晶体管放大电路的设计PPT学习教案

1、会计学1 晶体管放大电路的设计晶体管放大电路的设计 晶体管小信号放大器主要用于前级微弱信号放大，如 话筒放大，磁头放大及其他传感器信号源的放大等，除保证 足够的增益外，还起到阻抗变换的作用。 通过本项目的学习，掌握晶体管放大器的正确设计方 法。加深对晶体管的放大作用的理解，正确理解晶体管处于 放大状态下的偏置条件；能够熟练的对晶体管放大电路进行 调整，以使其満足工程实际的要求。同时正确掌握放大器电 压放大倍数、输入输出电阻及最大不失真输出电压的测试方 法，为今后的复杂电路设计打下良好的基础。 1题目概述 第1页/共14页 2设计任务与要求 设计并一个分立元件组成的晶体管放大器。已知：输入信号电

2、压ui=20mV，f =1KHZ；负载电阻RL=5.1K；工作温度范围045。 主要技术指标要求如下： （1）电压放大倍数Au=100； （2）输入阻抗Ri47K； （3）带宽BW=50Hz100KHz； 3预备知识 （1）认真复习教材中关于晶体管基本放大电路的有关知识； （2）深刻理解晶体管放大电路的偏置条件及对电路的影响； （3）掌握单极型晶体管的性能特点； （4）掌握常用电工测量仪表的基本原理和正确使用方法。 第2页/共14页 4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，系统可分为二级

3、：输入级和主放大级。总体结构如图1-1所示。 （2）方案讨论 输入级：主要完成阻抗变换，实现输入阻抗Ri47K的设计要求； 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。 图1-1 晶体管电压放大器方框图 第3页/共14页 5主放大电路设计 （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1-2所示。 图1-2 固定分压偏置式放大电 路 （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

4、的低频小功率三级管3DG6B，从手册上查出它的主要参数是PCM=100mW，ICM=20mA，UCEO20V，对该管进行实测，假设=60。 第4页/共14页 5主放大电路设计 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VCC2uom+UE+UCES 图1-2 固定分压偏置式放大电 路 由于输入信号电压幅值为 mVuu iim 2 .282041. 12 则输出信号电压幅值为 VuAu imuom 82. 22 .28100 若取三极管饱和压降的临界值UCES1V，则静态集一射压降设置在 U CEQuom+UCES=3.82V 又由于这种典型放大器静态的工作

5、(估算)条件是：I1I2IB和UBUBE 第5页/共14页 5主放大电路设计 图1-2 固定分压偏置式放大电 路 一般取I1=(5-10)IB和UB=(510)VBE。硅管UB=35V，锗管UB=13V ，若近似取UB=4V，UE=UB-0.7=3.3V 再按VCC2uom+UE+UCES=22.82+3.3+1=10V。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 be im bm r u I 第6页/

6、共14页 5主放大电路设计 取若rbe=1.2K，则 A mV Ibm5 .23 101 2 .28 3 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，通常取最小基极电流 AIb5 min 则静态基流 AIII bbmB 5 .2855 .23 min 再在输出回路进行静态计算： 根据管子的电流放大作用有 mAII BC 71. 15 .2860 图1-2 固定分压偏置式放大电 路 又由于 ECEQCCCC UURIV 若取UCEQ=4V，UE=3.3V 得 K I UUV R C ECEQCC C 75. 2 71. 1 3 . 3412 取标称值RC=3K

7、 第7页/共14页 5主放大电路设计 计算确定射极电阻Re K I UU R E BEB e 65. 1 029. 071. 1 7 . 04 计算确定Rb1、Rb2 由I1=(5-10)IB，取I1=5IB=528.50.1425mA 图1-2 固定分压偏置式放大电 路 K II U R B B b 35 0285. 01425. 0 4 1 2 即为标称值 K I UV R BCC b 56 1425. 0 412 1 1 取标称值Rb2=36K 实际电路中Rb1用一个固定电阻与一个可调电阻串联来代替，方便工作点的调节。 取标称值RE=1.8K 第8页/共14页 5主放大电路设计 图1-2

8、 固定分压偏置式放大电 路 确定耦合电容和射极旁路电容C1、C2和Ce 如果是放大低频信号(f=20Hz200KHz)，则耦合电容和射极旁路电容可直接取经验标称值： VFCC16/2010 21 VFCe16/10050 校验 u A 由于 K I mV r B be 1 . 1 5 .28 26 200 26 200 KRRR LCL 9 . 11 . 5/3/ 100104 1 . 1 9 . 160 be L u r R A 符合指标要求。 第9页/共14页 （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

9、阻抗高、输出阻抗低的特点。 6输入电路设计 （2）电路结构： 射极跟随器的原理图如图1-3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1-3共集电极电路 第10页/共14页 （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上，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。假设=100 图1-3共集电极电路 6输入电路设计 )确定Rb 一般，取RbRi，取Rb=10Ri=470K，实际电路中可以用一个200K的固定电阻与一个470K的可调电阻串联使用。 计算Re 对于射极输出器，其输入电阻 Ri=Rb rbe+(1+)(ReRL) (1+)(ReRL)47K， 即：(ReRL) 0.47K， 第11页/共14页 6输入电路设计 C1、C2的选取