基本放大电路的设计

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01运算放大器16个基本运算电路设计

01运算放大器16个基本运算电路设计

运算放大器16个基本运算电路设计一、集成运算放大器放大电路概述集成电路是一种将“管”和“路”紧密结合的器件,它以半导体单晶硅为芯片,采用专门的制造工艺,把晶体管、场效应管、二极管、电阻和电容等元件及它们之间的连线所组成的完整电路制作在一起,使之具有特定的功能。

集成放大电路最初多用于各种模拟信号的运算(如比例、求和、求差、积分、微分……)上,故被称为运算放大电路,简称集成运放。

集成运放广泛用于模拟信号的处理和产生电路之中,因其高性价能地价位,在大多数情况下,已经取代了分立元件放大电路。

1.1反向比例电路第1题:电路如下,推导输入与输出的关系,计算电路的理论值,并与仿真值比较,说明电路功能。

vu u R R u i if 51010-=-=-=根据虚断虚短得1.2反向求和加法电路第2题:电路如下,推导输入与输出的关系,计算电路的理论值,并与仿真值比较,说明电路功能。

vu u u R R u R R u i i i fi f3(10)2123110-=--=--=—根据虚断虚短得1.3电压跟随电路第4题 电路如下,推导输入与输出的关系,计算电路的理论值,并与仿真值比较,说明电路功能。

这是一个电压跟随器:mvu u R R u i i f 100)1(1110==+=1.4加减运算电路加减运算电路如图4所示,输入信号1i u 、2i u 分别加在反相输入端和同相输入端,这种形式的电路也称为差分运算电路。

输出电压为:2211231(1)ff o i i R R R u u u R R R R =+-+图4加减运算电路1.5积分运算电路其输出电压o u 为:111o iu u dt R C =-⎰式中,11R C 为电路的时间常数。

由于受到集成运放最大输出电压OM U 的限制,选择1R 、1C 参数3,其值必须满足:111iO MR C u dt U >=⎰图5积分运算电路1.6微分运算电路图6微分运算电路电路的输出电压为o u 为:21i o du u R C dt=-式中,21R C 为微分电路的时间常数。

三极管基本放大电路的设计

三极管基本放大电路的设计

设计一个三极管基本放大电路,特别是共发射极放大电路,通常涉及以下步骤:1. 分析设计要求:- 确定所需的电压增益(Av)或电流增益(hfe)。

- 根据应用需求确定最大输出电压和输出功率,这有助于选择合适的电源电压和三极管类型。

- 考虑频率响应范围,确保所选三极管能满足特定频段的放大需求。

2. 选择三极管:- 根据所需电流、电压及功率参数,选择具有足够放大能力和适当频率特性的三极管,例如NPN或PNP 型硅或锗材料器件。

3. 确定电源电压:- 设计电源电压应大于最大输出电压,并且考虑到三极管的静态工作点(Q点),Vcc通常会设定为使得Vce(集电极-发射极电压)约为电源电压的1/2至2/3之间,以确保有足够的动态范围。

