电子技术综合实验讲义.doc

电子技术综合实验讲义实验一、晶体管放大器的设计要求：设计并制作一个分立元件组成的放大器。主要技术指标为：电压放大倍数Au100；输入电阻Ri47K；输出电阻Ro50；输出电压=2V（f =1KHZ；工作温度范围045时）；带宽BW=50Hz1MHz。一、总体设计1. 课题分析根据设计要求，要实现电压放大倍数Au=100；输入阻抗Ri47K；采用单级双极型三极管放大电路是无法实现的，就本题而言，系统可分为三级：主放大级、输入级和输出级，总体结构如图1-1所示。图1-1 晶体管电压放大器方框图2. 方案讨论输入级：主要完成阻抗变换，实现输入电阻Ri47K的设计要求；采用共集电极放大电路容易实现。主放大级：主要完成电压放大作用，实现电压放大倍数Au=100的设计要求；采用单级共射极放大电路就可以实现。输出级：主要完成阻抗变换，实现输出电阻Ro50的设计要求。采用共集电极放大电路容易实现。二、单元电路设计1、主放大级电路设计图2-1 主放大级电路（1）电路类型选择：为了实现电压放大倍数Au=100的设计要求，主放大级宜采用固定分压偏式共射大电路形式，工作稳定性最好。（2）电路结构：如右图2-1所示。（3）元件选取与参数计算：选择半导体三极管从给出的技术要求可知，该电路工作在低频小信号场合，工作温度范围又较宽，故可选择热稳定性较好的低噪声小功率三级管9014，从手册上查出它的主要参数是PCM=450mW，ICM=100mA，UCEO45V，fT=150MHz，=60150。 这里假设=100)确定电源电压VCC 为保证放大输出信号幅度的动态范围内不会产生非线性失真，一般取VCC2+UE+UCES由于输出信号电压幅值为若取三极管馆和压降的临界值UCES0.7V，则静态集一射压降设置在U CEQ+UCES=3.52V又由于这种典型放大单元静点的工程(估算)条件是：I1I2IB和UBUBE一般取I1=I2=(5-10)IB和UB=(510)VBE。则硅管UB=35V，锗管UB=1.53V若近似取UB=3.5V，UE=UB-0.7=2.8V再按VCC2+UE+UCES=22.82+2.8+0.7=9.5V。考虑留有余量取VCC=12V(标准等级电压)。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要求的一个关键元件。一般应从输入至输出逐步推算。先确定输入回路的动态范围：基极信号电流的幅值为，取若=1.5K，则为了使输入动态信号不出现非线性失真，即信号动态工作不进入输入特性下面的弯曲部分，通常取基极静态基流 故取IB=20A再在输出回路进行静态计算：管子的电流放大作用有 又由于，上文中已定，则 取标称值3K计算确定射极电阻Re，取RE=1.5K即为标称值。计算确定由I1I2=(5-10)IB，取I1=I210IB1020uA0.2mA再按，取标称值20K。 取标称值47K。实际电路中Rb1用一个固定电阻（30K）与一个可调电阻（51K）串联来代替，方便工作点的调节。确定耦合电容和射极旁路电容C1、C2和Ce工程计算式分别为：，式中下限频率fL50HZ，信号源内阻RS=几欧几十欧，输入电阻Rirbe，输出电阻RORC，为与CE构成回路的等效电阻，且，。如放大电路是用于放大低频信号(f=20Hz1MHz)，则耦合电容和射极旁路电容的容量可不必按上式计算，可直接取经验标称值：，校验由于（这里的RL是输出级的输入电阻，大于50K。） 符合指标要求。2、输入级电路设计（1）电路类型选择：为实现输入阻抗Ri47K的设计要求，根据模拟电路知识，输入级宜选用共集电极电路（射极输出器）。这种电路具有输入阻抗高、输出阻抗低的特点。图2-2输入级电路（2）电路结构：射极跟随器的电路如图2-2所示。 它是一个电压串联负反馈放大电路，它具有输入电阻高，输出电阻低，电压放大倍数接近于1，输出电压能够在较大范围内跟随输入电压作线性变化以及输入、输出信号同相等特点。（3）元件选取与参数计算：选择半导体三极管半导体三极管的选择同任务二，但要注意，对于小信号输入级，为降低热噪声，工作电流不宜过大，一般Ic1mA，值也不宜过大，取=50)确定Rb一般，取，实际电路中可以用一个200K的固定电阻与一个510K的可调电阻串联使用。计算Re对于射极输出器，根据设计要求，其输入电阻Ri(1)(RERL)51(RERL)47K，即：(RERL) 0.94K其中RL1是主放大电路的输入电阻Ri，见前述，Ri=1.5K，求得Re2.6K。取标称值Re=2.7K。C1、C2的选取同前述。验算输入电阻RiRi(1)(RERL)=512.7K/1.5K=49K47K，满足设计要求。3、输出级电路设计（1）电路类型选择：为实现输出阻抗Ro50的设计要求，根据模拟电路知识，输出级宜选用共集电极电路（射极输出器）。这种电路具有输入阻抗高、输出阻抗低的特点。（2）电路结构：射极跟随器的电路如图2-3所示。 它是一个电压串联负反馈放大电路，它具有输入电阻高，输出电阻低，电压放大倍数接近于1，输出电压能够在较大范围内跟随输入电压作线性变化以及输入、输出信号同相等特点。图2-3输出级电路（3）元件选取与参数计算：选择半导体三极管半导体三极管的选择同前述，对于输出级，如果不带负载，一般Ic与主放大电路相同即可，即Ic2mA。假设=100计算Re为了保证输出电压=2V，为了保证输出不失真，则，为了使输出电压摆幅尽可能在， UEQ最大可取VCC/2-VCES=6-1=5V,则确定Rb，取标称值Rb=320K。实际电路中可以用一个200K的固定电阻与一个200K的可调电阻串联使用。验算输出电阻RO根据输出电阻的公式：，这里的Rs是上一级的输出电阻为3K。1.5K，满足设计要求。C1、C2的选取前述。以上设计只供参考，实际取值与三极管的放大倍数等有关，实际元件参数还要通过仿真和调试中更正。三、仿真实验