单级放大器设计与实验讲座0904.ppt

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1、单级放大器设计与实验讲座电工电子实验中心单级放大器设计与实验讲座一、概述二、单级放大器工作原理三、单级放大器的设计四、单级放大器的调试与性能测试五、单级放大器的故障分析与排除六、单级放大器的软件仿真一、概　　述单级放大器是用一个放大管组成的电路。放大管可以是晶体管，或是场效应管。放大器的用途很多，几乎所有的电子设备都离不开放大器。放大器的种类：按其使用的频率分：低频放大器、高频放大器、射频放大器按功能分有：电压放大器、电流放大器、功率放大器按所用器件类型分：晶体管放大器、场效应管放大器按工作状态分

2、：曱类放大器、乙类放大器、丙类放大器按工作方式分：共射放大器、共基放大器、共集放大器（晶体管）、共源放大器、共栅放大器、（场效应管）等等。二、单级放大器的工作原理（这里介绍的是双极型晶体管放大器）分压式共射级放大器二、单级放大器的工作原理构成晶体管放大器的原则为：必须设置合适的工作点，使晶体管工作在放大区。（上图为分压式偏置电路）输入信号必须加在晶体管的B极与E极之间。iE=Is(euBE/UT-1)≈IseuBE/UT必须设置合理的信号通路。当信号源及负载与放大器相接时，不能破坏原设置的工作点，

3、同时尽量减小信号通路中的损耗。（在多级放大器中或在与信号源及与负载相接处都加隔直电容，或称耦合电容）1、直流图解分析图解分析就是利用晶体管的输入、输出特性曲线和电路的外特性，经作图的方法来分析电路的静态工作点、工作状态、工作过程及性能的传统方法。由放大器构成的原则可知，必须有直流偏置，首先观察直流情况。直流等效电路图输入特性曲线及直流负载线Q0uBEUbbIBQUBEQiB外电路输入回路方程IB=(Ubb-UBE)/[Rb’+(1+β)Re]IB=0,UBE=UbbUBE=0,IB=(Ubb/[R

4、b’+(1+β)Re](Ubb/[Rb’+(1+β)Re]Rb’增大，Q点下移，即IBQ减小。QQRb’减小，Q点上移，即IBQ增大。注意：Rb‘的变化对基极电流的影响很大，对基极－发射级电压影响较小。输出特性曲线及直流负载线QQQuCEiCUCEQICQIC=(EC-UCE)/(Rc+Re)令Ic=0,UCE=EcUCE=0,Ic=Ec/(Rc+Re)ECEc/(Rc+Re)0IBQRc增大，Q点左移，UCEQ左移，ICQ基本不变Rc减小，Q点右移，UCEQ增大2、交流图解分析输入回路的交流动态

5、电路方程：ube=ui=us’-ibRb’’Rb’’=Rs//Rb1//Rb2us’=[us/(Rs+Rb1//Rb2)]Rb1//Rb2因交流电压是叠加在静态偏置上进行传输的，所以，总的瞬时电流为：iB=IBQ+ib=IBQ+(us’-ube)/Rb’’uBE=UBEQ+ube输入回路的交流负载线方程：iB=IBQ+[us’-(uBE-uBEQ)]/Rb’’晶体管输入特性曲线及交流负载线Q0UbbIBQUBEQiB(Ubb/[Rb’+(1+β)Re]uBEiB=IBQ+[us’-(uBE-uBE

6、Q)]/Rb’’当us’=0时：uBE=UBEQ,iB=IBQ利用求截距的方法：当us’=0时，令iB=0uBE=UBEQ+IBQRb’当us’变化时，在横轴上的截距就变化，于是得到许多平行直线。-1/Rb’交流负载线直流负载线晶体管输出特性曲线与交流负载线QuCEiCUCEQICQECEc/(Rc+Re)IBQ交流负载线直流负载线交流输出回路外电路方程：ic=-uce/RL’总瞬时电流：iC=ICQ+ic=ICQ-uce/RL’总瞬时电压：uCE=UCEQ+uceuce=uCE-UCEQ交流负载

7、线方程：iC=ICQ-(uCE-UCEQ)/RL’当输入信号为零时，uce=0,uCE=UCEQ,iC=ICQ说明交流轨迹经过Q点。令iC=0,ICQRL’=uCE-UCEQ得到uCE轴上一个交点，连接该点与Q点，就是交流负载线。－1/RL’放大器图解分析Q0UbbIBQUBEQiBuBEuCEiCUCEQQICQ直流负载线交流负载线单级放大器的工作原理用图解法说明外偏置电路对工作点的影响以及直流与交流之间的关系：单级放大器的工作原理放大器各极电流和电压波形如右图所示从波形中可见：输入交流信号时，

8、各极电压、电流在各自的工作点附近变化。只有交流分量随输入信号变化。但直流必不可少。输入与输出波形倒相单级放大器的工作原理共射放大器的性能指标：Au－电压放大倍数Au=-βRL’/rberbe=rbb’+(1+β)26(mV)/IeQ(mA)rbb’很小，Au≈RL’IeQ(mA)/26(mV)Au几乎与β无关，要提高Au可增大RL或IcQ。单级放大器的工作原理输入电阻RiRi=Ui/Ii=Rb1

9、

10、Rb2

11、

12、rbe≈rbe输出电阻RoRo=Rc三、单级放大器的设计电路结构要求：采用