晶体管放大电路设计
bjt晶体管放大器设计仿真实验报告
bjt晶体管放大器设计仿真实验报告实验目的：通过仿真和设计实验掌握BJT晶体管放大器的特性，了解放大器的基本结构和原理，使用Multisim进行模拟电路的设计和验证。
实验器材：电脑、Multisim软件实验原理：BJT晶体管放大器BJT晶体管放大器是工程中常用的放大器之一，其结构简单，易于实现，所以被广泛应用。
BJT晶体管的放大器基本参数有增益、输入阻抗、输出阻抗等，这些参数与负载、元器件选型等有关。
BJT晶体管放大器包括三个区域：基区、发射区、集电区。
当正向偏置（即基极正向，发射极负向，集电极正向）时，电子从发射区向基区注入，由于集电区厚度较大，电子大量扩散到集电区，形成电流放大效应。
由于收集极为多数载流子的主要地方，所以放大器的电流一般从集电极注入。
实验步骤1. 设计放大器的电路图，包括输入端、BJT晶体管、输出端、偏置电路等。
2. 选择合适的电阻值，偏置电压、负载等元器件参数。
3. 使用Multisim软件按照电路图布局放置元器件，并将元器件的参数输入Multisim 中。
4. 设置测量点，并对电路进行仿真分析。
5. 分析仿真结果，调整电路参数，优化电路。
6. 记录仿真结果并写出实验报告。
实验内容1. 设计一个以晶体管为核心的放大电路，要求两个输出端之间的放大系数应不小于100，放大器的直流通路电路使用以2mA为中心的工作点，增益、输入阻抗、输出阻抗等参数要求在电阻值误差的5%以内。
2. 使用Multisim仿真软件模拟电路。
3. 优化电路参数，得出满足实验要求的电路。
实验步骤及结果1. 电路设计根据实验要求，我们设计了以下电路图：其中，RE1、RE2为两个发射极稳流器。
根据放大器的基本公式，我们可以计算出电路中各电阻的取值：R1=261ΩR2=1.1kΩR3=121kΩR4=6.5kΩR5=8.2kΩR6=39kΩR7=360ΩR8=4.7kΩ在仿真时，我们将R1、R2看作是一个整体R1//R2=228.1Ω，R6与R8也是一个整体，即R6//R8=8.81kΩ。
晶体管阻容耦合多级放大电路设计
晶体管阻容耦合多级放大电路设计晶体管（三极管）阻容耦合多级放大电路是一种常见的电子放大器电路，它通常由多个级联的放大器组成，每个级别都使用晶体管进行放大。
这种电路的设计目标是实现高增益和低失真的信号放大。
首先，我们需要确定电路的放大增益要求和频率响应。
这将决定电路中每个级别的放大倍数和频率特性。
接下来，我们选择适合的晶体管型号和工作点，以确保电路在工作时具有稳定的工作性能。
理想情况下，晶体管应具有高增益和低噪声。
在设计阻容耦合多级放大电路时，我们需要确定每个级别的输入和输出阻抗。
输入阻抗应尽可能大，以确保信号源与放大器之间的匹配。
输出阻抗应尽可能小，以便将信号传递给下一个级别的放大器或负载。
为了实现这些要求，我们可以使用电容耦合和电阻器来构建电路的每个级别。
具体来说，输入端可以使用耦合电容器连接到上一个级别的输出，输出端可以通过负载电阻连接到下一个级别的输入。
这种耦合方式可以有效地传递信号，并提供适当的阻抗匹配。
在设计每个级别的放大电路时，我们需要考虑功耗和热量问题。
为了确保电路的稳定性和可靠性，我们需要选择合适的电阻和电容值，并确保电路在工作时不会过热。
此外，我们还需要确保信号的直流偏置电压的稳定性和精确度。
这可以通过添加适当的偏置电路来实现，例如电源电压分压器、偏置电流源等。
最后，在设计阻容耦合多级放大电路时，我们还需要考虑信号的幅度和相位失真问题。
为了实现低失真放大，我们可以采用反馈电路或其他补偿方法来纠正失真。
总结起来，晶体管（三极管）阻容耦合多级放大电路设计涉及到确定电路的放大增益要求和频率响应、选择合适的晶体管型号和工作点、确定每个级别的输入和输出阻抗、处理功耗和热量问题、确保直流偏置电压的稳定性和精确度，并解决信号的幅度和相位失真问题。
通过合理设计和优化，我们可以实现高增益和低失真的信号放大。
晶体管放大倍数β检测电路的设计
晶体管β值数显测量电路实验报告宁波大学科技学院理工分院课题五晶体管β值数显测量电路一、实验目的1、设计任务设计一个低频小功率NPN型硅三极管共射极电流放大倍数β值测量电路。
2、基本要求（1）β值的测量范围为50 ～ 250。
（2）接入晶体管后自动显示被测晶体管的β值，当没有接入晶体管时数码管显示为零。
