放大电路的微变等效电路分析法

放大电路的微变等效电路分析法
放大电路的微变等效电路分析法

放大电路的微变等效电路分析法 (简化h 参数等效电路法)

一.晶体管微变等效电路 (晶体管微变等效模型)

U CE

I I

(b )

e

I U CE

(a )c

1.从输入端看,be 间等效为晶体管输入电阻b

be

be i u r =

)()

(26)1(003)1(mA I mV I U r r EQ EQ T bb

be ββ++=++'=

bb

r ':晶体管基区电阻,一般取Ω200 2.从输出端看,

ce 间等效为流控流源b c i i β=

∞=ce r

3.注意:

1)电流源b i β方向由b i 决定;

2)be r 、i R 和bb

r '的区别。be r :晶体管输入电阻,i R :放大器输入电阻;bb r ':晶体管基区电阻。'i R :晶体管输入端放

大器输入电阻

3)等效电路对管外等效,管内不等效,be r 、CCCS b i β并不存在,是等效模型;

4)放大器分析时,注意b 、e 、c 与管外电路的对应关系。(管外电路不变)。

5)等效关系:be 间电阻be r ;ce 间电流源b i β;bc 间开路。(标注b i 和b i β以及各自方向)_

4.画放大器微变参数等效电路的步骤: 1)画交流通路;

2)将放大器交流通路中的晶体管用微变等效模型代替,管外电路不变。

注意:(1)b i 、b c i i β=及方向的标注;

(2)放大器i u 、o u 物理量及方向的标注。 (3) be 间电阻be r ;ce 间电流源b i β;bc 间开路。

(4)计算be r ()()

(26)1(003mA I mV r EQ be

β++=)

2.放大器的动态分析(性能指标求法)

1)画放大器的交流通路;

2)画放大器的微变等效电路并求出be r (晶体管用简化h 参数等效模型代替,管外电路不变)。

3)求出放大器动态性能指标(按定义)。 (1)放大倍数

i o

u u u A = (o u 、

i u 按照b i 流经的路径求、注意参考方向); s

o

us u u A = (考虑信号源内阻时的电压放大倍数)

i

s i

u s i i o s o us R R R A u u u u u u A +?=?==

s

R 为信号源内阻

(2)输入电阻

i i

i

i R R i u R '

==//偏 /i R :(从晶体管输入端看进去放大器的等效电阻; /i

R 要在微变等效电路中标注)。

步骤:首先求出/

i

R ,然后再求i i

i

i R R i u R '==//偏 (3)输出电阻

===

L S R u O

O

O i u R 0 步骤:

①先画输出电阻微变参数等效电路(0=S u ∞=L R )。

(按O R 定义画输出电阻微变参数等效电路)

②电流源b i β的处理:

输入、输出回路作为两个独立回路时,电流源开路; 串联在输入、输出回路间时,电流源开路;

并联在输入、输出回路间时,电流源保留,此时O u 作

为激励,求O i 进而求o o

o i u R = ;

(O u 、O i 按照b i 流经的路径

求,分别用b i 予以表示)。

注意:

(1)作放大器的微变等效电路,晶体管用简化h 参数等效模型代替时,一定注意各管脚与管外电路的联接关系,一一对应好;

(2)电路复杂时,充分利用晶体管电流分配关系b c b e i i i i )1(β+=+=(解决问题的关键);

3.放大器分析(计算题步骤)

1)静态分析(估算求Q 点) (1)画直流通路

(2)按KCL 、KVL 列方程求Q 点。 2)动态分析(求性能指标) (1)画交流通路;

(2)画微变参数等效电路并求be r;(3)求性能指标。

4.典型放大器的总结

放大电路的微变等效电路分析法

放大电路的微变等效电路分析法 (简化h 参数等效电路法) 一.晶体管微变等效电路 (晶体管微变等效模型) U CE I I (b ) I U CE (a )c 1.从输入端看,be 间等效为晶体管输入电阻b be be i u r = )() (26)1(003)1(mA I mV I U r r EQ EQ T bb be ββ++=++'= bb r ':晶体管基区电阻,一般取Ω200 2.从输出端看,ce 间等效为流控流源b c i i β= ∞=ce r 3.注意: 1)电流源b i β方向由b i 决定; 2)be r 、i R 和bb r '的区别。be r :晶体管输入电阻,i R :放大器输入电阻;bb r ':晶体管基区电阻。'i R :晶体管输入端放大 器输入电阻 3)等效电路对管外等效,管内不等效,be r 、CCCS b i β并不存在,是等效模型;

4)放大器分析时,注意b 、e 、c 与管外电路的对应关系。(管外电路不变)。 5)等效关系:be 间电阻be r ;ce 间电流源b i β;bc 间开路。(标注b i 和b i β以及各自方向)_ 4.画放大器微变参数等效电路的步骤: 1)画交流通路; 2)将放大器交流通路中的晶体管用微变等效模型代替,管外电路不变。 注意:(1)b i 、b c i i β=及方向的标注; (2)放大器i u 、o u 物理量及方向的标注。 (3) be 间电阻be r ;ce 间电流源b i β;bc 间开路。 (4)计算be r ()() (26)1(003mA I mV r EQ be β++=) 2.放大器的动态分析(性能指标求法) 1)画放大器的交流通路; 2)画放大器的微变等效电路并求出be r (晶体管用简化h 参数等效模型代替,管外电路不变)。 3)求出放大器动态性能指标(按定义)。 (1)放大倍数 i o u u u A = (o u 、 i u 按照b i 流经的路径求、注意参考方向);

