实验三 单管低频放大器的设计与测试 一． 实验目的 1． 学会测试和.doc

实验三 单管低频放大器的设计与测试 实验目的 学会测试和调整放大器的静态工作点，了解静态工作点对放大器性能的影响。 掌握放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻、频率特性、动态范围等的测试方法。 学会根据给定的技术指标设计单管低频放大器。 定性了解负载和静态工作点对放大器输出波形的影响。 二、实验原理 单管低频放大器能将频率为几个赫兹到几百千赫兹的频率信号进行不失真的放大，是放大器中最基本的放大器。典型的工作点固定的阻容耦合单管低频放大器如所示图3－1： 图 3－1 该电路采用RB1、RB2分压作为三极管的基极偏置，并在发射极回路接入直流负反馈电阻RE，以稳定放大器的静态工作点。 当流过RB1和RB2的电流远大于三极管基极电流IB时（一般为IB的5～10倍），则静态工作点可由下式估算： IE＝(VB－VBE(on)) / RE ≈IC VCE＝VCC － IC（RC＋RE） 电压放大倍数为：AV ＝＝＝＝ 输入电阻为：Ri＝RB1//RB2//rbe，rbe ＝（1＋）re ＝ ＝；VT ＝26mV（T＝300K） 输出电阻为：R0≈RC 低频放大器的设计 对给定技术指标，如负载电阻RL、中频电压增益Avm、输出电压动态范围Vom、上限频率fh，下限频率fL等要求的放大器设计，可按如下步骤进行： （1）选定电路方案 选定如图3－1所示工作点固定的阻容耦合单管放大器电路。 （2）选择三极管，确定值 硅管的温度稳定性比锗管好，NPN型采用正电源供电，符合使用习惯，所以尽可能多采用NPN型硅三极管。 三极管的值不适宜过大，一般选＝60～150的管子便可。小功率单管放大器采用国产的3DG系列或者韩国产的9014等三极管均可满足要求。 （3）根据输出信号的动态范围和射极电压VE确定电源电压VCC。 VE的选取： VE＝3～5V（硅管） VE＝1～3V（锗管） 则电源VCC应满足：VCC﹥（1.5～2）×（2 Vom﹢VCES）+ VE， 其中，Vom为输出信号的动态范围，VCES为三极管饱和压降，一般小于1V，计算时取1V。 VCC可选取的规格有：4V、5V、6V、9V、12V、15V等。 （4）确定静态工作点 为确保电压放大倍数AV的要求，应选择合适的静态工作点，在单管放大器中，一般选取： ICQ＝0.5～2mA；VCEQ＝2～3V （5）选定RC RC对电压放大倍数AV，动态范围Vom，通频带fbw都有影响，可根据主要指标来选定。在单管放大器中，因为 AV＝RL / rbe ，即RL＝AV rbe / ，而RL＝RC // RL ， 所以RC＝＝， 其中，rb e＝（1＋）re ＝（1＋）VT /IEQ ＝ VT /ICQ （6）根据工作点和温度稳定性的要求计算偏置电阻RE、RB1、RB2。 在选取偏置元件时，必须首先满足静态工作点稳定条件，同时又兼顾电路其它性能。 RE越大，ICQ直流电流负反馈作用越强，放大电路的温度和工作点稳定性越好，但同时当VCC为定值时，将使管压降VCE降低，缩小放大器的动态范围。 RB1、RB2越小，流过RB1、RB2的直流电流IR＞＞IB，则VB越稳定。但是RB1、RB2太小又会增加损耗。为兼顾二者，通常取：IR＝（5～10）IBQ，其中IBQ ＝ ICQ / ; VB＝VE＋VBE(on) ；由图3－1分析可得： VB＝ ，IE ＝VE / RE ； 当选定IR和VB 后，即可计算出：RB1 ＝（VCC －VB）/ IR ；RB2 ＝VB / IR ；RE＝VE / IEQ ≈VE / ICQ 。 （7）耦合电容C1、C2和旁路电容CE。 C1、C2、CE越大越好，但是过大时漏电流将变大，会破坏电容隔直作用或影响VEQ的稳定，所以一般C1、C2取5～20uF，CE取50～200uF。 （8）较核 根据AV＝＝ 以及VCC＝2 V0m＋VCES＋ICQ（RE ＋ RC）来验算一下AV、 VCC是否满足指标要求，如果不满足，改变电路参数再计算。 （9）在电路图中将计算好的电阻、电容、三极管型号、参数全部标上，并检测元器件，然后按图连接，通电调试直至放大器的性能指标达到给定要求。 放大器的测量和调试一般包括静态工作点测量与调试，噪声抑制与自激消除（详见附录八）以及各项动态参数的测量与调试。 2. 放大器静态工作点的测量 输入端不输入信号，并且将输入端对地短路（相当于Vi=0），接通直流电源，使用万用表直流电压档测量三极管各极对地电压VB、VE、VC然后计算VBE＝VB－VE，VC