单管放大电路的设计Word格式文档下载.docx

1、晶体管各极电流与各极之间的电压分别用I、I和U、U四个直流参CEQBQBEQCQ数表示。它们代表着放大器的输入、输出特性曲线上的一个点，称它们为放大器 1 的静态工作点，用Q表示.如图2.1.2所示。iBiC IQBQICQuoouUCEUBECEBEQ 图2.共发射极放大器的静态工作点图2.1.2静态工作点 2.1.3 动态工作情况：放大电路接入输入信号u后的工作状态，称为动态。在动态时，放大电路i是在输入电压u和直流电压E的共同作用下工作，因此，电路中既有直流分量，ci又有交流分量，各极的电流和各极间的电压都在静态值的基础上叠加一个随输入信号作相应变化的交流分量。如图2.1.3所示。uBU

2、ibUBW ）（1wt）（2iC iiicbB IIBCwtwt（3）（4）uouuCE ceUCEwtwt（6）（5） 动态分析图3. 2 图2.1.3 信号的动态变化 由图2.1.3可得到以下结论：（a）在适当的静态工作点和输入信号幅值足够小的条件下（使晶体管工作在特性曲线的线性区），晶体管各极的电流（I、I）和各极间的压（u、u）都CEBBEC是由两个分量线性叠加而成的脉动量，其中一个是由直流电源E引起的直流分C量，另一个是随输入信号u而变化的交流分量。 i （b）当输入信号u是正弦波时，电路中的各交流分量都是与输入 信号 ui i同频率的正弦波，其中 u、i、i、与 u同相，而u、u与

3、u反相。输出电压icobecebi与输入电压相位相反，是共发射极放大器的一个重要特性。（c）输出电压u与输入电压u不但是同频率的正弦波，而且u的幅度比ooiu的幅度大的多，由此说明，u经过电路后被线性放大了。从图3中还可以看出，i i只有输出信号的交流分量才能反映输入信号的变化。因此，放大器的放大作用，只是指输出信号的交流分量与输入信号的关系，并不包含直流分量。2.1.4 放大电路的非线性失真:信号通过放大器后，如果输出信号的波形与输入信号的波形不完全一致，则称为波形失真。由于晶体管特性曲线的非线性所引起的波形失真称为非线性失真。产生非线性失真的原因与放大器静态工作点选择的是否合适有关。如图2

4、.1.4a所示，由于静态工作点选择恰当，输入电压的正负半周在放大过程中得到了同等的放大。图2.1.4a 静态工作点Q、和i、i、u的波形 CEBC如果静态工作点选择不当，而输入信号u的幅度又较大，使得放大器的工作范i 3 围超出了晶体管特性曲线的线性区，就会产生波形失真。在放大电路中常见的失真有以下四种：1）由于输入特性曲线的非线性引起的失真；如图2.1.4b所示，静态工作点Q选择在输入特性曲线的较低位置，而输入信号u的幅度又较大，因此工作点Q在晶体管输入特性曲线上非线性显著的线i段上移动，虽然输入信号u是正弦波，但i却是一个正负半周不对称的失真了b i的波形，如图中阴影所示，这样就导致了放大

5、器输出信号的失真。 5图图2.1.4b 输入特性曲线的非线性引起的失真 2）由于输出特性曲线的间隔不均匀引起的失真；图2.1.4c是一个N P N型晶体管的输出特性曲线，由于特性曲线的间距不均匀，因此各点的 值不相等。此时，虽然i是不失真的正弦波，但放大电路b的输出波形也会失真。假设I=30A，i=20sint （A），因此，i在50ABbBQ到10A之间变化，工作点在Q与Q之间移动，从图6中可以看出，Q点到Q112点间的值大于Q点到Q点间的值，这样，i的正负半周就得到了不同程度的b2放大，结果造成了输出电压波形的失真，如图2.1.4c中阴影所示。 4 输出特性曲线的间隔不均匀引起的失真 饱和

6、失真图2.1.4d 2.1.4c图 3） 饱和失真的位置偏高，接近输出特性曲线的饱和区时，若输入电压当静态工作点Qiu正半周的部分时间内，晶体管进入饱和区工作，此时u的幅度较大，则在bii点移动Q2.1.4d所示，当i沿正半周方向增大时，工作点从可能不失真，如图b的关系。因此，=ii到Q，进入了饱和区。在饱和区内，值很小，且不存在bc1）u（i却不增加，结果i的正半周出现了平顶，相应地u继续增大，但虽然iocbceci的减少，工作点又退回到放大区内，的负半周也出现了平顶。以后，随着icb的正比关系。这种由于放大电路的工作点在部分时间内进i=i与又恢复了ibcb 入饱和区而引起的波形失真称为饱和

7、失真。 ）截止失真4 5 截止失真图2.1.4e 的位置很小时，静态工作点Q（a）所示，当静态偏置电流I如图1.4.5BQ进的幅度较大时，在u偏低，接近输入特性曲线的截止区，因此在输入电压uii，晶体管i=0入负半周的部分时间内出现u小于发射结导通电压的情况，此时BBE的负半周出现了平顶。对应到晶体管的输出特性曲线上，如图在截止区工作，ib）不随（ui、u（b）所示，此时工作点移到Q点后的一段时间内，i、2.1.4eocbce1）的正半周出现了平顶。这种由u（i的负半周出现了平顶，uu而变化，i和ocbice 于晶体管进入截止区而引起的失真称为截止失真。可以看出静态工作点设置不当和输入电压幅值

