晶体管放大器的设计

设计任务书

一、设计目的

1、学习晶体管放大器的设计方法；

2 、研究静态工作点对输出波形的影响及静态工作点的调整方法；

3 、掌握静态工作点电压放大倍数的输入电阻、输出电阻的测试方法；

4 、研究信号源内阻对波形失真的影响。

二、设计要求与技术指标

1、技术指标：+Vcc=12V，外接负载Rl=2k,Vi=10mv,Rs=50Ω，工作频率

100Hz-500 Hz,电压放大倍数大于30，输入电阻大于2K，输入电阻

小于3K，电路稳定性好。

2、设计要求：

（1）设计一个分压式电流负反馈偏置的单级共射极的小信放大器，输入和输出分别用电容和信号源及负载隔直流，设计静

态工作点，计算电路元件参数，拟定测试方案和步骤。

（2）在面包板或万能板上安装好电路，测量并调整静态工作点。

（3）测量设计好的电路的偏置电压和电流。

（4）测量所设计电路的实际电压放大倍数。

（5）测量所设计电路的实际输入、输出电阻。

（6）给所设计的电路加上频率为20KHZ，大小适合的正弦波，调节偏置电阻，用示波器预测输出波形在无失真、饱和失真和

截止三种情况下，记录相应的偏置电阻大小、I

和波形，并

CQ

绘制表格；

（7）用EWB对电路进行防真，打印防真结果。

（8）写出设计报告。

三、电路设计原理及工作原理说明

1、设计原理

由NPN型三极管构成的共发射极放大电路如下图所示；待放大的输入信号源接到放大电路的输入端，通过电容C

1

与放大电路相耦合，放大后的输出信号通过电容C2的耦合，输送到负载RL，C1、C2，起到耦合交流的作用，称为耦合电容。为了使交流信号顺利通过，要求它们在输入信号频率下的容抗很小，因此它们的容量均取得较大，在低频放大电路中，常采用有极性的电解电容器，这样，对于交流信号，C1、C2可视为短路。为了不使信号源及负载对放大电路直流工作点产生影响，则要求C1、C2的漏电流应很小，即C1、C2还具有隔断直流的作用，所以C1、C2也可称为隔直流电容器。

共发射极放大电路

直流电源V

CC 通过R

B1

、R

B2

、R

C

、R

E

使三极管获得合适的偏置，为三极管的放

大作用提供必要的条件，R

B1、R

B2

称为基极偏置电阻，R

E

称为发射极电阻，RC称

为集电极负载电阻，利用R

C

的降压作用，将三极管集电极电流的变化转换成集电极电压的变化，从而实现信号的电压放大。

电路中所有电容均断开即可得到该放大电路的直流通路，三极管的基极偏置电压是由直流电源V CC 经过R B1、R B2的分压获得所以又叫做“分压偏置式工作点稳定直流通路”。

BQ

U =

CC B B B V R R R ⨯+2

12

E

BEQ

BQ BQ R U U I -=

CQ I ≈EQ I ， BQ I ≈

β

EQ

I

CEQ U =E EQ C CQ CC R R R I V ⨯-⨯-≈)(E C CQ CC R R I V +⨯-

由于三极管的β、CBQ I 和BE U 等

β和CBQ I 增大，而管压降BE U 下降。这些变化都将引起放大电路静态工作电流CQ I 的增大；反之，若温度下降，CQ I 将减小。由此可见，放大电路的静态工作点会随工作温度的变化而漂移，这不但会影响放大倍数等性能，严重时还会造成输出波形失真，甚至使放大电路无法正常工作。分压式偏置电路可以较好地解决这一问题。

2、工作原理

阻容偶合共射极放大器

晶体管放大器中广泛应用如上所示的电路，称之为阻容耦合共射极放大

器。它采用的是分压式电流负反馈偏置电路。放大器的静态工作点Q主要由

R B1、R

B2

、R

E

、R

C

及电源电压+V

CC

所决定。该电路利用电阻R

B1

、R

B2

的分压固定

基极电位V

BQ 。如果满足条件I

1

>>I

BQ

，单温度身高时，I

CQ

↑-V

EQ

↑-V

BE

↓-I

BQ

↓

-I

CQ ↓,结果抑制了I

CQ

的变化,从而获得稳定的静态工作点。

四、电路设计与调试

1.选择电路形式及晶体管

采用如原理图所示分压式电流负反馈偏置电路，可以获得稳定的静态工作点，因放大器的上限频率要求较高，故选用高频小功率管3DG100，其特

性参数I

CM =20mA,V

(BR)

CEO≥20V，f

T

≥150MHZ,其β值为60.

2. 设置静态工作点并计算元件参数

由于是小信号放大器，故采用分压式设置静态工作点Q，计算如下：

要求R

i (R

i

≈r

be

)>2kΩ，根据式：

r be=r b+(1+β) ２６mv

{I EQ}mA·mA

≈300Ω+β２６mv ,

得：

{I CQ} mA·mA

若取V BQ=4V，由式R E≈V BQ－ＶBE/I CQ,得:

R E≈4－0.7/0.9 =3.67 KΩ,取标称值3.5 KΩ.

由式R B2=V BQ/I1=V BQ·β/(5～10)I CQ，得：

R B2=4β/（6×0.9）=44 KΩ