三极管放大器电路设计报告.doc

开放式电子电路实验 ——放大器设计 班 级: 姓 名： 成绩 指导教师 一 实验要求及设计目标 信号源内阻：51k?； 负载电阻：200?； 电路总增益：2倍(6.02dB)； 直信号源电压幅值：0.5V； 流功率：小于30mW； 增益不平坦度：20 ~ 20kHz范围内小于0.1dB。 放大电路的设计思路 如果要用三极管实现放大电路，设计之前就要搞懂这三种组态的差异，表1则详细的描述了三种组态的区别： 共射级放大电路：电压和增益都大于1，输入电阻在三种组态中居中，输出电阻与集电极电阻有很大的关系。适合于低频情况下作为多级放大电路的中间级。 集电极电路放大器：只有电流的放大，没有电压的放大，有电压的跟随作用，在三种组态中，输入电阻最高，输出电阻最小，频率特性好，可用于输入级，输出级或缓冲级。 共基极放大电路：只有电压放大作用，没有电流放大，有电流跟随作用，输入电阻小，输出电阻与集电极电阻有关。高频特性好，常用于高频或宽频带低输入阻抗的场合。 经过认真分析和仔细对比以及各类放大器的特性，我选择了用共涉及放大电路作为中间级实现一定大的可调放大，再用一个共集电极放大器作为第三级，实现电压的跟随和提高电路的负载能力！综合整个电路之后，就实现了两倍电压的放大。 三、设计过程及电路参数 整体电路图如下图所示： 设计第一级放大电路（采用共射级放大电路） 因为考虑到后面第二级电路会有一定的增益损耗，所以第一级增益应略大于2；设计电路时应考虑匹配问题，即调节电阻R4、R6使得A点电压的最大值大于电源电压的1/2。即有 VA / VS =R4//R6//（1+β）R5/ [R4//R6//（1+β）R5+R3]=1/2，当电源内阻和输入电阻相等时可达到匹配状态。经过一级放大后，此时电压增益为2，反向。使用示波器测量放大电压如图所示： 在第二级放大电路设计时，使用共集电极放大电路提高了负载能力。此时设计要求的负载满足要求了。但整体设计还有功率和增益平坦度等指标，在设计中为了达到要求，在第一级放大器的e级加一个电容，起到一个隔直流阻交流的作用，满足了设计的各项指标要求。 使用扫频仪的测量最低处结果如下：  使用扫频仪的测量最高处结果如下： 用功率表测得放大器的管耗是： 最终示波器的波形图如图所示： 四．设计过程中的问题分析及解决方案 1.在设计过程中经常出现失真的现象，如图所示： 原因分析：此时三极管处于饱和失真状态，工作点太高，应降低工作点Q，可以通过增大R4或减小R6的大小来解决该问题，因为当R4增大或者减小R6时，基极的电压减小，使得 Ic减小，可以使VCE 增大,从而让三极管工作在放大区。 原因分析：此时三极管处于截止失真状态，是由于工作点过低造成的，故需要提高工作点，此时应增大R6或降低R4的阻值，因为R6增大或R4减小时,基极电压增大，使得Ic增大，可以使VCE 减小 ，从而 2.功率的调试： 由于大功率电路耗电现象非常严重，因此我们在设计电路时，应在满足要求的情况下尽可能的减小电路的总功耗，而要减小总功耗，就要减小流过放大器的电流和放大器两端的电压，减小电流可以增大R3，减小电压可以减小Vcc。 在电路的实际搭建过程中由于存在的误差导致数据与仿真有一定的差异。 3． 最后连接电路时实际用示波器测的输出电压值有1.7V多不到1.8V，经过我检查电路并且测过电阻的阻值后，知道这是由于电阻R3的阻值和我所需电阻有点偏差引起的，如果电阻没问题完全可以满足要求。 五. 实验心得体会： 由于模电的功底不太扎实，我们在一开始想的时候觉得挺简单，但是开始做的时候就不知道从什么地方开始下手，最后还是在老师的指导下开始慢慢有点思路了，在多次的修改与电路的优化后，终于有了三极管放大器的雏形，最后在调节的时候竟然发现开始的电阻有的不是老师所说的电阻，然后又开始改电阻值，最后在R6和R4的比值更原来大小相似的时候终于实验接近成功，最后在修改了R5和R3之后，终于成功的完成了设计目标。 三极管的基本原理很简单，就是一个非线性电阻，但要利用好它的非线性，就需要我们对模电掌握的相当熟练。其次，三极管的工作状态很重要，只有在放大区内才能形成正常的放大，所以调节好它的Q点很重要,所以要清楚地知道调节Q点时需要调那些电阻的阻值， 而且每个电阻都要是实际中都有的数值，以便于在实际操作中将实验误差降低到最小。 此外，我个人感觉，模电实验在做之前必须掌握其原理，才可以很快的做出合理的电路图，正所谓万变不离其宗。 最后，这次的设计让我知道了根据用户要求设计符合要求的电路或者其它东西真的是很有难度的