PNP型单级共射放大电路

PNP 型单级共射放大电路 一、 实验目的 1、 设计一个PNP 型共射放大器,使其放大倍数为80,工作电流为80mA 。 二、 实验仪器 1、 示波器 2、信号发生器 3、数字万用表 4、交流毫伏表 5、直流稳压源 三、 实验原理 1、PNP 型单级共射放大器电路图如下: 2、 静态工作点的理论计算: 静态工作点可由以下几个关系式确定: 4 34 B C C R U V R R = + 5 B BE C E U U I I R -≈= 由以上式子可知,当管子确定后,改变CC V 、3R 、4R 中任意参数值,都会导致静态工作点的变化。当电路参数确定后,静态工作点主要通过P R 调整。工作点偏高,输出信号波形易产生饱和失真;工作点偏低,输出波形易产生

截止失真。但当输入信号过大时,管子将工作在非线性区,输出波形会产生双向失真。当输出波形不很大时,静态工作点的设置应偏低,以减小电路的 静态损耗。 3、电压放大倍数的测量与计算 电压放大倍数是指放大电路输出端的信号电压(变化电压)与输入端的信号电压之比, 即:o u i u A u = 电路中有12 (//) u be R R A r β =-、 26 '(1) be bb EQ mV r r I β =++ 其中,' bb r一般取300Ω。 当放大电路静态工作点设置合理后,在其输入端加适当的正弦信号,同时用示波器观察放大电路的输出波形,在输出波形不失真的条件下,用交流毫伏表或示波器分别测量放大电路的输入、输出电压,再按定义式计算即可。 四、实验内容及结果 1、按图连接电源,确认电路无误后接通电源。 2、在放大器的输入端加入频率f=1KHz,幅值约为10mV的正弦信号,用示波器观察,同时,用示波器的另一端监视放大器的输出电压Uo的波形。调整Rp的阻值,使静态工作点处于合适位置,此时,输出波形最大而不失真。 3、测量电路工作电流Ic并与理论计算值比较

单级放大电路的设计与仿真

单级放大电路的设计与仿真 一、实验目的 1)掌握放大电路静态工作点的调整与测试方法。 2)掌握放大电路的动态参数的测试方法。 3)观察静态工作点的选择对输出波形及电压放大倍数的影响。 二、实验器材 1mV 5KHz 正弦电压源,15mV 5KHz 正弦电压源,12V直流电压源,2N2222A三极管,10uF电容(3个),10KΩ电阻(2个),3.0KΩ电阻,1.5KΩ电阻,5.1KΩ电阻,250KΩ电位器,万用表,示波器等。 三、实验原理与要求 三极管工作在放大区时具有电流放大作用,只有给放大电路中的三极管提供合适的静态工作点才能保证三极管工作在放大区。如果静态工作点不合适,输出波形则会产生非线性失真——饱和失真和截止失真,而不能正常放大。静态工作点合适时,三极管有电流放大特性,通过适当的外接电路,可实现电压放大。表征放大电路放大特性的交流参数有电压放大倍数、输入电阻、输出电阻。对于不同频率的输入交流信号,电路的电压放大倍数不同,电压放大倍数与频率的关系定义为频率特性,频率特性包括:幅频特性——即电压放大倍数的幅度与频率的关系;相频特性——即电压放大倍数的相位与频率的关系。 设计一个分压偏置的单管电压放大电路,要求信号源频率5kHz(幅度1mV) ,负载电阻5.1kΩ,电压增益大于50。调节电路静态工作点(调节电位计),观察电路出现饱和失真和截止失真的输出信号波形,并测试对应的静态工作点值。加入信号源频率5kHz(幅度1mV) ,调节电路使输出不失真,测试此时的静态工作点值。测电路的输入电阻、输出电阻和电压增益。测电路的频率响应曲线和fL、fH值。 设计图如下:

四、实验内容与步骤 1.饱和失真 为了使得到的饱和、截止失真的波形图更加明显,用15mV的交流电压源代替了原先的1mV 的电源。调节电位器的百分比至0%,观察波形。 测试饱和失真下的静态工作点 可知I B=227.374uA,I C=2.576mA, U CE=69.657mV。

单级共射放大电路的设计共7页word资料

实验二、单级共射放大电路的设计 一、实验目的 1.掌握共射放大器电路的设计方法 2.掌握如何设置放大电路的静态工作点及其调试方法 3.学习放大电路性能指标 4.观察基本放大电路参数对放大器的静态工作点、电压放大倍数及最 大不失真电压、以及频率响应的测量方法 5.进一步熟悉函数发生器、等常用仪器的使用方法 6.进一步熟悉晶体管参数的测试 7.了解负反馈对放大电路性能的影响 二、实验仪器与器件: 直流稳压电源、万用电表、双踪示波器、交流毫伏表、直流毫安表、频率计、三极管、电阻器、电容器、电位器若干。 三、实验原理: 连接电路图如下图,并测量相关数据,了解单级共设放大电路 四、实验内容 1.静态工作点的调整与测量: 将R L 开路;在接通电源钱,将R b2 调至最大,并使u i =0.调节R b2 测量相应数 据填入下表

2.观察静态工作点对输出波形失真的影响: 调节函数信号发生器找到最大不失真输入电压,然后观察u O 输出波形,判断失真情况以及管子工作状态填入下表

3.电压放大倍数的测量 将频率为1kHz 、u i =300mV (参考)的正弦信号作为输入信号,用交流毫伏表测量U i 和U o 有效值,用示波器观察输入输出电压的波形,把测量结果记入下表 U i =248mV

4.观察静态工作点对电压放大倍数的影响 将R L 开路,R C =2k欧姆,输入适当u i 。改变R b2 ,将数据填入下表 U i =106.06mV 注意:测量U CE 时它是静态参数。 5.输入电阻和输出电阻的测量 输入端开关打开,用交流毫伏表测量U i 和U s ,计算输入电阻 R i =U i /I i =R s *U i /(U s -U i ) 闭合输入端开关,打开和闭合输出端开关,用交流毫伏表测量U L 和U O ,计 算输出电阻 R O =(U O /U L -1)*R L 6.最大不是真输出电压V opp 的测量 同时调节输入信号的幅度和电位器R b2 ,用示波器和交流毫伏表测量填表 7.幅频特性的测量 采用主点法进行测量,填表。

