实验一单管共射极放大电路设计.doc

实验一 单管共射极放大电路设计 姓名：樊益明 学号：20113042单管放大电路设计题目： 要求：输入电阻Ri=5k,直流电源Vcc=6V,设计一个当输入频率f=20kHz,放大倍数AV=60时稳定放大电路。一：放大电路的选择（1）共射极放大电路：具有较大的电压放大倍数和电流放大倍数，输入电阻和输出电阻比较适中，一般只要对输入电阻和输出电阻和频率响应没有特殊要求的电路均常采用此电路。共射极放大电路被广泛地应用于低频电压放大电路的输入级、中间级和输出级。（2） 共集电极放大电路：此电路的主要特点是电压跟随，即电压放大倍数接近1而小于1而且输入电阻很高，接受信号能力强。输出电阻很低，带负载能力强。此电路常被用作多级放大电路的输入级和输出级或隔离用的中间级。首先，可利用此电路作为放大器的输入级，以减小对被测电路的影响，提高测量的精度。其次，如果放大电路输出端是一个变化的负载，为了在负载变化时保证放大电路的输出电压比较稳定，要求放大电路具有很低的输出电阻，此时可以采用射极输出器作为放大电路的输出级，以提高带负载能力。最后，共集电极放大电路可以作为中间级，以减小前后两级之间的相互影响，起隔离作用。（3） 共基极放大电路：具有很低的输入电阻，使晶体管结电容的影响不显著，所以频率响应得到很大的改善，这种接法常用于宽频带放大器中。输出电阻高可以作为恒流源。二：确定电路 根据题目要求:应选择稳定的，输入电阻较大的电路，即采用分压式直流负反馈共射极放大电路。三：原理分析： (1) 元器件的作用： Rb1和Rb2起分压作用，给三极管B极提供偏置电压。 Rc给三极管C极提供偏置电压。 Re为直流负反馈，消除温度对电路的影响。 RL为负载，Cb、Cc为交流耦合，Cb将交流信号耦合到三极管，Cc将信号耦合到负载。 Ce为旁路电容，三极管起放大作用。(2)静态分析： 即三极管的确定，即Ib=bmin+Ibmax)/2得对应的Ic,所以 =Ic/Ib.由AV= -RL/rbe 得rbe= -BRL/AV,又rbe=300+26/Ib,得Ib,vB=2Vbe, Ve=Vb-Vbe,Ie=(Vb-Vbe)/Re,Vce=Vcc-Ic*(Rc+Re)动态分析： 此电路的微变等效图为:输入电阻Ri=Rb1/Rb2/rbe,输出电阻Ro=Rc(RL=),放大倍数AV=-RL/rbe.（3）直流负反馈原理： 基极B点电压保持不变当温度T升高c极电流增大e极电压就降低（Ve=Ic*Re)继而 VBE降低（VBe=VB-VE)从而Ib降低导致Ic降低达到反馈的目的。（4）在工程设计过程中I=10Ib,VB=(3-5)VBe.在输入频率f=20kHz时取Cb=Cc=Ce=10u.为确保Ib是微安级Ic是毫安级四：实验步骤：三极管的确定;Rb是滑动变阻器最大阻值Rb=1000k。Rb最大时得Ibmin=5.36uA。当Rb减小 过程中，Rb变化而Ic不变时得Ibmax=18.4k,所以Ib=(5.36+18.4)/2=11.88uA得Ic=1.42mA.所以=Ic/Ib=120. 由AV= -RL/rbe 得rbe= -BRL/AV=6k,又rbe=300+26/Ib,得Ib=4.56uA. (2) Rb2的确定 Rb2=Vcc/10Ib-Rb1得Rb2=32k,调整滑动变阻器使放大倍数达到60倍.(3) Re的确定 由 Ve=VB-Vbe,Ie=(VB-Vbe)/Re得Re=(VB-Vbe)/(1+)Ib=0.58k.调整Re使电路放大倍数为60倍。得RE=1.2k 所以电路图如下： 五：误差分析 电路的微变等效图如下图所示。Ri=Rbe/RB1/RB2=4.8kRO=(RC/RL)=2.6 k 1）输入电阻Ri误差分析。首先：测出输入电阻Ri的值，再将测出的Ri值与计算出的Ri值4.83k进行比较，看其阻值是否在误差允许范围内（15%）相等。接如下所示电路测出Ri。令R的阻值等于计算出的Ri值4.8k。用示波器分别测出电阻R两端的电压UA,UB。将波A波B调到示波器两格重合，分别读出UA=5mV,UB=2.5mV，如下图示波器所示。设流经电阻R的电流为IR。IR= =0.52uA.(VA-VB)*Ri真实值=VB*Ri计算值Ri(真实值)=4.80 kRi(计)= Rbe/RB1/RB2=4.83k在误差允许范围内Ri(测)=Ri(计)，误差值0.03k.百分误差=误差值/真实值，误差0.625%。2）输出电阻RO误差分析。测出RO的值为RO(测)，与计算出的RO值RO(计)进行比较，看是否在误差允许范围内二者阻值相等。接如下电路测RO(测)。 首先，使负载RL开路，将示波器上的波形幅度调为两格，在示波器是读出电 压UA=0.33V。然后，接上负载RL，读出出电压值UB=0.29V。RO(测)=（VA/VB - 1）RL=2.75k RO(计)= (RC/RL)= =2.60k在误差允许范围内RO(测)=RO(计)，误差值0.15K.百分误差=误差值/测量值，误差5.45%。3）电压放大倍数AU误差分析。 测出AU(测) 的值与AU(理)值相比较，分析误差。根据示波器的信号显示求出AU(测)，AU(测)= =60，如下图所示。用电流表测出IB，rbe=300+26mV/IB，已知RL=20 K，RC=3 K测出IB=5.4uA，如上图所示。故：rbe=5.11KAV(理)= =61.05在误差允许范围内，AV(理)= AV(测)。误差值1.05，误差1.75%。六、实验总结：（1）熟悉双极型三极管放大电路的三种基本组态。选择合适的电路来设计各种要求的电路。（2）熟知单管分压式共射极电流负反馈式工作点稳定电路原理。（3）为减小误差，在计算时应比较精确计算。（4）接好电路微调出预定结果。（5）会误差分析。（6）最终确定设计电路。七、个人感受 通过这学期对模拟电路的学习，使我认识到了模电的魅力，学习这门学科后不但可以设计出属于自己的电子产品，还可以接触高