实验二晶体管放大电路的设计

晶体管放大电路的设计（设计性实验）一．设计题目：单极晶体管阻容耦合放大器的设计

(1)已知条件V

cc ＝+12V，R

L

＝2.4KΩ，V i＝10mV，R s＝2KΩ

(2)性能指标要求A

v >40，R

i

>l KΩ，R O<2KΩ,F L<100Hz，F H>100kHz

二．设计步骤及要求

(1)根据已知条件及性能指标要求，确定电路器件，设置静态工作点，计算电路元件参数。

(2)在实验线路板上安装电路。调整并测量静态工作点，使其满足设计计算值的要求。

(3)测试性能指标，调整与修改元件参数值，使其满足放大器性能指标的要求。

三．实验方案与设计过程

1．工作原理

图2-1为电阻分压式工作点稳定单管放大器实验电路图。它的偏置电路采用

R b1和R

b2

组成的分压电路，并在发射极中接有电阻R

e

，以稳定放大器的静态工作

点。当在放大器的输入端加入输入信号u

i

后，在放大器的输出端便可得到一个

与u

i 相位相反，幅值被放大了的输出信号u

，从而实现了电压放大。

图2-1 单管放大器实验电路图

2．设计过程

首先，选择电路形式及晶体管。采用如图2-1所示的分压式电流负反馈偏置电路，可以获得稳定的静态工作点。因放大器的上限频率要求较高，故选用高频

小功率管，其特性参数I

cM ＝20mA，V

(BR)CEO

≥20V，f

T

≥150MHz。通常要求β的值大

于A

v

的值，故选β＝60。

其次，设置静态工作点并计算元件参数。由于是小信号放大器，故采用公式

法设置静态工作点Q ，计算如下：

要求R i >l K Ω(R i ≈r be )，根据公式

26()26()

(1)

300()()be b eQ cQ mV mV r r I mA I mA ββ

=++≈+

26 2.21000300

cQ I mA mA β

<

=-

取2cQ I mA = 若取3bQ V V =,由 1.15bQ be

e cQ

V V R k I -≈

=Ω，取标称值1k Ω

由120(5~10)

bQ b V R k β=

=Ω

2157CC bQ b b bQ

V V R R k V -≈

=Ω

为使静态工作点调整方便，2b R 由20k Ω固定电阻和100k Ω电位器串联而成。

26()

300 1.08()

be cQ mV r k I mA β

=+=Ω

由'

L o V i be

R V A V r β-==得 '

0.72L

be V r A R β≈= 则'

'

1L L

C L L

R R R k R R ==Ω-，综合考虑，取标称值2.4k Ω 由于()()S be C L R r R R +<+,比较

1

(3~10)

2()b L S be C f R r π≥+

1

(3~10)

2()

c L c L C f R R π≥+

由1

(3~10)

8.22()

b L S be C F f R r μπ≥=+,取标称值10F μ

取10c b C C F μ==,

由1

(1~3)

98.52(||)

1e s be L c C F R r

f R μπβ

≥=++,取标称值100F μ

设计的电路如图图2-2

图2-2 设计的电路

四、实验设备与器件

1、＋12V 直流电源

2、函数信号发生器

3、双踪示波器

4、交流毫伏表

5、直流电压表

6、直流毫安表

7、频率计

8、万用电表

9、晶体三极管3DG6×1(β＝50～100)或9011×1 、电阻器、电容器若干 五、实验内容

实验电路如图2－2所示。各电子仪器可按实验一中方式连接，为防止干扰，各仪器的公共端必须连在一起，同时信号源、交流毫伏表和示波器的引线应采用专用电缆线或屏蔽线，如使用屏蔽线，则屏蔽线的外包金属网应接在公共接地端上。

放大器的设计和调试一般包括：放大器静态工作点的测量与调试，放大器各项动态参数的选择与调试等。

1、 放大器静态工作点的测量与调试

在图2-2电路中，当流过偏置电阻R b1和R b2的电流远大于晶体管T 的基极电流I B 时（一般5～10倍），则它的静态工作点可用下式估算 ≈

+b1

B C

C b1b2

R U U R R

U CE ＝U CC －I C （R C ＋R E ）

1) 静态工作点的测量

测量放大器的静态工作点，应在输入信号u i ＝0的情况下进行， 即将放大器输入端与

地端短接，然后选用量程合适的直流毫安表和直流电压表，分别测量晶体管的集电极电流I C 以及各电极对地的电位U B 、U C 和U E 。一般实验中，为了避免断开集电极，所以采用测量电

压U E 或U C ，然后算出I C 的方法，例如，只要测出U E ，即可用 E E E C R U I I =

≈算出I C （也可根据C

C

CC C R U U I -=，由U C 确定I C ）， 同时也能算出U BE ＝U B －U E ，U CE ＝U C －U E 。

为了减小误差，提高测量精度，应选用内阻较高的直流电压表。

2) 静态工作点的调试

静态工作点是否合适，对放大器的性能和输出波形都有很大影响。如工作点偏高，放

大器在加入交流信号以后易产生饱和失真，此时u O 的负半周将被削底，如图2－3(a)所示；

(a) (b)

图2－3 静态工作点对u O 波形失真的影响

如工作点偏低则易产生截止失真，即u O 的正半周被缩顶（一般截止失真不如饱和失真明显），如图2－3(b)所示。这些情况都不符合不失真放大的要求。所以在选定工作点以后还必须进

行动态调试，即在放大器的输入端加入一定的输入电压u i ，检查输出电压u O 的大小和波形是否满足要求。如不满足，则应调节静态工作点的位置。

改变电路参数U CC 、R C 、R B （R B1、R B2）都会引起静态工作点的变化，如图2－4所示。

C

E

BE

B E I R U U I ≈-≈