模电课程设计

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单级阻容耦合晶体管放大器设计

张三

(00学院电子信息工程学院,00 00 572000)

摘要:运用节点数等效电路,对单级阻容耦合晶体管共射极放大器的低频特性进行了分析,说明教材中提供的分析方法不能用于讨论放大器的低频特性.关键词:晶体管放大器;增益;频率特性法和晶体管参

简易晶体管放大倍数β检测电路由三极管类型判别电路,三极管放大倍数档位判别电路,显示电路,报警电路和电源电路五部分构成。三极管有电流放大功能,当放大后的电流大小不同时,三极管的集电极电压也不同。一般三极管分为和NPN两种类型。三极管类型判别电路的功能是利用NPN型和PNP型三极管电流流向相反的特性,通过判断发光二极管亮灭判断三极管的类型是NPN型还是PNP型。三极管放大倍数β检测电路是用以判别三极管类型并予以检测放大倍数β的检测电路。其首先是利用三极管NPN和PNP电流流向相反判断三极管类型,在利用三极管的电流放大功能,β的测量转化为对三极管集电极或发射集电流的测量,再通过电阻转换为电压信号的测量,同时实现对档位的手动调节,并利用比较器的原理,实现档位的判断。显示电路的功能是利用发光二极管将测量结果显示出来。报警电路的功能是当所测三极管的β值超出测量范围时,能够进行报警提示。电源电路的功能是为各模块电路提供直流电源。

阻容耦合放大器的主要要求是在负载得到不失真的电压信号时,讨论的主要指标是电压放大倍数、输入和输出电阻以及静态工作点稳定等。由于电容对直流量的电抗为无穷大,因而阻容耦合放大电路各级之间的直流通路不相通,各级的静态工作点相互独立.而只要输入信号频率较高,耦合电容容量较大,前级的输出信号可几乎没有衰减地传递到后级的输入端。因此,在分立元件电路中阻容耦合方式得到非常广泛的应用。优点:耦合电容的隔直通交作用,使两级Q相互独立,给设计和调试带来了方便。缺点:低频特性差,不能放大变化缓慢的信号,在集成电路中制造大容量的电容很困难,因此阻容耦合方式不便于集成化

关键词:课程设计; Multisim10 单级阻容耦合晶体管放大器设计

单级阻容耦合晶体管放大器设计

工作原理:

晶体管放大器中广泛应用图所示电路,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C E B B R R R R ,,,21及电源电压+CC V 所决定,该电路利用电阻

21,B B R R 的分压固定基极电位BQ V .如果满足条件BQ I I >>1,当温

度升高时,↓↓↓↑↑CQ BQ BE EQ CQ I I V V I ————结果抑制了CQ I 的变化,从而获得稳定的静态工作点

1设计任务:

1、学习晶体管放大器的设计方法。

2、 研究静态工作点对输出波形的影响及静态工作点的调整方 法 。

3、 掌握静态工作点、电压放大倍数的输入电阻、输出电阻的测 试方法。

设计要求和技术指标

4、技术指标:电源电压为+12V ,Vi=10mV ,外接负载RL=2K Ω,工作频率fL<100HZ 、fH>500KHz ,电路稳定性好;电压放大倍数大于30,输入电阻大于2K Ω,Ro<3K Ω。

2 电路设计与参数计算

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图1.

电路的静态工作点由下列关系式确定:

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电压放大倍数:

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输入电阻:

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输出电阻:

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3 电路仿真与分析

(1)采用EDA仿真软件Multisim10对单级阻容耦合晶体管放大器设计

进行仿真分析、调试,从而实现电路的优化设计。下图为在仿真软件Multisim10 仿真

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单级阻容耦合晶体管放大器仿真电路图2

静态工作点的测量:

VB:3.229V

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图3

VC:9.532V

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图4

VE:2.486V

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图5

放大倍数的测量:

VI= 10MF VO=563.253 AV=53

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示波器图6 4 电路安装与调试

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图7

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图8

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图9

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图9

通过焊接好后的电路板放到试验箱上进行调试,发现实际弄好的电路板调试的结果与仿真的存在一定的误差。

产生误差的原因:

(1)在焊接电路板时使用的元器件与仿真时用的不太一样,都有一定的误差,所以造成最后成品调试出现较大的误差。

(2)本次的调试结果是通过示波器来观测波形,通过其在示波器上的变化来得到的结果,可能在读数时存在一些偏差。

(3)焊接点与导线也存在一些电阻。 误差分析 (1)电压增益V A

理论计算值V A 取33,相对误差AV =(30-30)/30×100%=0% (2)输入电阻i R

理论值i R ≈be r =2.25KΩ,实测值i R =2.05K Ω 相对误差%9.805.2/)25.205.2(-=-=Ri γ (3)输出电阻O R

理论值,6.2Ω=≈K R R C O 实测得O R =2.73K Ω 相对误差%56.2/)6.273.2(=-=RO γ

误差产生的原因:(1)各计算公式为近似公式;(2)元件的实际值与标称值不尽相同;(3)在频率不太高时,B E C C ,的容抗不能忽视;(4)测量仪器仪表的读数误差。

5 设计总结

本次课程设计不仅仅是了解了有关二阶低通滤波器的知识,更重要的是能将书本上的理论和所学的知识与实际的动手操作相结合。不但提高了大家的动手能力,更激起了大家对本专业学习的兴趣。

通过本次实验掌握了单级阻容耦合放大器的工程设计估算法和如何调整放大器的静态工作点,掌握了放大器的主要性能指标及其测量方法。尤其是对如何提高放大器的电压增益和扩展通频带的体会较深。

进一步熟悉了示波器、信号发生器和万用表的使用方法,以及如何来检查晶体管的好坏。

在实验时应保持冷静,测试有条理,遇到问题要联系书本知识积极思考,同时一定要做好实验前的预习和实验中的数据记录,这样才能够在实验后有数据进行分析和总结,写出合格的实验报告。

参考文献:

[1] 傅丰林主编.模拟电子技术基础[M].北京:人民邮电出版社,2008.10 [2] 高平主编.电子设计及制作完全指导[M].北京:化学工业出版社,2009.3 [3] 李桂安主编.电子技术实验及课程设计[M].南京:东南大学出版社,2008.8

《模拟电子技术》课程设计评分表

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设计题目:单级阻容耦合晶体管放大器设计学生姓名:

指导教师签名:

年月日

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