（3）当接入晶体管的β值不在测量范围时，用发光二极管指示。
（4）测量精度为±5%。
（5）测量响应时间t<1S。
3、扩展要求（1）分档指示功能，当β值为50～100，100～180，180～250时，分别用发光二极管指示。
（2）能测量PNP管的β值。
二、实验原理由设计要求可知只要将被测晶体管的β值转换为对应的电压值，对β值的测量转变为对电压的测量。
将此电压进行比例调整后，进行A/D转换，然后进行译码显示即可。
其原理框图如图2-5-1所示。
三、单元电路设计参考1、β/V转换电路基本思路为：对被测晶体管输入一固定值的基极电流，则其集电极电流Ic=βIb，然后将集电极电流转换为电压即可。
基极电流的设置可以采用如下两种方式。
其一、如图2-5-2所示，选择恰当的基极偏置电阻Rb实现基极电流设置。
其二，利用恒流源实现基极电流的设置，如图2-5-3所示。
这种方式的优点是可以对锗管设置基极电流而不需要改变电路结构或元件参数。
由于要提供很小的基极电流，恒流源可以用如图2-5-4所示的微电流源实现。
微电流源的参考电流与输出电流之间的函数关系为：2、 比例调整电路比例调整电路的主要作用是将β/V 转换电路的输出电压作适当的调整提供给A/D 转换电路，以期得到一个适当的二进制数值，便于译码器显示对应的β值。
常用的比例电路有反相比例电路，同相比例电路，差动放大电路等。
在此介绍一下常用的三运放差动放大电路，电压如图2-5-6所示。
CSC S C b C R I U I I I I ===β10AR I U CC C μβ*==))(21(1220I I PU U R RU -+=6.19)21(255512510)21()21(28322=+=-==⨯+=+-PP C P R R LSB R R U R R 得：由：LM324N芯片引脚图3、A/D转换电路A/D转换电路将模拟量转换为数字量。
实验二晶体管放大电路的设计
晶体管放大电路的设计(设计性实验)一•设计题目：单极晶体管阻容耦合放大器的设计(1) 已知条件V Cc= +12V, F L= 2.4 K0 , V = 10mV R = 2K Q⑵性能指标要求A v>40, R>l , R O<2K「，F L<100H Z R>100kHz二•设计步骤及要求(1) 根据已知条件及性能指标要求，确定电路器件，设置静态工作点，计算电路元件参数。
(2) 在实验线路板上安装电路。
调整并测量静态工作点，使其满足设计计算值的要求。
(3) 测试性能指标，调整与修改元件参数值，使其满足放大器性能指标的要求。
三.实验方案与设计过程1. 工作原理图2-1为电阻分压式工作点稳定单管放大器实验电路图。
它的偏置电路采用嘉和甩组成的分压电路，并在发射极中接有电阻R,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U o，从而实现了电压放大。
2. 设计过程首先，选择电路形式及晶体管。
采用如图2-1所示的分压式电流负反馈偏置电路，可以获得稳定的静态工作点。
因放大器的上限频率要求较高，故选用高频小功率管，其特性参数山=20mA V BR)CEQ> 20V, fQ 150MHz通常要求B的值大于A的值，故选1 = 60。
其次，设置静态工作点并计算元件参数。
由于是小信号放大器，故采用公式法设置静态工作点Q,计算如下： 要求R>l （Rr 5），根据公式“r b (1「)嗨七00「皿I eQ (mA) I CQ (mA)I C Q 26mA = 2.2mA 1000 -300取 I CQ =2mA若取V bQ =3V,由 Re : V bQ -Vbe1 CQ由"誌―曲为使静态工作点调整方便， 尺2由20k 」固定电阻和100k 」电位器串联而 成。
由于(R S r be ) :: (R C R L ),比较「（3~10）25貝 ％）Q -(3~ 10)2二 f L (R c R L )由Cwef^er 8.2^取标称值10汀取C C =C b =10l F ,=1.15k 1，取标称值1k-1V CC V bQR b2 :R b1 =57kOV bQ20罟黑I CQ (mA)=1.08k 1由心二得V i__ L 妲r ber be A VR L R L'=1k 「， R L - R L综合考虑，取标称值2.4 k-R b1 ' R b22 、函数信号发生器 4 、交流毫伏表6、直流毫安表 8 、万用电表9、晶体三极管3DG6< 1（ 50〜100）或9011X 1、电阻器、电容器若干 五、实验内容实验电路如图2— 2所示。