4. 设置静态工作点(Q点):- 确定发射极电流(Ie),它应当足够大以提供适当的线性工作区域,但又不能太大以免导致功耗过高或饱和失真。

- 根据Ie计算或选择合适的发射极电阻Re,同时也要计算基极偏置电阻Rb和Rb串联分压电阻R2(如果采用固定偏置方式)。

5. 计算偏置电阻:- 根据所需的基极电流Ib(通常是Ie的一定比例),通过Ib和电源电压计算基极偏置电阻R1和R2的值。

- 确保三极管处于放大区,即Ib、Ic满足Ib = (β+1) Ic / β的关系,其中β是三极管的直流电流放大系数。

6. 设计耦合电容:- 确定输入耦合电容C1和输出耦合电容C2的值,它们用来隔直通交,允许交流信号通过而不影响直流偏置条件。

7. 调试和优化:- 完成电路搭建后,需实际测量并调整偏置点,确保电路工作在预期状态,无饱和或截止现象。

- 测试频率响应、增益、输出波形以及稳定性,如有必要,进一步调整元件参数以改善性能。

以上是一般的步骤概述,在实际设计过程中,可能还需要结合三极管的特性曲线、温度稳定性和噪声等因素综合考虑。

设计时通常还会利用模拟电路设计软件进行仿真验证,以提高设计效率和准确性。

基本放大电路的组成原则

基本放大电路的组成原则

基本放大电路的组成原则基本放大电路是由放大器、输入信号源、输出负载、直流供电系统组成的一个系统。

它的主要作用是将输入信号进行放大处理,使得输出信号的幅度增加,达到一定的功率要求,以便输出给负载使用。

在基本放大电路的设计过程中,需要考虑的组成原则如下:(1)电路的稳定性原则电路的稳定性是指在输入信号变化、环境温度变化、器件老化等情况下,输出信号的增益和相位不应有明显的变化。

为了确保电路的稳定性,需要根据电路的工作频率、输入信号的幅度等因素选择适当的放大器,采用合适的负反馈电路,以及进行电路的温度、湿度、电流等参数的测试与防护。

(2)放大器的线性原则放大器的线性是指输入信号与输出信号之间存在着一种线性关系,当输入信号发生变化时,输出信号也应该相应地发生变化。

在放大器的设计过程中,需要根据信号的幅度、频率和形状等特性,选择适当的放大器类型,并进行电路的仿真和实验,以检验放大器的线性程度,保证输出信号的准确度和稳定性。

(3)输入输出匹配原则在设计基本放大电路时,应该根据输入信号源的输出电阻、输出负载的输入电阻、输入信号的频率等要素,对放大器的输入和输出做出适当的匹配,以确保信号的传输效率。

一般来说,如果电路的输入电阻过小,会导致输入信号能量的损失、失真及噪声增加;反之,如果输入电阻过大,会导致输入信号的失真和放大器增益的下降。

同样,如果输出负载的输入电阻过小,会导致功率输出受限和失真的增加,反之则容易烧坏输出器件。

(4)电源系统的稳定性原则电源系统是基本放大电路的重要组成部分,它的质量直接影响着放大器的性能和稳定性。

在设计电源系统时,应尽可能地增加电路稳定性,减小电源噪声,降低谐波干扰,以保证放大器的工作效率和输出信号的质量。

同时,也应根据放大器的功率和电压要求,选择合适的电源类型,如直流电源、交流电源、稳压电源等。

总之,基本放大电路的组成原则既考虑到电路各部分之间的匹配和协调关系,又考虑到电路的稳定性和性能要求,以提高输出信号的质量和功率,满足各种功率放大和信号处理需求。

三极管基本放大电路教学设计

三极管基本放大电路教学设计

三极管基本放大电路实验课黑龙江省五常市职教中心刘济强一、教材分析本节课选的是中等职业教育国家规划教材高等教育出版社张龙兴主编《电子技术基础》第三章第二节“三极管基本放大电路”,本节课是三极管放大电路的基础电路,为后续其他放大电路的学习奠定基础。

