计算机分压式偏置放大电路课程设计报告书.doc

《计算机分压式偏置放大电路课程设计报告书.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算机分压式偏置放大电路课程设计报告书.doc（17页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、计算机电路与电子技术基础课程设计（1）实验报告书 实验题目：基本放大电路计算机辅助设计与仿真专业班级： 学号： 姓名： 指导老师： 时间日期： 目录1. 摘要32. 设计课题33. 设计目的与任务34. 设计方案与要求35. 方案选择46. 元件选择及元件清单107. 总体功能说明108. 各单元电路图及功能说明119. 参数选择1210. 设计电路图及仿真波形1311. 调试报告1612. 设计总结16摘要该实验报告书是对放大电路基础学习的应用，放大电路的组成及工作原理的比较，报告以分压式偏置电路为重点分析，全面解析放大电路的工作原理、电路设计、元件参数、调试变化以及设计总结等。一、 设计课

2、题：基本放大电路计算机辅助设计与仿真二、设计方案及要求1.设计目的（1）、用晶体管、电阻、电容等元件设计一个基本放大电路。（2）、学习使用Multisim11软件并对所设计的电路进行仿真验证。 2.设计技术指标与要求 （1）、基本要求A、电路能输出稳定的放大电压波形； B、拟定测试方案和设计步骤；C、根据性能指标，计算元件参数，选好元件，并画出电路图,作出元件列表清单D、通过Multisim11仿真软件，观察电路不同部位的输入、输出电压波形, 仿真验证输入、输出电压和电流值输出信号； E、写出设计报告, （2）、技术指标： A、电压放大倍数为75； B、基本放大电路的通频带范围；三、 方案选择

3、通过对以下资料的参考，制定放大电路的方案选择： 一、共发射极放大电路 C、电路输入电阻小于60千欧。 （一）电路的组成 直流电源VCC通过RB1、RB2、RC、RE使三极管获得合适的偏置，为三极管的放大作用提供必要的条件，RB1、RB2称为基极偏置电阻，RE称为发射极电阻，RC称为集电极负载电阻，利用RC的降压作用，将三极管集电极电流的变化转换成集电极电压的变化，从而实现信号的电压放大。与RE并联的电容CE，称为发射极旁路电容，用以短路交流，使RE对放大电路的电压放大倍数不产生影响，故要求它对信号频率的容抗越小越好，因此，在低频放大电路中通常也采用电解电容器。 VCC(直流电源) 使发射结正偏

4、，集电结反偏；向负载和各元件提供功率 C1、C2(耦合电容) 隔直流、通交流； RB1 、RB2(基极偏置 电阻)： 提供合适的基极电流 RC(集电极负载电阻)： 将 DIC DUC ，使电流放大 电压放大 RE(发射极电阻)： 稳定静态工作点“Q ” CE(发射极旁路电容)： 短路交流，消除 RE 对电压放大倍数的影响 （二）直流分析 断开放大电路中的所有电容，即得到直流通路，如下图所示，此电路又称为分压偏置式工作点 稳定直电流通路。电路工作要求：I1 (5 10)IBQ，UBQ (5 10)UBEQ 求静态工作点Q：方法1.估算 工作点Q不稳定的主要原因：Vcc波动，管子老化，温度变化 稳

5、定Q点的原理： 方法2.利用戴维宁定理求 IBQ （三）性能指标分析将放大电路中的C1、C2、CE短路，电源VCC短路，得到交流通路，然后将三极管用H参数小信号 电路模型代入，便得到放大电路小信号电路模型如下图所示。 1.电压放大倍数 2.输入电阻 3.输出电阻 Ro = RC 没有旁路电容CE时：1.电压放大倍数 源电压放大倍数 2.输入电阻 3.输出电阻 Ro = RC 二、共集电极放大电路 (射极输出器、射极跟随器) （一）电路组成与静态工作点共集电极放大电路如下图(a)所示，图(b)、(c)分别是它的直流通路和交流通路。由交流通路看，三极管的集电极是交流地电位，输入信号ui和输出信号u