单级放大电路的设计和仿真

实验一单级放大电路的设计和仿真 一、实验目的 1、掌握放大电路静态工作点的调整和测试方法。 2、掌握放大电路的动态参数的测试方法。 3、观察静态工作点的选择对输出波形及电压放大倍数的影响。 二、实验要求 1、设计一个分压偏置的单管电压放大电路,要求信号源频率5kHz(幅度1mV) ,负载电阻5.1kΩ,电压增益大于50。 2、调节电路静态工作点(调节电位计),观察电路出现饱和失真和截止失真的输出信号波形,并测试对应的静态工作点值。 3、加入信号源频率5kHz(幅度1mV) ,调节电路使输出不失真,测试此时的静态工作点值。测电路的输入电阻、输出电阻和电压增益; 4、测电路的频率响应曲线和f L、f H值。 三、设计原理图 Rb1=160kΩ,Rb2=80.6kΩ,Rc=2.2kΩ,Re=1.65kΩ,C1=C2=10uF,Ce=100uF,RL=3,9kΩ,R1=10Ω 四、实验过程 1、观测饱和失真、截止失真与不失真 <1饱和失真的观测 使Rb1=51kΩ,用示波器观测波形,并做直流工作点分析。此时的静态工作点,ICQ=3.05334mA,IBQ=49.41790uA,VCEQ=130.534mV

静态工作点 <2截止失真的观测 使Rb2=20.0k ,信号源电压峰值40mv,用示波器观测波形,并做直流工作点分析。此时的静态工作点,ICQ=418.088uA,IBQ=1.88563uA,VCEQ=10.382913V 不失真

静态工作点 <2不截止失真的观测 用示波器观测波形,并做直流工作点分析。此时的静态工作点,ICQ=1.78125mA,IBQ=8.28494uA,VCEQ=5.18389V

集成运放的等效电路

集成运放的等效电路、理想运放的特性及其应用电路 五:低频等效电路 在电路中集成运放作为一个完整的独立的器件来对待。于是在分析、计算时我们用等效电路来代替集成运放。 由于集成运放主要用于频率不高的场合,因此我们只学习低频率时的等效电路。 右图所示为集成运放的符号,它有两个输入端和一个输 出端。 其中:标有 的为同相输入端 ( 输出电压的相位与 该输入电压的相位相同 ) 标有 的为反相输 入端 ( 输出电压的相位与该输入电压的相位相反 ) 六:理想集成运放 一般我们是把集成运放视为理想的(将集成运放的各项技术指标理想化) 开环电压放大倍数: 输入电阻: 输入偏置电流: 共模抑制比: 输出电阻: -3dB 带宽: 无干扰无噪声 失调电压 、失调电流 及它们的温漂均为零 七:集成运放工作在线性区的特性 当集成运放工作在线性放大区时的条件是: (1) (2) 注: (1) 即 : 同相输入端与反相输入端的电位相等,但不是短路。我们把满足这个条件称为 " 虚短 " (2) 即 : 理想运放的输入电阻为 ∞ , 因此集成运放输入端不取电流。 我们在计算电路时,只要是线性应用,均可以应用以上的 两个结论 ,因此我们要 掌握好 ! 当集成运放工作在线性区时,它的输入、输出的关系式为: 八:集成运放工作在非线性工作区 当集成运放工作在非线性区时的条件是:集成运放在非线性工作区内一般是开环运用或加正反馈。它的输入输出关系是: 它的输出电压有两种形态:( 1 )当 时,( 2 )当 时, 它的输入电流仍为零(因为 )即: 集成运放工作在不同区域时,近似条件不同,我们在分析集成运放时,应先判断它工作在什麽区域,然后再用上述公式对集成运放进行分析、计算。 九:比例运算电路 定义:将输入信号按比例放大的电路,称为比例运算电路。 分类:反向比例电路、同相比例电路、差动比例电路。(按输入信号加入不同的输入端分) 比例放大电路是集成运算放大电路的三种主要放大形式 (1) 反向比例电路 输入信号加入反相输入端 , 电路如图 (1) 所示 :

多级放大电路的设计报告

电工电子技术课程设计报告 题目:多级放大电路的设计 二级学院机械工程学院 年级专业14 动力本 学号1401250029 学生姓名周俊 指导教师张云莉 教师职称讲师 报告时间:2015.12.28

目录 第一章.基本要求和放电电路的性能指标 (1) 第二章.概述和任务分析 (5) 第三章.电路原理图和电路参数 (6) 第四章.主要的计算过程 (9) 第五章.电路调试运算结果 (11) 第六章.总结 (12) 制作调试步骤及结果 (12) 收获和体会 (13) 第七章.误差和分析 (14) 第八章.参考文献 (15)

第一章.基本要求和放电电路的性能指标 1. 基本要求: 用给定的三极管2SC1815(NPN),2SA1015(PNP)设计多级放大器,已知V CC=+12V, -V EE=-12V,要求设计差分放大器恒流源的射极电流I EQ3=1~1.5mA,第二级放大射极电流I EQ4=2~3mA;差分放大器的单端输入单端输出不是真电压增益至少大于10倍,主放大器的不失真电压增益不小于100倍;双端输入电阻大于10kΩ,输出电阻小于10Ω,并保证输入级和输出级的直流点位为零。设计并仿真实现。 2. 放电电路的性能指标: 第一种是对应于一个幅值已定、频率已定的信号输入时的性能,这是放大电路的基本性能。第二种是对于幅值不变而频率改变的信号输出时的性能。第三种是对应于频率不变而幅值改变的信号输入时的性能。 1.1第一种类型的指标: 1.放大倍数