为了提高学生的学习兴趣和提高教学的直观性,我采用实验课教学方式进行。

二、教学设计思路设计内容:1、三极管放大的基本原理;2、使用面包板插接简单放大电路,并通过观察、记录和分析,深入认识三极管的放大作用。

基本思路:通过演示、操作展示使用面包板插接放大电路,引导学生探究学习,提高学生的技术思维能力,学会使用于面包板插接技术进行三极管放大电路实验操作与分析。

得出科学的探究知识的方法,进而得出结论。

重点:正确组成简单放大电路,完成规定的简单放大电路的认识、连接与分析,掌握三极管放大的基本原理。

难点:通过专项实验和学生间的合作交流,逐步理解。

课时:1课时。

三、教学目标1、知识与技能(1)通过实验理解三极管放大的基本原理(2)掌握实验分析,排除电路实验中的问题(3)能进行插接图的简单设计。

2、过程与方法(1) 通过插接放大电路,尝试元器件的排布设计。

(2) 通过放大电路的分析实验,进行电路分析的方法。

3、情感与价值观(1)通过尝试学习和探究学习,培养探究意识,提高学习电子技术的兴趣。

(2)培养学生科学严谨的学习态度。

四、教学重点与难点重点:三极管放大的基本原理难点:分步实验,对实验现象进行观察,记录,分析最终掌握、理解三极管放大的基本原理。

五、教学器材面包板,电池盒,电位器,电阻,发光二极管,三极管等。

面包板插接电子电路的演示作品、多媒体设备和实物投影仪等。

六、教学过程复习展示三极管提问:(1)这是哪一种型号的三极管?如何区分它的三个引脚?(2)三极管有什么作用?回答:NPN型,中间的是B;上面的是C;下面的是E。

三极管具有电流放大作用。

观察思考由浅入深,通过实物展示和讲解,引起兴趣引入设问:三极管是怎样起放大作用的呢?演示基本放大电路电子作品深入讲解三极管放大原理观察思考理解通过实物展示和讲解,引起思考使用面包板插接简单放大电路实验新课:学生动手连接电路(1)简单放大电路图插接a,此电路由那些电子元件组成?b,各电子元件间有几个连接点?c,展示面包板并提问:面包板的连接规则是什么?d, 将面包板的横坐标对应电路中的各电路节点(各节点都独占一列),试画出此电路的面包板插接设计图讲评,修改:e,按照画好的设计图,将各电子元件插接在面包板上检查,讲评(2)基本放大电路实验研究1、展示实验研究设计表格,引导学生实验操作并记录实验现象和结果分析2、组织自评、互评和点评,观察,思考,回答观察,思考,回答初步探究并画出插接设计图上台绘制进行动手插接实验、记录、交流,评价分析、讨论由浅入深,理清知识的内在联系性;先尝试实验进行研究性学习提高学生主动性,能动性;填写实验数据表格,进行评价讨论,学习科学技术的研究方法。

怎样设计一个简单的放大器电路

怎样设计一个简单的放大器电路

怎样设计一个简单的放大器电路在电子学中,放大器是一种重要的电路组件,用于增强信号的电压、电流或功率。

设计一个简单的放大器电路可以帮助我们更好地理解放大器的原理和工作方式。

本文将向您介绍如何设计一个简单的放大器电路,以及该电路的基本工作原理。

一、放大器电路的基本原理放大器电路主要由三个基本组件构成:输入信号源、放大器电路和输出负载。

输入信号源提供要放大的信号,放大器电路对该信号进行放大处理,输出负载接收并利用放大后的信号。

放大器电路的基本原理是将输入信号转换为相应增强的输出信号。

在放大器电路中,常用的放大方式有电流放大、电压放大和功率放大。

根据应用的不同需求,我们可以选择不同类型的放大器电路。

二、常用的放大器电路1. 电压放大器电路电压放大器电路是最常见的一种放大器电路。

它主要通过增加输入电压的大小来放大信号。

一个简单的电压放大器电路可以使用晶体管进行设计。

其中,晶体管的基极连接到输入信号源,发射极连接到地线,而集电极则提供放大后的输出信号。

2. 运放放大器电路运放是一种专门用于放大电压信号的集成电路。

运放放大器电路由一个运放芯片和其他几个元件(如电阻和电容)组成。

运放放大器电路具有高增益、低失真度和宽带宽等优点,常被用于音频放大和信号处理等领域。

3. 差动放大器电路差动放大器电路是一种特殊的放大器电路,主要用于抑制共模噪声。

它由两个输入端和一个输出端组成。

两个输入端分别输入相同大小但相位相反的信号,通过差动放大器电路的处理,可以有效抑制噪声,实现信号的增强和滤波。

三、设计一个简单的放大器电路为了设计一个简单的放大器电路,我们可以选择使用晶体管和几个基本元件。

以下是一个简单的电压放大器电路设计示例。

材料:- NPN型晶体管(如2N2222)- 电阻(如5kΩ,1kΩ)- 电容(如1μF)- 输入信号源- 输出负载(如扬声器)步骤:1. 连接电阻和电容将输入信号源连接到电阻R1,然后将R1与电容C1相连。