《电子线路综合设计》晶体管放大器设计实验
《电子线路综合设计》晶体管放大器设计实验一、实验目的1、掌握普通单级放大器的结构及分析方法，了解共射放大器、共集放大器和共基放大器的特点；2、掌握各类晶体管放大电路的设计 Multisim 软件仿真。
3、引导学生制作一个普通放大器，通过亲自动手制作，以达到理解放大器的目的。
二、实验内容项目教学表任务1 电路仿真1、分析电路(1)放大管为 Q1 ，电容为 C1 (填写元器件序号)，其上偏电阻为R1 ，下偏电阻为R3 ，输入耦合、输出耦合电容为 C1,C2 ，集电极电阻为R2 ，发射极电阻R4具有稳定静态工作点作用，C3为旁路电容，其作用是增大电压放大倍数。
(2)分析工作点的稳定过程。
温度升高Icq增大，Ieq增大，Ueq增大，Ubeq（Ubq-Ueq）减小，Ibq减小，Icq减小。
2、三极管参数利用网络资源或三极管手册査阅三极管的主要参数,并填入表1中。
工具书可选用《新编国内外三极管速查手册》；网络资源可选用其他网站。
表1三极管参数3、电路仿真(使用Multisim件或其他仿真软件)(1) 画Multisim 理图，并将原理图粘贴在以下位置(注：电路绘制完毕，应通电试运行，看电路连接是否正确,若有故障，则应排除故障)。
(2) 测试电路用软件中的虚拟电压表和电流表测试电路的静态工作点，填写表2。
将接入虚拟电压表和电流表之后的电路粘贴在以下位置。
表2电路静态工作点(3) 波形观测用软件中的虚拟信号源从放大器的输入端输入一个正弦波信号(幅度为5~50mV，频率为1~10kHz)，用虚拟双踪示波器同时观测输入波形和输岀波形，并绘出波形图(在波形中标出幅度)，比较输入波形和输出波形的相位,填写表3。
表3波形观测输入为50mv任务2 电路设计与制作一、题目要求1、电路设计单管分压式稳定共射极放大电路设计，放大电路如图所示，在Multisim 软件中找出相应元件，连接电路。
输入信号u i=5mv，f=10kHz，输出信号u o=50mv，用分压式稳定单管共射极放大路进行设计。
晶体管放大电路的设计
晶体管放大器的设计与调测一、实验目的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、电压放大倍数和输入输出电阻的测试方法；4、研究大信号激励下信号源内阻对波形失真的影响；二、实验原理在晶体管放大器的三种组态中，由于共射极放大器既有电流放大，又有电压放大，所以在以信号放大为目的时，一般用共射极放大器。
分压式电流负反馈偏置是共射放大器广为采用的偏置形式，如图3-1所示，由于负反馈的引入它的静态工作点的稳定性较高。
这里就以该电路为例介绍单管放大器的设计方法。
1、确定静态工作点电流I CQI CQ 的选取，在不同的情况下是不同的：（1）小信号工作情况时，非线性失真不是主要矛盾，因此，以其他因素来考虑，若以少耗电为主，工作点应选得低些，如图3-2中的Q 1点；如果耗电不是主要矛盾而需要放大倍数大些， 那么工作点可选得高些，如图3-2中的Q 2点。
一般小信号放大器取I CQ ＝0.5～2mA 。
图3-1 共发射极放大电路 图3-2 不同的工作点 （2）大信号工作情况时，非线性失真是主要矛盾，因此，考虑的因素主要是尽量大的动态范围又尽可能小的失真。
此时，应设计选择一个最佳负载，工作点尽量选在交流负载线的中央，如图3-2中的Q 3点。
如果设计指标中对放大器的输入电阻R i 有要求，也可以根据对R i 的要求来确定静态工作点I CQ 。
由图3-1可见21////B B be i R R r R = （3-1）CQb b CQ b b be I r I r r 2626)1(ββ+≈++=′′ （3-2） 对于小功率低频管r bb '的典型值为300Ω，小功率高频管r bb '，的典型值为50Ω，由于一般r b 比R B1∥R B2要小得多，因此在初选I CQ 时，可以近似认为R i ＝r be ，则由上式可确定I CQ 。
2、确定偏置电阻R B1，R B2的值根据这个电路的工作原理，只有当I 1远远大于I BQ 时，才能保证U BQ 恒定，；这是工作点稳定的必要条件。