放大倍数是衡量放大电路放大能力的指标。它定义为输出变化量的幅值与输入变化量的幅值之比,有时也称为增益。虽然放大电路能实现功率的放大,然而在很多场合,人们常常只关心某一单项指标的放大的倍数,比如电压或者电流的放大倍数。由于输出和输入信号都有电压和电流量,所以存在以下四中比值: (1-1) 1. (1-2) (1-3) (1-4)式中的、、、都是正弦信号的有效值。需要注意的是,若输出波形出现明显失真,则此值就失去意义了,因此在输出端要有监视失真的措施(如用示波器观察波形)。其他指标也是如此。 2.输入电阻 作为一个放大电路,一定要有信号源来提供输入信号。例如扩大机就是利用话筒将声音转成电信号提供放大电路的。放大电路与信号源相连,就要从信号源

EDA单级放大电路的设计与仿真

南京理工大学 EDA设计(Ⅰ) 实验报告 实验一单级放大电路的设计与仿真 一、实验目的 1.设计一个分压偏置的单管电压放大电路,要求信号源频率5kHz(峰值10mV) , 负载电阻5.1kΩ,电压增益大于50。 2.调节电路静态工作点(调节电位计),观察电路出现饱和失真和截止失真的输出 信号波形,并测试对应的静态工作点值。 3.调节电路静态工作点(调节电位计),使电路输出信号不失真,并且幅度尽可能 大。在此状态下测试: ①电路静态工作点值; ②三极管的输入、输出特性曲线和 、r be 、r ce值;

③电路的输入电阻、输出电阻和电压增益; ④电路的频率响应曲线和f L、f H值。 二、实验要求 1.给出单级放大电路原理图。 2.给出电路饱和失真、截止失真和不失真且信号幅度尽可能大时的输出信号波形 图,并给出三种状态下电路静态工作点值。 3.给出测试三极管输入、输出特性曲线和 、r be 、r ce值的实验图,并给出 测试结果。 4.给出正常放大时测量输入电阻、输出电阻和电压增益的实验图,给出测试结果 并和理论计算值进行比较。 5.给出电路的幅频和相频特性曲线,并给出电路的f L、f H值。 6.分析实验结果。 三、实验步骤 实验原理图: 饱和失真时波形:

此时静态工作点为: 所以,I(BQ)=12.79521uA I(CQ)=1180.37 uA U(BEQ)=0.63248V U(CEQ)=0.16031V 截止失真时波形:

此时静态工作点为: 所以,I(BQ)=3.44976uA I(CQ)=726.9057uA U(BEQ)=0.61862V U(CEQ)=3.95548V 不失真时波形:

多级交流放大器的设计经典电路

实验七多级交流放大器的设计 一.实验目的 1.学习多级交流放大器的设计方法。 2.掌握多级交流放大器的安装、调试与测量方法 二.预习要求 1.根据教材中介绍的方法,设计一个满足指标要求的多级交流放大器,计算出多级交流放大器中各元件的参数,画出标有元件值的电路图。 2.预习多级交流放大器的调试与测量方法,制定出实验方案,选择实验用的仪器设备。 三.实验原理 当需要放大低频范围内的交流信号时,可用集成运算放大器组成具有深度负反馈的交流放大器。由于交流放大器的级与级之间可以采用电容耦合方式,所以不用考虑运算放大器的失调参数和漂移的影响。因此,用运算放大器设计的交流放大器具有组装简单、调试方便、工作稳定等优点。 如果需要组成具有较宽频带的交流放大器,应选择宽带集成放大器,并使其处于深度负反馈。若要得到较高增益的宽带交流放大器,可用两个或两个以上的单级交流放大器级联组成。 在设计小信号多级宽带交流放大器时,输入到前级运算放大器的信号幅值较小,为了减小动态误差,应选择宽带运算放大器,并使它处于深度负反馈。由于运放的增益带宽积是一个常数,因此,加大负反馈深度,可以降低电压放大倍数,从而达到扩展频带宽度的目的。由于输入到后级运放的信号幅度较大,因此,后级运放在大信号的条件下工作,这时,影响误差的主要因素是运放的转换速率,运放的转换速率越大,误差越小。 四.设计方法与设计举例 1.设计方法与步骤: 169

170 (1)确定放大器的级数n 根据多级放大器的电压放大倍数A u Σ和所选用的每级放大器的放大倍数A ui ,确定多级 放大器的级数n 。 (2)选择电路形式 (3)选择集成运算放大器 先初步选择一种类型的运放,然后根据所选运放的单位增益带宽BW ,计算出每级放大 器的带宽。 ui Hi A BW f = (1) 并按(2)式算出。 121 '-=n Hi Hi f f (2) 多级放大器的总带宽H f 必须满足: ' Hi H f f ≤ (3) 若'Hi H f f >,就不能满足技术指标提出的带宽要求,此时可再选择增益带宽积更高的 运放。一直到多级放大器的总带宽H f 满足(3)式为止。 当所选择的运放满足带宽要求后,对末级放大器所选用的运放,其转换速率R S 必须满足: om R U f S ?≥max 2π (4) 否则会使输出波形严重失真。 (4)选择供电方式 在交流放大器中的运放可以采用单电源供电或正负双电源供电方式。单电源供电与正 负双电源供电的区别是:单电源供电的电位参考点为负电源端(此时负电源端接地)。而正负双电源供电的参考电位是总电源的中间值(当正负电源的电压值相等时,参考电位为零)。 (5)计算各电阻值 根据交流放大器的输入电阻和对第一级电压放大倍数的要求,先确定出第一级的输入 电阻和负反馈支路的电阻,然后再根据第二级电压放大倍数的要求,确定出第二级的输入电阻和负反馈支路的电阻。按此顺序,逐渐地把每级的电阻值确定下来。 (6)计算耦合电容 当信号源的内阻和运放的输出电阻被忽略时,信号源与输入级之间、级与级之间的耦 合电容可按下式计算。 i L R f C π2)10~1(= (5) 上式中,i R 是耦合电容C 所在级的输入电阻。类似地输出电容可按下式计算。 L L R f C π2)10~1(= (6) 2.设计举例