如何设计简单的放大器偏置和稳定电路

如何设计简单的放大器偏置和稳定电路

如何设计简单的放大器偏置和稳定电路在电子电路中,放大器被广泛应用于信号处理和放大的需求。

然而,放大器的稳定性和偏置设置是设计过程中需要考虑的重要因素。

本文将介绍如何设计简单而有效的放大器偏置和稳定电路,以确保放大器的良好性能。

一、放大器偏置电路设计放大器偏置电路主要用于设定放大器工作点,以确保输入信号能够被放大器正常接收和放大。

以下是一个简单的放大器偏置电路设计示例:1. 选择适当的基准电压:根据放大器的工作需求和电源电压范围,选择一个适当的基准电压。

常见的选择是电源电压的一半,以确保放大器工作在合适的工作范围内。

2. 设计偏置电阻网络:使用合适的电阻网络来设置放大器的偏置电压。

选择两个电阻,将它们连接到基准电压上,然后将其连接到放大器输入端的引脚上。

3. 添加偏置电容:为了提高放大器的稳定性,可以在偏置电路中添加一个适当大小的偏置电容。

这可以帮助稳定电压并减少功耗。

二、放大器稳定电路设计放大器稳定电路主要用于确保放大器在工作过程中不会出现意外的震荡和失稳。

以下是一个简单的放大器稳定电路设计示例:1. 添加补偿电容:在放大器的反馈路径中,添加一个适当大小的补偿电容来降低放大器的增益并提高稳定性。

补偿电容的大小应根据放大器的频率响应特点进行选择。

2. 控制放大器带宽:使用合适的电容和电感来控制放大器的带宽。

这可以帮助限制放大器的频率响应范围,减少不必要的波动和失真。

3. 增加功率稳定电路:在放大器的输出端添加一个适当的功率稳定电路,以避免过大的输出功率导致放大器的失真和损坏。

三、放大器偏置和稳定电路的优化除了上述简单的设计示例之外,还有一些优化的技巧可以应用于放大器偏置和稳定电路的设计:1. 使用更精确的电路元件:选择更高质量的电阻、电容和电感元件,以提供更稳定和精确的放大器性能。