晶体管共射放大电路设计
晶体管共射放大电路设计晶体管共射放大电路是一种常用的放大电路，可以将输入信号放大到较大的幅度。
在设计晶体管共射放大电路时，需要考虑多个因素，包括电压放大倍数、频率响应、稳定性等。
下面我将以详细的方式介绍晶体管共射放大电路的设计。
首先，我们需要选择适合的晶体管型号。
常见的晶体管型号有NPN型和PNP型。
在共射放大电路中，如果使用NPN型晶体管，我们需要将输入信号连接到基极，输出信号从集电极获取；如果使用PNP型晶体管，输入信号需要连接到基极，而输出信号从发射极获取。
在选择晶体管型号时，需要考虑其电压和电流的要求，以及频率响应等因素。
接下来，我们需要确定电路中的电阻和电容元件的取值。
在共射放大电路中，通常会使用三个电阻：基极电阻Rb，发射极电阻Re，负载电阻Rc。
这些电阻的取值可以根据需要进行计算。
通常情况下，基极电阻的取值在几千欧姆到几十千欧姆之间，发射极电阻的取值在几欧姆到几千欧姆之间，负载电阻的取值根据需要的电压放大倍数和功率来确定。
除了电阻之外，电容也是共射放大电路中重要的元件。
常用的电容有输入电容Ci和输出电容Co。
输入电容通常用于滤除输入信号中的高频噪声，输出电容通常用于滤除输出信号中的低频杂散信号。
这些电容的取值可以根据需要进行计算。
在选择电容值时，需要考虑电容与频率的关系，以及电路的带宽等因素。
设计晶体管共射放大电路还需要考虑静态工作点的确定。
静态工作点是晶体管在正常工作状态下的工作点，通常在集电极电流和集电极电压平衡的情况下确定。
静态工作点的选择需要考虑晶体管的最大功率和最大集电极电压的要求。
最后，在设计晶体管共射放大电路时，还需要进行电路的仿真和调试。
通过电路仿真软件，可以验证设计的电路的性能是否满足要求。
如果电路存在问题，可以对电路进行调试，尝试调整电阻和电容的取值，或者增加负反馈等方法来改善电路的性能。
综上所述，晶体管共射放大电路的设计需要考虑多个因素，包括选择适当的晶体管型号，确定电阻和电容的取值，确定静态工作点，以及进行电路的仿真和调试。
实验一、晶体管单级放大电路
三. 实验电路参考图
21
Rb3
200k
RC1
1.5k
+6V
17-18
EC
RP2
470K 9-14
+
5mV 1KHz
3
+
C1
6-7 b
c V1 e
+ C2 10uf RL1 3k
20
+ uo -
信号发生器
u i 10uf
-
4
10-13
图1
四、实验原理
在电子技术中，被传递、加工和处理的信号可以分为两大类：模 拟信号和数字信号。 模拟信号：在时间上和幅度上都是连续变化的信号，称为模拟信号。 数字信号定义：在时间和幅度上均不连续的信号，称为数字信号。 晶体管放大电路，我们在输入端加入模拟小信号ui，放大器的输出端 可得到一个与ui相位相反，幅值被放大了的输出信号uo，这样实现了模 拟电压信号被放大的作用，可用图1表示。我们在实验中要测这个试放 大器的放大倍数等参数。
IC，）填入表格1中。并与理论计算进行比较。用万用表直流电压档测试并调节 R 使 U
b1
C
=3V；
2. 1 测量静态参数与计算公式 这些内容是对应图1的参数测量
VCC U B IB Rb3 RP 2
2.2 表格 1
VCC U C IC RC1
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I bm
uim rbe
图1-2 固定分压偏置式放大电路
晶体管小信号放大器 的设计
5．主放大电路设计
取若rbe=1.2KΩ，则
I bm
28.2mV 1103
23.5A
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 Ibmin 5A
则静态基流 IB Ibm Ibmin 23.5 5 28.5A 再在输出回路进行静态计算：
U CEQ≥uom+UCES=3.82V
又由于这种典型放大器静态的工作(估 算)条件是：I1≈I2>>IB和UB>>UBE
图1-2 固定分压偏置式放大电路
晶体管小信号放大器 的设计
5．主放大电路设计
一般取I1=(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
图1-2 固定分压偏置式放大电路
