晶体管共发射极小信号放大器原理图和PCB板图设计详解
小信号放大器-高频电子电路2.2.217页PPT
负载和回路之间采用了变
压器耦合，接入系数
p2
u54 u31
N1 N
晶体管集、射回路与振荡回路之间 采用抽头接入，接入系数
p1
u21 u31
N2 N
+3 5
+C
L
u31
2
+
4 yL u54
yie
yreuce
yfeube
yoeu21
-
1
-
-
二、放大器性能参数分析：
1 ． 放 大 器 输 入 导 纳 Y i ib
休息1 休息2
3 电压增益
解 法 一 ：
利用上述求解输入导
纳的方法，把振荡回 路折合到晶体管集电 极回路的等效电路
uou54p2u31
+
iS YS
yie
ube
yreuce
-
uceu21p1u31
有uo
p2 p1
uce
如 右 图 所 示 ：
uce
yfe yoeYL
ube
故 可 得Auu uo i
的 缺 点 。
休息1 休息2
二、多级单调谐放大器
若 单 级 放 大 器 的 增 益 不 能 满 足 要 求 ， 就 要 采 用 多 级 放 大 器 设 放 大 器 有 n级 ， 各 级 的 电 压 增 益 分 别 为 A u1,A u2,A u3 A un ，
则 总 电 压 增 益 A n为 ： A nA u 1A u2A u3 A un
1 2 直 高 流 e 频 偏 交 置 Y流 i电 e 等 路 效 电 YR 工 路 fee作 U为 ·R c点 e射 b1Y、 ， 极 oeR C 负 b Cb2、 反 为 C 馈 基 e偏 为 1e极 )置 旁 、分 1g电 路 压 o旁阻 电 式 4， 容 路偏 稳 。 置 电定 Y电 L静 容阻 态 ， ，耦
晶体管放大器结构原理图解
晶体管放大器构造原理图解功率放大器的作用是未来自前置放大器的信号放大到足够能推进相应扬声器系统所需的功率。
就其功率来说远比前置放大器简单，就其耗费的电功率来说远比前置放大器为大，因为功率放大器的实质就是将沟通电能“转变”为音频信号，自然此中不行防止地会有能量损失，此中尤以甲类放大和电子管放大器为甚。
一、功率放大器的构造功率放大器的方框图如图1-1 所示。
1、差分对管输入级输入级主要起缓冲作用。
输入输入阻抗较高时，往常引入必定量的负反应，增添整个功放电路的稳固性和降低噪声。
前置激励级的作用是控制后来的激励级和功绩输出级两推挽管的直流均衡，并供应足够的电压增益。
激励级则给功率输出级供应足够大的激励电流及稳固的静态偏压。
激励级和功率输出级则向扬声器供应足够的激励电流，以保证扬声器正确放音。
其他，功率输出级还向保护电路、指示电路供应控制信号和向输入级供应负反应信号（有必需时）。
一、放大器的输入级功率放大器的输入级几乎一律都采纳差分对管放大电路。
因为它办理的信号很弱，由电压差分输入给出的是与输入端口处电压基本上没关的电流输出，加之他的直流失调量很小，固定电流不再一定经过反应网络，所以其线性问题简单办理。
事实上，它的线性远比单管输入级为好。
图1-2 示出了 3种最常用的差分对管输入级电路图。
图 1-2 种差分对管输入级电路1、加有电流反射镜的输入级在输入级电路中，输入对管的直流均衡是极其重要的。
为了获得精准的均衡，在输入级中加上一个电流反射镜构造，如图1-3 所示。
它能够迫使对管两集电极电流近于相等，进而能够对二次谐波正确地加以抵消。
其他，流经输入电阻与反应电阻的两基极电流因不相等所造成的直流失调也变得更小了，三次谐波失真也降为不加电流反射镜时的四分之一。
在均衡优秀的输入级中，加上一个电流反射镜，起码可把总的开环增益提升6Db。
而对于预先未能获得足够好均衡的输入级，加上电流反射镜后，则提升量最大可达 15dB 。
共射极放大器原理
Q′
IC
Q
0
t
0
Ib = 0 Q
ib2
0 u ce2 u ce
t
为了使放大电路的输出电压幅度 尽可能大，而非线性失真小一般将静 态工作点设置在交流负载线中段稍下 一点。
二、稳定工作点的偏置电路
在共射基本放大器中，IBQ
=
EC
UBEQ Rb
EC Rb
是固定不变的，叫固定偏置电路，其温度稳
性很差，当温度变化时，三极管的反向饱和
0
u ce
(d)
0
UBE U beq
u BE
+
t0
t0
t
IB Ibq
iB
+
t0
t
0
t
IC Icq
iC
+0
t
t0
t
UCE Uceq
u CE
+
t0
t0
t
由图可得:
基极总电压是静态电压 UBE 和信号电
压 ui 的叠加，
即： uCE = UBEQ ui
同理，基极总电流也是静态基极电流 IBQ 和交变信号电流 Ib 的叠加.