2. 进行仿真和测试:使用电子设计自动化工具进行放大器偏置和稳定电路的仿真和测试,以确保设计的性能和稳定性。

3. 应用负反馈技术:通过引入适当的负反馈器件和电路,在放大器的输入和输出之间建立反馈回路,以提高放大器的稳定性和线性度。

基本放大电路方案设计方案

基本放大电路方案设计方案一、引言在电子设备中,放大电路起到了对信号进行增强的作用。

为了设计一种合适的放大电路方案,我们需要考虑信号的特性,电路的增益和频率响应等因素。

二、概述本设计方案旨在设计一种基本放大电路方案,以实现对输入信号的放大并输出增强后的信号。

下面将详细介绍该方案的设计要点和步骤。

三、电路设计1. 选择器件根据放大电路的需求,选择适用的放大器件。

常用的放大器件包括晶体管、运放等。

在选择过程中,需要考虑器件的增益、功耗和成本等因素。

2. 放大电路拓扑根据放大器件的特性,选择合适的电路拓扑结构。

常见的放大电路拓扑包括共射/共源放大电路、共集/共漏放大电路等。

不同的拓扑结构在增益、输入/输出阻抗等方面具有不同的特性,需要根据实际需求进行选择。

3. 偏置电路设计为了保证放大器件能够正常工作,需要设计偏置电路来提供稳定的工作点。

偏置电路通常包括电压分压器、电流源等元件,通过合适的电路设计来为放大器件提供所需的偏置电压和偏置电流。

4. 耦合与解耦电容设计在放大电路中,耦合电容和解耦电容的设计是非常重要的。

耦合电容用于传递信号,解耦电容则用于提供稳定的电源。

通过合适的电容数值选择和布局,可以实现对信号的准确放大和降噪处理。

5. 反馈电路设计反馈电路对于放大电路的稳定性和线性度有着重要的影响。

选择合适的反馈电路可以降低非线性失真,并提高放大电路的性能。

常用的反馈结构包括电压反馈和电流反馈,需要根据实际情况进行选择。

6. 频率补偿对于放大电路而言,频率响应是一个重要的指标。

为了实现平坦的幅频特性,可以采用补偿电路来对电路进行频率调整。

根据放大电路的频率特性,选择适当的补偿电路来实现频率响应的要求。

四、仿真与调试完成放大电路的设计后,需要进行仿真和调试来验证电路性能。

通过电路仿真软件,如SPICE等,可以模拟实际电路的工作情况,通过调整参数来得到最佳的性能。

五、实际制作与测试在确认电路设计无误后,可以进行电路的实际制作与测试。

如何设计一个简单的放大电路

如何设计一个简单的放大电路放大电路是电子技术中常见的电路之一,其功能是将输入信号放大到所需的幅度。

设计一个简单的放大电路可以通过以下几个步骤来实现。

1. 确定放大电路类型首先,确定所需的放大电路类型,例如直流放大电路或交流放大电路。

直流放大电路是指放大直流信号,交流放大电路是指放大交流信号。

根据应用需求确定放大电路类型会有助于后续的设计。

2. 选择放大电路的工作点放大电路的工作点是指电路中的偏置电压,确保输入信号在放大过程中不失真。

选择合适的工作点需要考虑输入信号的幅度范围、电源电压以及放大器的特性。

3. 选择放大器类型和放大器参数根据放大电路类型和工作点的选择,选择合适的放大器类型和相应的参数。

常见的放大器类型有共射放大器、共集放大器和共基放大器等。

根据具体应用需求,选择适当的放大器类型,并确定相应的放大器参数,如放大倍数、频率响应等。

4. 选择适当的耦合电路在放大电路设计中,耦合电路用于将输入信号和输出信号传递到放大器中。

根据放大电路的类型和放大器的工作原理,选择适当的耦合电路,如直耦合、交流耦合或变压器耦合等。

5. 添加负反馈电路负反馈电路可以用于提高放大电路的稳定性和线性度,减小输出信号的失真。

根据放大电路的要求,可以选择合适的负反馈电路,并进行相应的参数调整。

6. 确定电路元件数值根据放大电路的设计要求和所选的放大器类型,确定各个电路元件的数值。

包括电容、电感、电阻等元件的数值选择,以及其连接方式和布局。

7. 进行电路仿真和测试在设计完成后,进行电路仿真和测试,以验证电路设计的性能和功能是否符合要求。

通过仿真软件或实际电路测试来对电路进行调试和优化。

8. 最终设计布局和完善电路根据电路设计的需求,进行最终的设计布局,确保电路的连接正确、布局整洁。

同时,考虑加入适当的保护措施和滤波电路,以提高电路的稳定性和抗干扰能力。

以上是设计一个简单的放大电路的基本步骤。

在实际设计中,需根据具体情况进行调整和优化。

如何设计简单的放大器级联电路

如何设计简单的放大器级联电路在现代电子设备中,放大器是一个非常重要的组件,用于放大电信号的强度。

放大器级联电路则是指将多个放大器连接在一起,以实现更大程度的信号放大。

本文将介绍如何设计简单的放大器级联电路,帮助读者了解其原理和实施方法。

