晶体管单级放大器设计.ppt

晶体管单级放大器设计 一、电路工作原理及基本关系式 图3.1.1 阻容耦合共射极放大器 1. 工作原理 晶体管放大器中广泛应用如右图所示的电路，称之为阻容耦合共射极放大器。它采用的是分压式电流负反馈偏置电路。 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。 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， ICQ↑–VEQ↑(VBQ不变）–VBE↓–IBQ↓–ICQ↓，结果抑制了ICQ的变化，从而获得稳定的静态工作点。 2. 基本关系式 工作点稳定的必要条件： I1IBQ ， 一般取 2. 基本关系式 电路的静态工作点由下列关系式确定： 2. 基本关系式 二、性能指标与测试方法 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BW 电压放大倍数 式中， RL’=RC//RL ； rbe为晶体管输入电阻，即 测量电压放大倍数，实际上是测量放大器的输入电压与输出电压的值。在波形不失真的条件下，如果测出Vi (有效值)或Vim(峰值)及Vip-p（峰-峰）与Vo(有效值)或Vom(峰值) Vop-p（峰-峰），则 1、 输入电阻 放大器的输入电阻反映了放大器本身消耗输入信号源功率的大小。 若RiRs(信号源内阻)，则放大器从信号源获取较大电压； 若RiRs，则放大器从信号源吸取较大电流； 若Ri = Rs，则放大器从信号源获取最大功率。 即 在信号源输出与放大器输入端之间，串联一个已知电阻R(一般以选择R的值接近Ri的值为宜)，如上图所示。 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 2、 输出电阻 ro为晶体管的输出电阻。 放大器输出电阻的大小反映了它带负载的能力，Ro愈小，带负载的能力愈强。当RoRL时，放大器可等效成一个恒压源。 Vo为放大器负载开路时的输出电压的值；VoL为接入RL后放大器负载上的电压的值 则 3、频率特性和通频带 放大器的频率特性包括幅频特性A(?)和相频特性?(?)。 A(?)表示增益的幅度与频率的关系； ?(?)表示增益的相位与频率的关系； ?是放大器输出信号与输入信号间的相位差。 放大器的频率特性如图所示，影响放大器频率特性的主要因素是电路中存在的各种电容元件。 通频带 BW = fH – fL 式中，fH为放大器的上限频率，主要受晶体管的结电容及电路的分布电容的限制； fL为放大器的下限频率，主要受耦合电容CB、CC及射极旁路电容CE的影响。 ? 频率特性和通频带 电容CB、CC及CE单独存在时所对应的等效回路如图 (a)、(b)、(c)所示。 ? 频率特性和通频带 如果放大器的下限频率fL已知，则可按下列表达式估算： BW的测试方法: 采用“逐点法”测量放大器的幅频特性曲线。 三、设计举例 例 设计一阻容耦合单级晶体管放大器。 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。 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)CEO≥20V，fT ≥ 150MHz 通常要求b的值大于AV的值，故选b = 60。 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(Ri≈rbe ≈300＋? )?1kΩ， 有 解(2) 设置静态工作点并计算元件参数 若取VBQ = 3V，得 解(2) 设置静态工作点并计算元件参数 因 ICQ已知 解(2) 设置静态工作点并计算元件参数 计算电容为： 四、电路安装与调试 1. 静态工作点测量与调整 测量方法是不加输入信号，将放大器输入端（耦合电容CB负端）接地。用万用表分别测量晶体管的B、E、C极对地的电压VBQ、VEQ及VCQ。 一般VBQ＝（3～7）V， VCEQ＝正几伏。 如果出现VCQ ? VCC，说明晶体管工作在截止状态； 如果出现VCEQ ? 0.5V，说明晶体管已经饱和。 1. 静态工作