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电子技术综合实验讲义 实验一、晶体管放大器的设计 要求：设计并制作一个分立元件组成的放大器。主要技术指标为：电压放大倍数Au≥100；输入电阻Ri≥47KΩ；输出电阻Ro≤50Ω；输出电压=2V（f =1KHZ；工作温度范围0～45℃时）；带宽BW=50Hz~1MHz。 一、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，系统可分为三级：主放大级、输入级和输出级，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，实现输入电阻Ri≥47KΩ的设计要求；采用共集电极放大电路容易实现。 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；采用单级共射极放大电路就可以实现。 ③输出级：主要完成阻抗变换，实现输出电阻Ro≤50Ω的设计要求。采用共集电极放大电路容易实现。 二、单电路设计 1、主放大级电路设计 （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2-1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噪声小功率三级管9014，从手册上查出它的主要参数是PCM=450mW，ICM=100mA，UCEO≥45V，fT=150MHz，β=60－150。 这里假设β=100 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≥2+UE+UCES 由于输出信号电压幅值为 若取三极管馆和压降的临界值UCES≈0.7V，则静态集一射压降设置在 U CEQ≥+UCES=3.52V 又由于这种典型放大单元静点的工程(估算)条件是：I1≈I2IB和UBUBE 一般取I1=I2=(5-10)IB和UB=(5～10)VBE。 则硅管UB=3～5V，锗管UB=1.5～3V 若近似取UB=3.5V，UE=UB-0.7=2.8V 再按VCC≥2+UE+UCES=2×2.82+2.8+0.7=9.5V。 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，取若=1.5KΩ，则 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，通常取基极静态基流 故取IB=20μA 再在输出回路进行静态计算： 管子的电流放大作用有 又由于，上文中已定，，则 取标称值3KΩ ④计算确定射极电阻Re ，取RE=1.5K即为标称值。 ⑤计算确定 由I1≈I2=(5-10)IB，取I1=I2≤10IB≤10×20uA≤0.2mA 再按，取标称值20K。 取标称值47KΩ。 实际电路中Rb1用一个固定电阻（30K）与一个可调电阻（51K）串联来代替，方便工作点的调节。 ⑥确定耦合电容和射极旁路电容C1、C2和Ce 工程计算式分别为： ，， 式中下限频率fL≥50HZ，信号源内阻RS=几欧～几十欧，输入电阻Ri≈rbe，输出电阻RO≈RC，为与CE构成回路的等效电阻，且，。 如放大电路是用于放大低频信号(f=20Hz～1MHz)，则耦合电容和射极旁路电容的容量可不必按上式计算，可直接取经验标称值： ， ⑦校验 由于 （这里的RL是输出级的输入电阻，大于50KΩ。） ∴ 符合指标要求。 2、输入级电路设计 （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。 （2）电路结构：射极跟随器的电路如图2-2所示。 它是一个电压串联负反馈放大电路，它具有输入电阻高，输出电阻低，电压放大倍数接近于1，输出电压能够在较大范围内跟随输入电压作线性变化以及输入、输出信号同相等特点。 （3）元件选取与参数计算： ①选择半导体三极管 半导体三极管的选择同任务二，但要注意，对于小信号输入级，为降低热噪声，工作电流不宜过大，一般Ic＜1mA，β值也不宜过大，取β=50 ②)确定Rb 一般，取，实际电路中可以用一个200K的固定电阻与一个510K的可调电阻串联使用。 ③计算Re 对于射极输出器，根据设计要求，其输入电阻Ri≈(1＋β)(RE∥RL)＝51(RE∥RL)≥47K，即：(RE∥RL) ≥0.94K 其中RL1是主放大电路的输入电阻Ri，见前述，Ri=1.5K，