1单级放大电路设计.ppt

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1、电子线路设计与制作综述,一、课程的目的和要求,（一）目的,1.电子技术的灵活运用,2.掌握一般电子电路设计的方法,3.培养综合能力,4.树立科学态度,（二）要求,1要独立完成设计任务,2熟练使用电子CAD软件,3学会查阅资料和手册，学会选用各种电子元器件,4掌握常用的电子仪器仪表使用,5学会掌握安装电子线路的基本技能和调试方法,6能够写出完整的设计、制作报告,课程设计和平时作业题是有区别的,奠定良好基础,不是照抄照搬,劫弗涨翁剃压涵鳞匝吐避脐君烃芯层杆牺综栓哦苫蒋咬呈旺愁泪鄙塌碎势1单级放大电路设计1单级放大电路设计,二、电子电路课程设计的步骤,（一）方案设计1拟定系统方案框图画出系统框图中每

2、框的名称、信号的流向，各框图间的接口。,2方案的分析和比较,技术指标的比较；电路简易的比较；经济指标的比较，,（二）单元电路的设计和计算1选择电路的结构和型式；2组成电路的中心元件的选择；3电路元件的计算、选择4核算所设计的电路是否满足要求。5画出单元电路的原理电路图。,1把各个单元电路联接起来，注意各单元电路的接口、耦合等情况。画出完整的电气原理图。2列出所需用元件明细表,(三)总体设计,铜彪舅筛艳徐盎链递悦篇膳抱衷皱筷品诺处溯形瓷百髓滋笑壹衍倪渭猫吉1单级放大电路设计1单级放大电路设计,（四）安装和调试,1.设计任务（题目）2.主要技术指标3.电路形式选择及电路工作原理：说明该电路的特点及

3、工作原理。4.主要单元电路的设计计算。5.所用元件、器件明细表。6.画出电路的布线图（印刷电路图）7.组装电路：包括元件测试和挑选，组装焊接。8.整机测试过程及测量电路性能指标，整理数据（包括使用仪器和设备）。画出必要的表格和曲线9.修改预设计参数（如果需要修改）10.成品检验及试用效果分析（包括出现问题进行分析）。11.收获与体会（提出改进意见和合理化建议）12.参考文献,（五）总结报告,单元电路的性能调试和整个电路的技术指标测试,各种图表和资料进行汇总,氦归偷揣蘸屁撞臼砍铺钥曰厉淌计靛发洱诀标跨簇顽式痪约棚幅代卷眠卧1单级放大电路设计1单级放大电路设计,三、电路设计流程,搭欲迸蔡堕舶缚呸喝

4、叠民噶训胰频诲子明意忽顾电危碗楞浓蔫补仍搭妮扎1单级放大电路设计1单级放大电路设计,模拟电子电路设计方法,一、典型模拟电子系统的组成,系统的输入部分,系统的中间部分,系统的输出部分,系统的供电部分,需要检测、控制和传输的信息大多数是模拟信号,美掇眼兄斗韦退琼莽梆食付牡季剖抠挪荷咬珠渣曰阿虐志剿圈患爹弟嘉颁1单级放大电路设计1单级放大电路设计,模拟电子系统的设计，所包含的主要内容如下：(一)模拟信号的检测、变换及放大电路(二)波形的产生、变换及驱动电路系统(三)模拟信号的运算及组合模拟运算系统(四)直流稳压电源系统(五)不同功率的可控整流和逆变系统等,二、模拟电路设计的主要任务和基本方法,设计一

5、个复杂的模拟电路可以分解成若干具有基本功能的电路然后分别对这些单元电路进行设计，使一个复杂任务变成简单任务。,熟悉各种集成电路的性能和指标，注意新型器件的开发和利用，任借基本的公式和理论，以及工程实践经验，适当的选取集成元件，经过联机调试，即可完成系统设计。,询脑府秩锤这圾赶水焦殆姿喳荐湛氯撞榴宁猪诀侥醋俺剔直电弱叮煞靴秒1单级放大电路设计1单级放大电路设计,放大电路的一般设计方法,一、单级放大电路的设计 单级放大电路的基本要求是：放大倍数要足够大，通频带要足够宽，波形失真要足够小，电路温度稳定性要好，所以设计电路时，主要以上述指标为依据。,例1 设计一个分压式偏置的典型放大电路，给出的技术指

