晶体管放大器的设计..docVIP

晶体管放大器的设计 一、实验目的 1. 熟悉晶体管放大器的工作原理，体会晶体管放大器的作用。 2. 掌握晶体管放大器静态工作点的测试和调整方法以及测量晶体管放大器各项动态性能指标的方法。 3. 学习和掌握设计、调试具体晶体管放大器电路的方法与技能。 二、实验原理 (一) 设计原理 1.及电源电压所决定。该电路利用电阻、的分压固定基极电位。如果满足条件，当温度升高时，，结果抑制了的变化，从而获得稳定的静态工作点。 图1 阻容耦合共射极放大器 (2)基本关系式。 当时，才能保证恒定，这是工作点稳定的必要条件，一般取 （1） 负反馈越强，电路的稳定性越好。所以要求，即=（5~10），一般取 （2） 电路的静态工作点有下列关系式确定： （3） 对于小信号放大器，一般取 （4） （5） （6） 2. 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、输入电阻、输出电阻及通频带。对于图1所示电路，各性能指标的计算式与测试方法如下： (1)电压放大倍数 （7） = ；为晶体管输入电阻，即 （8） 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（有效值）或（峰值）与（有效值）或（峰值），则 （9） (2)输入电阻为 （10） 其测试电路如图2所示。 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（信号源内阻），则从信号源获得最大功率。 用“串联电阻法”测得放大器的输入电阻，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的值接近的值为宜），如图2所示。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与的值，则有 图2 输入电阻的测试电路 （11） 式中为信号源的输出电压值。 (3)输出电阻为 （12） 式中为晶体管的输出电阻。 放大器输出电阻的大小反映其带负载的能力，越小，带负载的能力越强。当 时，放大器可等效成一个恒压源。 放大器输出电阻的测量方法如图3所示，电阻应与接近。在输出波形不失真的情况下，首先测量未接入即放大器负载开路时的输出电压的值；然后接入再测量放大器负载上的电压的值，则有 （13） (4)频率特性和通频带。 放大器的频率特性包括幅频特性和相频特性。表示增益的幅值与频率的关系；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。 图3 输出电阻测试电路 放大器的频率特性如图4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 =— (14) 式中，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；为放大器的下限频率，主要受耦合电容、及射极旁路电容的影响。 图4 放大器的频率特性 要严格计算电容、及同时存在时对放大器低频特性的影响，较复杂。在实际设计中，为了简化计算，通常以每个电容单独存在时的转折频率为基本频率，再降低若干倍作为下限频率。电容及单独存在时所对应的等效回路如图5（a）、图5（b）、图5（c）所示。如果放大器的下限频率已知，则可按式（15）～式（17）进行估算 （3～10） （15） （3～10） (16) （1～3） （17） 通常取=，可在式（15）与式（16）中选电阻最小的一式求或。 （a） 等效 (c) 等效 图5 与电容、及对应的等效电路 放大器的幅频特性可通过测量不同频率时的电压放大倍数来获得。通常采用“逐点法”测量放大器的幅频特性曲线。测量时，每改变一次信号源的频率（注意维持