实验1阻容耦合放大器的设计与调测5.doc

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1、第三部分模拟电子技术基础实验实验1阻容耦合放大器的设计与调测3.1.1实验目的1.能根据一定的技术指标要求设计出单级放大电路。2.研究单级低频小信号放大器静态工作点的意义。3.掌握放大器主要性能指标的测试方法。4.掌握用射随器提高放大器负载能力的方法。3.1.2实验原理与设计方法在晶体管放大器的三种组态中,由于共射极放大器既有电流放大,又有电压放大,所以在以信号放大为目的时,一般用共射放大器。分压式电流负反馈偏置是共射放器广为采用的偏置形式,如图3.1.1.所示。它的分析计算方法,调整技术和性能的测试方法等,都带有普遍意义,

2、并适用多级放大器。电路中Rc为晶体管的直流负载,其交流负载由Rc与外接负载RL组成。由Rb1、Rb2及RC组成电流反馈式偏置电路,发射极交流旁路电容Ce是用来消除Re对信号增益的影响,隔直电容Cl、C2是将前一级输出的直流电压隔断,以免影响后一级的工作状态,同时将前一级输出的交流信号耦合到后一级。1.静态工作点放大器的静态工作点是指当放大器没有信号输入时,晶体管各极的直流电流和直流电压在特性曲线上所决定的点。静态工作点选择是否合理,将直接影响放大特性的好坏,为使信号得到不失真的放大,放大器的工作点一般选在线性区的中点。但在小

3、信号放大器中,由于输入信号小,运用范围也小,工作点可选低一些,以减少直流功耗。通常,为了使工作点稳定,应先稳定ICQ,而ICQ≈IEQ,因此,只要稳定了IEQ也就稳定了ICQ,如能满足I1≥IBQ,VB≥VBE,则几乎与晶体管的参数无关,可近似值看成是恒定的。而这样可以看成是稳定的。在选择偏置电路元件参数时,既要考虑到满足工作点稳定的条件,同时又要兼顾电路其它方面(如放大倍数)的性能,因此,一般选取(3.1.1)因此VBQ≥VBE∴VBQ≈VEQICQ=IBQVCEQ≈VCQRC—VEQ(3.1.2)由电路可得偏置元件的计算

4、公式(3.1.3)实际中Rb1通常用一固定电阻与电位器串联,以便调整工作点IBQ。电源电压VCC的变动,负载RC的改变都会影响静态工作点,因此,静态工作点就取决于IBQ的选择,调节偏置电阻Rb1值,从而使工作点尽量选在交流负载线的中央。2.动态范围(最大输出幅度)放大器的最大不失真输出信号的峰值称为放大器的动态范围,则。动态范围的大小,与VCC、RC及工作点均有关系。只要选择适当,就能保证得到所需的动态范围。(1)选择电源电压的动态范围如设计要求有一定的动态范围,应根据RL、VOPP、VE来选择放大器的工作状态。则(3.1.

5、4)因VCES为晶体管的反向饱和压降,一般小于1V,计算时可取为1V。VE为晶体管的射极电压。一般锗管取(1~3)V,硅管取(3~5)V。(2)选择直流负载RC当VCC确定后,根据对动态范围的要求,可选定RC值。(3.1.5)其中,VCC′=VCC-VE3.1.5或适用于多级放大器,对于单级放大器的直流负载电阻RC,可按给定的RL、β、RS值算出。(3)确定静态工作点Q计算出VCEQ及ICQ后,应作直流与交流负载线,如果选择的Q点不符合要求,可在VCC的选择上作出修改,若按3.1.5式计算出的RC也要作相应的修改。3.频率特

6、性阻容耦合放大器,由于耦合电容C1、C2及旁路电容Ce的存在,以及分布电容,分布电感及晶体管结合电容存在等因素,将直接影响放大器的增益AV,使AV随信号频率而变化,其变化曲线称为频率响应曲线。如图3.1.2。对于低频放大器的设计,高频特性的考虑只要在选择晶体管时,满足fβ≥fH就可以了。重点考虑低频特性满足技术的要求。因此,在计算耦合电容和旁路电容时,可按下列公式计算。(在Rb≥rbe的情况下)(3.1.6)(3.1.7)(3.1.8)4.放大倍数放大倍数是反映放大电路对信号放大能力的一个参数,有电压放大倍数、电流放大倍数之

7、分,电压放大倍数是指输入,输出电压的有效值(或峰值)之比:由图3.1.1的等效电路可得(3.1.9)放大倍数为测量,实际上是交流电压的测量,对于低频弦电压,可用晶体管毫伏表直接测量ui及uo。而对非正弦电压可通过示波器比较法进行测量,测量仪器连接如图3.1.3所示。为了避免不必要的机壳间的感应和干扰,必须将所有仪器的接地端连接在一起。示波器接在放大器的输出端,用于观察输出信号是否有失真(对于正弦波电压,应无明显的削波现象),因而,测量放大倍数,必须是在输出信号不失真条件下的放大倍数。知信号波形已经失真,再测量放大倍数就毫无意

8、义了。5.设计步骤通常是根据技术指标的要求,选择晶体管;确定电路形式;确定静态工作点;电源电压和电路元件数值;进行复核验算;直到达到要求,然后通过实验调试修改电路参数来达到指标要求。其具体步骤如下:1)选择晶体管。首先要考虑两点,其一,晶体管的fβ≥fH,(可在手册上查找)其二,根据对动态

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