三极管放大电路设计与分析

三极管放大电路设计与分析

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三极管放大电路设计分析

实验名称 三极管放大电路设计

日期 姓名

专业

一、 实验目的

1、 设计一个三极管放大电路，采用单电源供电；

2、 使输出信号增益≥20dB ，输出幅值≥10Vpp ；

3、使3dB 带宽10Hz~1MHz ；

二、 实验原理

.1根据实验要求构建出基本电路图

如图为共射级放大电路

共射极放大电路既有电

流放大作用，又有电压放大作用，故常用于小信号的放大。改变电路的静态工作点，可调节电路的电压放大倍数。而电路工作点的调整，主要是通过改变电路参数来实现。(负载电阻

R L 的变化不影响电路的静态工作点，

只改变电路的电压放大倍数。)该电路信号从基极输入，从集电极输出。输入电阻与相同材料的二极管正向偏置电阻相当，输出电阻较高，适用于多级放大电路的中间级。故选择此种电路设计方案。

2.2根据电路图进行基本计算

2.2.1求各部分直流电位

基极直流电位： B V =)/(212R R R V CC + 发射极直流电位： BE B E V V V -= 又BE V =0.6v ，故6.0-=B E V V V

发射极上的直流电流：E I =E V /E R =(6.0-B V V)/E R 集电极的直流电压C V =CC V -C I C R 2.2.2求交流电压放大倍数

由交流输入电压i v 引起的e i 的交流变化e i ∆为：e i ∆=i v /E R

另集电极的交流变化为c i ∆，则c v 的交流变化部分c v ∆为：

c v ∆=c i ∆C R =(E i R v )C R

另外因为用1C 将c v 的直流成分截去，故交流输出信号0v 即为c v ∆的本身：

0v =c v ∆=(E i R v )C R 。因此，该电路的交流电压放大倍数V A 为：V A =0v /i v =C R /E R 。

所以可以认为放大倍数V A 与FE h 无关，而是由C R 与E R 之比来决定的（因为基极电流为0，所以与FE h 无关，然而，严格来讲，是有关系的）。在该实验中输出信号增益≥20dB ，故C R /E R ≥10

三、实验过程 3.1设计电路

3.1.1确定三级管型号

通过查阅给定的五种三极管技术文档，2N5551完全符合相应技术要求，其

CM P =0.625W(25C ),FE h =80‐250，T f =80MHZ,CBO V =180V,CEO V =160V 。可以完成实验任

务，且该三极管方便在multisim 仿真（其他几种三极管在multisim 库中没有对应的模拟原件），故选择2N5551。 3.1.2确定直流电源电压

为了达到输出幅值≥10Vpp 的要求，显然要使用10V 以上的电压电源，又为了使集电极电流流动，由于发射极电阻E R 上最低加上1-2V 电压（因为BE V 约为0.6V ，但其有-2.5mV/C

的温度特性），所以电源电压最低为11-12V 。为了避免输出波形失真，最好把集电极电位电压C V 设定在CC V 与E V 的中点，为使静态工作点取值合适，故选择25V 直流电源供电。 3.1.3C R 与E R

因为C R /E R ≥10,这里取10，设E R 压降为1V ，C I 为3mA 。E R =E V /E I 约为330Ω，故C R 为3.3 k Ω。 3.1.4基极偏置电路设计

由以上步骤经计算可得，1R =65k Ω,2R =5k Ω,取电阻标准值，1R =62k Ω，2R =4.7k Ω 3.1.耦合电容1C 与2C

由于1C 2C 分别与1R 2R 以及负载形成高通滤波器，根据实验要求使3dB 带宽10Hz~1MHz ，f=1/(2πB R 2C )=10其中B R =1R ∥2R ，解得2C 约为3uF ，1C 取值与2C 一致。 3.6确定电源去耦电容

在电源上并联一个小电容和一个大电容，可以在很宽的频率范围内降低电源对GND 的阻抗。一般选用1uF 的瓷片电容，与10uF 的电解电容。 3.2multisim 仿真

按照设计在multisim 中连接好电路图，如图所示

用示波器仿真如下图，此时频率为10kHZ

波特图示仪仿真结果如下

中频区

半功率点，10HZ满足实验要求

高频特性不符合实验要求，过高

R上并联一个小电容，使其在高频时放大倍数下降，仿于是修改电路图，并仿真，在

C

真结果如下

波特图示仪仿真结果如下

大致符合实验要求，故采用此电路图进行焊接 3.3焊接电路并进行实际测试

测试结果显示，放大电路无失真现象，在10HZ 时频率特性较好，但在1MHZ 时放大倍数急剧下降，实际半功率点在150KHZ 左右，将C R 旁并联的小电容拆除后高频特性仍旧只在200KHZ 左右，严重不符标准，故此电路作废，重新设计电路。 3.4重新设计的电路图及其仿真结果

R1505Ω

R243ΩR313kΩ

R4

1.2kΩC5

10uF V118 V

V2

500mVrms 1kHz 0° 0

00

C6100nF 0

Q1

2N555120

XBP1

IN

OUT

XSC1

A

B

Ext Trig

+

+

_

_

+_

C3151pF 8C7

20uF

1

C220uF 4

3

6