6、o以它为公共端，故称它为共集电极放大电路，同时由于输出信号uo取自发射极，又叫做射极输出器。 IBQ = (VCC UBEQ) / RB +(1+ b ) RE ICQ = b I BQ ， UCEQ = VCC ICQ RE （二）性能指标分析 1.电压放大倍数 2.输入电阻 RL = RE / RL 3.输出电阻 共集电极电路特点 共集电极电路用途 1. Uo与Ui同相，具有电压跟随作用 1.高阻抗输入级 2. 无电压放大作用 Au1 2. 低阻抗输出级 3. 输入电阻高；输出电阻低 3.中间隔离级 三、共基极放大电路 共基极放大电路如下图所示。由图可见，交流信号通过晶体三极管基极旁路电容

7、C2接地，因此输入信号ui由发射极引入、输出信号uo由集电极引出，它们都以基极为公共端，故称共基极放大电路。从直流通路看，也构成分压式电流负反馈偏置。 （一）性能指标分析 RO=RC （二）特点共基极放大电路具有输出电压与输入电压同相，电压放大倍数高、输入电阻小、输出电阻大等特点。由于共基极电路有较好的高频特性，故广泛用于高频或宽带放大电路中。 结合以上资料和在以前的知识学习中，我们了解到，为了使三极管尽量不失真地放大信号，必须给出合适的静态工作点，而静态工作点的设置由偏置电路来完成，但由于设置了静态工作点后还受到环境的温度的影响，通过温度对放大电路静态工作点的影响特性曲线可以得出：要保证放大

8、电路静态工作点稳定，就必须有效的抑制集电极静态电流Icq的变化，故单管放大电路采用分压式偏置电路。四、元件选择及参数电压源：10mv/1000hz电容：1个1uf，2个47uf,1个NPN型三极管（2N2712,=200）,四个电压表，一个电流表，一个电阻68千欧，一个电阻5.1千欧，一个电阻10千欧，两个电阻1千欧，一个电阻4.7千欧，一个滑动变阻器40千欧，一个示波器。五、 总体功能说明（1）、放大电路实际上是能量转换器，在输入信号的控制下，将电源提供功率的一部分转换为交流功率输出，使负载获得的随信号而变化的能量比信号源提供给的能量大得多。（2）、共射极放大电路不仅能够放大电压，而且能放大

9、电流。但一般作电压放大级。六、各单位电路图及功能说明三极管为核心元件，其构成原则是：（1） 三极管应工作在放大区，即发射结正偏，集电结反偏。（2） 信号电路设计合理，能将输入信号有效地传送至放大电路的输入端，并经放大后从输出端输出。（3） 放大电路工作稳定，失真不超过允许范围。各元器件的作用：晶体管T：它是放大电路的核心元件，也是控制元件，利用基极电流对集电极电流的控制作用来实现输入信号的放大。VCC :为三极管集电结提供反向偏置，同时也为整个放大电路提供能量。RC: 将集电极电流的变化，转换成集射之间的电压变化，这一变化的电压就是放大器的输出信号电压，从而实现电压放大功能。Rb1，Rb2：上

10、偏置电阻和下偏置电阻。为三极管提供合适的偏置电流，使三极管处于放大状态。Re：发射极电阻。稳定静态工作点Ce：发射极旁路电容，短路Re上的交流分压减少输出信号在Re上分压使放大器既有一定的工作点稳定能力，又能获得较大的电压放大倍数。C1，C2：使交流信号顺利通过，同时隔断信号源与放大器之间，放大器与负载之间的直流通路。为了起到良好的隔直通交作用，C1，C2常选用容量较大的电解电容。七、 参数选择 分压式偏置电路-电路特点分压是偏置电路采用基极电阻Rb1和Rb2分压来固定基极电位，设流过电阻Rb1和Rb2的电流分别为I1和I2切I1=I2+Ibq。由于电路设计使IBQ很小，可以忽略，所以I1I2

