晶体管放大器的设计与仿真.ppt
晶体管放大器的设计与仿真,一、实验目的学习晶体管放大电路的设计方法；熟悉用Multisim2001软件对电路进行模拟仿真；了解负反馈对放大电路性能的影响。,二、设计任务,单级阻容耦合晶体管放大器设计,已知条件,VCC=+12V,RL=3k,Vi=10mV(有效值),RS=600,技术指标要求,AV40,Ri1k,Ro3k,fL100Hz,fH100kHz,电路稳定性好。,三、设计步骤,修改电路方案,修改电路参数,是否要修改电路方案,N,N,Y,二、设计任务,已知条件,VCC=+12V,RL=3k,Vi=10mV(有效值),RS=600,技术指标要求,AV40,Ri1k,Ro3k,fL100Hz,fH100kHz,电路稳定性好。,四、拟定电路方案,选择电路形式,考虑到电压增益要求，采用分压式射极偏置电路，并可获得稳定的静态工作点。,问：如果其它要求不变，只是输出阻抗Ro100，采用何种电路？,输出电阻比较小，所以输出级应采用射极跟随器或引入电压负反馈，而射极跟随器无电压增益，故可采用两级放大电路的设计。,工作原理,电路的Q点稳定，Q点主要由RB1、RB2、RE、RC及+VCC所决定。,温度T,IC,IE,IC,VE、VBQ不变,VBE,IB,（反馈控制）,若I1 IBQ，,VBQ VBE,工作点稳定的必要条件：I1IBQ，VBQVBE,一般取,RE愈大，直流负反馈愈强，电路的稳定性愈好。一般,电路参数的确定：,VEQ=(0.20.5)VCC,RC由RO或AV确定：,RC RO,或,RC,设计小信号放大器时，一般取 ICQ=(0.52)mA，,上限频率fH主要受晶体管结电容及电路分布电容的限制，下限频率 fL主要受耦合电容CB、CC及射极旁路电容CE的影响如果放大器下限频率fL已知，可按下列表达式估算电容CB、CC和CE：,通常取CB=CC，用上面两式算出电容值，取较大的作为CB（或CC）。,电路参数的确定：,选择晶体管因放大器上限频率fH100 kHz，要求较高，故选用高频小功率管3DG6，其特性参数 ICM=20mA，V(BR)CEO20V，fT 150MHz 通常要求 的值大于AV的值，故选=60,设置Q点并计算元件参数,要求Ri1k，而,取ICQ=1.5 mA,依据指标要求、静态工作点范围、经验值进行计算,若取VBQ=3V，得,取标称值，RE=1.5 kW,设置Q点并计算元件参数,因,依据指标要求、静态工作点范围、经验值进行计算,在安装实际电路时，为使静态工作点调整方便，RB1由30kW固定电阻与100kW电位器相串联而成。,设置Q点并计算元件参数,依据指标要求、静态工作点范围、经验值进行计算,综合考虑，取标称值，RB1.5 kW。,因 ICQ1.5mA，,要求AV40,由 得,设置Q点并计算元件参数,计算电容为：,取标称值，CC=CB=10mF,取标称值，CE=100mF,画出电路带参数的电路图,根据上述设计，得到放大器的电路图如下：,16,Q点设置是否合适？,（1）给放大器送入规定的输入信号，如Vi=10mV，fi=1kHz的正弦波。,（2）用示波器观察放大器的输出vo无失真。,（4）此时移去信号源，分别测量放大器的静态工作点VBQ、VEQ、VCQ，并计算VCEQ、ICQ。,（3）略增大输入信号，vo无明显失真，或者逐渐增大输入信号时，vo顶部和底部差不多同时开始畸变，说明Q点设置得比较合适。,17,六、主要性能指标及其测试方法,晶体管放大器的主要性能指标有 电压放大倍数AV 输入电阻Ri 输出电阻Ro 通频带BWfHfL 注意：维持输入信号的幅值不变且输出波形不失真,18,六、主要性能指标及其测试方法,2、输入电阻Ri,理论计算,实验测试,串联一个已知电阻R,在输出波形不失真情况下，用晶体管毫伏表或示波器，分别测量出Vi与Vs的值，则,19,六、主要性能指标及其测试方法,3、输出电阻RO,理论计算,实验测试,开关S,(1)在输出波形不失真情况下，用晶体管毫伏表或示波器，测量负载开路时的输出电压的值Vo；(2)接入RL后，测量负载上的电压的值VoL,ro为晶体管输出电阻。,20,七.电路参数修改,对于一个新设计的放大器，可能有些指标达不到要求，这时需要调整电路参数。,Ri,1、如何调整电压放大倍数AV？,21,2、如何调整放大器的下限频率fL？,希望降低放大器下限频率fL，根据电容计算式，也有三种途径，即,不论何种途径，都会影响放大器的性能指标，只能根据具体指标要求，综合考虑。,22,3、负反馈对放大器性能有何影响？,引入交流负反馈后，放大器的电压放大倍数将下降，其表达式为,式中，F为反馈网络的传输系数；AV为无负反馈时的电压放大倍数。,引入负反馈后，虽然电压放大倍数下降，但可以改善放大器的其它性能。,23,七.电路参数修改,3、负反馈对放大器性能有何影响？,负反馈放大器的上限频率fHF与下限频率fLF的表达式分别为,可见，引入负反馈后通频带加宽。,24,七.电路参数修改,3、负反馈对放大器性能有何影响？,电流串联负反馈放大器,实验表明，RF取几十欧姆，可以明显地提高放大器的输入阻抗，降低放大器的下限频率，改善非线性失真。,25,实验步骤与要求,（1）根据已知条件及性能指标要求设置静态工作点，计算电路元件参数。（2）用Multisim软件对所设计的电路进行仿真分析，根据分析情况进行参数调整。（3）上述各项完成后，可安装电路进行实验研究。（4）所有实验完成后，写出设计性实验报告。,