一、放大器级联电路的基本原理放大器级联电路是通过将多个放大器连接在一起,将输入信号从一个放大器传递到另一个放大器,以增加信号的整体增益。

每个放大器的输出信号成为下一个放大器的输入信号,通过增加放大器的数量,可以逐渐增加信号的强度。

二、设计简单的放大器级联电路的步骤1. 确定级联放大器的数量:根据需要的总增益和每个放大器的增益,确定需要级联的放大器数量。

例如,如果需要总增益为1000倍,而每个放大器的增益为10倍,那么最好选择100个放大器级联。

2. 选择适当的放大器类型:根据应用需求选择适当的放大器类型。

常见的放大器类型包括普通功率放大器、运算放大器等,根据信号的性质和功率要求进行选择。

3. 确定电路连接方式:确定放大器之间的连接方式。

常见的连接方式包括串联连接和并联连接。

串联连接时,输出信号作为下一个放大器的输入信号,而并联连接时,输入信号同时作用于所有放大器。

4. 计算电路参数:根据放大器的增益和电路连接方式,计算电路参数。

确定每个放大器的增益,以及输入和输出阻抗,确保电路的匹配和稳定性。

5. 进行电路布局和布线:将各个放大器进行布局和布线,确保电路的紧凑和安全。

6. 进行仿真和测试:使用电路仿真软件或实际测试仪器对设计的电路进行仿真和测试。

根据测试结果对电路进行优化和调整。

7. 进行调试和优化:根据测试结果对电路进行调试和优化,解决出现的问题和提高电路性能。

三、放大器级联电路设计的注意事项1. 确保电路的功率和电流匹配,避免出现能量和信号的丢失。

2. 考虑电路的稳定性和抗干扰能力,避免出现噪声和干扰问题。

3. 注意电路的散热问题,避免过热导致电路性能下降或损坏。

如何设计一个简单的放大器电路

如何设计一个简单的放大器电路在电子领域中,放大器电路起着至关重要的作用。

它们能够增加信号的幅度,使之能够被更远的设备接收或处理。

设计一个简单的放大器电路并不困难,只需遵循以下步骤即可。

1. 确定放大器的类型首先,我们需要确定所需放大器的类型。

常见的放大器类型包括电压放大器、功率放大器和运算放大器等。

不同类型的放大器适用于不同的应用,因此在设计之前需要清楚自己的需求。

2. 确定放大器的增益接下来,确定放大器需要的增益。

增益是放大器将输入信号放大的程度。

它由输入和输出信号的比值来表示。

增益可通过设置放大器的反馈电阻或输入电阻来实现。

根据具体的应用需求,我们需要确定一个合适的增益值。

3. 选择适当的放大器电路根据放大器的类型和增益需求,选择合适的放大器电路。

常见的放大器电路有共射放大器、共基放大器、共集放大器等。

它们分别适用于不同的应用和增益需求。

通过选择合适的电路,我们可以确保所设计的放大器能够正常工作并满足需求。

4. 计算电路参数在选择了合适的放大器电路之后,需要计算所需的电路参数。

这些参数包括电阻值、电容值等。

根据放大器电路的工作原理和公式,计算所需的参数,并选择合适的电阻和电容组件。

5. 模拟仿真在实际制作放大器电路之前,进行模拟仿真是十分重要的。

通过软件工具如LTspice等,将设计的电路进行仿真,观察其工作情况和波形,以确保设计的放大器电路能够正常工作。

6. 制作和测试电路一旦完成了电路设计和仿真,就可以制作实际的电路进行测试。

根据计算得到的参数,选择适当的电子元件,并按照电路图进行连接和布线。

完成后,使用信号发生器输入信号,并通过示波器观察输出信号,以确保放大器电路的正常工作以及是否满足设计要求。

7. 优化和调整在测试过程中,可能会出现一些问题,例如输出信号失真、噪声干扰等。

针对这些问题,需要对电路进行优化和调整。

通过更改电路参数、调整电阻和电容值等方法,解决电路中的问题,使其能够在最佳状态下工作。

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江西科技师范大学实验报告学院:通信与电子学院班级:11电子信息工程(职教本科)姓名:刘小燕学号:20112563一、实验设计任务与要求二、实验器材及设备三、实验设计目的及原理四、实验设计思路五、实验原理图六、实验调试说明七、实验总结任课老师:胡云根实验日期:2013-3-20实验一基本放大电路的设计一、实验设计任务与要求:设计一个由分立元件组成的放大电路,放大倍数为100,输入阻抗>=47K欧姆(越大越好),带宽为50HZ——100KHZ(越宽越好)负载电阻R L=5.1KΩ;工作温度范围0~45℃。

二、实验器材及设备:插板、导线、三极管2个、电阻若干、电容若干、滑动变阻器若干及用于调试的示波器、电源、12V直流电源、函数信号发生器、交流毫伏表、直流电压表、直流毫安表、频率计、万用电表、装配工具等。