单级放大电路的设计与仿真

实验一单级放大电路的设计与仿真 一、实验目的 1、掌握放大电路的静态工作点的调整和测试方法。 2、掌握放大电路的动态参数的测试方法。 3 、观察静态工作点的选择对输出波形及电压放大倍数的影响。 二、实验原理 当三极管工作在放大区时具有电流放大作用,只有给放大电路中的三级管提供合适的静态工作点才能保证三极管工作在放大区,如果静态工作点不适合,输出波形则会产生非线性失真——饱和失真和截止失真,而不能正常放大。 当静态工作点设置在合适的位置时,即保证三极管在交流信号的整个周期均工作在放大区时,三极管有电流放大特性,通过适当的外接电路,可实现电压放大。表征放大电路放大特性的交流参数有电压放大倍数,输入电阻,输出电阻。 由于电路中有电抗元件电容,另外三极管中的PN结有等效电容存在,因此,对于不同频率的输入交流信号,电路的电压放大倍数不同,电压放大倍数与频率的关系定义为频率特性,频率特性包括:幅频特性——即电压放大倍数的幅度与频率的关系;相频特性——即电压放大倍数的相位与频率的关系。 三、实验要求和实验步骤 (1)实验要求 1.设计一个分压偏置的单管电压放大电路,要求信号源频率2kHz(峰值5mV) ,负载 电阻3.9kΩ,电压增益大于50。 2.调节电路静态工作点,观察电路出现饱和失真和截止失真的输出信号波形,并测试 对应的静态工作点值。 3.调节电路静态工作点,要求输入信号峰值增大到10mV电路输出信号均不失真。在 此状态下测试: ①电路静态工作点值; ②三极管的输入、输出特性曲线和 、r be 、r ce值; ③电路的输入电阻、输出电阻和电压增益; ④电路的频率响应曲线和f L、f H值。

共射放大电路的微变等效电路分析

共射放大电路的微变等效电路分析 【教学目标】 1、 知识目标 1)会画出放大电路的交流通路以及微变等效电路 2)会应用放大电路的微变等效电路分析和计算放大器的动态参数 2、 能力目标 1)通过师生互动教学,培养学生分析问题和理解问题的能力 2)通过基础综和训练,培养学生利用所学知识解决实际问题的能力。 【教学重点】 放大器动态参数的计算 【教学难点】放大电路的交流通路以及微变等效电路的画法 【教学方法】启发引导为主,讲练结合 【教学过程】一、复习上一节关于放大电路的图解法的有关知识并提问 二、导入新课:在上一节课,主要讲解了用图解法进行放大器的动态性能的分析,这种方法虽然具有形象、直观等特点,但分析的过程较为复杂,且有一定误差,为此,本节将讲解放大器动态分析的第二种方法——微变等效电路法。 三、新课教学:共射放大电路的微变等效电路分析 在动态时,如果输入的交流信号幅度很小,交流小信号仅在三极管特性曲线静态工作点附近做微小变化,三极管的输入、输出各变量之间近似呈线性关系,这样可以用线性等效电路等效非线性的三极管,称作三极管的微变等效电路。显然,微变等效电路只适用于低频小信号交流分量的动态技术指标的计算,它的前提是放大器已经设置好了静态工作点。 1、三极管的微变等效电路 NPN 型三极管的微变等效电路如图1(b )所示,。晶体管的输入端加交流信号v i 时,在其基极将产生相应的变化电流i b ,如同在一个电阻上加交流电压而产生交流电流一样。因此晶体管的输入端b 、e 之间用一个等效电阻代替,这个电阻称为三极管的输入电阻r be ,其大小为 be be be v r i

单级共射放大电路的设计

单级共射放大电路的设计

实验二、单级共射放大电路的设计 一、实验目的 1.掌握共射放大器电路的设计方法 2.掌握如何设置放大电路的静态工作点及其调 试方法 3.学习放大电路性能指标 4.观察基本放大电路参数对放大器的静态工作 点、电压放大倍数及最大不失真电压、以及频率响应的测量方法 5.进一步熟悉函数发生器、等常用仪器的使用方 法 6.进一步熟悉晶体管参数的测试 7.了解负反馈对放大电路性能的影响 二、实验仪器与器件: 直流稳压电源、万用电表、双踪示波器、交流毫伏表、直流毫安表、频率计、三极管、电阻器、电容器、电位器若干。 三、实验原理: 连接电路图如下图,并测量相关数据,了解单级共设放大电路

四、实验内容 1.静态工作点的调整与测量: 将R L开路;在接通电源钱,将R b2调至最大,并使u i=0.调节R b2测量相应数据填入下表

仿真值测量值计算值 U B (V)U E ( V) U C ( V) R b2 (k Ω ) U B ( V) U E ( V) U C ( V) R b2 ( k Ω) U BEQ (V ) U CEQ (V ) I CQ (V ) 4. 22 1 3. 56 5. 58 3 25 4. 26 9 3. 54 2 5. 72 22. 496 0. 72 7 2. 21 1 3. 14 3. 10 1 2. 45 6 7. 56 4 40 3. 27 7 2. 55 3 7. 5 37. 49 0. 72 4 5. 01 4 2. 25 1. 97 6 1. 35 1 9. 55 6 72 2. 04 1. 33 3 9. 74 63. 7 0. 70 7 8. 34 1. 13

