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设计题目:单级阻容耦合晶体管放大器设计设计者：
学号：
指导老师：
组员：
设计时间：
前言
通过对模拟电子技术的学习，我对这门课程深入了解，学到许多知识，如半导体二极管，三极管的应用，放大电路的分析方法和应用，负反馈放大电路与基本运算电路性能与作用，信号产生电路等。然而，随着社会的发展，电子技术也飞快发展，对电子技术的要求越来越高，所以对动手能力要求高。而我系开设了模拟电路课程设计练习，对学生的动手能力非常重要。
在实际工作中，电子技术人员需要分析器件、电路的工作原理；验证器件、电路的功能；对电路进行调试、分析，排除电路故障；测试器件、电路的性能指标；设计、制作各种实用电路的样机。所有这些都离不开实验。此外，实验还有一个重要任务，是要培养正确处理数据，分析和综合实验结果、检查和排除故障的能力。同时养成我们勤奋、进取、严肃认真、理论联系实际的作风和为科学事业奋斗到底的精神。我们要掌握晶体管放大器的设计方法，研究晶体管放大器静态工作点对输出波形的影响及静态工作调整方法,通过课程设计，我们可以提高我们的动手能力和工程设计能力，为以后走向工作岗位打好基础。
课程设计为我们学生创造了一个既动脑有动手，独立开展实验的机会，理论与实践有机的结合起来，锻炼分析解决实际问题的本领，真正实现由只是到智能的转化。
在本次实践中，得到了本组其他组员和老师的大力支持，也得到
了其他一些宝贵意见，在此一并感谢。由于时间和经验的关系，不足之处望加以批评指正，以便提高和完善.
2007年11月
目录
一、设计课题任务书-------------------------4
二、设计原理-----------------------------------5
三、通过计算选择元件---------------------------10
四、元件、实验设备及工具清单-------------------11
五、 EWB仿真、PROTEL与PCB图-------------------12
六、实验内容与方法--------------------------------------------14
七、误差分析与解决方法-------------------------------------17
八、心得体会-----------------------------------18
九、参考文献-----------------------------------19
一、设计课题任务书
（1）设计目的
1．学习晶体管放大器的设计方法。
2．研究晶体管放大器静态工作点对输出波形的影响及静态工作调整方法。
3．掌握静态工作、电压放大倍数和输入电阻输出电阻的测量方法。
4．研究信号源内阻波形失真的影响。
（2）设计要求和技术指标
<1>.技术指标：电源电压为+12V,V1=10mV,外接负载R L=2kΩ，工作频率
F L<100HZ,F H>500HZ,(高频率)电路稳定性好；电压放大倍数大于30，输入电阻大于2k Ω,Ro<3kΩ,Ri>2kΩ。
2．设计要求：《1〉设计一个分压式电流负反馈偏置的单级公射极小信号放大器，输入和输出分别用电容与信号源及负载之间偶合，设置静态工作点，计算电路元件参数，拟定测试方案和步骤；
〈2〉在面包板或万能板上安装好电路，测量并调整静态工作点。
〈3〉测量设计电路的偏置电压和电流；
〈4〉测量所设计电路的实际电压放大倍数；
〈5〉测量所设计电路的实际输入，输出电阻；
〈6〉给所设计的电路加上频率为20KZ，大小合适的正弦波，调节偏置电阻，用示波器预测输出波形在失真，饱和失真和截止失真三种情形下，记录相应的偏置电阻大小，ICQ 和波形，并绘制表格；
〈7〉用EWB对电路进行仿真，打印仿真结果；
二、设计原理
1、工作原理
晶体管放大器中广泛应用如图1所示的电路，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R B1、R B2、R E、R C及电源电压
+V CC所决定。该电路利用电阻R B1、R B2的分压固定基极电位V BQ。如果满足条件I1>>I BQ，当温度升高时，I CQ↑→V EQ↑→V BE↓→I BQ↓→I CQ↓，结果抑制了I CQ的变化，从而获得稳定的
静态工作点。
1）静态工作情况
放大器接通电源后，若无交流输入信号输入，则放大电路中只有直流电源作用，电路中
的电压和电流都是直流量，此时的工作状态称为直流工作状态或静态。晶体管各极电流与各
极之间的电压分别用I BQ、I CQ和U BEQ、U CEQ四个直流参数表示。它们代表着放大器的输入、输出特性曲线上的一个点，称它们为放大器的静态工作点，用Q表示，如图2所示。
i B i C
I BQ Q I CQ
0 U BEQ u BE0 U CE u CE
图 2 共发射极放大器的静态工作点
2）动态工作情况
放大电路接入输入信号u i后的工作状态，称为动态。在动态时，放大电路是在输入电压u i和直流电压E c的共同作用下工作，因此，电路中既有直流分量，又有交流分量，各极的电流和各极间的电压都在静态值的基础上叠加一个随输入信号作相应变化的交流分量。如图3所示。
由图3可得到以下结论：
（a）在适当的静态工作点和输入信号幅值足够小的条件下（使晶体管工作在特性曲线的线性区），晶体管各极的电流（I B、I C）和各极间的压（u BE、u CE）都是由两个分量线性叠加而成的脉动量，其中一个是由直流电源E C引起的直流分量，另一个是随输入信号u i 而变化的交流分量。
（b）当输入信号u i是正弦波时，电路中的各交流分量都是与输入信号u i 同频率的正弦波，其中u be、i b、i c、与u i同相，而u ce、u o与u i反相。输出电压与输入电压相位相反，是共发射极放大器的一个重要特性。
u i i C
i c
0 ωt I C
u BE u be 0 ωt
U BE u CE u ce
0 ωt U CE
i B i b
I B
0 ωt
0 ωt u
o
（c）输出电压u o与输入电压u i不但是同频率
的正弦波，而且u o的幅度比u i的幅度大的多，由0 ωt 此说明，u i 经过电路后被线性放大了。从图3中
还可以看出，只有输出信号的交流分量才能反映
输入信号的变化。因此，放大器的放大作用，只图3
是指输出信号的交流分量与输入信号的关系，并不包含直流分量。
1．放大电路的非线性失真
信号通过放大器后，如果输出信号的波形与输入信号的波形不完全一致，则称为波形失真。由于晶体管特性曲线的非线性所引起的波形失真称为非线性失真。产生非线性失真的原因与放大器静态工作点选择的是否合适有关。如图4所示，由于静态工作点选择恰当，输入电压的正负半周在放大过程中得到了同等的放大。
