(实验1阻容耦合放大器的设计与调测5.docVIP

第三部分 模拟电子技术基础实验 实验1 阻容耦合放大器的设计与调测 3.1.1实验目的 1．能根据一定的技术指标要求设计出单级放大电路。 2．研究单级低频小信号放大器静态工作点的意义。 3．掌握放大器主要性能指标的测试方法。 4．掌握用射随器提高放大器负载能力的方法。 3.1.2实验原理与设计方法 在晶体管放大器的三种组态中，由于共射极放大器既有电流放大，又有电压放大，所以在以信号放大为目的时，一般用共射放大器。分压式电流负反馈偏置是共射放器广为采用的偏置形式，如图3.1.1.所示。它的分析计算方法，调整技术和性能的测试方法等，都带有普遍意义，并适用多级放大器。 电路中Rc为晶体管的直流负载，其交流负载由Rc与外接负载RL组成。由Rb1、Rb2及RC组成电流反馈式偏置电路，发射极交流旁路电容Ce是用来消除Re对信号增益的影响，隔直电容Cl、C2是将前一级输出的直流电压隔断，以免影响后一级的工作状态，同时将前一级输出的交流信号耦合到后一级。 1．静态工作点 放大器的静态工作点是指当放大器没有信号输入时，晶体管各极的直流电流和直流电压在特性曲线上所决定的点。 静态工作点选择是否合理，将直接影响放大特性的好坏，为使信号得到不失真的放大，放大器的工作点一般选在线性区的中点。但在小信号放大器中，由于输入信号小，运用范围也小，工作点可选低一些，以减少直流功耗。 通常，为了使工作点稳定，应先稳定ICQ，而ICQ≈IEQ，因此，只要稳定了IEQ也就稳定了ICQ，如能满足I1≥IBQ，VB≥VBE，则几乎与晶体管的参数无关，可近似值看成是恒定的。 而 这样可以看成是稳定的。 在选择偏置电路元件参数时，既要考虑到满足工作点稳定的条件，同时又要兼顾电路其它方面（如放大倍数）的性能，因此，一般选取 (3.1.1) 因此VBQ≥VBE ∴VBQ≈VEQ ICQ=IBQ VCEQ≈VCQRC—VEQ （3.1.2） 由电路可得偏置元件的计算公式 实际中Rb1通常用一固定电阻与电位器串联，以便调整工作点IBQ。 电源电压VCC的变动，负载RC的改变都会影响静态工作点，因此，静态工作点就取决于IBQ的选择，调节偏置电阻Rb1值，从而使工作点尽量选在交流负载线的中央。 2．动态范围（最大输出幅度） 放大器的最大不失真输出信号的峰值称为放大器的动态范围，则 。 动态范围的大小，与VCC、RC及工作点均有关系。只要选择适当，就能保证得到所需的动态范围。 （1）选择电源电压的动态范围 如设计要求有一定的动态范围，应根据RL、VOPP、VE来选择放大器的工作状态。则 （3.1.4） 因VCES为晶体管的反向饱和压降，一般小于1V，计算时可取为1V。VE为晶体管的射极电压。一般锗管取（1～3）V，硅管取（3～5）V。 （2）选择直流负载RC 当VCC确定后，根据对动态范围的要求，可选定RC值。 (3.1.5) 其中，VCC′=VCC－VE 3.1.5或适用于多级放大器，对于单级放大器的直流负载电阻RC，可按给定的RL、β、RS值算出。 （3）确定静态工作点Q 计算出VCEQ及ICQ后，应作直流与交流负载线，如果选择的Q点不符合要求，可在VCC的选择上作出修改，若按3.1.5式计算出的RC也要作相应的修改。 3．频率特性 阻容耦合放大器，由于耦合电容C1、C2及旁路电容Ce的存在，以及分布电容，分布电感及晶体管结合电容存在等因素，将直接影响放大器的增益AV，使AV随信号频率而变化，其变化曲线称为频率响应曲线。如图3.1.2。 对于低频放大器的设计，高频特性的考虑只要在选择晶体管时，满足fβ≥fH就可以了。重点考虑低频特性满足技术的要求。因此，在计算耦合电容和旁路电容时，可按下列公式计算。（在Rb≥rbe的情况下） (3.1.6) (3.1.7) (3.1.8) 4．放大倍数 放大倍数是反映放大电路对信号放大能力的一个参数，有电压放大倍数、电流放大倍数之分，电压放大倍数是指输入，输出电压的有效值（或峰值）之比： 由图3.1.1的等效电路可得 (3.1.9) 放大倍数为测量，实际上是交流电压的测量，对于低频弦电压，可用晶体管毫伏表直接测量ui及uo。而对非正