8、较大是引起非线由以上分析， 只要适当地调整静态工作点的位置使它与输入电压的因此，性失真的根本原因。 就可以减少或避做到在放大过程中晶体管不进入饱和或截止状态，幅值相适应，的位置，使Q免非线性失真。例如，要消除截止失真，就必须提高静态工作点的值R i。这样在放大过程中工作点就不会进入截止区，这可以通过减小I b1BQbm点适当地离开饱和区，Q 使R来达到。如果要消除饱和失真，可以通过增大的值b1减小时，Rb）所示，当的值 使晶体管离开饱和区。如图2.1.4e（也可以减小Rcc）中虚线）b2.1.4（直流负载线和交流负载线都变陡。由于直流负载线变陡（图作用点。从图中可以看出，当同样的QiI不变，静

9、态工作点便由Q点移到而bBQA点之间移动，放大器工作在放大区内，从而避免了饱和时，工作点在QQ点与也可以避免波形另外在静态工作点确定后，适当地减小输入电压的幅值，失真。 失真。 2.2参数计算与元件选择： 1）直流参数电路所示，2.1.1、U。如图U共发射极放大器的直流参数主要有I、I及BEQCEQCQBQ 这些直流参数的关系式如下：） +RR/ （ R = U -U? U = EUb2 BQb2 BEQC EQ b1BQ （2.2.1） = U /R? I = IeEQCQBQ U= E -IR - U? E - IR - U BQCQCEQ CEQ CCCQC将已知的E 、R、R 、R 、

10、R 及?值代入（1），即可算出I、I及U三个CEQCb1CQeb2cBQ 6 直流参数。 ）交流参数2与输出电阻R、输入电阻共发射极放大器的交流参数主要有电压放大倍数Aiuo 等：、最大输出电压幅度URomo ：电压放大倍数A 1） uouR?oL （2.2.2） ?A?uorubei = R / R ，式中负号表示输出电压与输入电压的相位是相反的。其中R?LcL r称为三极管的动态输入电阻：be）mV26（? （2.2.3） ?（?）r?300be）mAI（c元件的选择：） 3 。测得=75通过万用表直接R由于要求）2000-0 （26/（i=r=300+（1+mA2k）26mv/I所以，I

11、CQbeEQ A，A,I=（510） I=120，取mA=1.14mAI0.9mA, I=I/ 12BQCQBQCQ1 若我们把 I3.33若取.25 ，3，则CQ/ V）/取33R（V,=31 /I取3.3K,R=V=（V+V）/IK, K1BE1B2EQBE的电位器串连（实验结束时，应测量电位的电阻与10089，用2.2 K30.Au器的具体值）要求 uRR2k,则R=2.2k根据? oL?A可得,CuouribeC= C= 10/2fRc+R）=10F LB CC/2f（R/Rr+R/1）100uf. Sbe 7 第3章、实验仿真与调试 3.1 EWB仿真图：按照图3.1.1电路给出的元

12、件值和电路图接线一个单级放大器。图3.1.1 静态工作点的测量接线图如下： 8 3.1.2 图=3.794V 可读出：U由图3.1.2 BQ 2.1.4 图 图 2.1.3 可知3.1.4U=7.969V 由图 =3.099V可读出由图3.1.3:U CEQEQ 9 图3.1.5 输入Ui为1KHz,10mv,改变R使U=U/2,测得R=R=2.7K 2ii图3.1.6 图3.1.7 在波形不失真的情况下（如图16所示），测得R=2.18K O图3.1.8 10 3.2 电路的调试过程与方法 按照图3.2.1分压式共射极偏置放大器电路图以及所给出的元件值安装 一个单级放大器。+VccRwRc图

13、中：R=2.2k，b1R=100k，wRb1c1R=33k，R=2.2kcb2 RC，=10FC=10F，Cuo312）F=100Rb2uiceRe图17.分压式共射极偏置放大器电路图 分压式共射极偏置放大器 图3.2.1 1）静态工作点的测量与调整：静态点由管子的I、I、U、U 确定，I很小（?A数量级）一般不测BQBEQCQBQCEQ它。测量步骤：a）不接输入信号，调节直流电源至选定的直流电压E，接通电源。 Cb）检查放大器各级电压判断其是否正常工作；用万用表的直流电压档测量图18中c对地与图17 分压式共射极偏置放大器电路图e对地的电压，如果U= E或U= 0则说明I= 0，晶体管工作在截CQ CCQ EQ 止区；如果U太小，例如UU= U? 0?5V，则说明I太大，使R上压降过cCEQ EQ CQCQCQ大，晶体管工作在饱和区。直接测量图9中b对e的电压，对硅管来说正常的U值约为0?7V，锗管的值为0?2V。当各极电压都处在正常值时，说明晶体管工BEQ作正常。c）调整工作点:用万用表的直流电压档测量U，若测出的U不等于2.4V，EQEQ说明静态工作电流I不等于1.0mA，由于I = ?I= U / R，因此可调节电eCQCQEQBQ 位器R的大小来改变I的值，使U等于2.4V，此时由： EQWBQ 11 UEQ及电压I