三、实验设计目的与原理:设计目的:为了加强学生对放大电路的理解能力,加强学生的设计电路的能力,加强学生的动手能力及巩固模拟电路基础知识等。

设计原理:利用三极管的放大作用,对小信号放大。

(1)能够正确画出典型共集电极放大电路和分压偏置式典型共射极放大电路;(2)根据设计要求,确定工作电源V CC的大小、选择晶体三极管;计算并选择其他阻容元件;(3)测试元器件,安装电路;并将电路的偏置进行调整至合适的工作状态;(4)掌握晶体管放大电路参数的测量方法,并测量放大电路的输入电阻、输出电阻、放大倍数、最大不失真输出电压和频带宽度;(5)能够对基本放大电路的常见故障进行分析,并能够排除一些基本的故障。

四、设计思路:最先想到使用三极管组成的基本共射极放大电路,由此可完成第一步,而共射极无法做到输入电阻>=47K欧姆,所以在前面应加入一级——射极跟随器电路,射极跟随器电路输入电阻无穷大,放大倍数为1,带负载能力强,因此不影响后面其他极的电路。

为了提高增益,后面可以用共发射极电路,这些早在上《模拟电路》的课程是就已经学会了。

(一)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≥47K Ω;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1-9所示。

图1-9 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。

晶体管放大器基本参数的测量1.自行搭接晶体管放大电路,改变Rb(KΩ),其它参量不变,完成下表:2.自行搭接晶体管放大电路,改变Rc(KΩ),其它参量不变,完成下表:3.自行搭接晶体管放大电路,改变Re(KΩ),其它参量不变,完成下表:(二)主放大级电路设计(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级放大电路形式,工作稳定性最好。

(2)电路结构:如右图1-10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9013NPN 三极管。

②)确定电源电压V CC为保证放大输出信号幅度的动态范围om u 内不会产生非线性失真,一般取V CC ≥2om u +U E +2U CES由于输入信号电压幅值为mV u u i im2.282041.12=⨯==则输出信号电压幅值为Vu A u im u om 82.22.28100=⨯==若取三极管馆和压降的临界值U CES ≈1V,则静态集一射压降设置在U CEQ ≥om u +U CES =3.82V又由于这种典型放大单元静点的工程(估算)条件是:I 1≈I 2>>I B和U B >>U BE一般取I 1=I 2=(5-10)I B 和U B =(5~10)V BE 。

硅管U B =3~5V ,锗管U B =1~3V图1-10 固定分压偏置式放大电路若近似取U B =4V ,U E =U B -0.7=3.3V再按V CC ≥2om u +U E +U CES =2×2.82+3.3+1=10V 。

考虑留有余量取V CC =12V(标准等级电压)。

③计算和确定集电极电阻R C由放大电路的静、动态分析可知,R C 是决定静态工作点和满足电压增益u A 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beimbm r u I =,取若ber =1K Ω,则A mV I bm μ=Ω⨯=2.281012.283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 A I b μ≥10min 。

则静态基流 A I I I b bm B μ=+=+≥2.38102.28min 取I B =40μA 再在输出回路进行静态计算:管子的电流放大作用有 mA I I B C 4.24060=⨯=β=又由于E CEQ C C CC U U R I V ++=,若取V U CEQ 4=,V U E 3.3=则Ω≈--=--=K I U U V R CECEQ CC C 24.23.3412取标称值2.2K Ω,为了方便可调我们用5K 的滑变,以防调失真等情况。

④计算确定射极电阻R eΩ=-≈-=K I U U R EEBE B e 4.14.27.04 取标称值1.8K Ω⑤计算确定21b b 、R R由I 1≈I 2=(5-10)I B ,取I 1=I 2=5I B =5×40=0.2mA 再按Ω===K I U R B b 202.0422即为标称值 Ω=-=-=K I U V R B CC b 402.041211 取标称值39K Ω或43K Ω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。

⑥确定耦合电容和射极旁路电容C 1、C 2和C e工程计算式分别为:)(2/)103(1i SL R R f C +'π-≥,)(2/)103(2L O L R R f C +π-≥ eL e R f C 'π-≥2/)31( 式中下限频率f L ≥20HZ,信号源内阻R S =几欧~几十欧,输入电阻R i ≈r be ,输出电阻R O ≈R C ,eR '为与CE 构成回路的等效电阻,且β++'='1//be Se er R R R ,21////b b s sR R R R ='。

