模电BJT放大电路

BJT 放大电路设计
一、 实验目的
电压放大电路的设计，要求：电压放大倍数：1000；输入电阻：〉100千欧；输出电阻：〈100欧姆；通频带：1kHz-100kHz ；
动态范围：2V ，我们采用bjt 的放大电路来设计，由于输出电阻的限制，我们的最后一级采用的共基电路，电压的放大倍数小于一，因此一二级采用共射放大电路，因为输入电阻过大，我们第一级的放大倍数较小，通过改变电容大小控制通频带。

二、理论推导：
设计的电路图以及交流小信号模型图（采用了两级射极放大器
和一级共射放大器级联
题目要求：
为了设计方便，我们
令：
A V 1=10A V 2=100
，令Vcc=10V ，静态工作点
Vce=5V ，
且输出电阻输入电阻应满足：
A V =A V 1A V 2A V 3=1000
R i =(R
B1
//R
B2
//r
be1
)>100k W
R
B1
>100k W
R
B2
>100k W
r
be1
>100k W
r be1=(1+b
1
)
V
T
R
E1
V
CC
R
B2
R
B3
+R
B2
-0.7
r be1=(1+b
1
)
0.026VR
1
4-0.7
>100
第一级共设放大器：
V CE1=V
CC
-(R
C1
+R
B4
)
V
CC
R
B2
R
B3
+R
B2
-0.7
R
E1
A V1=
-b
1
(R
C1
//R
B3
//R
B4
//r
be2
)
r
be1
=-10
r be2=(1+b
2
)
V
T
R
E2
V
CC
R
B4
R
B3
+R
B4
-0.7
化简得：
r be2=(1+b
2
)
0.026R
E2
4-0.7
第二级共设放大电路：
r be2=(1+b
2
)
V
T
R
E2
V
CC
R
B4
R
B3
+R
B4
-0.7
r be2=(1+b
2
)
0.026R
E2
4-0.7
V CE2=V
CC
-(R
C2
+R
E2
)
V
CC
R
B4
R
B3
+R
B4
-0.7
R
E2
b 2(R
C2
//R
B5
//(R
E3
//R
L
)r
be2
(1+b
3
))
r
be3
=100
第三级
R 0=R
E3
//
r
be
+(R
C2
//R
B5
)
1+b
3
I B3=
V
CC
-0.7
R
B5
+(1+b
3
)R
E3
r be3=
V
T
I
B
=
V
T
R
B5
+(1+b
3
)R
E3
éëùû
V
CC
-0.7
U
CE3=V
CC
-(1+b
3
)
V
CC
-0.7
R
B5
+(1+b
3
)R
E3
R
E3
由上述计算的如下的关系式：
R C1//R
B3
//R
B4
//r
be2
=
0.26R
E1
4-0.7
R E1=2R
C1
R E1=2R
C2
R C2//R
B5
//(R
B4
+R
L
)r
be3
(1+b
3
)=
2.6R
E2
4-0.7
r be3=
0.026R
B5
+(1+b
3
)R
E3
éëùû
9.3
=4.3(1+b
3
)R
E3
R 0=R
E3
r
be3
+R
C2
//R
B5
1+b
3
<0.1K W
求下转折频率fL：
因为旁路电容对fL的影响最大，为简单起见，只考虑旁路电容的影
响。

电路中共存在CE1和CE2两个旁路电容。

只考虑CE1时，从CE1端口视入的等效电阻为
2
1//////
1
2111β++=be B B s E E r R R R R R s
1
11E E E C R s
s
⋅=τ
只考虑CE2时，从CE2端口视入的等效电阻为
2
1//////
2
43122β++=be B B C E E r R R R R R s
2
22E E E C R s
s
⋅=τ
所以
s
s
E
E
L 211
1
ττω+
=
π
ω2L
L f =
求上转折频率fH ： 第一级：
①Cb ’e 单独作用时
1111''21''211//)//(//])////[(e b bb e b bb s s r r R R r r R R R R +≈+=
1
'11e b s s C R ⋅=τ
②Cb ’c 单独作用时
)
//////]}(//)////[(1{//)////(24311121111''''212be B B C e b bb B B s m e b bb s s r R R R r r R R R g r r R R R R ++++=1
'22c b s s C R ⋅=τ
第二级：
①Cb ’e2单独作用时
22431''1//)////(e b bb B B C s r r R R R R +=
2
'33e b s s C R ⋅=τ
②Cb ’c 单独作用时
)]
////(//]}[//)////[(1{//)////(335222*********''''4C E be B C e b bb B B C m e b bb B B C s R R r R R r r R R R g r r R R R R +++++=c b s s C R '44⋅=τ
第三级： Cb ’e 单独作用时
)//////(35233''5L E B C bb b b s R R R R r r R ++=
c b s s C R '55⋅=τ
所以
∑=
i
H τ
ω1
π
ω2H
H f =
动态范围是2V ，即输出电压的峰峰值为2V ，且不出现失真。

因为电压增益为1000倍，所以我们设置交流输入电压为2mv 。

三、仿真模拟：
根据上面设计的电路图和推导出来的各个元件参数之间的关系，
我们利用Multisim 进行了仿真。

电路图如下：
得到的输入输出电压波形图如下：
四、结论：
通过设计两级射极放大器和一级共射放大器级联，我们实现了电压增益1000倍，输入电阻大于100kΩ，输出电阻小于100Ω，动态范围2V，通频带1KHz到100KHz。