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)v=500mv,工作電 壓Vcc=6v，輸入電阻Ri1k,輸出電阻Ro2k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i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 Vcc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

3、點(diǎn)的基極電流、 基極與發(fā)射極之間的電壓 分別用符號(hào) I BQ和 UBEQ 表示，集電極電流、集電極與發(fā)射極之間的電壓 則用ICQ 和 UCEQ表示。為了保證Ubq的基本穩(wěn)定，要求流過(guò)分壓電阻的電流Ir* Ibq,為此 要求電阻 R1, R2小些，但若 Rl, R2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)際工作中通常用話中的R1,R2值。一班取Ir = (5 10)Ibq ,常常取10倍，而且使Ubq = (5 10)Ubeq，常常分析分壓式工作點(diǎn)穩(wěn)定電路的靜態(tài)工作點(diǎn)時(shí)，可先從估算Ubq入手。由于Ir Ibq，可得Rb1Ubq =VccRb1 + Rb2然后可得到靜態(tài)

4、發(fā)射極電流為U eq ubq U beqI eq =；t I cqReRe對(duì)于硅管一般 U beq = 0.7V則三極管c、e之間的靜態(tài)電壓為UCEQ = VCC - I CQ Re Jt、CC _ | cq( Rc + Re)最后得至y靜態(tài)基極電流為|CQ| BQ ：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 Ubq由Vcc 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Icq增大，發(fā)射極電流Ieq也相應(yīng)的增大。Ieq 流過(guò)玄使發(fā)射極電位Ueq升高，則三極管的發(fā)射極結(jié)電壓 U beq =UBQ - u EQ 將降低，從而使靜態(tài)基極電流 | B

5、Q 減小，于是 |CQ 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Ri的|i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， Ri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，輸出端負(fù)載開(kāi)路時(shí)，輸出電阻 Ro的大小等于外加輸出電 壓與相應(yīng)輸出電流之比。Uo即 Ro =| Us = 0 RL =:|o輸出電阻是描述

6、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，Ro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。IcUiRbRimA1 Rb2rbeMboiLi4kii1rbe II Rb1 II 甩2RlUoRl RcIIRl五、設(shè)計(jì)步驟1. 三極管共射放大系數(shù)B的測(cè)定(1) 按圖2連接共射極放大電路。(2) 共射放大系數(shù)B測(cè)量靜態(tài)工作點(diǎn)仔測(cè)量值I b2(uA)I b3

7、(uA)I b4(uA)I b5(uA)I b6(uA)I b7(uA)I b8(uA)I b平均值I b9(uA)I b10(uA)3.253.313.383.443.513.583.653.733.5543.803.891檢I c1(mIc2(mI c3(mIc4(mIc5(mIc6(mI c7(mIc8(mI c平均值 Ic9(mIc10(A查A)A)A)A)A)A)A)A)mA)0查0.40.40.40.40.40.40.40.40.40.481.1234456417b平均值=. 3.554 uA;I c 平均值=0.441mA;:1 c平均值124 .1。1 b平均值結(jié)論：首先把滑動(dòng)

8、變阻器的阻值調(diào)到最大，求出最小電流ibmin=1.79uA,再連續(xù)調(diào)小滑動(dòng)變陽(yáng)器 Rv1的陽(yáng)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 二(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。B 二ic/ib=123.6上表可讀出：隨著Ib的增加，B的值也不斷增加，但是當(dāng)Ib達(dá)到一 定值后，B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) Av二一亠-100，得：A =100 。beV

9、i 根據(jù)題意有輸出電阻Ro3k,設(shè)Rc=3k,而RL=10K，由此得，RL =Rc/Ri = 2.3 k. j。故be 蘭二 2.85k，由 rbe =300 (1)些業(yè)=300 西咚 得 AV1 EQ1 BQ26mvrbe 300：:10.2uA。由電路圖 2 可知，Rb = Vcc-Vbe = 357.7。I BQ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Av二100-，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二 Vbeq +Ibq(1+ ： )Re= 1.76 V 得：Vb

10、q二 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)Ri、R2的電流I ：10Ibq = 0.15mA，可知 R 只2=冬：. 1=39心3I 10IbqJ又因：Vcc-VBQ =VBQ(2)RR2J聯(lián)立解方程組得：R1= 12 k:、R2= 27 k.:分別接入耦合電容、旁路電容，G、C3約10uF。在三極管基極 B接入直流電流表，在R1、R2兩端分別接入可變電阻Rv1、Rv2 , 微調(diào) Rv1、Rv2 使 I B= I BQ =15 uA O(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UBQ由VCC經(jīng)電阻分壓得到，可認(rèn)為其基本上

11、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Icq增 大，發(fā)射極電流 IEQ也相應(yīng)的增大。IEQ 流過(guò) Re使發(fā)射極電位 U EQ升高， 貝卩三極管的發(fā)射極結(jié)電壓 U BEQ =UBQ - U EQ將降低，從而使靜態(tài)基極電 流IBQ減小，于是ICQ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 v i,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 V。

12、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。貝H 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1K1363.5442100585K2873.54781002210K3343.5492100820K3633.541001000OO5003.541001000結(jié)論：在Ui不變的情況下，隨著RL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)

13、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 UJ， 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RP1 + RB11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RP1 + RB11分別為25K Q和100KQ ,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 R b對(duì)靜態(tài)、動(dòng)態(tài)影響的實(shí)驗(yàn)結(jié)果Rl=g結(jié)果Rvi + Ri（萬(wàn)用表）靜態(tài)測(cè)量與計(jì)算值輸出波形（保持5不變）判斷失 真性質(zhì)Ic/mAV e/VV b/

14、VV ce/VRi35k2.521.372.070.961.6k上不失真，下不失真:不失真23k2.31.772. 451.41.47k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Rs : R =1.6k，在輸出電壓 V 不失真的條件下，用示波器測(cè)量Vj及相應(yīng)的vs的值，并按下式計(jì)算Ri:UjRs信號(hào)發(fā)生器Rs放大電路圖3 Ri測(cè)量原理一則輸入電阻R二1.5 kQ 。其輸入電阻誤差為:0.1kQ 。方法二：測(cè)量原理如圖4所示，當(dāng)Rs= 0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)Rs= 4.7KQ時(shí),測(cè)出輸出電壓Uo2，并按下式計(jì)算RiRsUoi-U2 s圖4 Ri測(cè)量原理二則輸入電阻Ri=1.43k Q。其輸入電阻誤差為：。(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 Uoi和帶負(fù)載時(shí)