三极管放大1000倍实训报告综述.docx

1、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 3 mV。Av 在 1060dB 范围内 可调，步进值为 6 dB。（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 500Hz100KHz 频带内增益起伏3dB

2、。（4）放大器的输入阻抗4.7K，输出阻抗1 00。（5）当 RL=1K 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 Ri4.

3、7K；简单共射放大电路的输入电阻一般小于 2K，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 100 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=1K，因此晶体三极管全部选用 9014 或 1815。（3）要实现 Av 在 1060dB 范围内可调，步进值为 6 dB，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

4、，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=（35）VBE。本题可取 UB12.5V。又 UB1=Ube1+ UE1，所以 UE12.5-0.71.8V。假 设 IE1=1.0mA，则 RE1= UE1/ IE1= 1.8V / 1.0mA 1.8K。2)计算确定 Re1：假设 =100 时，又 Rb1、 Rb2R，i 所以 Ri (1 )Re14.7K，则 Re147，取标称电阻

5、 Re1=503)计算确定 Rb1、Rb2上题 IC1IE1=1.0mA，得 IB1=10uA，由 I12I=(5-10)IB，取 I12I=10IB1=10 10=0.1mA再按 Rb2 U B1 2.5 25K ，即为标称值 Rb2 24KI1 0.1Rb1 VCC UB1 12 2.5 95K ，取标称值 Rb1 82Kb1 I1 0.1 b14)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 VCC IC1RC1 UCE1 UE1，若取 UCEQ 5V ，UE 1.8V 则RC1 VCC UCEQ UE 1

6、2 5 1.8 5.2K ，取标称值 5.1KC1 IC 1.0以上计算是假设 =100时的结果，当 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=20HZ200KHZ)，则耦合电容和射极旁路电容 的容量可直接取经验标称值：C1 C2 1020 F /16V ，Ce 50 100 F/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 IL uO ，取 RL =1K，则 IL 3V 3mAL R

7、L L L 1K则静态发射极电流 IE3 2 2IL 8.5mA 取 IE3=10mA ，则 RE3 6V 600 ，E3 L 10mARB3 VCC UB3 12 6.8 52K ，取标称值 RB3 =51KI B3 1.04、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 75120mV 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）

8、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JM3 1H3! 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=23.6Au2=3090mV/70.9mV =43.6Au3=3010mV/3090mV =0.974Au=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。XSC1Ex

9、tR15kV13mVrms 10kHz 0?Rb1182k|?4 mV V（峰 -峰 ）: 4.95 mV V（有效值）: 1.76 mV V（直流）: -1.33 RuVb12 I: -301 nA 24k|?I（峰 -峰 ）: 697 nA I（有效值）: 249 nA I（直流）: 338 pA 频率 : 10.0 kHzRc15k|?C2Q120uF2SC1815Rc23.3k| ?XMM2XMM3Rb2168k| ?C5VCC12V+A +B从上图可以看出RiUi UiI i Us Uixt T+rigRb150k|?XMM1Re1 1.8k| ?Re1C410uFRb2220k|

10、?Ce147uFQ220uF2SC1815R639|?Re21.2k| ?1.2k| ?1.2k|?Ce247uF图 4-2Rs 31.17.676 5 7.1K 4.7K ，3）输出电阻测试C620uFQ32SC1815C310uFRe3510|?R8 200k| ?R71k|?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=3.102VXSC1Rb1182k| ?C110uFV13mVrms 10kHz 0?Rb1224k| ?2SC1815XMM2Rc15k|?C2Q1 20uFC410uFR450|?Re11.8k| ?Ce147uFRc23.3k| ?XMM3

11、Rb2168k|?C5Q220uF2SC1815R639|?C620uFQ32SC1815Rb1 50k|?C3VCCExt T+rigXMM110uFRb22 20k|?Re2Ce21.2k| ? 47uFRe3510|?R8 200k| ?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UO U LULRL 3.102V 3.01V 1K3.01V0.053V 1K 30.56 1002.73V ，满足设计要求。(4)带宽测试从测试结果看下限频率 fL (x1)=61.75 Hz，上限频率 fH(x2)=540.36 KHz。符合 BW=

12、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