两级放大电路的设计

4.16两级放大电路的设计,测试与调试一,实验目的 1,进一步掌握放大电路各种性能指标的测试方法。2,掌握两级放大电路的设计原理,各性能指标的调试原理。 二,实验预习与思考 1,放大器性能指标的定义及其测试方法。 2,多级放大器性能指标的特点。 三,实验原理 由一支晶体管组成的基本组态放大器往往达不到所要求的放大倍数,或者其他指标达不到要求。这是,可以将基本组态放大器作为一级单元电路,将其一级一级地连接起来构成多级放大,以实现所需的技术指标。多级放大器级与级之间,信号源与放大器之间,放大器与负载之间的连接方式,或者说信号传输方式称为耦合方式。耦合方式主要有电容耦合,变压器耦合和直接耦合。 1,多级放大器指标的计算 一个三级放大器的通用模型如图所示, 由模型图可以得到多级放大器的计算特点: Ri=Ri1,多级放大器的输入电阻等于第一级放大器的输入电阻;

R0=R0末,多级放大器的输出电阻等于末级放大器的输出电阻; Ri后=RL前,后级放大器的输入电阻是前级放大器的负载; Ro前=Rs后,v00前=vs后,前级放大器的输出电路是后级放大器的信号源; Av=,总的电压增益等于各电压增益相乘。 3,实验电路 实验电路如图所示可得该实验电路是一个电容耦合的两级放大器,电路中含电阻Rf的支路是下一次负反馈实验电路中反馈网络的负载效应,这里不必管他。 四,测试方法:略 五,实验内容 1,测量静态工作点 令Vcc=+12v,调节Rw,使放大器第一级工作点Ve1=,

用数字万用表测量各管脚电压并记录于下表: 静态工作点的测试 2,放大倍数的测量 调整函数发生器,使放大器Ui=5mv,f=1khz的正弦信号,测量输出电压U0,计算电压增益,填于下表中:放大倍数的测量 3,输入输出电阻的测量 运用两次电压法测量两级放大器的输入电阻和输出电阻。测量输入电阻时,在输入口接入取样电阻R=1k Ω。测量输出电阻时,接入负载电阻RL=1kΩ。数据分别计入下表: 输入输出电阻的测量

单级共射放大电路设计

期中考试 姓名:学号:班级: 单级共射放大电路 实验目的 使用PNP9012(由于仿真无PNP9012三极管,资料查得与2N2905三极管与PNP9012三极管功能相似所以由2N2905代替)三极管设计单级放大电路,放大倍数Au=80,工作电流为10mA。 实验仪器 1.示波器 2.信号发生器 3.数字万用表 4.交流毫伏表 5.直流稳压源 6.电阻、电容、电位器等。 实验原理及测量方法 图2-1为电阻分压式工作点稳定单管放大器实验电路图。它的偏置电路采用R B1和R B2组成的分压电路,并在发射极中接有电阻R E,以稳定放大器的静态工作点。当在放大器的输入端加入输入信号u i 后,在放大器的输出端便可得到一个与u i相位相反,幅值被放大了的输出信号u0,从而实现了电压放大。 1.电路参数变化对静态工作点的影响。 ①U B=R B2V CC/(R B+R B2) ②T↑→I C↑→I E↑→U E↑→B be↓→I C 2.静态工作点的理论计算 U B=R B2V CC/(R B+R B2) IC≈I E= (U B-U BE)/R E

U CE= V CC-(R C+R E) 3.静态工作点的测量与调整 ⑴将放大电路的输入端短路 ⑵放大电路接通直流电源,并在输入端加上正弦信号(幅度约为 10mv,频率约为1khz)。 4.电压放大倍数的测量与计算 A u=u o/u i A u=-β(R C//R L)/R be r be=r’bb+(1+β)26/I EQ 由于电子器件性能的分散性比较大,因此在设计和制作晶体管放大电路时,离不开测量和调试技术。在设计前应测量所用元器件的参数,为电路设计提供必要的依据,在完成设计和装配以后,还必须测量和调试放大器的静态工作点和各项性能指标。 参数计算:(已知Au=80,工作电流为10mA) 静态工作点的理论计算 U B=R B2V CC/(R B+R B2) IC≈I E= (U B-U BE)/R E U CE= V CC-(R C+R E) A u=-β(R C//R L)/R be =80 r be=r’bb+(1+β)26/I EQ r’bb 一般取300Ω 所以由公式计算得: Rc=520ΩRl=4.1 KΩRe=100Ω

单管放大电路的设计

第2章单管放大电路的设计 2.1 单管放大电路方案设计 2.1.1 工作原理 晶体管放大器中广泛应用如图 1.1.1 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R、R、B2B1R、R及电源电压+V所决定。该电路利用电阻R、R的分压固定基极电位V。BQCB2CCEB1如果满足条件I>>I,当温度升高时,I↑→V↑→V↓→I ↓→I↓, CQBE1EQBQBQCQ结果抑制了I的变化,从而获得稳定的静态工作点. CQ 图2.1.1 阻容耦合共射极放大器 2.1.2静态工作情况:

放大器接通电源后,当所输入交流信号为零时,则放大电路中只有直流电源作用,电路中的电压和电流都是直流量,此时的工作状态称为直流工作状态或静态。晶体管各极电流与各极之间的电压分别用I、I和U、U四个直流参CEQBQBEQCQ数表示。它们代表着放大器的输入、输出特性曲线上的一个点,称它们为放大器 1 的静态工作点,用Q表示.如图2.1.2所示。 i B i C I Q BQ I CQ u oouU CE U BECEBEQ 图2.共发射极放大器的静态工作点图2.1.2静态工作点 2.1.3 动态工作情况: 放大电路接入输入信号u后的工作状态,称为动态。在动态时,放大电路i是在输入电压u和直流电压E的共同作用下工作,因此,电路中既有直流分量,ci又有交流分量,各极的电流和各极间的电压都在静态值的基础上叠加一个随输入信号作相应变化的交流分量。如图2.1.3所示。 u B Ui bUBW )(1wt)(2i C