晶体管小信号放大器 的设计
5．主放大电路设计
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≥2uom+UE+UCES 由于输入信号电压幅值为 uim 2ui 1.41 20 28.2mV 则输出信号电压幅值为 uom Au uim 100 28.2 2.82V 若取三极管饱和压降的临界值UCES≈1V， 则静态集一射压降设置在
电子技术应用专业“双师”培训讲座
通信与电子学院
主讲人：曾旺辉
第四讲 晶体管放大电路的设计
晶体管小信号放大器 的设计
1．题目概述
晶体管小信号放大器主要用于前级微弱信号放大，如话 筒放大，磁头放大及其他传感器信号源的放大等，除保证足 够的增益外，还起到阻抗变换的作用。
通过本项目的学习，掌握晶体管放大器的正确设计方法。 加深对晶体管的放大作用的理解，正确理解晶体管处于放大 状态下的偏置条件；能够熟练的对晶体管放大电路进行调整， 以使其満足工程实际的要求。同时正确掌握放大器电压放大 倍数、输入输出电阻及最大不失真输出电压的测试方法，为 今后的复杂电路设计打下良好的基础。
根据管子的电流放大作用有
IC IB 60 28.5 1.71mA 又由于 VCC IC RC UCEQ U E
若取UCEQ=4V，UE=3.3V 得
RC
VCC
UCEQ IC
UE
12 4 3.3 1.71
2.75K
取标称值RC=3K
图1-2 固定分压偏置式放大电路
晶体管小信号放大器 的设计
晶体管小信号放大器 的设计
4．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
⑦校验 Au
由于
rbe
200 26mV IB
200 26 1.1K 28.5
RL RC // RL 3 // 5.1 1.9K
Au
RL
rbe60 ຫໍສະໝຸດ .9 104 1.1100
符合指标要求。
图1-2 固定分压偏置式放大电路
晶体管小信号放大器 的设计
6．输入电路设计
（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。
再按VCC≥2uom+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
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。
晶体管小信号放大器 的设计
5．主放大电路设计 （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1-2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。
5．主放大电路设计
④计算确定射极电阻Re ⑤计算确定Rb1、Rb2
Re
UB
U BE IE
4 0.7 1.71 0.029
1.65K
取标称值RE=1.8K
由I1=(5-10)IB，取I1=5IB=5×28.5≈0.1425mA
Rb1
VCC U B I1
12 4 0.1425
56 K
即为标称值
Rb 2
UB I1 IB
0.1425
4 0.0285
35K
取标称值Rb2=36K
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。 图1-2 固定分压偏置式放大电路
晶体管小信号放大器 的设计
5．主放大电路设计
⑥确定耦合电容和射极旁路电容C1、C2和Ce
如果是放大低频信号(f=20Hz～200KHz)，则耦合电容和射极旁路电 容可直接取经验标称值：C1 C2 10 ~ 20F /16V Ce 50 ~ 100F /16V
晶体管小信号放大器 的设计
2．设计任务与要求 设计并一个分立元件组成的晶体管放大器。已知：输入信号
电压ui=20mV，f =1KHZ；负载电阻RL=5.1KΩ；工作温度范围0～ 45℃。
主要技术指标要求如下： （1）电压放大倍数Au=100； （2）输入阻抗Ri≥47KΩ； （3）带宽BW=50Hz~100KHz； 3．预备知识 （1）认真复习教材中关于晶体管基本放大电路的有关知识； （2）深刻理解晶体管放大电路的偏置条件及对电路的影响； （3）掌握单极型晶体管的性能特点； （4）掌握常用电工测量仪表的基本原理和正确使用方法。