图4 静态工作点Q、和i B、i C、u CE的波形
如果静态工作点选择不当，而输入信号u i的幅度又较大，使得放大器的工作范围超出了晶体管特性曲线的线性区，就会产生波形失真。在放大电路中常见的失真有以下四种：1）由于输入特性曲线的非线性引起的失真
如图5所示，静态工作点Q选择在输入特性
曲线的较低位置，而输入信号u i的幅度又较大，
因此工作点Q在晶体管输入特性曲线上非线性显
著的线段上移动，虽然输入信号u i是正弦波，但
i b 却是一个正负半周不对称的失真了的波形，如
图中阴影所示，这样就导致了放大器输出信号的
失真。
2）由于输出特性曲线的间隔不均匀引起的失真图5
图6是一个N P N型晶体管的输出特性曲线，由于特性曲线的间距不均匀，因此各点的β值不相等。此时，虽然i b是不失真的正弦波，但放大电路的输出波形也会失真。假设I BQ=30μA，i b=20sinωt （μA），因此，i B在50μA到10μA之间变化，工作点在Q1与Q2之间移动，从图6中可以看出，Q点到Q1点间的β值大于Q点到Q2点间的β值，这样，i b的正负半周就得到了不同程度的放大，结果造成了输出电压波形的失真，如图6中阴影所示。
图6输出特性曲线的间隔不均匀引起的失真图7 饱和失真
3) 饱和失真
当静态工作点Q的位置偏高，接近输出特性曲线的饱和区时，若输入电压u i的幅度较大，则在u i正半周的部分时间内，晶体管进入饱和区工作，此时i b可能不失真，如图7所示，当i b沿正半周方向增大时，工作点从Q点移动到Q1，进入了饱和区。在饱和区内，β值很小，且不存在i c=βi b的关系。因此，虽然i b继续增大，但i c却不增加，结果i c的正半周出现了平顶，相应地u ce（u o）的负半周也出现了平顶。以后，随着i b的减少，工作点又退回到放大区内，i c与i b又恢复了i c=βi b的正比关系。这种由于放大电路的工作点在部分时间内进入饱和区而引起的波形失真称为饱和失真。
4）截止失真
图8 截止失真
如图8（a）所示，当静态偏置电流I BQ很小时，静态工作点Q的位置偏低，接近输入特性曲线的截止区，因此在输入电压u i的幅度较大时，在u i进入负半周的部分时间内出现u BE 小于发射结导通电压的情况，此时i B=0，晶体管在截止区工作，i b的负半周出现了平顶。应到晶体管的输出特性曲线上，如图8（b）所示，此时工作点移到Q1点后的一段时间内，i b、i c、u ce（u o）不随u i而变化，i b和i c的负半周出现了平顶，u ce（u o）的正半周出现了平顶。这种由于晶体管进入截止区而引起的失真称为截止失真。
由以上分析，可以看出静态工作点设置不当和输入电压幅值较大是引起非线性失真的根本原因。因此，只要适当地调整静态工作点的位置使它与输入电压的幅值相适应，做到在放大过程中晶体管不进入饱和或截止状态，就可以减少或避免非线性失真。例如，要消除截止失真，就必须提高静态工作点Q的位置，使I BQ> i bm。这样在放大过程中工作点就不会进入截止区，这可以通过减小R b1的值来达到。如果要消除饱和失真，可以通过增大R b1的值使Q点适当地离开饱和区，也可以减小R c的值使晶体管离开饱和区。如图7所示，当R c减小时，直流负载线和交流负载线都变陡。由于直流负载线变陡（图7中虚线）而I BQ不变，静态工作点便由Q点移到Q A点。从图中可以看出，当同样的i b作用时，工作点在Q′点与Q ′′点之间移动，放大器工作在放大区内，从而避免了饱和失真。另外在静态工作点确定后，适当地减小输入电压的幅值，也可以避免波形失真。
4．晶体三极管共发射极放大器的直流与交流参数
（1）共发射极放大器的直流参数
共发射极放大器的直流参数主要有I BQ、I CQ及U CEQ、U BEQ。如图1电路所示，这些直流参数的关系式如下：
U EQ = U BQ-U BEQ≈ U BQ = E C R b2 / ( R b1+R b2 )
I CQ = βI BQ = U EQ / R e（1）
U CEQ = E C-I CQ R C- U EQ ≈ E C- I CQ R C- U BQ
将已知的E C 、R b1、R b2 、R c 、R e 及β值代入（1），即可算出I BQ 、I CQ 及U CEQ 三个直流参数。
（2）共发射极放大器的交流参数
共发射极放大器的交流参数主要有电压放大倍数A uo 、输入电阻R i 与输出电阻R o 、最 大输出电压幅度U om 等： 1) 电压放大倍数A uo ：
be
L
i o uo r R u u A '
β
-== (2) 式中负号表示输出电压与输入电压的相位是相反的。其中R 'L = R c // R L ，r be 称为三极管的动态输入电阻
())
()
(261)(300mA I mV r c be β++Ω≈ (3)
三、通过计算选择元件
根据3DGl12的输出特性曲线。测得β=70。
由于要求R i
=R 1+ r be=(Rw+R ’b1)//Rb2//r be>2ＫΩ，其中Rw 取0ＫΩ所以带入数据
可的：I CQ
〈 26（1+β）/（72０0－３００）mA=3.611mA
取I CQ ＝4.7m A , I BQ =I CQ / β＝0.031mA,I1=(5∽10)I BQ =0.18mA, 若取ＶＥＱ＝ 4.7Ｖ，则ＲＥ＝ＶＥＱ/ I CQ ＝2.137ＫΩ
ＲＥ取2.2ＫΩ， R B 2＝ＶＢQ /Ｉ１＝（ＶＢＥQ ＋ＶＥＱ）/Ｉ１＝30ＫΩ
取３０ＫΩ，ＲＢ１＝（ＶＣＣ－ＶＢＱ）/I CQ
＝3ＫΩ，用3ＫΩ的电阻与104ＫΩ的电位器
串连（实验结束时，应测量电位器的具体值） 要求Ａu ＞３０， 根据be
L
i o uo
r R u u A
'
β
-==,可得
ＲＬ＝2kΩ,则R C=3kΩ
C B =C
C
>=10/2πf
Ｌ
（Rc+R
L
)=10μＦ
ＣＥ＞＝１/2πfＬ（ＲＥ//ＲＳ＝r be+R S/1＋β）＝１００μＦ
四、设计元件及工具清单
元件清单
元器件单位数量大小
电位器个１１个１０0ＫΩ
三极管个１３ＧＤ112一个
电阻个 6 2个３ kΩ、１个2.2kΩ、1个30ＫΩ、1个2KΩ, 1个1.12k
Ω
电容个３2个１０μF；１个１００μF
万能板块 1
其它导线若干，熔断丝若干，松香
实验设备
名称数量
示波器 1
直流稳压电源 1
函数信号发生器 1
晶体管毫伏表 2
万用表 1
元件、面包板或印刷电路板
工具清单
尖嘴钳、斜口钳、镊子、刀子；烙铁、烙铁架；万用表。
五、EWB仿真、PROTEL与PCB图EWB仿真图：
图9接线图