(IBQ<<I1)
C1
则基极电位为： ui I2
IBQ b c
V
e
R
U
b2
E
Re
u0
UB
=
Rb2 R b1 R b2
EC
分压式偏置稳定电路
(2)、利用发射极电阻 Re 来获得直流负 反馈，稳定静态工作点。过程如下：
T(C) ICEO ICQ UE UBE IBQ ICQ
通常，UB>>UBE 所以发射极电流为：
晶体管放大器结构原理图解
晶体管放大器结构原理图解功率放大器的作用是将来自前置放大器的信号放大到足够能推动相应扬声器系统所需的功率。
就其功率来说远比前置放大器简单，就其消耗的电功率来说远比前置放大器为大，因为功率放大器的本质就是将交流电能“转化”为音频信号，当然其中不可避免地会有能量损失，其中尤以甲类放大和电子管放大器为甚。
一、功率放大器的结构功率放大器的方框图如图1-1所示。
1、差分对管输入级输入级主要起缓冲作用。
输入输入阻抗较高时，通常引入一定量的负反馈，增加整个功放电路的稳定性和降低噪声。
前置激励级的作用是控制其后的激励级和功劳输出级两推挽管的直流平衡，并提供足够的电压增益。
激励级则给功率输出级提供足够大的激励电流及稳定的静态偏压。
激励级和功率输出级则向扬声器提供足够的激励电流，以保证扬声器正确放音。
此外，功率输出级还向保护电路、指示电路提供控制信号和向输入级提供负反馈信号（有必要时）。
一、放大器的输入级功率放大器的输入级几乎一律都采用差分对管放大电路。
由于它处理的信号很弱，由电压差分输入给出的是与输入端口处电压基本上无关的电流输出，加之他的直流失调量很小，固定电流不再必须通过反馈网络，所以其线性问题容易处理。
事实上，它的线性远比单管输入级为好。
图1-2示出了3种最常用的差分对管输入级电路图。
图1-2种差分对管输入级电路1、加有电流反射镜的输入级在输入级电路中，输入对管的直流平衡是极其重要的。
为了取得精确的平衡，在输入级中加上一个电流反射镜结构，如图1-3所示。
它能够迫使对管两集电极电流近于相等，从而可以对二次谐波准确地加以抵消。
此外，流经输入电阻与反馈电阻的两基极电流因不相等所造成的直流失调也变得更小了，三次谐波失真也降为不加电流反射镜时的四分之一。
在平衡良好的输入级中，加上一个电流反射镜，至少可把总的开环增益提高6Db。
而对于事先未能取得足够好平衡的输入级，加上电流反射镜后，则提高量最大可达15dB。
另一个结果是，起转换速度在加电流反射镜后，大致提高了一倍。
晶体管及其小信号放大-场效应管放大电路
传感器信号的特点
传感器输出的信号通常比较微弱，容易受到噪声干扰的影响 。为了准确获取传感器数据，需要使用晶体管和场效应管放 大电路对信号进行放大和噪声抑制。
放大电路的作用
通过适当的信号放大，可以增强传感器信号的强度，降低噪 声干扰的影响，提高信号的信噪比，从而获得更准确、可靠 的传感器数据。
THANKS
3
图解分析法
通过图形直观地分析晶体管的工作状态和性能指 标。
03
场效应管放大电路
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
场效应管放大原理
场效应管通过改变输入电压来控 制输出电流，从而实现放大功能。
场效应管具有输入阻抗高、噪声 低、热稳定性好等优点，适用于
小信号放大。
无线通信系统中的信号放大
无线通信系统
在无线通信系统中，信号传输距离较 远，信号强度会逐渐减弱。为了确保 信号的稳定传输，需要使用晶体管和 场效应管放大电路对信号进行放大。
信号质量与可靠性
通过适当的信号放大，可以增强无线 信号的强度，提高信号传输的可靠性 和稳定性，确保通信系统的正常运行 。
传感器信号的放大处理
输出级
负责将放大的信号进行功率放 大，提供足够的输出功率。
电压放大级
位于输入级和输出级之间，对 信号进行进一步放大。
