二阶晶体放大电路设计

低 频 电 路 课 程 设 计 报 告一、 题目的要求和意义题目要求：1.题目： 两级晶体管放大电路（1）设计两级晶体管放大电路，输入信号幅度 20mv, 频率为 1KHz，电源电压+5V，要求完成下面的技术指标：a. 电压增益 Au 50b. 输入电阻 Ri 2Kc. 输出电阻 Ro 50（2）改变输入信号的频率（10KHz 和 100Hz） ，电压增益有什么变化？改变什么元件参数达到上述指标。课程研究的意义：1）培养自我查阅资料，图表和文献资料的自学能力，通过独立思考深入钻研有关问题，学会自己分析解决问题的方法。2）利用所学过的知识，通过设计计算元件选取电路板制作调试等环节，初步掌握工程设计的技能。3）掌握常用仪表的正确使用方法，学会简单电路的实验调试和整机指标测试方法，巩固和加深对模拟电路的理论知识，锻炼自我的动手能力。4)了解与课程有关的电子电路以及元器件工程技术规范，能按课程设计任务书的技术要求，编写设计说明，能正确反映设计和实验成果，能正确绘制电路图。5）掌握晶体放大电路和低通滤波器的基本工作原理。6)培养严谨的工作作风和科学态度。二、 方案的论证和设计1. 题目： 两级晶体管放大电路1）工作原理：输入信号加到前级的输入端，经过前级放大后加到后级的输入端，再经后级放大。在两级放大器中，放大器的输入端事实上就是前级的输入端，前级的输出也就是后级的输入，后级的输出也就是两级放大的输出；前级是后级的信号源，后级是前级的负载。因此，两极放大的线性电压放大倍数就等于前后两级放大倍数的乘积；放大器的输入电阻就是前级的输入电阻；放大器的输出电阻就是后级的输出电阻。 2晶体管放大电路中，有共发射极放大电路、共集电极放大电路和共基极放大电路。共 发射极放大电路，叫交流信号由基极输入，输出电压取自集电极；共集电极放大电路，交 流信号也是由基极输入，输出电压取自集电极。而共发射极放大电路一般作为多级放大电 路的中间级，提供较大的电压放大倍数；而共集电极可以作为多级放大电路的输入级、中 间级和输出级，主要作为阻抗匹配。 由两种电路的特性可知共集电极放大电路输入电阻大，输出电阻小是理想的输入输出 级，但其放大能力较弱，若两级共集电极放大电路，放大倍数不符合要求。所以设计下面 2 个方案。本课程设计有两个方案：（1）第一级用共射极放大电路，第二级用共集电极放大电路。 （2）两级都使用共集电极放大电路。由两种电路的特性可知共集电极放大电路输入电阻大，输出电阻小是理想的输入输出级， 低频电路课程设计报告 2 但其放大能力较弱，若两级共集电极放大电路，放大倍数不符合要求。而共射极放大电路对输入信号的放大能力较强，当选取共射极放大电路为第一级，共集电 极放大电路为第二级。对于电路整体来说，电路的输入电阻：Ri=Rb/rbe 可知共发射极放大电路的输入电阻主要受 Rbe 影响。当输入电阻数量级为 1000 时，满足课题 要求。第二级为共射极时：Ro = Rc 输出电阻较大，因此不符合课程要求。放大电路的输出电阻：Ro=(rbe+R3/R4)/(1+&)/Rc输出电阻也足够小,符合课程要求。 放大倍数亦符合要求,当选取方案(1)第一级用共射极放大电路，第二级用共集电极放 大电路,较为合理三、 具体电路的设计和参数的计算原理图：3图 1 3）元件清单：电容 1（2 个）电容2电阻1电阻2电阻3电阻4电阻5电阻6电阻7运放22uf 100uf 51k 15k 3.6k27 510 150k3.3kS90134）数据记录：输入信号峰峰值（Mv） 44输出信号峰峰值（V） 2.35表 145）数据计算：1) 根据数据计算出理论值为：UB 21BCRIE Ic EUCE = UCC IC（R CR E）Au=-（Rl） /【rbe1+（1+）Re 】用万用表测得 =98rbe1=【200+ （1+） 】26/IE1=1.48K ， rbe2=【200+（1+） 】26/IE2=2.1K所以，Ri=Rb11/Rb12/【rbe1+（1+）Re 】 5.3 KRo=Re2/（Re1+rbe2）/（1+）42Au=-（Rl）/【rbe1+（1+）Re 】=582) 实际测量值为：根据定义：输入电阻 SiSii RuIR输出电阻 LO）（ 10Ri=16/(44-16)=5.7K Ro=(0.792/0.771-1)*1K=27Au=2350/44=53由计算结果可知该电路的输入电阻很大，大于 2 K，输出电阻很小，小于 50，电压增益大于 50。故该电路达标。最后根据题目的要求 :a. 电压增益 Au 50b. 输入电阻 Ri 2Kc. 输出电阻 Ro 50 都符合设计出来的参数设置四、 电路性能测试与结果分析频率特性表：5频率 输入 Vpp(mV) 输出 Vpp(V) 10Hz 44 0.850Hz 44 1.96100Hz 44 2.281K 44 2.3510K 44 2.35100K 44 2.261M 44 1.94表 2由表可知根据表格发现，当输入频率在 100Hz 到 100KHz， 其输出的峰峰值大概不变。根据计算出 Au=64.3，符合设计要求。而频率小于 10Hz 和频率大于 1MHz 的输入信号，其输出电压的峰峰值小于很小，这因为频带受限制了。有图表 2，可知当频率由10Hz 变化到 1MHz 过程，信号在 100Hz 到 100kHz 基本保持不变，当信号过于小时或过大时才变化较大，这与电路中的旁路电容有关最后根据题目的要求 a. 电压增益 Au 50 b. 输入电阻 Ri 2K c. 输出电阻Ro 50 都符合设计出来的参数设置。当改变输入信号的频率（10KHz 和 100Hz） ，电压增益基本 没有变化。五、 调试过程遇到的问题与解决的方法1)输出失真 输出失真与静态工作点有关，经研究表明：在分压式偏置放大电路中，静态工作点与 Rb1 与 Rb2 的比值有关，适当调整可改善电路。2)放大倍数不足够，低频电路课程设计报告中放大倍数不足是很常见的情况，共集电极电路放大倍数1，不做调整，共发射极电路作为主要调整对象。经研究表明：放大倍数与 Rc，Re1 有关，适当上调 Rc，减少 Re1 会增加放大倍数。六、 课程设计体会课程设计是培养学生综合运用所学知识发现提出分析和解决实际问题锻炼实践能力的重要环节是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。在课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。最终的检测调试环节，本身就是在践行“过而能改，善莫大焉”的知行观。这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多问题，最后在老师的指导下，终于游逆而解。 通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关模拟电子技术方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了6原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。提高了自我查阅资料，图表和文献资料的自学能力，通过独立思考深入钻研有关问题，学会自己分析解决问题的方法。掌握常用仪表的正确使用方法，学会简单电路的实验调试和整机指标测试方法，巩固和加深对模拟电路的理论知识，锻炼自我的动手能力。初步掌握晶体放大电路和低通滤波器的基本工作原理实践出真知，通过亲自动手制作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。最后感谢张老师辛勤指导，才能把实验顺利完成。七、 主要参考文献1 电子技术技能训练 杨元挺主编 北京：高等教育出版社 2 基础电子电路设计与实践 戴伏生主编 北京：国防工业出版社 3 电子电路设计与实践 姚福安主编 济南：山东科学技术出版社 4