图10U B的大小图11I CQ的大小
图12 调节R W使Ui的电压值Ui等于6.4v 图13 接入负载RL时V OL值因为断开RL时所以Ri=6.40/(9.2－6.4)=2.285K U O=250 所以R0=（250/102-1）R L=2.902K。
图14 EWB仿真
图15 波形图
图16 PROTEL 原理图 图17 放大电路PCB 板
六．实验内容与方法
按照图18电路给出的元件值和电路图安装 +E C 一个单级放大器。 R W
1． 静态工作点的测量与调整 R C 静态工作点由管子的I BQ 、I CQ 、U CEQ 、U BEQ R ′b1 C 2
确定，I BQ 很小（μA 数量级）一般不测它。 C 1 3DG6
测量步骤： R L
（1）不接输入信号，调节直流电源至选定的 u i R b2 u o 直流电压E C ，接通电源。 R e C e
（2）检查放大器各级电压，判断其是否正常 工作。
用万用表的直流电压档测量图18中c 对地与 图18 分压式共射极偏置放大器电路图 e 对地的电压，如果U CQ = E C 或U EQ = 0，则说明 （图中：R ′
b1=3k Ω，R w =100k Ω， I CQ = 0，晶体管工作在截止区；如果U CQ 太小， R b2=30k Ω，R c =3k Ω， 例如U CQ －U EQ = U CEQ ≤ 0.5V ，则说明I CQ 太大， R e =2.4 k Ω，R L =2 k Ω， 使R c 上压降过大，晶体管工作在饱和区。 C 1=10μF ，C 2=10μF ，C 3=100μF ）
直接测量图9中b 对e 的电压，对硅管来说正常的U BEQ 值约为0.7V ，锗管约为0.2V 。当各极电压都处在正常值时，说明晶体管工作正常。 （3）调整工作点
用万用表的直流电压档测量U EQ ，若测出的U EQ 不等于4.7V ，说明静态工作电流I CQ 不
等于2.2mA ，由于I CQ = βI BQ = U EQ / R e ，因此可调节电位器R W 的大小来改变I BQ 的值，使U EQ 等于4.7，此时由： e
EQ EQ CQ R U I I =
≈
可计算出I CQ 的值。从而达到调整静态工作点电流I CQ 及电压U CEQ 的目的。
当调整好静态工作点后，再测量各直流电压值，将测量结果填入表1中。
表1 各直流电压值
项目 U EQ （V ） U BQ （V ） U CQ （V ） U CEQ （V ） I CQ = U EQ /
R e 测量数据 4.74
5.41
5.59
0.55
2.136mA
2. 性能指标的测试
按照图10所示框图连接 毫伏表 稳压电源 毫伏表 测量系统。示波器用来观测放 大器的输入、输出电压波形，
晶体管毫伏表用来测量放大器 +E C
的输入、输出电压。 信号 U i 放大器 U o 示波器 （1）测量电压放大倍数A uo ： 发生器 调节信号发生器，使输出频
率f = 1000Hz ，U i =10mV ，用毫 图19测试放大器性能指标的接线图 伏表测量U o ，并记入表2中。
表2 A u 的测量
U i U o A uo = U o / U i 9.61mV
360.2mv
37.48
（2）输入电阻和输出电阻的测试
1） 测量输入电阻R i
放大器的输入电阻反映了它消耗输入信号源的功率的大小。若R i >> R s （信号源内阻），放大器从信号源获取较大电压；若R i << R s ，放大器从信号源吸取较大电流；若R i = R s ，放大器从信号源获取最大功率。
R i =R1+ r be // R b1 // R b2 ≈ R1+r be
用“串联电阻法”测量放大器的输入电阻R i ，在信号源的输出端与放大器的输入端之间，串联一个已知电阻R=1K ，如图11所示。在输出波形不失真的情况下，用晶体管毫伏表或示波器分别测量出U s 与U i 的值，则 R U U U R i
s i
i -=
(6)
式中，U s ??信号源的输出电压。
Us
Ui Ri=UiR/(Us-Ui)
9.20mV
6.40mV 6.40/(9.2-6.40)=2.285K
2） 测量输出电阻R o
放大器输出电阻的大小反映了它带负载的能力，R o 愈小，带负载能力愈强。当R o << R L
时，放大器可等效成一个恒压源。
放大器输出电阻的测量方法如图12所示，电阻R L 的值为2K 。在输出波形不失真的情况下，首先测量未接入R L 之前（即放大器负载开路时）的输出电压U o 值；然后接入R L 再测量放大器负载上的电压U oL 值，则
L oL o
o R U U R ???
?
??-=1 (7）
Uo
Uol R0 250 mV 102mV 2.902K
R S 信 放 信 放 R o
号 U s U i R i 大 号 大 U oL R L 源 器 源 器 U o 图20 输入电阻的测量 图21 输出电阻的测量
（３）观察由于静态工作点选择不合理而引起的输出波形失真。
将频率f = 1000Hz ，U i =10mV 的信号接入放大器后：
1） 将R W 的阻值调到最大，观察输出波形是否失真（若失真不明显，可增大u i ），描 下失真波形和测量此时的静态工作点电流I CQ 。并说明该波形属于什么失真波形？
2） 将R W 的阻值调到最小，观察输出波形是否失真（若波形为一直线，可增大R W ）， 描下失真波形和测量此时静态工作点电流I CQ 。并说明该波形属于什么失真波形？
将所观察到的波形与I CQ 的测量值记入表4中。
表4 失真波形与I CQ
工作点Q 的变化
截止时I CQ = U E Q / R e =
饱和时I CQ = U EQ / R e =
输出波形
七、误差分析与解决方法
１．BJT 参数IBCO,VBE,β随温度变化对Q 点的影响，都表现在使Q 点电流Ic 增加，可在两方面使Ic 维持稳定：（1）针对ICBO 响，可设法使基极电流IB 随温度的升高而自动减小。（2）针对VBE 的影响，可设法使发射结的外加电压随着温度的增加而自动减小。
２.电阻大小在实际购买的时候与计算值稍有偏差，可通过串联与并联的方式减少误差。
误差分析 静态工作点
、U BE V CQ U E Q U CE I CQ 5.41 5.59V 4.74V
0.75V
2.136
电压放大倍数
Vi V0 be
L
i o uo r R u u A '
β
-== 9.6mV
360.2
37.48 输入电阻 测试电阻
R=1K
Vi Vs
R U U U R i
s i
i -=
=2.285K
9.20mV 6.40mV
输出电阻Ro 负载Rl=2K
Vo Vol L oL o o R U U R ???
?
