晶体管放大器设计和制作.docVIP

百度大学文档学院 晶体管放大器的设计与制作 姓名：CT知道 学号： 专业： 指导老师： 2010年6月16日 设计要求 设计并制作一个分立元件组成的放大器。主要技术指标为：电压放大倍数Au=100；输入阻抗Ri≥47KΩ；带宽BW=50Hz~100KHz；已知：输入信号电压=20mV，f =1KHZ；负载电阻RL=5.1KΩ；工作温度范围0～45℃。 设计所需器件 （1）12V直流电源；（2）函数信号发生器；（3）双踪示波器；（4）交流毫伏表；（5）直流电压表；（6）直流毫安表；（7）频率计；（8）万用电表；（9）器件：晶体三极管3DG6×1(β＝50～100)或9011×1、电阻器、电容器若干；其他工具：电烙铁等电路装配工具；电脑；投影仪等。 总体设计 （1）课题分析 根据设计要求，要实现电压放大倍数Au=100；输入阻抗Ri≥47KΩ；采用单级双极型三极管放大电路是无法实现的，就本题而言，系统可分为二级：输入级和主放大级。总体结构如图1-1所示。 图1-1 晶体管电压放大器方框图 （2）方案讨论 ①输入级：主要完成阻抗变换，实现输入阻抗Ri≥47KΩ的设计要求； ②主放大级：主要完成电压放大作用，实现电压放大倍数Au=100的设计要求。 图2-1 固定分压偏置式放大电路主放大级电路设计 图2-1 固定分压偏置式放大电路 （1）电路类型选择：为了实现电压放大倍数Au=100的设计要求，主放大级宜采用固定分压偏式共射大电路形式，工作稳定性最好。 （2）电路结构：如右图2-1所示。 （3）元件选取与参数计算： ①选择半导体三极管 从给出的技术要求可知，该电路工作在低频小信号场合，工作温度范围又较宽，故可选择热稳定性较好的低频小功率三级管3DG6B，从手册上查出它的主要参数是PCM=100mW，ICM=20mA，UCEO≥20V，对该管进行实测，假设β=60。 ②)确定电源电压VCC 为保证放大输出信号幅度的动态范围内不会产生非线性失真，一般取VCC≥2+UE+2UCES 由于输入信号电压幅值为 则输出信号电压幅值为 若取三极管馆和压降的临界值UCES≈1V，则静态集一射压降设置在 U CEQ≥+UCES=3.82V 又由于这种典型放大单元静点的工程(估算)条件是：I1≈I2IB和UBUBE 一般取I1=I2=(5-10)IB和UB=(5～10)VBE。硅管UB=3～5V，锗管UB=1～3V 若近似取UB=4V，UE=UB-0.7=3.3V 再按VCC≥2+UE+UCES=2×2.82+3.3+1=10V。 考虑留有余量取VCC=12V(标准等级电压)。 ③计算和确定集电极电阻RC 由放大电路的静、动态分析可知，RC是决定静态工作点和满足电压增益要求的一个关键元件。一般应从输入至输出逐步推算。先确定输入回路的动态范围： 基极信号电流的幅值为，取若=1KΩ，则 为了使输入动态信号不出现非线性失真，即信号动态工作不进入输入特性下面的弯曲部分，通常取最小基极电流 。 则静态基流 取IB=40μA 再在输出回路进行静态计算： 管子的电流放大作用有 又由于，若取，则 取标称值2.2KΩ ④计算确定射极电阻Re 取标称值1.5KΩ ⑤计算确定 由I1≈I2=(5-10)IB，取I1=I2=5IB=5×40=0.2mA 再按 即为标称值 取标称值39KΩ或43KΩ 实际电路中Rb1用一个固定电阻与一个可调电阻串联来代替，方便工作点的调节。 以上所确定的各电阻元件的阻值后，还要检验它们的额定功率，即 取1/8W RJ1.8KΩ电阻 取1/8W RJ1.5KΩ电阻 取1/16W RJ43KΩ电阻 取1/16W RJ20KΩ电阻 ⑥确定耦合电容和射极旁路电容C1、C2和Ce 工程计算式分别为： ，， 式中下限频率fL≥20HZ，信号源内阻RS=几欧～几十欧，输入电阻Ri≈rbe，输出电阻RO≈RC，为与CE构成回路的等效电阻，且 ，。 如放大电路是用于放大低频信号(f=20HZ～200KHZ)，则耦合电容和射极旁路电容的容量可不必按上式计算，可直接取经验标称值： ， ⑦校验 由于 图3-1共集电极电路∴ 符合指标要求。 图3-1共集电极电路 输入级电路设计 （1）电路类型选择：为实现输入阻抗Ri≥47KΩ的设计要求，根据模拟电路知识，输入级宜选用共集电极电路（射极输出器）。这种电路具有输入阻抗高、输出阻抗低的特点。 （2）电路结构：射极跟随器的原理图如图3-1所示。 它是一个电压串联负反馈放大电路，它具有输入电阻高，输出电阻低，电压放大倍数接近于1，输出电压能够在较大范围内跟随输入电压作线性变化以及输入、输出信号同相等特点。 （3）元件选取与参数计算： ①选择半导体三极管 半导体三极管的选择同任务二，但要注意，对