偏置电路
为晶体管提供合适的静态工作 点，确保放大器正常工作。
晶体管放大电路的分析方法
1 2
直流通路分析法
在静态工作点下分析电路的直流工作状态和性能 指标。
交流通路分析法
在动态工作状态下分析电路的交流工作状态和性 能指标。
场效应管放大电路的放大倍数由 场效应管的跨导和电阻决定。
第一节 晶体管放大器设计共68页PPT资料
V CE V Q C C IC(R Q C R E )
二、性能指标与测试方法
晶体管放大器的主要性能指标有
1. 电压放大倍数Av 2. 输入电阻Ri 3. 输出电阻Ro 4. 通频带BW
1. 电压放大倍数
AV
VVoi
RL
rbe
式中， RL’=RC//RL ； rbe为晶体管输入电阻，即
中频区
率特性如图所示，
0 －3
影响放大器频率
BW
特性的主要因素
0
fL
是电路中存在的
(a)
各种电容元件。
/度 － 90
－ 180
－ 270
fL
(b )
高频区
fH
f /H z
fH f /H z
通频带
BW = fH – fL 式中，fH为放大器的上限频率，主要受晶体管
的结电容及电路的分布电容的限制；
RB2 RE
RL
＋
Vo
CE
RC及电源电压+VCC所决
定。
－
－
该电路利用电阻RB1、RB2的分压固定基极电位VBQ。 如果满足条件I1>>IBQ，当温度升高时， ICQ↑–>VEQ↑(VBQ不变）–>VBE↓–>IBQ↓–>ICQ↓，结果抑制 了ICQ的变化，从而获得稳定的静态工作点。
＋ VCC
RC R B1
Vi Vs Vi
R
式中，Vs为信号源的输出电压值。
2、 输出电阻
Roro//RCRC
ro为晶体管的输出电阻。
放大器输出电阻的大小反映了它
带负载的能力，Ro愈小，带负载的能 力愈强。当Ro<<RL时，放大器可等效
放大器电路原理及放大器电路图详解
放大器电路原理及放大器电路图详解引言放大器是通信系统中发送装置的重要组件。
放大器的作用是把输入讯号的电压或功率放大的装置，由电子管或晶体管、电源变压器和其他电器元件组成。
用在通讯、广播、雷达、电视、自动控制等各种装置中。
虽然集成电路的使用已经极为普遍，但在介绍种类放大器电路的基本原理时，本着一切从实用出发的原则介绍各种放大器电路，希望本文对你有所帮助。
过去只有电子管这样的器件,乙(B)类电子管功放产生的失真在公共广播系统中都难于被人们接受,因而长时间以来,高保真功放的工作类别仅限于甲(A)类和甲乙(AB)类两种类型。
随着半导体器件的出现和电子技术的飞速发展,人们为适应各种不同的要求,设计出形形色色的低频功放电路。
功率放大器是根据信号的导通角分为A、B、AB、C和D类,我国亦称为甲、乙、甲乙、丙和丁类。
分立和集成电路的音频功率放大器常采用A、B、AB类电路,C类常用于射频功放电路。
D类功率放大亦称开关式功率放大器,因其有接近理想状态的高效率。
D类低频功率放大器具有效率高、功耗低、谐波失真低的特点，在方方面面得到广泛的应用。
一、放大器电路的分类按功率放大器电路中晶体管导通时间的不同可分：甲类功率放大器电路、乙类功率放大器电路和丙类功率放大器电路。
甲类功率放大器电路，在信号全范围内均导通，非线性失真小，但输出功率和效率低，因此低频功率放大器电路中主要用乙类或甲乙类功率放大电路。
功率放大器是根据信号的导通角分为A、B、AB、C和D类,我国亦称为甲、乙、甲乙、丙和丁类.二、功率放大器电路的特殊问题放大器电路的功率功率放大器电路的任务是推动负载，因此功率放大电路的重要指标是输出功率，而不是电压放大倍数。
放大器电路的非线形失真功率放大器电路工作在大信号的情况时，非线性失真时必须考虑的问题。
因此，功率放大电路不能用小信号的等效电路进行分析，而只能用图解法进行分析。
放大器电路的效率效率定义为：输出信号功率与直流电源供给频率之比。