??-=1=2.9021K
250mV 102mV 所以误差为：γAv=(37.48-36.77)/37.48 % =1.9%
γRi=(2285-2284)/2285 %=0.04% γRo=(3-2.9)/3 %=3.3%
所以误差较小符合设计的技术指标.
八、设计体会
通过这次实验，我好好的锤炼了我的耐性。通过了几个星期的努力，我终于完成了这次设计，在设计过程中由于自己的耐心缺乏，导致设计多次终止，而且遇到的问题也不少。
通过这次实验，让我深刻体会到做实验得认真仔细。做实验买元件时自己要对元件非常了解，以确保买来的元件的好坏。焊接元件时要细心，不有要把元件焊坏。测试时也要细心，在没有通电时，要检查电路是否有错误；通点时，应先观察有无异常现象，然后在进行测量。虽然做到了上面几点，但是在实际与理论还是有差异。通过这次的设计实验，更进一步地增强了实验的动手能力，让我加深了对各种电子元件功能和性能的了解。
通过着次的课程设计，我意识到了自己在很多方面的不足。学习上的不足都是由于自己上课不够认真听讲及课后没有再去巩固引起的。这门课程，就我自己学习情况而言，我是一个容易学懂的同时也是一个容易忘记的我，所以在学习后面的章节的时候，前面的东西忘记了不少，甚至有点与前面的内容结合不起来。所以，我希望*教授在讲求教学进度的同时，尽量的多讲一些跨章节知识点的题目，在对前面的进行复习也对现有的章节加深印象，使单个的知识点连贯起来，让我们所学的知识变得更加系统化。
总而言之：整个设计都不是很容易就完成了，因为在整个过程中需要很大的耐心和信心，并且有足够的精力去寻找问题并努力去解决问题，只有这样才能有所成就，有所收获，才能使以后的工作和学习有更大的收获。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，这样才能够实验后有数据进行分析和总结。
这样课程设计使我受益匪浅。通过这次设计我学会了分析问题、处理问题的方法，可以说达到了举一反三的目的。为以后工作、学习打下了比较坚实的基础。
在此次课程设计过程中，***老师在百忙之中给予了我惊心的辅导和指点，帮助我解决经过近一周的设计，在*老师的指导下本人与其他几位同学共同顺利完成了课程设计，通过着次设计许多难点，疑问，使我对理论知识与实践知识达到有机的结合。在此我要向我的导师***表示最衷心的感谢！同时，本设计也得到了其他同学的支持和帮助，谨在此一并感谢。
第三部分 模拟电子技术基础实验 实验1 阻容耦合放大器的设计与调测 3.1.1实验目的 1．能根据一定的技术指标要求设计出单级放大电路。 2．研究单级低频小信号放大器静态工作点的意义。 3．掌握放大器主要性能指标的测试方法。 4．掌握用射随器提高放大器负载能力的方法。 3.1.2实验原理与设计方法 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，一般用共射放大器。分压式电流负反馈偏置是共射放器广为采用的偏置形式，如图 3.1.1.所示。它的分析计算方法，调整技术和性能的测试方法等，都带有普遍意义，并适用多级放大器。 R u 图 3.1.1单组阻容耦合放大器 电路中Rc 为晶体管的直流负载，其交流负载由Rc 与外接负载R L 组成。由R b1、R b2及R C 组成电流反馈式偏置电路，发射极交流旁路电容C e 是用来消除R e 对信号增益的影响，隔直电容C l 、C 2是将前一级输出的直流电压隔断，以免影响后一级的工作状态，同时将前一级输出的交流信号耦合到后一级。 1．静态工作点 放大器的静态工作点是指当放大器没有信号输入时，晶体管各极的直流电流和直流电压在特性曲线上所决定的点。 静态工作点选择是否合理，将直接影响放大特性的好坏，为使信号得到不失真的放大，放大器的工作点一般选在线性区的中点。但在小信号放大器中，由于输入信号小，运用范围也小，工作点可选低一些，以减少直流功耗。 通常，为了使工作点稳定，应先稳定I CQ ，而I CQ ≈I EQ ，因此，只要稳定了I EQ 也就稳定了I CQ ，如能满足I 1≥I BQ ，V B ≥V BE ，则2 12 b b b CC B R R R V V +=几乎与晶体管的参数无关，可近似值看成 是恒定的。
郑州科技学院 电子仿真实验报告 题目小信号阻容耦合放大电路设计学生姓名 专业班级 10级电科四班 学号201031099 院（系）电气工程学院 指导教师刘林荫 完成时间 2013年 9 月 15 日
目录 1 设计要求 (1) 2 设计说明 (1) （1）选定电路形式 (1) （2）选用三极管 (1) 3 设置静态工作点并计算元件参数 (1) 4 仿真设计 (2) （1）搭建实验电路 (2) （2）仿真分析 (2) 5.分析研究 (5) （1）问题分析 (5) （2）问题解决： (5)
1 设计要求 试设计一个工作点稳定的小信号单元放大电路。要求：|A v|>40，R i>1kΩR o<3kΩ, F L<100Hz,f H>100kHz,电路的V cc=+12V，R L=3kΩ，V i=10mV，R s=600Ω。 2 设计说明 （1）选定电路形式 选用如图5.1.1所示的基极分压式工作点稳定的小信号共射放大单元路。 图5.1.1 共射放大电路 （2）选用三极管 因设计要求f H>100kHz,f H的指标要求较高。一般来说，三极管的f T越大C b’e、C b‘c越小，f H越高。故选定三极管为9013，其I CM=500mA，V(BR)CEO20V，P CM=625mW， f T 150MHz，I CEO 0.1uA，h FE (β)为60200。对于小信号电压放大电路，工程上通常要 求β的数值应大于A v的数值，故取β=60。 3 设置静态工作点并计算元件参数 ICQ<26β/(Ri-rbb’)=1.95mA，取ICQ=1.5mA， Re=(VBQ-VBEQ)/ICQ=(3-0.6)/1.5kΩ=1.6kΩ，Re=1.6kΩ Rb2=βVBQ/(510)I1=(1224) kΩ,取Rb2=20kΩ Rb1=Rb2(Vcc-VBQ)/VBQ=20(12-3)/3=60kΩ,取Rb1=56kΩ. Rbe=rbb’+26β/ICQ=1240Ω RL’=|Av|rbe/β=0.827kΩ. Rc=RLRL’/(RL-RL’)=1.14kΩ,取Rc=1.2kΩ. Cb2=Cb1>(310)/ ω（Rs+rbe）=(2.68.6) μF。取Cb2=Cb1=10μF。
