模电课程设计-单级阻容耦合晶体管放大器设计.docx

课程设计报告设计题目：单级阻容耦合晶体管放大器设计 课程名称：模拟电路课程设计学生姓名：学 号：所在院系：物理与电子科学学院专 业：电子信息科学与技术班 级：起止日期：指导教师：成成绩评定项 目权重成绩1、设计过程中出勤、学习态度等方面0.22、课程设计质量与答辩0.53、设计报告书写及图纸规范程度0.3总 成 绩 指导教师评语：指导教师签名： 年 月 日教研室审核意见：教研室主任签字： 年 月 日目 录第一章、前言3第二章、设计目的3第三章、设计任务要求及技术4一、 设计方案4二、 设计要求4三、 设计拓展要求5第四章、工作原理及关系式5一、 工作原理5二、 基本关系式6第五章、已知条件8第六章、性能技术指标8一、 主要技术指标8二、 电路工作原理9第七章、电路的设计与调试9一、 电路设计9二、 电路装调10第八章、误差分析12第九章、实验分析与研究12第十章、实验总结1313湖北师范大学物理与电子科学学院15级模拟电路课程设计单机阻容耦合晶体管放大器第一章、 前言通常放大电路的输入信号都很微弱，一般为毫伏或微伏级。为推动负载工作，必须由多级放大电路对微弱信号进行连续放大，方可在输出端获得足够大的电压和功率。在多级放大电路中，每两个单级放大电路之间的连接方式叫耦合。耦合方式有阻容耦合、变压器耦合和直接耦合三种，其任务是将前级信号传送到后级。第二章、设计目的1 学习晶体管放大器的设计方法；2 研究静态工作点对输出波形的影响及静态工作点的调整方法；3 掌握静态工作点、电压放大倍数和输入电阻、输出电阻放大器频率特性的测试方法；4 研究信号源内阻对波形失真的影响。第三章、设计任务要求和技术一、设计方案一： 电源电压为+12V，Vi=10mv,外接负载RL=2K，工作频率fL500 HZ,电路稳定性好；电压放大倍数大于30，输入电阻大于2 K，Ro=3 K。设计方案二： 电压放大倍数5倍（14dB）,最大输出电压5Vpp，放大器的频率特性任意，输入输出电阻设计任意。二、 设计要求(1)设计一个分压式电流负反馈偏置的单级共射极小信号放大器，输入和输出分别用电容和信号源及负载之间耦合，设置静态工作点，计算电路元件参数，拟定测试方案和步骤；(2)在面包板上安装好电路，测量并调整工作点。(3)测量设计好的电路的偏置电压和电流；(4)测量所涉及电路的实际电压放大倍数；(5)测量所涉及电路的设计输入、输出电阻；(6)给所设计的电路加上频率为20K HZ，大小合适的正弦波，调节偏置电阻，用示波器预测输出波形在无失真、饱和失真和截止失真三种情形下，记录相应的偏置电阻大小、ICQ和波形，并绘制表格；(7)用proteus及EWB对电路进行仿真，打印仿真结果；(8)撰写设计报告。三、 设计扩展要求(1)要求电路输出带负载能力强，能带1 K和50 K负载；(2)电路具有温度补偿措施。第四章、工作原理及关系式一、工作原理晶体管放大器中广泛应用图一所示电路，称之为阻容耦合共射极放大器。它采用的是分压式电流负反馈偏置电路，放大器的静态工作点Q主要由RB1，RB2，RE,RC及电源电压+Vcc所决定，该电路利用电阻RB1，RB2的分压固定基极电位VBQ，如果满足条件I1IBQ,，当温度升高时，ICQ -VEQ -VBE- IBQ,- ICQ结果抑制了ICQ的变化，从而获得稳定的静态工作点。 图一 单级阻容耦合晶体管放大器设计二、基本关系式：只有当I1IBQ,时，才能保证VBQ恒定。这是工作点恒定的必要条件，一般取I1=510IBQ硅管 I1=(1020)IBQ(锗管）负反馈越强，电路的稳定性越好。所以要求VBQ VBE,即VBQ=（5-10VBE，一般取 VBQ=35V(硅管) VBQ=13V(锗管）电路的静态工作点由下列关系式确定： REVBQ-VBEICQ=VEQICQ对于小信号放大器，一般取ICQ=0.5mA2mA,VEQ=(0.20.5)Vcc RB2=VBQI1=VBQ(510）ICQ RB1VCC-VBQVBQRB2 VCEQVCC-ICQ(RC+RE)电压放大倍数Av=0Vi=RL/rbe式中，RL=RC/RL;rbe为晶体管输入电阻，即 rbe=rb输入电阻 放大器的输入电阻反映了放大器本身消耗输入信号源功率的大小。若Ri Rs(信号源内阻)，则放大器从信号源获取较大电压；若Ri 2K,RO3K,BW=100500HZ，电路工作稳定性好。实验仪器：XJ4316B示波器一台，SP1641B信号源一台，WYK-303B2直流电源一台，万用表一只。二、电路工作原理图二所示电路为一典型的工作点稳定阻容耦合放大器。RP、RB1、RB2、RE组成电流负反馈偏置电路，RC为晶体管直流负载，RC与RL构成交流负载。CB、CC用来隔直和交流耦合。图二 晶体管放大器第七章、电路的设计与调试一、电路设计根据S8050 D331的输出特性曲线，测得=340。要求二、电路的装调按照设计参数安装电路，接通电路，调整电路，用万用表测得静态工作点：主要技术指标与测量(1) 测量电压增益AV在放大器输入端加上f=400HZ,Vip-p=28mV正弦波，在输出波形不失真时，测得Vi和Vo的波形如图3所示图三 输入输出波形由图可知：（3）测量通频带BW通过扫频法可得，当放大器增益下降到中频的0.707倍时所对应的f l和fh，故得通频带BW为100-900KHZ。 （4）测量输入电阻Ri测量电路中，输入一固定信号电压，分别测得RL两端的输出电压Vo=8V,Vol=7.72V,则RO=(RO/VOL-1)RL=(8/7.72-1)2=2.4K第八章、误差分析（1）电压增益AV理论计算值AV取33，相对误差AV=（30-30）/30*100%=0%（2）输入电阻Ri理论值Rirbe=2.25K，实测值Ri=2.05K相对误差Ri=(2.05-2.25)/2.05=-8.9%（3）输出电阻RO 理论值RORC=2.6K，实测得RO=2.73 K 相对误差RO =(2.73-2.6)/2.6=5% 误差产生的原因：（1）各计算公式为近似公式；（2）元件的实际值与标称值不尽相同；（3）在频率不太高时，CE,CB的容抗不能忽视；（4）测量仪器仪表的读数误差。第九章、实验分析与研究（1）影响放大器电压增益的因素从求得AV的公式可知：（一） 晶体管的AV，而RCRO，故RC不可太大。（二） ，则（2）影响放大器通频带的因素从求fL的公式可知：（一） CEfL，但CE增大后，电容的体积和价格也增大，设计时应综合考虑。（二） 在晶体管发射极增加反馈电阻RF（约几十欧姆），可使fL, AV。（3）波形失真的研究当静态工作点过低时，会产生截止失真；过高时会产生饱和失真。改进办法：调整偏执电阻。截止失真时减小RB1，提高VBQ增大IEQ，饱和失真时增大RB1,以减小IEQ。第十章、实验总结：（一）通过本次实验掌握了单级阻容耦合放大器的工程设计估算法和如何调整放大器的静态工作点，掌握了放大器的主要性能指标及其测量方法，尤其是对如何提高放大器的电压增益和扩展通频带的体