双极型晶体管及其放大电路1.ppt
1
双极型晶体管又称为半导体三极管、晶体 三极管，简称晶体管。是电子电路主要的有源 器件，可用来放大、振荡、调制等。
2
2-1 双极型晶体管的工作原理
发射结(Je)
e
N
P
发射极 发射区 基区
集电结(Jc)
b
N
c
集电区 集电极
b
b
基极
(a) NPN管的原理结构示意图
c
二、极间反向电流 1. ICBO
发射极开路时，集电极—基极间的反向电流，称为集 电极反向饱和电流。
2. ICEO
基极开路时，集电极—发射极间的反向电流，称为集
3. IEBO
集电极开路时，发射极—基极间的反向电流。
25
2-2 晶体管伏安特性曲线及参数
2-2-4 晶体管的主要参数
三、 结电容 包括发射结电容Ce 和集电结电容Cc 四、晶体管的极限参数
23
2-2 晶体管伏安特性曲线及参数
2-2-4 晶体管的主要参数
一、电流放大系数 3. 共基直流放大系数 4. 共基交流放大系数
IC
I E
uB const .
由于ICBO、ICEO 很小，因此 在以后的计算中，不必区分。
24
2-2 晶体管伏安特性曲线及参数
2-2-4 晶体管的主要参数
用交流电流放大倍数来描述：
IC
I B
uCE const .
在数值上近似等于β
（2）uCE 变化对 IC 的影响很小（恒流特性） 即IC主要由IB决定
14
基区宽度调制效应(厄尔利效应)
iC/mA uCE＝uBE
4
IB＝40μ A
教学课件PPT小信号调谐放大器-1.3
是指混合π型等效电路输出交流
短路时, 集电极电流
I
与基极电流
C
I的b 比值。从图1.3.1可以
看到, 当输出端短路后, r b’e 、Cb’e 和Cb’c三者并联。
Ic
Ib
U ce0
1
gmrbe
jrbe (cbe
cbc )Βιβλιοθήκη 01 jf
f
其中0 gmrbe 2 f
0
1
f f
2
图1.3.1 晶体管共发射极 混合π型等效电路
Cb’e：发射结电容, 约10 皮法到几百皮法。 Cb’c：集电结电容,
ｇm：晶体管跨导, 几十毫西门子以下。
小信号调谐放大器
由于rce和rb’c较大, 一般可以将其开路，简化高频混合π型等 效电路如图1.3.2所示。
b rbb b Cbc
c
gbc
Cbe
gmVbe
e
图1.3.2 简化高频混合π型等效电路
小信号调谐放大器
I1 rbb b Cbc
c I2 c
I
(3)
yre
I1 V2
V1 0
I1
Vbe rbb
V1
Cbe
e
Vbe I
gbb jCbe
I
1 rbb
Ybe
I rbb 1 rbbYbe
gmVbeV2
I
V2
1
jCbcV2
jCbc Ybe
Vbe
jCbcrbbV2
1 rbbYbe
I1
jCbc rbbV2
1 rbbYbe
rbb
jCbcV2
1 rbbYbe
yre
jCbc
1 rbbYbe
晶体管及其小信号放大504761
故称电压跟随器。
6
2. 输入电阻
Ii
Ib
Ic
rbe
Ib
U i RB
RE RL U o
r i R B//r b{ e(1 )R L }
输入电阻较大，好！
7
3. 输出电阻 用加压求流法求输出电阻。
Ii
10
一 静态工作点
Hale Waihona Puke VBRb2 Rb1 Rb2
VCC
IC
IE
VB
VB Re
E
V C V E C I C C R c I E R e V C I C C ( R c R e )
IB
IC
11
二 交流分析
1 电压增益
Vi Ibrbe
V oIcRL IbRL
3
二、动态分析（中频）
+EC
RB
C1
C2
I i
Ib
rbe U i RB
RE
Ic Ib
RL U o
ui
RE
RL uo
可以变形!