V F C C 16/20~1021μ==,V F C e 16/100~50μ=⑦校验u A 由于Ω=Ω=⨯+≈β++=K mA I mV r E be 86.08604.2266120026)1(200 Ω==='K R R R L C L54.11,5//2.2// ∴1004.10786.054.160>=⨯='β=be L u r R A 符合指标要求。

(三)输入级电路设计(1)电路类型选择:为实现输入阻抗Ri ≥47K Ω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、放大倍数近似于1的特点。

(2)电路结构:射极跟随器的原理图如图1-11所示。

它是一个电压串联负反馈放大电路(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,对于小信号输入级,为降低热噪声,工作电流不宜过大,一般Ic <1mA 。

②)确定Rb :一般i b R R >>,取Ω=Ω⨯==K K R R i b 470471010,实际电路中可以用一个504的滑动电阻与一个100K 的电阻串联使用。

③计算Re :对于射极输出器,其输入电阻R i ≈(1+β)(R E ∥R L )≥47K ,即:(R E ∥R L ) ≥0.77K其中R L 是主放大电路的输入电阻Ri ,见任务二,R i ≈0.86K ,求得Re ≥7.36,取标称值Re=7.5K ④C1、C2的选取同任务二。

⑤验算输入电阻R iR i ≈(1+β)(R E ∥R L )=61×7.5K//0.86K=47.1K >47K ,满足设计要求。

五、实验原理图:改图为仿真图,是在有了明确的设计思路的情况下绘制而成,图中的三极管在实物制作中用9013或8050NPN三极管,六、实验调试说明:(1)、在动手调试之前先扫描一下电路有无脱线、正负反接、元器件未插稳等。

(2)测试仪器的准备、检查与调试方案:①准备以下仪器:12V直流电源、函数信号发生器、双踪示波器、交流毫伏表、直流电压表、直流毫安表、频率计和万用电表等。

②仪器检查:检查和校正交注毫伏表、频率计、示波器、万用表、直流电压表的直流电流表、用万表或电压表将稳压电源调至+12V、用交流毫伏表、频率计将函数信号发生器调至正弦波20mV/1KHz输出。

③调试方案:在多级放大电路中,前后级电路相互影响,因此调试方法采用从后往前调。

即先调主放大电路、再调输入级电路。

(3)、用示波器、函数信号发生器之前先确定其本身是否是好的,因为这两样东西直接决定了是否能调试出来。

放大倍数的测试:调整放大器到合适的静态工作点,然后加入输入电压u i,在输出电压u O不失真的情况下,用交流毫伏表测出u i和u o的有效值U i和U O,则Au=Uo/Ui。

(1)、确保以上无误后的情况下接上电源调试,输入信号为20mV,由于第一级为射极跟随器,所以输出为20mV,再看第二级有无放大。

(2)、一般情况下第一级都是有用的,主要问题大部分都会出在第二级,而第二级主要有两种情况:1、要么没放大;2、要么放大了但失真了;解决方法:情况1、针对没放大就要先看看信号源是否还是处于稳定的状态,因为三极管的放大受温度、噪声等多层影响,信号源及容易失调。

也有可能是基极的电容放反了方向,导致信号受阻,从而没有放大。

情况2:针对第二种情况调节共射极的Rc、Rb滑变即可。

(4)、有时候很难达到100倍,这个时候我们可以通过一下几种方法解决:1.更换B值更高的三极管2.把后一极的发射极的电容换成更大的3.拿掉负载(当然这是无奈的情况下)通过以上方法使之尽可能的与2V相接近。

关于输入电阻Ri ,由于前面加了射级跟随器,所以输入电阻一般都大于47K 欧姆。

输入电阻的测试方法:为了测量放大器的输入电阻,按图6-2电路在被测放大器的输入端与信号源之间串入一已知电阻R ,则该电阻之前的两端我们成为Vs ,之后的我们称之为Vi ,利用Vs 和Vi 的分压关系我们就可以算出输入电阻了。

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