三极管放大电路设计与分析.docx
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三极管放大电路设计与分析
三极管放大电路设计与分析
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三极管放大电路设计分析
实验名称
三极管放大电路设计
日期
姓名
专业
一、实验目的
1、设计一个三极管放大电路，采用单电源供电；
2、使输出信号增益≥20dB，输出幅值≥10Vpp；
3、使3dB带宽10Hz~1MHz；
二、实验原理
2.1根据实验要求构建出基本电路图
如图为共射级放大电路
共射极放大电路既有电流放大作用，又有电压放大作用，故常用于小信号的放大。
改变电路的静态工作点，可调节电路的电压放大倍数。
而电路工作点的调整，主要是通过改变电路参数来实现。
（负载电阻RL的变化不影响电路的静态工作点，只改变电路的电压放大倍数。
）该电路信号从基极输入，从集电极输出。
输入电阻与相同材料的二极管正向偏置电阻相当，输出电阻较高，适用于多级放大电路的中间级。
故选择此种电路设计方案。
2.2根据电路图进行基本计算
2.2.1求各部分直流电位
基极直流电位：
=
发射极直流电位：
又=0.6v，故V
发射极上的直流电流：
=/=（V）/
集电极的直流电压=-
2.2.2求交流电压放大倍数
由交流输入电压引起的的交流变化为：
=/
另集电极的交流变化为，则的交流变化部分为：
==（）
另外因为用将的直流成分截去，故交流输出信号即为的本身：
==（）。
因此，该电路的交流电压放大倍数为：
=/=/。
所以可以认为放大倍数与无关，而是由与之比来决定的（因为基极电流为0，所以与无关，然而，严格来讲，是有关系的）。
在该实验中输出信号增益≥20dB，故/≥10
三、实验过程
3.1设计电路
3.1.1确定三级管型号
通过查阅给定的五种三极管技术文档，2N5551完全符合相应技术要求，其=0.625W（25）,=80‐250，=80MHZ,=180V,=160V。
可以完成实验任务，且该三极管方便在multisim仿真（其他几种三极管在multisim库中没有对应的模拟原件），故选择2N5551。
3.1.2确定直流电源电压
为了达到输出幅值≥10Vpp的要求，显然要使用10V以上的电压电源，又为了使集电极电流流动，由于发射极电阻上最低加上1-2V电压（因为约为0.6V，但其有-2.5mV/的温度特性），所以电源电压最低为11-12V。
为了避免输出波形失真，最好把集电极电位电压设定在与的中点，为使静态工作点取值合适，故选择25V直流电源供电。
3.1.3与
因为/≥10,这里取10，设压降为1V，为3mA。
=/约为330，故为3.3k。
3.1.4基极偏置电路设计
由以上步骤经计算可得，=65k,=5k,取电阻标准值，=62k，=4.7k
3.1.耦合电容与
由于分别与以及负载形成高通滤波器，根据实验要求使3dB带宽10Hz~1MHz，f=1/
（2）=10其中=∥，解得约为3uF，取值与一致。
3.6确定电源去耦电容
在电源上并联一个小电容和一个大电容，可以在很宽的频率范围内降低电源对GND的阻抗。
一般选用1uF的瓷片电容，与10uF的电解电容。
3.2multisim仿真
按照设计在multisim中连接好电路图，如图所示
用示波器仿真如下图，此时频率为10kHZ
波特图示仪仿真结果如下
中频区
半功率点，10HZ满足实验要求
高频特性不符合实验要求，过高
于是修改电路图，并仿真，在上并联一个小电容，使其在高频时放大倍数下降，仿真结果如下
波特图示仪仿真结果如下
大致符合实验要求，故采用此电路图进行焊接
3.3焊接电路并进行实际测试
测试结果显示，放大电路无失真现象，在10HZ时频率特性较好，但在1MHZ时放大倍数急剧下降，实际半功率点在150KHZ左右，将旁并联的小电容拆除后高频特性仍旧只在200KHZ左右，严重不符标准，故此电路作废，重新设计电路。
3.4重新设计的电路图及其仿真结果
3.5在面包板上进行实际电路的测试与调试
在设计第一个电路时发现，multisim仿真与实际电路在高频特性上有很大差距，故先使用面包板上测试，测试结果显示，该电路半功率点，低频达到9.4HZ，高频达到1.4MHZ。
经计算，在旁并联161PF电容可使高频特性降低到约1.2MHZ。
实际测试结果与计算结果相符。
3.6最终方案的电路焊接
在这次焊接中优化了布线方案，减少了布线长度，以尽量减少阻抗，在靠近电路的地方布上去耦电容，以优化高频特性。
四、实验结果（详细列出实验数据、结论分析）
4.1静态工作点电流，电压；
VB=1.37V,VC=9.18V，VE=0.72V,VCEQ=8.48V。
4.2电路频率范围
fmin=9.4Hz;fmax=1.21MHz;。
4.3放大倍数
经测量当f=10Hz时AV=7.68;经测量当f=1KHz时AV=10.6，当f=1MHz时AV=8.16,
4.4电路输出振幅
经测量当f=10Hz时A=7.68V经测量当f=1KHz时A=10.6V;;当f=1MHz时A=8.16V。
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