4
1. 电压放大倍数
Ii
Ib
Ic
rbe
Ib
U i RB
RE RL U o
RL RE//RL Uo IeRL
（1）IbRL
3 输出电阻
Ro Rc !
13
三种组态的比较
电压增益： (Rc //RL)
rbe
输入电阻：
Rb // rbe
输出电阻：
Rc
(1)(Re//RL) rbe(1)(Re//RL)
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目录
摘要 (I)
Abstract (II)
1 概述 (1)
1.1 protel发展历程 (1)
1.2 Protel99Se软件特色 (1)
2 晶体管共发射极小信号放大器的设计 (2)
2.1 参考电路图 (2)
2.2电路原理 (2)
3 用Protel软件绘制原理图 (3)
3.1 新建设计 (3)
3.2 放置元件 (3)
3.3 原理图的布线 (4)
3.4 检查原理图 (5)
4 绘制电路的PCB图 (5)
4.1 创建网络表 (5)
4.2 进入PCB设计界面 (5)
4.3 导入网络表 (6)
4.4 摆放元件并布线 (7)
4.5 元件清单 (8)
5心得体会 (9)
6参考文献 (10)
摘要
Protel软件功能强大，使用方便，学会它，可以很好的设计电路的布局，更加利于后续电路的焊接等工作，本次设计题目是晶体管共发射极小信号放大器的设计，首先要明白放大器的工作原理，设计电路图，合理选择参数，完成路的设计。
通过这次设计，我们需要学会如何利用Protel软件设计电路原理图，以及元器件的封装，创建网络表，以及在PCB界面加载网络表，合理布局，生成PCB双面和单面板图。
关键词：电路设计；晶体管；PCB
I
Abstract
Protel software powerful, easy to use, learn it, can be very good design circuit layout, more conducive to the follow-up circuit welding work, this design topic is of tiny transistor amplifier design launch signal, the first to understand the amplifier's work principle, design the circuit diagram and rational selection of parameters, completed the design of the road. This design, we need to learn how to use Protel software design of the circuit principle diagram, and the encapsulation of the components, create network table, as well as in PCB interface loading network table, rational distribution, formation and single double-sided PCB panel of the figure. Keywords：Circuit design; The transistor; PCB
1 概述
1.1 protel发展历程
随着计算机业的发展，从80年代中期计算机应用进入各个领域。
1987、1988年由美国ACCEL Technologies Inc推出了第一个应用于电子线路设计软件包——TANGO。
随着电子业的飞速发展，该公司研发出了protel作为TANGO的升级版。
随着windows操作系统的普及，该公司也推出了适合windows操作系统的protel软件版本。
1998年，Prote公司推出了Proel98。
这一版本凭其强大的自动布线能力受到业内人士的好评。
99年，Protel 公司又推出了最新一代的电子线路设计系统——Protel 99。
Protel 99至今人有很多人正在使用。
1.2 Protel99Se软件特色
Protel99 SE共分5个模块，分别是原理图设计、PCB设计、自动布线器、原理图混合信号仿真、PLD设计。
在Protel99中集成了信号完整性工具，精确的模型和板分析，帮助你在设计周期里利用信号完整性分析可获得一次性成功和消除盲目性。
该版本可生成30多种格式的电气连接网络表，满足广大设计者的需求。
这款软件简单易学，人机界面友好，是很多设计者的首选。
