三极管放大1000倍实训报告综述.docx
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三极管放大1000倍实训报告综述
通信与电子学院
课程名称：
电子技术设计实训2
题目：
增益步进可控晶体管放大器
学生姓名：
专业：
班级：
学号：
指导教师：
2015年12月19日
增益步进可控晶体管放大器设计报告一、引言我们设计的电路需要的功能：
（1）电压增益Av≥60dB，输入电压有效值Ui≤3mV。
Av在10～60dB范围内可调，步进值为±6dB。
（2）在Av≥60dB时，输出端噪声电压的峰峰值UoNnpp≤100mV。
（3）放大器BW-3dB的下限频率fL≤100Hz，上限频率fH≥100KHz，并要求在500Hz～100KHz频带内增益起伏≤3dB。
（4）放大器的输入阻抗≥4.7KΩ，输出阻抗≤100Ω。
（5）当RL=1KΩ时，最大输出正弦波电压有效值Uo≥3V，输出信号波形无明显失真。
（6）要求预留测试信号输入端，负载电阻两端预留输出测试端子。
（7）自备直流稳压电源，功率10W，输出电压12V。
二、电路设计过程
1、放大级数及各级放大倍数的确定：
根据电压增益Av≥60dB，所以Au≥1000，放大电路至少需要两级。
由于要求输入电阻较大，故第一级放大倍数不可能很大，一般小于第二级，一般第一级电压放大倍数Au1=20-25左右，则第二级电压放大倍数Au2=40-50。
2、放大电路形式的确定
根据要求，放大器的输入阻抗Ri≥4.7KΩ；简单共射放大电路的输入电阻一般小于2KΩ，因此必需引入电流串联负反馈，提高输入电阻，稳定静态工作点。
放大电路的形式如下图所示，为分压式射极偏置放大电路。
（1）根据输出阻抗Ro≤100Ω的要求，放大电路的输出级宜采用共集电极电路。
（2）根据带宽和负载，选择合适的晶体三极管。
本题要求BW=100Hz-100KHz，
RL=1KΩ，因此晶体三极管全部选用9014或1815。
（3）要实现Av在10～60dB范围内可调，步进值为±6dB，可采用负反馈形式，改变反馈量则可改变增益，从而实现增益可调。
（4）画出整个电路形式根据上述分析，要实现放大电路的参数要求，整个放大电路有三级，电路形式如下
3、元件参数计算
首先确定各级静态工作电流，一般而言第一级IC1=0.8-1.2mA，第二级
IC1=1.5-2.0mA，本题第三级由所接负载确定。
第一级：
1）计算确定RE1：
对于第一级，由于输入信号较小，所以基极电压可以取小一些，
一般取UB=（3～5）VBE。
本题可取UB1≥2.5V。
又UB1=Ube1+UE1，所以UE1≥2.5-0.7≥1.8V。
假设IE1=1.0mA，则RE1=UE1/IE1=1.8V/1.0mA≥1.8KΩ。
2）计算确定Re1：
假设β=100时，又Rb1、Rb2>>R，i所以Ri≈（＋1β）Re1>4.7K，则Re1>47Ω，取标称电阻Re1=50Ω
3）计算确定Rb1、Rb2
上题IC1≈IE1=1.0mA，得IB1=10uA，由I1≈2I=（5-10）IB，取I1≈2I=10IB1=10×10=0.1mA
再按Rb2UB12.525K，即为标称值Rb224K
I10.1
Rb1VCCUB1122.595K，取标称值Rb182K
b1I10.1b1
4）计算和确定集电极电阻RC
由放大电路的静、动态分析可知，RC是决定静态工作点和满足电压增益Au要求的
一个关键元件。
由于VCCIC1RC1UCE1UE1，若取UCEQ5V，UE1.8V则
RC1VCCUCEQUE1251.85.2K，取标称值5.1KΩ
C1IC1.0
以上计算是假设β=100时的结果，当β不等于100时，要重新计算。
5）确定耦合电容和射极旁路电容C1、C2和Ce
由于放大电路是用于放大低频信号（f=20HZ～200KHZ），则耦合电容和射极旁路电容的容量可直接取经验标称值：
C1C210~20F/16V，Ce50~100F/16V
第二级：
计算方法同第一级，不再得重复。
第三级：
为使输出电压达到最大值3V，发射极静态电压为电源电压的一半，即UE3=6V。
先确定输出回路的动态范围：
负载电流的幅值为ILuO，取RL=1KΩ，则IL3V3mA
LRLLL1K
则静态发射极电流IE322IL8.5mA取IE3=10mA，则RE36V600，
E3L10mA
RB3VCCUB3126.852K，取标称值RB3=51KΩ
IB31.0
4、电路调试
板子的电路参数计算好后，就进入电路调试阶段了。
（1）先在没接负反馈的情况下调试出一级放大，主要数调节左边的第一个滑动变阻器。
当一级放大的峰峰值在75~120mV时，进入下一步；
（2）调试二级放大，主要调节中间两个滑动变阻器，当放大到3V时，进入下一步；
（3）调试第三级放大，主要是换电压射极跟随器的电阻。
当输出为3V左右时，进入下一步；
（4）调试负反馈，主要调节图中最右端的滑动变阻器，使改变滑动变阻器的阻值，可以改变放大器的放大倍数。
调试完毕。
5、本设计总体电路
6、电路调试结果
JM31H3!