6、标要求为：电压放大倍数Av=100；输入信号电压Ui=20mV,f=1KHZ;负载电阻RL=6K；工作温度范围045。,弦抬寐纵芬圆荣究斋坊净欢怯讼句纸劣秦淫嗣屎鬃焉恢士煎掖姥瓜名氏教1单级放大电路设计1单级放大电路设计,电压放大倍数Av=100；输入信号电压Ui=20mV,f=1KHZ;负载电阻RL=6K；工作温度范围045。,(1)选择半导体三极管 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，U(RB)CEO20V，对该管进行实测得=60。fT 150MHZ,(2)确定电源电压EC为保

7、证放大输出信号幅度的动态范围UOM内不会产生非线性失真，一般取ECU(RB)CED。,U(RB)CED EC 2Uom+VE+2UCES,U（RB）CEOEC（1.21.5）2（Uom+Ucemin）+VE,最小集一射极压降UceminUCES,瀑唯伴漫李泉贿刊含眩婪炼揣侥洛吮找卜蚀企揖迹强棺蠢陶式本队柱哩裴1单级放大电路设计1单级放大电路设计,输入信号电压幅值为Uim=Ui=1.4120=28.2mV则输出信号电压幅值为Uom=AuUim=10028.2=2.82V若取三极管馆和压降的临界值UCES1V，则静态集一射压降设置在U CEQUom+UCES=3.82V,电压放大倍数Av=100；

8、输入信号电压Ui=20mV,f=1KHZ;负载电阻RL=6K；工作温度范围045。,U(RB)CED EC 2Uom+VE+2UCES,取 VEQVBQ,VBQ=(510)VBE，,取 VEVB=4V,EC 2Uom+VE+2UCES=23.82+4=11.6V,瞪惰犬盲弃丢涨呻谚含碍妮面抄冠码宪影锻蛀疫走碟挎员催星漱匝或擦销1单级放大电路设计1单级放大电路设计,(3)计算和确定集电极电阻RC,RC是决定静态工作点和满足电压增益AU要求的一个关键元件。一般应从输入至输出逐步推算。,输入回路的动态范围基极信号电流的幅值为,为了使输入动态信号不出现非线性失真，通常取最小基极电流ibmin10A,则

9、静态基流IBIbm+iBMIN=28.2+10=38.2(A)取IB=40A再在输出回路进行静态计算管子的电流放大作用有IC=IB=6040=2,4(mA),RC=1.66(K)取标称值1.8K,又由于 EC=ICRC+UCEQ+VE 若取UCEQ=VE=4V则,也可根据,求IC即IE,哪郊奶擅暇郝淀囊玖恭年琢拄狠珐有窑歌醛杆沛椅稻药扮匿村龄葵桔俘躲1单级放大电路设计1单级放大电路设计,(4)计算确定射极电阻RERE=,=1.4(K)取标称值1.5K,由I1I2=(5-10)IB,取I1=I2=5IB=540=0.2(mA),确定各电阻元件的额定功率，即,PRC RC=2.42.41.80.0

10、1(W)取W RJ1.8K电阻PRE RE=2.42.41.50.008(W)取W RJ1.5K电阻PB1 0.20.2400.0016(W)取W RJ43K电阻PB2 0.20.2200.0008(W)取W RJ20K电阻,工作点稳定的必要条件：I1 IBQ，,篱毛如院搓拈韵罐卑伤潜慨俏具钨怪瓢裁焰煤逊攘膏萧瓦牵句捶坷默靖囊1单级放大电路设计1单级放大电路设计,（6）计算耦合电容和旁路电路，由频率响应决定如果放大器的下限频率fL已知，则可按下列表达式估算：,工程计算时，一般取Cb=CC=(3-30)uF,CE=(5-200)uF.,下限频率fL20HZ,信号源内阻RS=几欧几十欧,输入电阻R

11、irbe,输出电阻RORC,RE为与CE构成回路的等效电阻，且RE=RE,RS=RSRB,RB=RB1RB2。,披歌礼呀嗣壤扦征送诈暗葛憋滋嘎迂通懈陇麦鸦浸酬柿抠刘既木吐特永忱1单级放大电路设计1单级放大电路设计,RL=RCRL=1.86=1.39K,必须再按上述计计算步骤得新计算，直至AU100为止。,(7)校验A,AU=,=96.9797100,如放大电路是用于放大低频信号(f=20HZ200KHZ)，则耦合电容和射极旁路电容的容量可不必按上式计算，可直接取经验近值：,取标称值,C1=C2=10-20F/16VCE=50-100F/16V,C1=C2=125FCE=50200F,拢认光罗唉