1
2 晶体管共发射极小信号放大器的设计
2.1 参考电路图
图 1 晶体管共发射极小信号放大器电路图
2.2电路原理
如上图所示，基极是输入端，集电极是输出端，发射级是输入输出的公共电极，所以，该电路是共射级电路。
选取合适参数，使得发射结正偏，集电结反篇，保证三极管工作在放大状态。
3 用Protel软件绘制原理图
3.1 新建设计
进入Protel 99Se设计界面，执行File/New命令，在弹出的对话框中，双击原理图图标Schematic Document，建立原理图设计文档。
双击该图标，进入原理图设计主界面。
图 2 建立原理图设计文档
3.2 放置元件
在原理图设计主界面的左侧，可以浏览元件库，以及元器件列表，从而选出所需要的元件。
选出所需要的三极管，放置在右侧的原理图布置界面，放大界面，即可看清元件。
图 3 放置元件
双击元件，弹出设置元件属性和封装类型的对话框，如上图，三极管的封装类型填为TO-18，这在生成PCB中用到，名称填为Q，单击确定即可。
图4 设置元件属性
3.3 原理图的布线
放置好元件后，接下来是布线，右击原理图界面，选择Place wire，开始布线，或者选择Wiring Tools工具栏里的Place wire也可以进行布线。
图5 原理图
3.4 检查原理图
使用软件的电气规则，对原理图进行规则检查。
方法为：执行菜单命令Tools/ERC 对电路进行检查，如果有问题，对原理图进行修改。
图6 电气规则检查
4 绘制电路的PCB图
4.1 创建网络表
网络表是原理图与PCB图之间的连接纽带，是PCB能否成功的关键。
执行菜单命令Design/Create Netlist创建网络表。
4.2 进入PCB设计界面
执行菜单命令File/new，在对话框中选择Wizards菜单下的Printed circuit Board wizard。
图 7 PCB设计界面
4.3 导入网络表
执行菜单命令Design/Netlist，单击Browse，选择自己建好的网络表。
在对话框中，可能会提示有错误存在，修改后，可成功导入网络表。
图 8 加载网络表
4.4 摆放元件并布线
把元件按照原理图，元件大小，元件功能等因素摆放，完成后，执行菜单命令Auto Route/All，在弹出的对话框中选择Route All，便完成PCB的自动布线。
图 9 双面PCB板图
菜单命令Design/rules和option可以更改PCB的设计规则，再次自动布线，就可以获得PCB板的单面图。
图10 单面PCB板图
4.5 元件清单
在原理图界面，执行菜单命令Reports/Bill of material可以得到元件清单
图 11 元件清单
5 心得体会
这次课程设计的主要目的是让我们接触Protel这个软件，对其有一定的了解，并对它产生兴趣。
Protel软件可以通过原理图生成PCB板图，这一点大大方便了设计者，其强大的自动布线功能，更是方便了设计者，自动布线后，电路图美观易懂，而且将原理图变为实物，通过PCB板图，简单易行，对照放好元件，根据线路焊接，方便了很多。
通过这次课程设计，我学会了用protel软件绘制电路的原理图，并利用Protel自带的电气规划检查检查原理图是否设计合理。
我们学会了如何设计原理图，生成网络表，及加载网络表的方法，制作与修改元件封装的类型。
在设计过程中，我们遇到了很多问题，一开始，基本操作都不会，如何进入设计界面也不知道，经过我们查找资料，同学间的交流，我们终于迈出了第一步，为了弄明白设计的详细步骤，我们一边查找资料，一边相互交流，将自己的心得拿出去和同伴分享，我们收获了许多。
创建网络表，加载网络表，PCB双面板图，单面板图的设计，通过我们的努力，将这些问题一一解决。
虽然本组课程设计的题目较为简单，但是，经过这么多天的摸索与探讨，我越来越发现Protel软件的方便性与实用性，对我们专业有很大的帮助，这几天的努力，没有白费，我们同时发现Protel软件我们只是知道了其表面的东西，我们还有很多不知道，这同时也加大了我们学好它，弄懂它的决心，为日后的设计方便打下基础。
6参考文献
[1]吴有余主编.模拟电子技术基础. 清华大学出版社,2008
[2]王庆主编.Protel 99 SE&dxp电路设计教程. 电子工业出版社,2007
[3]柳春锋.Protel 99 SE实用教程.高等教育出版社,2007
[4]朱定华，黄松，蔡苗编. Protel 99 SE 原理图和印制板设计. 北京：清华大学出版社，2007.
[5]周润景，张丽娜编. Protel 99 SE 原理图与印制电路板设计. 北京：电子工业出版社，2008.8.。