临.幅岁
路仿真与参数测试
（1）电压放大倍数测试
在Multisim中画出系统电路如下图4-1所示。
在3mV输入信号下，用示波器观察，不能出现失真
图4-1
从上图可以看出，Au1=70.9mV/3mV=23.6
Au2=3090mV/70.9mV=43.6
Au3=3010mV/3090mV=0.974
Au=Uo/Ui=3010/3>1000，满足设计要求。
2）输入电阻测试
输入电阻测试电路如下图4-2所示。
XSC1
Ext
R1
5kΩ
V1
3mVrms10kHz0?
?
Rb11
82k|?
4mVV（峰-峰）:
4.95mVV（有效值）:
1.76mVV（直流）:
-1.33RuVb12I:
-301nA24k|?
I（峰-峰）:
697nAI（有效值）:
249nAI（直流）:
338pA频率:
10.0kHz
Rc1
5k|?
C2
Q120uF
2SC1815
Rc2
3.3k|?
XMM2
XMM3
Rb21
68k|?
C5
VCC
12V
+A+B
从上图可以看出
Ri
UiUi
IiUsUi
xtT+rig
Rb1
50k|?
XMM1
Re11.8k|?
Re1
C4
10uF
Rb22
20k|?
Ce1
47uF
Q220uF
2SC1815
R6
39|?
Re2
1.2k|?
1.2k|?
1.2k|?
Ce2
47uF
图4-2
Rs31.17.67657.1K4.7K，
3）输出电阻测试
C6
20uF
Q3
2SC1815
C3
10uF
Re3
510|?
R8200k|?
R7
1k|?
满足设计要求。
输出电阻测试电路如下图4-3，先开路测试输出电压UO=3.102V
XSC1
Rb11
82k|?
C1
10uF
V1
3mVrms10kHz0?
?
Rb12
24k|?
2SC1815
XMM2
Rc1
5k|?
C2
Q120uF
C4
10uF
R4
50|?
Re1
1.8k|?
Ce1
47uF
Rc2
3.3k|?
XMM3
Rb21
68k|?
C5
Q220uF
2SC1815
R6
39|?
C6
20uF
Q3
2SC1815
Rb150k|?
C3
VCC
ExtT+rig
XMM1
10uF
Rb2220k|?
Re2
Ce2
1.2k|?
47uF
Re3
510|?
R8200k|?
1Rk7|?
图4-3
带负载测试的电路见上图4-1所示，输出电压UL=3.01V；
RO
输出电阻
UOUL
UL
RL3.102V3.01V1K
3.01V
0.053V1K30.56100
2.73V，满
足设计要求。
（4）带宽测试
从测试结果看下限频率fL（x1）=61.75Hz，上限频率fH（x2）=540.36KHz。
符合BW=100Hz-100KHz的设计要求。
四、总结与体会
作为一名物联网的学生，我觉得在大学的学习中做这样的实训是十分有意义。
我们在课堂上掌握的仅仅是专业基础课的理论面，如何去面对现实中的各种设计？
如何把我们所学到的专业基础理论知识用到实践中去呢？
这就需要一些实训来创造机会来学习了。
为了让自己的设计更加完善，更加考核标准，一次次翻阅模电方面的书籍是十分必要的，同时也是必不可少的。
通过这次课程设计我也发现了自身存在的不足之处，虽然感觉理论上已经掌握，但在运用到实践的过程中仍有意想不到的困惑，经过一番努力才得以解决。
通过这次设计，我懂得了学习的重要性，了解到理论知识与实践相结合的重要意义，学会了坚持、耐心和努力，这将为自己今后的学习和工作铺展了道路。
另外，课堂上也有部分知识不太清楚，于是我又不得不边学边用，时刻巩固所学知识，这也是我作本次课程设计的一大收获。
整个设计我基本上还满意，由于水平有限，难免会有错误，还望老师批评指正。
五、参考文献
（1）、《三极管放大电路计算的一些技巧》
（2）、《基本放大电路设计与仿真调试》
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