.6)/52.6=7.6%γRi=(3.28-3.12)/3.28=4.8%γRo=(1.2-1.21)/1.2=-0.8%測試結(jié)果基本符合設(shè)計(jì)要求心得體會學(xué)習(xí)模電的這個學(xué)期是我們比較忙的一段時間，課開的比較多，中間還有許多實(shí)驗(yàn)，總感覺時間并不那么夠用，所以，盡管老師布置下來比較早，還是到了后面的幾周才開始著手模電的課程設(shè)計(jì)，完成的有些倉促。開始學(xué)習(xí)模電的時候，老師就說這門課程不同于大一學(xué)習(xí)的簡單物理電學(xué)，要學(xué)會分析電路特點(diǎn)，模電學(xué)習(xí)主要有3大坎：1．是三極管和FET，很多人不理解3極管的工作原理；自然也就不理解FET了。3極管只要多去運(yùn)用，就會慢慢理解。2．是運(yùn)放，大多數(shù)人對運(yùn)放電路的千變?nèi)f化感到膽怯。其實(shí)里面的變化不外呼“反饋”。只要把反饋弄懂了，就好理解了。想要一氣呵成學(xué)好模電不是件簡單的事。3．就是所謂的頻率響應(yīng)了。模電學(xué)習(xí)是個漫長的積累過程，不能心急。一定要自己慢慢理解透，一點(diǎn)一點(diǎn)積累。多看看別人的電路，多去思考為什么，要把最最基本的電路掌握好。模電就像是搭積木，所有復(fù)雜的電路都是由基本電路組合、發(fā)展、變化而來的。這次課程設(shè)計(jì)就是考驗(yàn)我們的理論知識學(xué)得扎不扎實(shí)，能不能將理論與實(shí)踐很好的結(jié)合起來。由于平時自己的基礎(chǔ)知識掌握的并不夠好，一開始對要做的電路沒有一個深刻的認(rèn)識，但通過上網(wǎng)找資料，翻閱書籍，以及和同組的成員一起討論，終于把設(shè)計(jì)的電路圖畫好，并把原理弄懂了。用WEB仿真的時候，按照圖的連接運(yùn)行，放大倍數(shù)卻一直很低，只有幾倍的樣子，反復(fù)檢查了電路，卻沒有發(fā)現(xiàn)錯誤，一次一次，數(shù)據(jù)還是不對。但大家都很有耐心，反復(fù)計(jì)算核對后，發(fā)現(xiàn)時電容選得太小了，整整差了數(shù)十倍，換好后，測試時比較理想的。接著是買元件一定要細(xì)心，我們事先列好了元件清單，但給老板的時候，她還是拿錯了一個電阻，而我們都沒有注意到，直到回來測試的時候才發(fā)現(xiàn)，幸好影響并不是很大。下一步是電路板的焊接，由于并不是用的印制板，元件間的連接需要用導(dǎo)線一根一根的焊接起來，但元件本身就比較小，電路板的孔間距有不是很大，焊接起來并不是那么容易的，幾次都差點(diǎn)燙到手了，所以，焊接的時候一定要非常的小心。最后要做的就是對所焊的電路來一次實(shí)測，剛好模電實(shí)驗(yàn)也還在進(jìn)行，我們就把電路板拿到了模電實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測試，測試的結(jié)果還是令人滿意的。通過這次實(shí)打?qū)嵉恼n程設(shè)計(jì)，我們在收獲知識的同時，還收獲了閱歷，收獲了成熟，在此過程中，我們通過查找大量資料，請教同學(xué)，以及不懈的努力，不僅培養(yǎng)了獨(dú)立思考、動手操作的能力，在各種其它能力上也都有了提高。更重要的是，在設(shè)計(jì)的過程中，我們學(xué)會了很多學(xué)習(xí)的方法。而這是日后最實(shí)用的，真的是受益匪淺。要面對社會的挑戰(zhàn)，只有不斷的學(xué)習(xí)、實(shí)踐，再學(xué)習(xí)、再實(shí)踐。

因?yàn)閷?shí)踐才是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。在每次的課程設(shè)計(jì)中，遇到問題，最好的辦法就是問別人，因?yàn)槊總€人掌握情況不一樣，不可能做到處處都懂，發(fā)揮群眾的力量，復(fù)雜的事情就會變得很簡單。這一點(diǎn)我深有體會，在很多時候，我遇到的困難或許別人之前就已遇到，向他們請教遠(yuǎn)比自己在那冥思苦想來得快。雖然最終實(shí)物做出來了，但這并不是我一個人做出來的。通過這次課程設(shè)計(jì)，我明白了一個團(tuán)隊(duì)精神的重要性，因?yàn)閺念^到尾，都是大家集體出主意，來解決中間出現(xiàn)的各種問題。從原理圖的最終敲定，到放大倍數(shù)的仿真，到元器件的選擇與購買，到最后實(shí)物的焊接與調(diào)試，這都是大家分工合作的結(jié)果，正是因?yàn)榇蠹遗浜系媚?，每?xiàng)工作都完成得很棒，銜接得很好，才使我們很快的完成了任務(wù)。盡管現(xiàn)在只是很簡單的設(shè)計(jì)，離熟練掌握還有一定距離，但學(xué)習(xí)實(shí)踐的這段日子確實(shí)令我收益匪淺，不僅因?yàn)樗l(fā)生在特別的時間，更重要的是我又多掌握了一門新的技術(shù)，收獲總是令人快樂，不是嗎？附錄部分附錄1安裝工藝 1 插裝元件的引線成型要求要將插裝元件安裝到電路板上，其引線有時需要成型，成型的目的是為了滿足安裝尺寸與印制板的配合要求。手工插裝時需要注意的是：（1）引線不應(yīng)該在根部彎曲，至少要在根部1.5mm以上；（2）彎曲處的圓角半徑R要大于兩倍的引線直徑；（3）彎曲后的兩跟引線要與元件本體垂直，且與元件中心位于同一平面內(nèi)；（4）元件的標(biāo)志符號應(yīng)方向一致，以便于觀察。2 電子元件引線成型的方法一般元件的引線成型多采用模具手工成型。模具的垂直方向開有供插入元件引線的長條形孔，將元件的引線從上方插入長條形孔后，再插入插桿引線即成型。這樣加工的引線具有較好的一致性，安裝在電路板上比較美觀。附錄2焊