晶体管放大电路设计

晶体管小信号放大器 的设计
4．总体设计
（1）课题分析 根据设计要求，要实现电压放大倍数Au=100；输入阻抗
Ri≥47KΩ；采用单级双极型三极管放大电路是无法实现的，就本 题而言，系统可分为二级：输入级和主放大级。总体结构如图1-1 所示。
图1-1 晶体管电压放大器方框图
（2）方案讨论 ①输入级：主要完成阻抗变换，实现输入阻抗Ri≥47KΩ的
晶体管小信号放大器 的设计
2．设计任务与要求 设计并一个分立元件组成的晶体管放大器。已知：输入信号
电压ui=20mV，f =1KHZ；负载电阻RBiblioteka Baidu=5.1KΩ；工作温度范围0～ 45℃。
主要技术指标要求如下： （1）电压放大倍数Au=100； （2）输入阻抗Ri≥47KΩ； （3）带宽BW=50Hz~100KHz； 3．预备知识 （1）认真复习教材中关于晶体管基本放大电路的有关知识； （2）深刻理解晶体管放大电路的偏置条件及对电路的影响； （3）掌握单极型晶体管的性能特点； （4）掌握常用电工测量仪表的基本原理和正确使用方法。
根据管子的电流放大作用有
IC IB 60 28.5 1.71mA 又由于 VCC IC RC UCEQ U E
若取UCEQ=4V，UE=3.3V 得
RC
VCC
UCEQ IC
UE
12 4 3.3 1.71
2.75K
取标称值RC=3K
图1-2 固定分压偏置式放大电路
晶体管小信号放大器 的设计
电子技术应用专业“双师”培训讲座
通信与电子学院
主讲人：曾旺辉
第四讲 晶体管放大电路的设计
晶体管小信号放大器 的设计
1．题目概述
晶体管小信号放大器主要用于前级微弱信号放大，如话 筒放大，磁头放大及其他传感器信号源的放大等，除保证足 够的增益外，还起到阻抗变换的作用。
通过本项目的学习，掌握晶体管放大器的正确设计方法。 加深对晶体管的放大作用的理解，正确理解晶体管处于放大 状态下的偏置条件；能够熟练的对晶体管放大电路进行调整， 以使其満足工程实际的要求。同时正确掌握放大器电压放大 倍数、输入输出电阻及最大不失真输出电压的测试方法，为 今后的复杂电路设计打下良好的基础。
再按VCC≥2uom+UE+UCES=2×2.82+3.3+1=10V。考虑留有余量取 VCC=12V(标准等级电压)。
③计算和确定集电极电阻RC 由放大电路的静、动态分析可知，RC是决定 静态工作点和满足电压增益要求的一个关键 元件。一般应从输入至输出逐步推算。
先确定输入回路的动态范围：
基极信号电流的幅值为
图1-2 固定分压偏置式放大电路
晶体管小信号放大器 的设计
5．主放大电路设计
②确定电源电压VCC 为保证放大输出信号幅度的动态范围内不会产生非线性失真，一 般取VCC≥2uom+UE+UCES 由于输入信号电压幅值为 uim 2ui 1.41 20 28.2mV 则输出信号电压幅值为 uom Au uim 100 28.2 2.82V 若取三极管饱和压降的临界值UCES≈1V， 则静态集一射压降设置在
I bm
uim rbe
图1-2 固定分压偏置式放大电路
晶体管小信号放大器 的设计
5．主放大电路设计
取若rbe=1.2KΩ，则
I bm
28.2mV 1103
23.5A
为了使输入动态信号不出现非线性失真，即信号动态工作不进入输
入特性下面的弯曲部分，通常取最小基极电流 Ibmin 5A
则静态基流 IB Ibm Ibmin 23.5 5 28.5A 再在输出回路进行静态计算：
U CEQ≥uom+UCES=3.82V
又由于这种典型放大器静态的工作(估 算)条件是：I1≈I2>>IB和UB>>UBE
图1-2 固定分压偏置式放大电路
晶体管小信号放大器 的设计
5．主放大电路设计
一般取I1=(5-10)IB和UB=(5～10)VBE。硅管UB=3～5V，锗管UB=1～ 3V ，若近似取UB=4V，UE=UB-0.7=3.3V
5．主放大电路设计
④计算确定射极电阻Re ⑤计算确定Rb1、Rb2
Re
UB
U BE IE
4 0.7 1.71 0.029
1.65K
取标称值RE=1.8K
由I1=(5-10)IB，取I1=5IB=5×28.5≈0.1425mA
Rb1
VCC U B I1
12 4 0.1425
56 K
即为标称值
⑦校验 Au
由于
rbe
200 26mV IB
200 26 1.1K 28.5
RL RC // RL 3 // 5.1 1.9K
Au
RL
rbe
60 1.9 104 1.1
100
符合指标要求。
图1-2 固定分压偏置式放大电路
晶体管小信号放大器 的设计
6．输入电路设计
（1）电路类型选择：为实现输入阻抗Ri≥47KΩ的设计要求， 根据模拟电路知识，输入级宜选用共集电极电路（射极输出器）。 这种电路具有输入阻抗高、输出阻抗低的特点。
设计要求； ②主放大级：主要完成电压放大作用，实现电压放大倍数
Au=100的设计要求。
晶体管小信号放大器 的设计
5．主放大电路设计 （1）电路类型选择：为了实现电压放大倍数Au=100的设计要求， 主放大级宜采用固定分压偏式共射大电路形式，工作稳定性最好。
（2）电路结构：如右图1-2所示。
（3）元件选取与参数计算： ①选择半导体三极管：从给出的技术 要求可知，该电路工作在低频小信号 场合，工作温度范围又较宽，故可选 择热稳定性较好的低频小功率三级管 3DG6B，从手册上查出它的主要参 数是PCM=100mW，ICM=20mA， UCEO≥20V，对该管进行实测，假 设β=60。
Rb 2
UB I1 IB
0.1425
4 0.0285
35K
取标称值Rb2=36K
实际电路中Rb1用一个固定电阻与一个可 调电阻串联来代替，方便工作点的调节。 图1-2 固定分压偏置式放大电路
晶体管小信号放大器 的设计
5．主放大电路设计
⑥确定耦合电容和射极旁路电容C1、C2和Ce
如果是放大低频信号(f=20Hz～200KHz)，则耦合电容和射极旁路电 容可直接取经验标称值：C1 C2 10 ~ 20F /16V Ce 50 ~ 100F /16V