带负反馈的两级阻容耦合交流电压放大电路说明总体方案设计 把几个单级放大电路连接起来，使信号逐级得到放大，在输出获得必要的电压幅值或足够的功率。由几个单级放大电路连接起来的电路称为多级放大电路。在多级放大电路中，每两个单级放大电路之间的连接方式叫耦合；如耦合电路是采用电阻、电容进行耦合，则叫做“阻容耦合”。阻容耦合交流放大电路是低频放大电路中应用得最多、最为常见的电路。其特点是各级静态工作点互不影响，不适合传送缓慢变化信号。而在两级阻容耦合放大器电路的基础上，加接一个反馈电阻，使得负反馈电路中的反馈量取自输出电压，若反馈信号为电压量，与输入电压求差而获得净输入电压，则引入电压串联负反馈。 二.电路仿真 8 - 4 :::;I.JkO 卄 lluF
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2N2222A电气特性 VI K\!MI \1 K Xl|XCA( I J unlw mher^kr noted) 141 FT Mh t g jiiijhxl■■ MH IKK M i 五.安全操作 1. 复杂的原理图用层次电路图来画，简单的可以不用。 2. 注意使用标准的器件标号和器件封装。 3. 原理图中器件的编号最好通过自动来设定。 4. 开始布线，如果是复杂的电路，要手工布线，如果是简单的电路，可以采用 自动布线，然后再手工修改的方式。 5. 检查各个焊盘的过孔是否已经符合要求，各个元件的位置是否会互相干涉。
安康学院电子技术课程设计报告书 课题名称：多极低频阻容耦合放大器 姓名： 学号： 院系： 专业： 指导教师： 时间：
课程设计项目成绩评定表设计项目成绩评定表
课程设计报告书目录 设计报告书目录 一、设计目的 (1) 二、设计思路 (1) 2.1选择反馈方式 (2) 2.2选择级数 (2) 2.3确定电路 (3) 三、设计过程 (3) 3.1功能放大模块 (3) 3.2反馈环节 (4) 3.3滤波模块 (4) 四多级放大电路的设计 (4) 4.1估算电压放大倍数并确定电路的形式 (4) 4.2三极管的选择 (5) 4.3输入级的计算 (5) 4.4输出级的计算 (7) 4.5第二级的计算 (8) 4.6第三级的计算 (9) 4.7各级电压放大倍数的确定 (9) 五调试与结果 (10) 5.1分析电路 (10) 5.2核算技术指标 (10) 5.3仿真波形图 (12) 六主要元器件与设备 (12) 七课程设计体会与建议 (12) 7.1设计体会 (13) 7.2设计建议 (13) 八参考文献 (13)
一、设计目的 1、熟悉集成电路的引脚安排。 2、掌握芯片的逻辑功能及使用方法。 3、了解面包板结构及其接线方法。 4、了解数字抢答器的组成及工作原理。 5、熟悉多级低频阻容耦合放大器的设计与制作。 二、设计思路 图1设计方框图 图中X表示电压或电流信号；箭头表示信号传输的方向；符号¤表示输入求和，+、–表示输入信号与反馈信号是相减关系（负反馈），即放大电路的净输入信号为 基本放大电路的增益（开环增益）为 反馈系数为 基本放大电 路 A 反馈网络 F + 输出信号 净输入信号 输入信号 反馈信号 i x f x + - o x
实验一单级阻容耦合放大电路设计 一、设计任务及目的 设计任务：设计一个分压式偏置的单级的小信号放大器，输入和输出分别用电容和负载隔直流，设计静态工作点，计算电路元件参数，拟定测试方案； （1）在面包板或万能板上安装电路，测量并调试静态工作点。 （2）测量设计好的偏置电压和电流。 （3）测量所设计电路的实际电压放大倍数。 （4）测量所设计电路的实际输入、输出电阻。 设计目的： （1）学习晶体管放大器的实计方法。 （2）研究静态工作点对输出波形影响及静态工作点的调整方法。 （3）掌握静态工作、电压放大倍数、输入电阻、输出电阻的测试方法。 二、设计要求和指标 已知条件：VCC=+12V，信号源Us=10Mv（P-P），内阻Rs=600Ω，负载RL=2KΩ 1、主要技术指标：输入内阻Ri>2kΩ,输出电压Uo≥0.3V,输出电阻Ro<5K. 2、频率响应20Hz-500KHz 3、I CQ=（0.5-2）mA，V BQ=(3~5)V(理论)，U BQ>> U BE I CQ=（5-10）I BQ。 三、放大电路的基本原理 下图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R B1和R B2 组 成的分压电路，并在发射极中接有电阻R E ，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 ，从而实现了电压放大。 在上图电路中，当流过偏置电阻R B1和R B2的电流远大于晶体管T 的基极电流I B时（一般5～10倍），则它的静态工作点可用下式估算：
1. 理论值设计 根据Ic=Ie,Rbe=Rbb+（1+B ）*26/Ie 若取Ic=0.9mA, UBQ=4V ,Rbb=300Ω,放大倍数为100，CC B2 B1B1B U R R R U +≈ 可得RE=4K Ω，RB1=10K Ω,RB2=20K Ω U CE ＝U CC －I C （R C ＋R E ）=5.7 电压放大倍数： be L C V r R R βA // -= =-38 输入电阻： R i ＝R B1 // R B2 // r be ＝3.5K Ω 输出电阻： R O ≈R C 2. （1）、静态工作点的测量 所谓静态工作点的测量，就是用合适的直流毫安表和直流电压表测量晶管的集电极电流Ie 和管压降Vce 。 (2)动态分析 （a ）测量电压放大倍数 接入负载2K ，在输入端B 加f=1KHz 正弦波交流信号，调节输入信号幅度，使输出端在示波器频幕上得到一个最大不失真波形，同时测量V o 值 注：vi 是设计要求为10mv ，这个信号时从函数信号发生器生产生的。 （b ）输入、输出电阻的测量 为了测量放大器的输入、出电阻，按图2电路在被测放大器的输入端与信号
二级阻容耦合放大电路 一、实验目的 1．进一步掌握直流电压及正弦信号的测试方法； 2．掌握如何合理设置静态工作点； 3．掌握两级放大电路的测量方法。 二、实验仪器 名称型号数量 双踪示波器 1台 函数发生器 EE1641B 1台 数字电表 1台 实验板两级阻容耦合放大器1块 三、工作原理说明 1、电路的组成 NPN型三极管T担负着放大作用，它具有能量转换和电流控制的能力，当微弱的输入信号ui使二极管基极电流i B产生微小变化时，就会使集电极电流i C产生较大的变化。它是放大电路的核心。 V CC是集电极直流电源，为信号的功率放大提供能量。 Rc是集电极负载电阻，集电极电流ic通过Rc，从而将电流的变化转换为集电极电压的变化，然后传送到放大电路的输出端。 基极偏置电阻Rb的作用是，一方面为三极管的发射结提供正向偏置电压；同时给三极管提供一个静态基极电流Ib。 C1、C2是耦合隔直流电容 为了使三极管工作在放大区，还必须使发射结正向偏置，集电结反向偏置，为此，Vcc、Rc和Rb等元件的参数应与电路中三极管的输入、输出特性有适当的配合关系。 由于单级放大电路的电压放大倍数有限，往往不能满足工程实际的需要，因此常由若干个单级放大电路组成多级放大器。组成多级放大器时，要合理选择单级放大电路和级间耦合方式。常用的级间耦合方式及特点见表 1。 因阻容耦合式电路简单，性能稳定，故本实验采用此耦合方式，实验原理图见实图 1。 四、实验内容