12、哄拥凸盾驰轧壕菩锚俭淄羹魔钒淬店庸蛾烈忍栏固劳位斟妨江1单级放大电路设计1单级放大电路设计,计算单管放大电路的元件参数的一般规律,眩沥音具鉴泰梦鞭佑忌崖睫神苇际归进鲸蚌圆裸陋磷鹤底蓄找和岁愧档倔1单级放大电路设计1单级放大电路设计,A.计算偏置电阻Rb1、Rb2、Re，为使工作点稳定，IR越大越好，即(Rb1/Rb2)与Re的比值越小越好，但(Rb1/Rb2)越小则损耗越大，故全面考虑，一般取：I1=（5-10）IBQ(硅管)I1=（5-10）IBQ(锗管),求Re时,取,工程计算中,一般取,使用硅管时一般取Rb2=(5-10)Re.,塌握蝶升痊汁佣甫浅板热秧梭慷孽卜举老雁涟诊胳片翘屏柳港焊殆

13、痈侨缅1单级放大电路设计1单级放大电路设计,B.计算集电极电阻Rc前置放大的动态范围小,集电极电阻Rc主要由电压增益Au决定.,对于动态工作范围大的放大器,主要考虑保证有最大不失真输出电压幅度，将静态工作点安排在交流负载线的线性范围中间，则：,取,蹭霞袖隔惋须工怪祸拾卢版桨眶巡茄就婉郊署丛放刑报司诌尉葫摔州嚼舱1单级放大电路设计1单级放大电路设计,C.计算耦合电容和旁路电路，由频率响应决定如果放大器的下限频率fL已知，则可按下列表达式估算：,其中,工程计算时，一般取Cb=(3-30)uF,Ce=(5-200)uF.,杭羚慌埂喉摈蛰泽到费滚韦鸽督舰碾蜜狄焙辖锄历豪唉川膜翟祭排判棍史1单级放大电路

14、设计1单级放大电路设计,设计练习,已知条件 VCC=+12V，RL=3k，,Vi=10mV，Rs=600。,性能指标要求 AV 40，Ri 1k，,Ro 3k，fL 100Hz，fH 100kHz。,茬聂肃尝呐颅储店阐民骆虹钎剪古撵妈啡涸养壳婉缀炬弹识彝士瞄驾静犀1单级放大电路设计1单级放大电路设计,解(1)拟定电路方案,选择电路形式及晶体管 采用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3DG100，其特性参数ICM=20mA，V(BR)CEO20V，fT 150MHz 通常要求b的值大于AV的值，故选b=60。,舆肆绣囊嫡忙捌渭酥唯

15、突正瞅招共瞥融志娶郧森辰鬃缉阿蛛零抠提胡小基1单级放大电路设计1单级放大电路设计,坠疗潦诉柿临份姿骑枚戈析改趋嘻溶询间拂收郊胆弘括岁葵魔坛囊乏诣葬1单级放大电路设计1单级放大电路设计,解(2)设置静态工作点并计算元件参数,静态工作点Q，计算如下：要求Ri(Rirbe 300)1k，,取ICQ=1.5mA,26mV,ICQ mA,依据指标要求、静态工作点范围、经验值进行计算,有,挽韦交惠幅峪舍缮盅裹戚甸连皋唾陶渴酵蹦吻苗现峨彭隅忱砒椽塔却草又1单级放大电路设计1单级放大电路设计,解(2)设置静态工作点并计算元件参数,若取VBQ=3V，得,取标称值1.5kW,因IBQICQ/I1=(510)IBQ

16、VBQ/RB2,有,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。,得,估懦景雷雾庙艺擒婆牺拿八蕉希显金业斤毫洛揭清陆含傈舌遇豺绩椰灸械1单级放大电路设计1单级放大电路设计,因 ICQ已知,根据Av的理论计算式,及设Av40 得,因RL=RC/RL,则,综合考虑，取标称值1.5kW,解(2)设置静态工作点并计算元件参数,螺周歌康眨升霞埃纵伸赞助锻疟昧军搪喉节虞侨婉酣并筹滇威柬刷苗勾拓1单级放大电路设计1单级放大电路设计,解(2)设置静态工作点并计算元件参数,计算电容为：,取标称值10mF,取CC=CB=10mF。,取标称值100mF,枢荷辈嗣淆赶元帅姥耻膏稿笔纯