11、，Rb1，Rb2近似串联，根据串联分压公式，可得UbqRb2*Vcc/（Rb1+Rb2）可见，基极电位UBQ仅由电源电压Vcc和分压电阻RB1，RB2决定，不受温度影响。Ieq=（Ubq-Ubeq）/Re由于Ubq固定，所以Ieq也基本固定，与管子的参数无关，不随温度而改变。稳定工作点的过程当温度升高时，晶体管参数发生变化，使集电极电流Icq增大，Ie也增大，则Re上的电压增大，Ueq电位升高。由于Ubq基本不变，所以Ubeq = Ubq-Ueq减小，基极电流Ibq减小，于是Icq减小。通过上述过程，Icq随温度升高而增大的部分被抵消，从而达到稳定静态工作点的目的。这一稳定过程的实现是在满足I

12、1Ibq和UbqUbeq两个条件下获得的。I1和Ubq大的越多，工作点稳定性越好。但是I1也不能太大，因为I1太大，会使电阻Rb1和Rb2上的能量消耗增大，对信号源的分流作用增大，从而降低放大电路对信号的放大能力。同样Ubq也不能取得太大。静态工作点的估算因为偏置电路的作用，稳定了Icq，因此，习惯上先计算Icq，再在此基础上依次求解Ibq和Uceq。IcqIeq=（Ub-Ube）/ReIbq=Icq/Uceq=Vcc-Rc*Icq-Re*IeqVcc-Icq*（Rc+Re)交流动态参数的估算(1)电压放大倍数Ui=rbe*IbUo=-Rl*IbRl=Rl/Rc称为总负载电阻或等效负载电阻。A

13、u=Uo/Ui=-Rl/rbe输入电阻rbe300+（1+）26（mV）/Ieq（mA)ri=Ui/Ii=Rb1/Rb2/rberbe由于rbe的阻值一般为几百至上千欧，相对于Rb1和Rb2来说小许多，所以rirbe较小。（3）输出电阻由于恒流源的等效内阻为无穷大，roRc由于Rc一般在几千欧以上，因此输出电阻比较大。共发射极放大电路对电压，电流和功率都有放大作用，它的缺点是输入电阻较小，输出电阻较大。原理图如下：根据原理图及实验要求对各个元件的参数进行设定完成计划书的目的八、 设计电路图及仿真波形 设计电路图：仿真电路图：九、 调试报告Rb1：Rb1UbqIeqrbeAuRb2：Rb2Ubq

14、IeqrbeAuRc : RcAuRe: ReIeqrbeAuRb1电阻于放大倍数成线型相关；Rb2电阻增大放大倍数变小，且Rb2于截止失真有关；Rc在一定范围内增大时，放大倍数现增大后减小；Re于放大倍数的关系于Rc相似；Rl为负载电阻，影响接在它两端的电压，即放大电压。Rb2为调试电阻，失真上下限为该电阻现参数的65和62，该电路现选择62。十、设计总结通过这次对基本放大电路的课程设计的学习，让我对基本放大电路的工作原理，工作状态有了更深的理解，但是这和彻底的掌握这方面的知识相比，还是差之毫厘，失之千里的。相信在之后对电子电路的进一步学习，能让我缩小这种差距。在实验中我也体会到理论知识如果脱离了实践的话，那只是一个空谈。必须对理论知识与实践进行相互结合起来，才能更好地学好这门课程。在实验中让我明白放大电路中合适的静态工作点是放大电路能正常放大信号的先决条件，温度及元件的差异化是导致静态工作点稳定的主要原因，通过分压式偏置电路能实现对静态工作点的稳定。而且在这次的实验中，我掌握了与课程学习相关的仿真软件，实验平台，原理认识，结构设计等的学习，既锻炼了我的动手实践能力，又锻炼了我的细心，耐心，总之这次学习让我学到了很多，对我以后的学习很有帮助，收获颇丰。