1．设置静态工作点，要求第一级的静态工作电流为2 mA ，第二级静态工作电流为 mA 。 V B1 V C1 V E1 V B2 V C2 V E2 测试条件 第一级输出 第一级增益 第二级输出 第二级增益 总增益 U i = mV f=1KHz U o1 A v1 U o2 A v2 A v 输入电阻 输出电阻 U S U i R i U O O U ' R O 4．测量两级放大器的频率特性，并绘出频率特性曲线。 实图 1 两级阻容耦合放大器 五、实验报告要求 1．认真记录测试数据，正确描绘曲线； 2．根据测试数据和计算结果，分析、总结多级放大器的工作性能； 3．回答思考题。
模拟电子技术综合实验报告 姓名： 学号： 班级： 课程设计名称：阻容耦合两级放大电路 实验室(中心)：电子电工实验室 指导教师： 设计完成时间：年月日
一、设计目的 一、设计目的与要求 （一）目的 1、在multisim中设计仿真一个阻容耦合两级放大电路，要求信号源频率10kHZ（有效值1mv），电压放大倍数100。（可以用单管放大电路构成两级电路，也可以用运放构成两级电路） 2、给电路引入电压串联负反馈 （二）要求 1、在multisim中设计仿真一个阻容耦合两级放大电路，要求信号频率10kHZ （有效值1mv），电压放大倍数100。（可以用单管放大电路构成两级电路，也可以用运放构成两级电路） 2、给电路引入电压串联负反馈: (1)测量负反馈接入前后电路放大倍数、输入输出电阻和频率特性； (2)改变输入信号幅度，观察负反馈对电路非线性失真的影响。 二、设计任务
1、在multisim 中设计仿真一个阻容耦合两级放大电路，要求信号源频率10kHZ （有效值1mv ），电压放大倍数100。（可以用单管放大电路构成两级电路，也可以用运放构成两级电路） 2、给电路引入电压串联负反馈: (1)测量负反馈接入前后电路放大倍数、输入输出电阻和频率特性； (2)改变输入信号幅度，观察负反馈对电路非线性失真的影响。 要求得到的数据： （1）静态工作点； （2）接入负反馈前后电路放大倍数、输入输出电阻； （3）验证 F f 1 A ； （4）测试接入负反馈前后两级放大电路的频率特性； （5）测试接入负反馈前后，电路输出开始失真时对应的输入信号幅度。 三、设计方案分析 1．概述 放大电路的前级输出端通过电容接到后级输入端，成为阻容耦合方式。由于电容对滞留的阻抗为无穷大，因而阻容耦合放大电路各极之间的直流通路各不相痛，各级的静态工作点相互独立，求解或实际调试Q 点时可以按单级处理，所以电路的分析，实际和调试简单易行，而且，只要输入信号频率较高，耦合电容容量较大，前级的输出信号就可以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的到非常广泛的应用。 其优点是由于电容的隔直作用，各级放大器的静态工作点相互独立，独立估算；电路的分析、设计和调试方便；电容对交流信号几乎不衰减；缺点是低频特性变差；大电容不易集成。 同时，负反馈在电子线路中有着非常广泛的应用，采用负反馈是以降低放大倍数为代价的，目的是为了改善放大电路的工作性能，如稳定放大倍数、改变输入和输出电阻、减少非线性失真、扩展通频带等，所以在实用放大器中几乎都引入负反馈。 2．两级阻容耦合及负反馈放大电路系统设计 （1）原理分析： 阻容耦合放大器（图1）是一种最常见多级放大器其电路。
两级阻容耦合放大电路 通常放大电路的输入信号都是很弱的，一般为毫伏或微伏数量级，输入功率常在1mV 以下。为了推动负载工作，因此要求把几个单级放大电路连接起来，使信号逐级得到放大，方可在输出获得必要的电压幅值或足够的功率。由几个单级放大电路连接起来的电路称为多级放大电路。在多级放大电路中，每两个单级放大电路之间的连接方式叫耦合；如耦合电路是采用电阻、电容进行耦合，则叫做“阻容耦合”。 阻容耦合交流放大电路是低频放大电路中应用得最多、最为常见的电路。本实验采用的是两级阻容耦合放大电路，如图3-1所示。 图3-1 两级阻容耦合放大电路 在晶体管V 1的输出特性曲线中直流负载线与横轴的交点U CEQ1=V CC ，与纵轴的交点（U CE =0时）集电极电流为 = 1 CQ I 3 1 1E E C CC R R R V ++ 静态工作点Q 1位于直流负载线的中部附近，由静态时的集电极电流I CQ1和集-射电压U CEQ1确定。当流过上下偏流电阻的电流足够大时，晶体管V 1的基级偏压为 2 1 1 1 R R V R U CC B += 晶体管V 1的静态发射极电流为
3 1 1 3 1 1 1 1 7.0E E B E E E B EQ R R U R R UB U I +-≈+-= 静态集电极电流近似等于发射极电流，即 11 1 1 EQ BQ EQ CQ I I I I ≈-= 晶体管V 1的静态集电极电压为 11 1 C CQ CC CQ R I V U -= 两级阻容耦合放大电路的总电压放大倍数为 21 u u u A A A = 其中，第一级放大电路的电压放大倍数为 1 1 1 1 1 )1(E be L u R r R A +++'- =ββ 晶体管V1的等效负载电阻为 2 1 1 i C L R R R =' 可作为第一级放大电路的外接负载，第二级放大电路的输入电阻为 ])1(//[//2 2 2 4 3 2 E be i R r R R R β++= 晶体管V 1和V 2的输入电阻分别为 1 1 1 26 )1(300EQ be I r β++≈ 2 2 2 26 )1(300EQ be I r β++= 第二级放大电路的电压放大倍数为 2 2 2 2 2 2 )1(E be L u R r R A ββ++' - = 其中，等效交流负载电阻L C L R R R 2 2 ='。
模拟电子技术综合实验报告姓名: 学号: 班级: 课程设计名称:阻容耦合两级放大电路 实验室(中心): 电子电工实验室 指导教师 : 设计完成时间: 年月日
