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1、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,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。,1题目概述,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 =1
2、KHZ；负载电阻RL=5.1K；工作温度范围045。 主要技术指标要求如下： （1）电压放大倍数Au=100； （2）输入阻抗Ri47K； （3）带宽BW=50Hz100KHz；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。,晶体管小信号放大器 的设计,4总体设计,晶体管小信号放大器 的设计,（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Ri47K；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
3、可分为二级：输入级和主放大级。总体结构如图1-1所示。,（2）方案讨论 输入级：主要完成阻抗变换，实现输入阻抗Ri47K的设计要求； 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1-1 晶体管电压放大器方框图,5主放大电路设计,晶体管小信号放大器 的设计,（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。,图1-2 固定分压偏置式放大电路,（3）元件选取与参数计算：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
4、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，UCEO20V，对该管进行实测，假设=60。,5主放大电路设计,晶体管小信号放大器 的设计,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VCC2uom+UE+UCES,图1-2 固定分压偏置式放大电路,由于输入信号电压幅值为,则输出信号电压幅值为,若取三极管饱和压降的临界值UCES1V，则静态集一射压降设置在,U CEQuom+UCES=3.82V,又由于这种典型放大器静态的工作(估算)条件是：I1I2IB和UBUBE,5主放大电路设计,晶体管小信号
5、放大器 的设计,图1-2 固定分压偏置式放大电路,一般取I1=(5-10)IB和UB=(510)VBE。硅管UB=35V，锗管UB=13V ，若近似取UB=4V，UE=UB-0.7=3.3V,再按VCC2uom+UE+UCES=22.82+3.3+1=10V。考虑留有余量取VCC=12V(标准等级电压)。,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,5主放大电路设计,晶体管小信号放大器 的设计,取若rbe=1.2K，则,为了使输入动态信号不出现非线性失
6、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,再在输出回路进行静态计算：,根据管子的电流放大作用有,图1-2 固定分压偏置式放大电路,又由于,若取UCEQ=4V，UE=3.3V 得,取标称值RC=3K,5主放大电路设计,晶体管小信号放大器 的设计,计算确定射极电阻Re,计算确定Rb1、Rb2由I1=(5-10)IB，取I1=5IB=528.50.1425mA,图1-2 固定分压偏置式放大电路,即为标称值,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。,取标称值RE=1.8K,5主放大电路设计,晶体管小信号放大
7、器 的设计,图1-2 固定分压偏置式放大电路,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=20Hz200KHz)，则耦合电容和射极旁路电容可直接取经验标称值：,校验,由于,符合指标要求。,晶体管小信号放大器 的设计,（1）电路类型选择：为实现输入阻抗Ri47K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。,6输入电路设计,（2）电路结构： 射极跟随器的原理图如图1-3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
8、及输入、输出信号同相等特点。,图1-3共集电极电路,（3）元件选取与参数计算： 选择半导体三极管半导体三极管的选择同上，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Ic1mA。假设=100,图1-3共集电极电路,晶体管小信号放大器 的设计,6输入电路设计,)确定Rb一般，取RbRi，取Rb=10Ri=470K，实际电路中可以用一个200K的固定电阻与一个470K的可调电阻串联使用。,计算Re对于射极输出器，其输入电阻Ri=Rb rbe+(1+)(ReRL) (1+)(ReRL)47K，即：(ReRL) 0.47K，,晶体管小信号放大器 的设计,6输入电路设计,C1、C2的选取同上。验算输入电阻RiRi(1)(ReRL) =1011K/1.1K=52.3K47K，,图1-3共集电极电路,其中RL是主放大电路的输入电阻Ri，Ri1.1K，求得Re0.94K，取标称值Re=1K,即：(ReRL) 0.47K，,满足设计要求。,谢谢！,
