单管放大器的设计及仿真及误差分析

课程设计报告

题目：单管放大器的设计与仿真

学生姓名：

学生学号：

系别：

专业：电子信息工程

届别：

指导教师：

电气信息工程学院制

2013年3月

目录

引言……………………………………………………………1任务与要求…………………………………………………2系统方案制定………………………………………………3系统方案设计与实现………………………………………4系统仿真和调试……………………………………………5数据分析……………………………………………………6总结…………………………………………………………7参考文献……………………………………………………

8附录…………………………………………………………

单管放大器的设计与仿真

学生:

指导教师：

电气信息工程学院电子信息工程专业

引言：放大现象存在于各种场合中，例如，利用放大镜放大微小的物体，这是光学中的放大；利用杠杆原理用小力移动重物，这是力学中的放大；利用变压器将低电压变换为高电压，这是电学中的放大。而作为电子电路中的放大晶体管放大器是放大电路的基础【1】，也是模拟电子技术、电工电子技术等课程的经典实验项目，实验内容涉及方面广泛。本文已常见的作为集成运放电路的中间级的共射放大电路为讨论对象，一方面，对具体包括模拟电路的一般设计步骤、单管共射放大电路设计方案的拟定、静态工作点的设置与电路元件参数的选取、放大电路性能指标的测量、稳定静态工作点的措施等做阐述。本文采用的是分压式电流负反馈偏置电路设计成的共发射极放大器，对分压式电流负反馈偏置电路能稳定静态工作点的原理作了说明，并将对晶体管放大器静态工作点的设置与调整方法、放大电路的性能指标与测试方法、放大器的调试技术做阐述。介绍模拟电子电路的一般设计方法和思路，以及Multsim 和Matlab软件的一些基本操作和仿真功能。

1任务与要求 1.1设计的任务：

本文采用的是分压式电流负反馈偏置电路设计成的共发射极放大器，对分压式电流负反馈偏置电路能稳定静态工作点的原理作了说明，并将对晶体管放大器静态工作点的设置与调整方法、放大电路的性能指标与测试方法、放大器的调试技术做阐述。 1.2单管放大器设计的要求：

（1）V 12CC +=V ,Ω=k 3L R ,10mA i =V ，Ω=600s R

（2）40V >A ，k Ω1i >R ，Ωf

（3）温度特性好；bjt 的参数对放大器性能影响小；具有最大不失真动态范围。 1.3单管放大器设计的理论基础： 1）选定电路形式

选定为共射放大电路

图1.1

2)选用三极管

因设计要求kHz 100H >f ，H f 的指标要求较高。一般来说，BJT 的T f 愈大，e b'C 、

c

b'C 愈小，

H

f 愈高。故选定BJT 为2N222，其

mA 600CM =I ,V 20(BR)CEO ≥V ,mW 625CM =P .MHz 300T ≥f ，μA 01.0CEO ≤I ,)FE(βh 为60-300。对于小信号电压放大电路，工程上通常要求β的数值大于V A 的数值，故取β=60。

3）设置静态工作点并计算元件参数

由设计要求)(be i i r R R ≈>Ωk 1,取bb'r =200Ω有≈be r CQ(mA)

bb'e b'bb'I mA

26β

+=+r r r mA r R mA I bb i CQ 95.1200

100026

60mV 26)('=-⨯=-<β

,取mA 0.2CQ =I

取V 7.3V BQ =，V 7.0V BEQ =有k Ω5.10

.27

.07.3V V BEQ

BQ =-=

-≈CQ

e I R ，取E24系列（%5±）标称值，k Ω0.1=e R 由图3.1有

k Ω24~122

10~57.360)105(1

2）（）（=⨯⨯=-==

CQ

BQ BQ b I V I V R β

取E34系列标称值，Ω=K 302b R

2

12

b b b CC

BQ R R R V V +≈

K Ω607

.3)

7.312(302

1=-⨯=

-≈BQ

BQ

CC b b V V V R R

取E24系列标称值，Ω=K 571b R

Ω=⨯+=+=9802

26

60200)mA (mV 26'CQ bb be I r r β

由

L c L R R R //'=，有

K Ω65.060

98

.040A be

V '≈⨯=

=

β

r R L

K Ω14.165.0365

.03L 'L 'L ≈-⨯≈-=R R R R R L c

取E24系列标称值，K Ω2=c R

放大电路的通频带主要受电路中存在的各种电容的影响，H f 主要受BJT 结电容及电路中分布电容的限制;L f 主要受耦合电容b1C 、b2C 及旁路电容e C 的影响。 要严格计算b1C 、b2C 及e C 同时作用对L f 的影响，计算较为复杂。通过分析可知，

b1C 、b2C 、e C 愈大，L f 愈低，因此，在工程设计中，为了简化计算，通常采用以b1C 或b2C 或e C 单独作用时的转折频率作为基本频率，再降低若干倍作为下限频率的方法，电容b1C 、b2C 、e C 单独作用时对应的等效回路分别如图4.3（a ）、（b ）、（c ）所示。如果设计要求中，L f 为已知量，则可按下列表达式估算：

)

(21

)

103(be s L b1r R f C +-≥π （a ）