级电路) 2、给电路引入电压串联负反馈 （二）要求 1、在multisim 中设计仿真一个阻容耦合两级放大电路,要求信号频 率10kHZ(有效值1mv),电压放大倍数100。(可以用单管放大电路构成两级电路,也可以用运放构成两级电路) 2、给电路引入电压串联负反馈: (1)测量负反馈接入前后电路放大倍数、输入输出电阻与频率特性; (2)改变输入信号幅度,观察负反馈对电路非线性失真的影响。 二、设计任务 1、在multisim 中设计仿真一个阻容耦合两级放大电路,要求信号源频率10kHZ(有效值1mv),电压放大倍数100。(可以用单管放大电路构成两级电路,也可以用运放构成两级电路) 2、给电路引入电压串联负反馈: (1)测量负反馈接入前后电路放大倍数、输入输出电阻与频率特性; (2)改变输入信号幅度,观察负反馈对电路非线性失真的影响。 要求得到的数据: (1)静态工作点; (2)接入负反馈前后电路放大倍数、输入输出电阻; (3)验证F f 1 A ; (4)测试接入负反馈前后两级放大电路的频率特性; (5)测试接入负反馈前后,电路输出开始失真时对应的输入信号幅度。 三、设计方案分析 1.概述 放大电路的前级输出端通过电容接到后级输入端,成为阻容耦合方式。由于电容对滞留的阻抗为无穷大,因而阻容耦合放大电路各极之间的直流通路各不相痛,各级的
静态工作点相互独立,求解或实际调试Q点时可以按单级处理,所以电路的分析,实际与调试简单易行,而且,只要输入信号频率较高,耦合电容容量较大,前级的输出信号就可以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的到非常广泛的应用。其优点就是由于电容的隔直作用,各级放大器的静态工作点相互独立,独立估算;电路的分析、设计与调试方便;电容对交流信号几乎不衰减;缺点就是低频特性变差;大电容不易集成。同时,负反馈在电子线路中有着非常广泛的应用,采用负反馈就是以降低放大倍数为代价的,目的就是为了改善放大电路的工作性能,如稳定放大倍数、改变输入与输出电阻、减少非线性失真、扩展通频带等,所以在实用放大器中几乎都引入负反馈。 2．两级阻容耦合及负反馈放大电路系统设计 （1）原理分析: 阻容耦合放大器(图1)就是一种最常见多级放大器其电路。 图1两级阻容耦合及负反馈放大电路 图1就是一个曲型的两级阻容耦合放大电路,有两个共射放大电路组成。对于交流信号,各级之间有着密切的联系,前级的输出电压就就是后级的输入信号,两级放大器的总电压放大倍数等于各级放大倍数的乘积。 四、设计仿真与调试 测量静态工作点 第一级:
通信与信息工程学院电子设计与制作课程设计 班级：电子信息工程1201 姓名： 学号：1207050117 指导教师： 设计时间： 2014.6.30———2014.7.4成绩： 评 通信与信息工程学院 二〇一四年
多级阻容耦合放大器的设计与仿真一．设计目的 1.能够较全面的巩固和应用“模拟电子技术”课程中的基本理论和基本方法。并初步掌握电路设计的基本流程（设计-仿真-pcb板制作） 2.能灵活的应用各种元器件或者标准集成电路实现规定的电路。 3.培养独立思考，独立准备资料，独立设计模拟电子电路系统的能力 4.培养独立设计能力，熟悉EDA工具的使用，比如Multisim系列（仿真分析） 5. 培养书写综合设计实验报告的能力。 二．设计内容和要求 1.电路性能指标 已知条件： （1）电源电压VCC=12V； （2）负载电阻RL=2KΩ； （3）输入信号为Vi=4mv，f=1KHZ的正弦波电压，信号源内阻Rg很小可忽略 技术指标： （1）放大器不失真输出电压VO≥1000mv，即放大器电压增益∣AV∣≥500 （2）△f=300Hz~80KHz （3）放大器工作点稳定. 2. 原理简述
阻容耦合放大器是多级放大器中最常见的一种，两级之间通过耦合电容及下级输入电阻连接，故称为阻容耦合，由于电容有隔直作用，使前、后级的直流工作点互相不影响，各级放大电路的静态工作点可以单独计算和调整。每一级放大电路的电压放大倍数为输出电压与输入电压之比，其中，第一级的输出电压即为第二级输入电压. 三．方案论证 采用三极管 采用三极管的级联方式组成多级放大电路。三极管又可以分为三种放大电路：共射，共集和共基极放大电路。三种电路各有各自的特点。 (1)采用三级放大电路。阻容耦合放大器是多级放大器中最常见的一种，两级之间通过耦合电容及下级输入电阻连接，故称为阻容耦合，由于电容有隔直作用，使用前、后级的直流工作点互相不影响，各级放大电路的静态工作点可以单独计算。每一级放大电路的电压放大倍数为输出电压Uo与输入电压Ui之比，其中，第一级的输出电压Uo1 即为第二级输入电压Uo2，所以两级放大电路的电压放大倍数为 A V =*1A V A V2*A V3. (2)采用三级管三级管具有功率放大的作用。根据实验的要求，本设计最终采用了三极管设计的方案。电路由两级放大电路级联组成，第一级为射级输出器，第二级采用同样的放大电路通过电容耦合连接起来。第三级采用共射级电路。采用射极跟随输出，防止失真，用以
电压并联负反馈电路 1．实验电路 2．工作原理 在放大电路中，当输入信号为恒流源或近似恒流源时，若反馈信号取自输出电压O U ，并转换成反馈电流F i ，与输入电流1i 求差后放大，则得到电压并联负反馈放大电路。 3．仿真数据和图形 （蓝线代表输入，黑线代表输出） 测得i U =999.83mv,o U =5.005v 4.实验分析
◆ 电路类型的判别 由电路图可知，输出端与输入端均与反馈点相连，因此为电压并联负反馈。 ◆ 分析计算 电压放大倍数52 1011=-=-==R R u u A F i o uf 2414 .1=i U =1v 50=?=i uf U A U v 由上可知：计算值近似于测量值。 5．电路的特点 若集成运放的od A 与id r 趋于无穷大，则其净输入电压和输入电流均可忽略不计。由此可得 ,0=≈P N u u ,1 F o F R u i - = F i i ≈1 所以 11F o R i u -≈ 由上试表明，一旦1F R 的取值确定，0u 仅仅决定于1i ，故可将电路的输出看成为由电流1i 控制的电压源0u 。在1i 一定的情况下，0u 基本不变，近似为恒压源，因而放大电路的输出电阻趋于零。 6．心得体会 通过本次实验，我更深刻的掌握了负反馈放大电路的基本知识以及集成运放电路的基本原理。理解了负反馈放大电路的反馈类型的判别，而且学会了计算电路中的相关参数。 这次实验我最大的收获是：负反馈放大电路的许多性能之所以会得到一定程度的改善，归根到底是由于放大电路的输出信号部分的或全部的引回到放大电路的输入端，从而可以对输出信号随时加以调整。反馈越深，放大电路性能改善的程度就越明显。
