共射放大电路的设计

/第三章设计型实验试验一共射极放大器的设计试验目的1．学会依据肯定的技术指标设计单级阻容耦合共射极放大器。2．学会在计算机上进行电路仿真及验证。3．练习安装技术，学会检查、调整、测量电路的工作状态。4．驾驭测量放大器的电压放大倍数、频率响应曲线和动态范围的方法。定性了解工作点对输出波形的影响。二．预习要求1．复习有关共射极放大器的理论学问，了解共射极放大器静态工作点的选择原则及放大器主要指标的定义及测量方法。2．依据给出的技术指标计算出放大器电路各元件数值，制定出试验方案，选择试验仪器设备，并在计算机上进行电路仿真，找出元件最佳值。三．共射极放大器的设计方法共射极放大器的设计，是指依据技术指标要求，确定电路方案、选择晶体管和直流电源电压，确定静态工作点和电路元件的数值。对于信号幅度较大的放大器，除了应有适当的电压放大倍数外，还应有足够的动态范围（指放大器最大不失真输出信号的峰峰值）。这时对工作点的选择必需考虑外接负载的影响，只有恰当的选择EC、Rc和静态工作点Q，才能达到所需的动态范围。设计一个共射极放大器，通常是给出所要达到的放大倍数Au、负载电阻RL的值、输出电压幅度Uom（或动态范围Uop-p）和某一温度范围内的工作条件。然后依据这些指标进行电路的设计和参数的计算。1．动态范围和电路参数的关系对于图1的放大器，当输出信号的动态范围有肯定的要求时，应依据给定的负载电阻RL的值和动态范围Uop-p以及放射极电压UEQ来选择电源电压EC、确定直流负载Rc和静态工作点Q。+ECRcRb1CIb1C1IBQ3DG6RLuouiRb2ReCe图1共射极放大器电路图详细步骤如下：（1）选择电源电压EC通常稳定条件为：UB=（5~10）UBE（1）Ib1=（5~10）IBQ（2）EC≥1.5（Uop-p+UCES）+UEQ（3）UCES为晶体管的反向饱和压降，一般小于1V，计算时取1V，UEQUB。（2）确定直流负载Rc（4）其中，EC=ECUEQ(3)确定静态工作点QICQ=IBQ（5）UCEQECICQRcUB（6）另外依据图2所示放大器的电压最大输出范围可得：UCEQ=Uom＋UCES（7）（8）iC（mA）A饱和线NQICQ=IcmBM0UomuCEUCESUop-p图2放大器的电压最大输出范围偏置电路元件计算公式（9）（10）（11）单级放大器的设计方法举例：设计一个放大器，它的主要技术指标为：①电压放大倍数Au≥80②输出电压峰峰值Uop-p=6V③负载电阻RL=36K④信号源内阻Rs=600⑤带宽f=100Hz~100kHz⑥有较好的温度稳定性设计步骤：1．确定电路方案，选择晶体管要求有较好的温度稳定性，放大器的静态工作点必需比较稳定，为此采纳具有电流负反馈的共射极放大器，如图1所示。因放大器的上限频率要求较高，故选用高频小功率管3DG6，其特性参数为：ICM=20mA，BUCEO20V，fT150MHz，=60。由于UCEOEC，ICMIC一倍以上，因此可以满意要求。2．选择电源电压EC依据（3）式，UEQUB=（5～10）UBEQ=35～7V，对于硅管，UEQ=3～5V，现取UEQ=4V，饱和压降UCES一般取1V，于是EC为：EC15（Uop-p＋UCES）＋UE=1.5(6＋1)＋4=14.5V取EC=15V3．计算Rc直流负载电阻Rc和放大倍数、动态范围等都有关系。在本例中，要求有较大的动态范围，故应用下式计算Rc的值：其中EC=EC－UEQ=15-4=11=4.8103=4.8k4．确定静态工作点 静态工作点的电流ICQ和电压UCEQ分别为：UCEQ=Uom+UCES=3+1=4V5．校核放大器倍数：其中RL=RL∥Rc所以Au值达到指标要求。6．计算偏置电路元件Rb1、Rb2和Re等。从（2）、（5）式可得：IBQ=ICQ/，Ib1=8IBQ因要求Q点较稳定，故Ib1取大点，于是：其中：UBQ=UEQ+UBEQ=4+0.7=4.7V；试验时，Rb1可用4.7k电阻和100k电位器串联来代替，Rb2取24k，Re取2.7k，Rc取4.7k，RL为3.6k。选择电容C1、C2和Ce单级放大器的低频响应是由C1、C2和Ce确定的，假如放大器的下限频率fL已知，可按下列公式估算C1、C2和Ce：取C1=C2=10uF，Ce=100uF的电解电容，就可满意要求。四．试验内容和方法设计一个单级放大器。其技术指标如下：①电压放大倍数Au>60②输出电压峰峰值Uop-p=4V③负载电阻RL=3K④信号源内阻Rs=600⑤带宽f=20Hz~200