i ii cbB II BC wtwt(3)(4)u o u u CE ce U CE wtwt(6)(5) 动态分析图3. 2 图2.1.3 信号的动态变化 由图2.1.3可得到以下结论: (a)在适当的静态工作点和输入信号幅值足够小的条件下(使晶体管工作在特性曲线的线性区),晶体管各极的电流(I、I)和各极间的压(u、u)都CEBBEC是由两个分量线性叠加而成的脉动量,其中一个是由直流电源E引起的直流分C量,另一个是随输入信号u而变化的交流分量。i (b)当输入信号u是正弦波时,电路中的各交流分量都是与输入信号 u i i同频率的正弦波,其中 u、i、i、与 u同相,而u、u与u反相。输出电压icobecebi 与输入电压相位相反,是共发射极放大器的一个重要特性。 (c)输出电压u与输入电压u不但是同频率的正弦波,而且u的幅度比ooi u的幅度大的多,由此说明,u经过电路后被线性放大了。从图3中还可以看出,i i 只有输出信号的交流分量才能反映输入信号的变化。因此,放大器的放大作用,只是指输出信号的交流分量与输入信号的关系,并不包含直流分量。 2.1.4放大电路的非线性失真: 信号通过放大器后,如果输出信号的波形与输入信号的波形不完全一致,则称为波形失真。由于晶体管特性曲线的非线性所引起的波形失真称为非线性失真。产生非线性失真的原因与放大器静态工作点选择的是否合适有关。如图2.1.4a所示,由于静态工作点选择恰当,输入电压的正负半周在放大过程中得到了同等的放大。

交流通路与微变等效电路

交流通路与微变等效电路 1)交流通路 交流通路是指放大电路中交流电流通过的路径。计算放大电路的放大倍数、输入电阻、 输出电阻时用交流通路。对于容抗小的电容以及内阻很小的直流电源,其交流压降很小,可以看作短路,因此其交流通路如图2-2(c )所示。 放大电路常用的分析方法有图解分析法(请参考相关教材)和微变等效电路分析法。下面结合图2-2(a ),介绍微变等效电路分析法。 2)微变等效电路与动态分析 (1)三极管的简化微变等效电路 由于放大电路中含有非线性元件——三极管,通常不能用线性电路的方法来分析含有非线性元件的放大电路。但是,当输入、输出都是小信号时,信号只是在静态工作点附近的小范围内变动,三极管的特性曲线可以近似地看成是线性的,此时,三极管可以用一个等效的线性电路来代替,这样就可以用计算线性电路的方法来分析放大电路了。 ① 三极管输入回路等效电路 由输入特性可以看出,当输入信号较小时,可以把Q 点附近的一段曲线看成直线,这样三极管B 、E 间就相当于一个线性电阻be r ,如图2-3所示。结合输入特性曲线,则三极管的输入电阻可定义为 图2-3 三极管的输入等效电路 B BE be r I U ??==b be i u (2—4)

be r 叫作三极管的输入电阻。它是从三极管的输入端(B 、E 端)看进去的交流等效电阻,be r 的大小与静态工作点的位置有关,通常be r 的值在几百欧到几千欧之间,对于小功率管,当E I =1~2mA 时,be r 为1k Ω左右。在0.1mA <E I <5mA 范围内,工程上常用下式来估算。 () mA mV r E be I 261300β++==mA mV B I 26300+ (2-5) ② 三极管输出回路的等效电路 三极管在输入信号电流b i 作用下,相应地产生输出信号电流c i ,并且有c i =b i β ,即集电极电流只受基极电流控制。因此,从输出端C 、E 间看三极管是一个受控电流源。 为此,可画出三极管的简化微变等效电路如图2-4(b )所示。 图2-4 三极管的微变等效电路 (a)三极管 (b)微变等效电路 (2)动态分析 ① 共射放大电路的简化微变等效电路 图2-5 共射放大电路的微变等效电路 (a)共射放大电路 (b)微变等效电路 共射放大电路以图2-5(a )进行分析。先画出共射放大电路的交流通路,再用三极管

单级放大电路的设计与仿真

单级放大电路的设计与 仿真 集团文件发布号:(9816-UATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-

单级放大电路的设计与仿真一、实验目的 1)掌握放大电路静态工作点的调整与测试方法。 2)掌握放大电路的动态参数的测试方法。 3)观察静态工作点的选择对输出波形及电压放大倍数的影响。 二、实验器材 1mV5KHz正弦电压源,15mV5KHz正弦电压源,12V直流电压源,2N2222A三极管,10uF电容(3个),10KΩ电阻(2个),3.0KΩ电阻,1.5KΩ电阻,5.1KΩ电阻,250KΩ电位器,万用表,示波器等。 三、实验原理与要求 三极管工作在放大区时具有电流放大作用,只有给放大电路中的三极管提供合适的静态工作点才能保证三极管工作在放大区。如果静态工作点不合适,输出波形则会产生非线性失真——饱和失真和截止失真,而不能正常放大。静态工作点合适时,三极管有电流放大特性,通过适当的外接电路,可实现电压放大。表征放大电路放大特性的交流参数有电压放大倍数、输入电阻、输出电阻。对于不同频率的输入交流信号,电路的电压放大倍数不同,电压放大倍数与频率的关系定义为频率特性,频率特性包括:幅频特性——即电压放大倍数的幅度与频率的关系;相频特性——即电压放大倍数的相位与频率的关系。 设计一个分压偏置的单管电压放大电路,要求信号源频率5kHz(幅度1mV),负载电阻5.1kΩ,电压增益大于50。调节电路静态工作点(调节电位计),观察电路出现饱和失真和截止失真的输出信号波形,并测试对应的静态工作点值。加入信号源频率5kHz(幅度 1mV),调节电路使输出不失真,测试此时的静态工作点值。测电路的输入电阻、输出电阻和电压增益。测电路的频率响应曲线和fL、fH值。