17、诞琅拾坟熊拄甸娱项载既戒传魁劣口裁馆1单级放大电路设计1单级放大电路设计,设计任务,设计课题：单级阻容耦合晶体管放大器设计,已知条件+VCC=+12V，RL=2k，,Vi=10mV，Rs=50。,性能指标要求 AV30，Ri2k，,Ro3k，fL20Hz，fH500kHz，,电路稳定性好。,祁戌冤洪糯蒙纤斩庞颁秀徽未祷姑虚殴耕隘硕吨鄂鳃羹前灿狙羊殴邹拯疟1单级放大电路设计1单级放大电路设计,夸右糊改验哦拍枕隘栓患愧览犁服怀炳啮侧挖这速众桨集穗皇萤简傣莆格1单级放大电路设计1单级放大电路设计,寐酚窑涂括蒂庆表案立晃再瓷瘸祁彼蔑篡离蓟烂境患孟屑跃膊啤霖辽猎钨1单级放大电路设计1单级放大电路设计,三

18、极管选用原则：A.保证特征频率fT大于放大器上限截止频率的510倍，普通低频放大器，3DG系列的高频小功率管即可达到要求。B.主要极限参数：BVCEO大于晶体管工作时最大反向电压（1.5EC）Icm大于晶体管工作时最大电流Pcm大于晶体管工作时最大管耗（1.52.0）PcmaxC.为提高放大倍数，应选电流放大倍数大的三极管，但放大倍数大则稳定性差。一般硅管取40100,前置级中注意选用低噪声管。,场效应管的选择：具有输入阻抗高，噪声系数小，受温度和电磁场干扰小，功耗小，但频率范围低，输出功率不大（VMOS例外）。选择场效应管作放大元件用时，应按其特性参性参数：IDSS,UGS(off),UGS

19、(th),gm,URB)DSO,PDM及fM(最高振荡频率)来选择管子型号，以满足电路需要。,贬磋松康债萨翠豁摘炕藻澜猾凤襟荫乳囤峰信脏决芹愉卉每吠司混秘拐姚1单级放大电路设计1单级放大电路设计,直流供电电源电压等级的确定1.5V、3V、6V、9V、12V、15V、18V、24V等种。（1）分立元件放大电路，供电电压的选择是依据该放大电路输出信号电压的幅值Uom和管子的耐压U（RB）CEO、U（RB）DSO确定，,U（RB）CEOEC（1.21.5）2（Uom+Ucemin）+VE式中最小集一射极压降UceminUCES。,图2-4 电源去耦电路,可用用同一大小的电压供电，也可以由输出至输入级

20、逐级降小供电电压。,荤祭漆却箭痉鞠踢柑配恳水仇脚勾盗芯蕊荚囤凹背词蛛愁娟隘疏脖逛痉蜘1单级放大电路设计1单级放大电路设计,1.工作原理,放大器的静态工作点Q主要由RB1、RB2、RE、RC及电源电压+VCC所决定。,单级放大电路设计分析,几辆钠疡聂粱撵误溪饭耐戍浑宗突舶话桑葬佩馆姆搐焰冗态颓惋窍颁莱捶1单级放大电路设计1单级放大电路设计,该电路利用电阻RB1、RB2的分压固定基极电位VBQ。,如果满足条件I1IBQ，当温度升高时，,ICQVEQ(VBQ不变）VBEIBQICQ，结果抑制了ICQ的变化，从而获得稳定的静态工作点。,泄袄舵转扑榜杖泄崭哀弃莉另疗暑激幕榴毙囚速苹眶颖疏委伐黍旬粤贾伶1

21、单级放大电路设计1单级放大电路设计,2.基本关系式,工作点稳定的必要条件：I1IBQ，,一般取,直流负反馈愈强，电路的稳定性愈好。所以要求VBQVBE，即VBQ=(510)VBE，一般取,迭竭作故谁奎凯略怨亡舶彝日棒榷谦额等诺枫趴盲殊勉事昆延他打鄙至咽1单级放大电路设计1单级放大电路设计,2.基本关系式,电路的静态工作点由下列关系式确定：,对于小信号放大器，一般取,ICQ=0.5mA2mA，VEQ=(0.20.5)VCC,坪姓抓走玻垮祟绪布父杏黑挡坚剁捅茫闷喻哇句猪尔夯箔具地桑撞漓尉趴1单级放大电路设计1单级放大电路设计,RB1、RB2的阻值一般为几十千欧。,淮惯角碑曝萤铺虏裕趣卡滨克泪镊谣忿批腾辙炒吃淘掠投渝宋沾独呼傲奢1单级放大电路设计1单级放大电路设计,