单级电压放大电路设计

东南大学电工电子实验中心 实验报告 课程名称:电子电路实践 第三次实验

实验三单级电压放大电路设计 一、基本信息 实验时数:6学时 时间要求:第10~11周完成,第11周内交实验报告 教材:《电子线路实践》Page 1~6 实验检查:带班教师检查 二、学习目标: 1、掌握单级放大电路的设计、工程估算、安装和调试; 2、了解三极管各项基本器件参数、工作点、偏置电路、输入阻抗、输出阻抗、增益、幅频 特性等的基本概念以及测量方法; 3、了解负反馈对放大电路特性的影响。 4、掌握基本的模拟电路的故障检查和排除方法,深化示波器、稳压电源、交流毫伏表、函 数发生器的使用技能训练。 三、设计提示: 图3-1 射级偏置电路 1、对于图3-1中的偏置电路,只有R2支路中的电流I1>>I BQ时,才能保证U BQ恒定实现自 动稳定工作点的作用,所以工程中一般取: 1(5~10) BQ I I =(硅管) 1(10~20) BQ I I =(锗管)。

2、 为了提高电路的稳定性,一般要求U BQ >>U BE ,工程中一般取U BQ =(5~10)U BE ,即U BQ =(3~ 5)V (硅管),U BQ =(1~3)V (锗管)。 3、 电路的静态工作点电流E BE BQ CQ R U U I -≈ ,由于是小信号放大,所以I CQ 一般取0.5~2mA 。 4、 I CQ 确定后通过以下公式可计算R 1和R 2的值: ()()CQ BQ BQ BQ BQ I U I U I U R 1051051 2~~?= = = β, ()BQ BQ CC BQ CC U R U V I U V R 21 1-= -= 。 5、 交流电压放大倍数()() CQ L e b L be L I mV R r r R r R Au 2613001βββββ++?- =++?-=?- =' '' 。 6、 交流输入阻抗1226////(1)300(1)i be be b e CQ mV R r R R r r r I ββ=≈=++=++。 7、 交流输出阻抗//O o C C R r R R =≈。 8、 电路频率特性的下限频率值主要受C 1,C 2和C E 影响,其关系分别为: ()()121103C r R f be S L ?+?≥π~,()()2 21 103C R R f L C L ?+?≥π~, () E be S E L C r R R f ?++?≥)//(~β π121 31。 9、 幅频特性曲线、上限频率、下限频率、截止频率中心频率、带宽的测量方法: A (a)单级放大器放大特性 (b)低通特性 (c)高通特性 (d)带 通特性 图3-2 幅频特性示意图 幅频特性反应了电路增益和频率之间的关系,图3-2列出了常见的幅频特性类型。 (a)和(d)中的f L 表示下限频率,f H 表示上限频率,带宽BW=f H -f L ,(d)中的f 0表示中心频率;(b)和(c)中的f 0表示截止频率。在实验中可采用“逐点法”测量不同频率时的电压放大倍数A u 来测量幅频特性。测量时,保持输入信号幅度不变,改变输入信号频率,每改变一次信号频率,用交流毫伏表或示波器测量一个输出电压值,计算其增益,然后将测试数据列表、整理并在坐标纸上将其连接成曲线。由于函数发生器的输出信号幅度在不同频率时可能会有变化,因此每改变一次频率都要用交流毫伏表或示波器测量输入信号的幅度,一定要保证输入信号的幅度不改变。

共射放大电路的设计

第三章设计型实验 实验一共射极放大器的设计 一.实验目的 1.学会根据一定的技术指标设计单级阻容耦合共射极放大器。 2.学会在计算机上进行电路仿真及验证。 3.练习安装技术,学会检查、调整、测量电路的工作状态。 4.掌握测量放大器的电压放大倍数、频率响应曲线和动态范围的方法。 5.定性了解工作点对输出波形的影响。 二.预习要求 1.复习有关共射极放大器的理论知识,了解共射极放大器静态工作点的选择原则及放大器主要指标的定义及测量方法。 2.根据给出的技术指标计算出放大器电路各元件数值,制定出实验方案,选择实验仪器设备,并在计算机上进行电路仿真,找出元件最佳值。 三.共射极放大器的设计方法 共射极放大器的设计,是指根据技术指标要求,确定电路方案、选择晶体管和直流电源电压,确定静态工作点和电路元件的数值。对于信号幅度较大的放大器,除了应有适当的电压放大倍数外,还应有足够的动态范围(指放大器最大不失真输出信号的峰峰值)。这时对工作点的选择必须考虑外接负载的影响,只有恰当的选择E C、R c和静态工作点Q,才能达到所需的动态范围。 设计一个共射极放大器,通常是给出所要达到的放大倍数A u、负载电阻R L的值、输出电压幅度U om(或动态范围U op-p)和某一温度范围内的工作条件。然后根据这些指标进行

电路的设计和参数的计算。 1.动态范围与电路参数的关系 对于图1的放大器,当输出信号的动态范围有一定的要求时,应根据给定的负载电阻 R L 的值和动态范围U op-p 以及发射极电压U EQ 来选择电源电压E C 、确定直流负载R c 和静态工作点Q 。 +E C R c R b1 C 2 I b1 C 1 I BQ 3DG6 R L u o u i R b2 R e C e 图1 共射极放大器电路图 具体步骤如下: (1) 选择电源电压E C 通常稳定条件为: U B = (5 ~ 10)U BE (1) I b1 = (5 ~ 10)I BQ (2) E C ≥1.5(U op-p +U CES )+ U EQ (3) U CES 为晶体管的反向饱和压降,一般小于1V ,计算时取1V ,U EQ U B 。 (2) 确定直流负载R c L om CES C c R U U E R ???? ??--'=2 (4) 其中,E C = E C U EQ (3) 确定静态工作点Q I CQ = I BQ (5) U CEQ E C I CQ R c U B (6)

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