电子技术实验报告阻容耦合放大电路
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学生实验报告 系别电子工程系课程名称电子技术实验 班级实验名称阻容耦合放大电路 姓名实验时间2011年 3 月16 日 学号指导教师 报告内容 一、实验目的和任务 1.学习放大电路频率特性的测量方法； 2. 观察电路元件参数对放大电路频率特性的影响； 3．进一步熟练掌握和运用放大电路主要性能参数（如静态工作点参数、放大倍数、输入电阻、输出电阻）的测试方法； 4.巩固多级放大电路的有关理论知识。 二、实验原理介绍 本实验采用的电路如图3-1所示。 1.中频段的电压放大倍数 在图3-1电路中的中频段，耦合电容和旁路电容可以当作交流短路，三极管的电容效应可以忽略不计。此时，考虑后级放大电路对前级放大电路所构成的负载效应时，也 R作为前级放大电路的负载，则前级放大电路的电压放就是将后级放大电路的输入电阻 2i
大倍数为 ef be i c i O u R r R R U U A )1() //(121 111ββ++-== （3-1） 其中，2i R 是后级放大电路的输入电阻，222212////be B B i r R R R =，后级放大倍数为 be l c O O u r R R U U A )//(2212β-== （3-2） 全电路的电压放大倍数为 211 1u u O O i O i O um A A U U U U U U A === （3-3） 2.低频段和高频段的电压放大倍数 在低频段和高频段，放大电路的电压放大倍数是一个复数，它是频率的函数，其模值与相角都随频率变化。 （1）单级放大电路在低频段和高频段的电压放大倍数 在低频段，三极管的电容效应可以忽略不计，但是耦合电容和旁路电容的容抗较大，它们的交流压降不能忽略。电压放大倍数用下式表示： f f j A L um UL -= ? 1A （3-4） 其中，L f 是放大电路的下限频率。 在高频段，耦合电容和旁路电容的阻抗非常小，它们的交流压降很小，可以忽略，可作交流短路处理，但三极管的电容效应对电路性能的影响则必须考虑。电压放大倍数可用下式表示： H Um UH f f j A += ? 1A (3-5) 其中，H f 是放大电路的上限频率。 (2)多级放大电路在低频段和高频段的电压放大倍数 多级放大电路的电压放大倍数等于各级放大电路电压放大倍数的乘积： ??=? ? ? ? 321u A A A A u u u (3-6)
郑州科技学院 《Multisim10电子仿真实验与设计》报告 题目小信号阻容耦合放大电路设计 学生姓名杨春城 专业班级 10级电子科学与技术二班 学号201031051 院（系）电气工程学院 指导教师刘林阴 完成时间2013年09月09日
目录 1小信号阻容耦合放大电路设计 (1) 1.1设计目的 (1) 1.2设计要求 (1) 1.3设计说明 (1) 1.4设计静态工作点并计算元件参数 (2) 2 仿真设计 (2) 2.1搭建实验电路 (2) 2.2仿真分析 (3) 3分析研究 (6) 3.1问题分析 (6) 3.2放大电路动态性能指标的检测 (7) 4总结 (9)
1小信号阻容耦合放大电路设计 1.1设计目的 通过小信号阻容耦合放大电路仿真设计来讨论单元电路的一般分析、设计、元器件选取与调试的思路、流程、技巧和方法。 1.2设计要求 试设计一个工作点稳定的小信号单元放大电路。要求： |Av|>40,Ri>1k,Ro>3k?,fL<100Hz,fH>100kHz,电路的 Vcc=+12V,Rl=3k?,Vi=10Mv,Rs=600?. 1.3设计说明 1、选定电路形式 选用如图5.1.1所示的基极分压式工作点稳定的小信号共射放大单元电路。 图5.1.1 共射放大电路
2、选用三极管 因设计要求f H>100kHz,f H的指标要求较高。一般来说，三极管的f T越大C b’e、C b‘c越小，f H越高。故选定三极管为9013，其I CM=500mA，V(BR)CEO20V，P CM=625mW，f T150MHz，I CEO0.1uA，h FE(β)为60200。对于小信号电压放大电路，工程上通常要求β的数值应大于A v的数值，故取β=60。 1.4设计静态工作点并计算元件参数 ICQ<26β/(Ri-rbb’)=1.95mA，取ICQ=1.5mA， Re=(VBQ-VBEQ)/ICQ=(3-0.6)/1.5k ?=1.6k ?，Re=1.6k ? Rb2=βVBQ/(510)I1=(1224) k ?,取Rb2=20k ? Rb1=Rb2(Vcc-VBQ)/VBQ=20(12-3)/3=60k ?,取Rb1=56k ?. Rbe=rbb’+26β/ICQ=1240 ?，RL’=|Av|rbe/β=0.827k ? Rc=RLRL’/(RL-RL’)=1.14k ?,取Rc=1.2k ?. Cb2=Cb1>(310)/ ω（Rs+rbe）=(2.68.6) μF。取Cb2=Cb1=10μF。 Ce>(13)/[ ω(Re//(RS+rbe)/ β)]=(53~159) μF，取Ce=100μF。 2 仿真设计 2.1搭建实验电路 在Multisim 10电路实验窗口，按上述设计参数搭建小信号共射放大电路，如图5.1.2所示。
两级阻容耦合放大电路 (报告一) 一．研究背景 在实际应用中，常对放大电路的性能提出多方面的要求。例如要求一个放大电路输入电阻大于2MΩ，压放大倍数大于2000，输出电阻小于100Ω，一种单管放大电路都不可能同时满足上述要求；这就需要选择多个基本放大电路，将它们合理连接构成多级放大电路。 构成多级放大电路电路的每一个基本放大电路成为一级，级与级之间的为级间耦合。多级放大电路有四种常见的耦合方式：直接耦合、阻容耦合、变压器耦合，光电耦合、 在这里我们重点研究两级耦合放大电路，将对其进行瞬态特性分析、交流分析、直流分析。 一．研究目的 1、 设计两级耦合放大电路，通过分析两级耦合放大电路的各项性能指标，达到设计目 的，要求电路（1）有一定的输出功率（2）具有足够的放大倍数（3）输出信号失真要小，工作要稳定 2、掌握测试多级放大电路性能指标的基本方法。 二．研究内容 两级阻容耦合放大电路 V5 VOFF = 0 原理：如图所示电路是两级阻容耦合放大电路。阻容耦合就是利用电容作为 耦合隔断直流通交流的电路，其中电路的第一级输出信号通过电容C3和第二级的输入电阻R13加到第二级的输入端。电路图中V5是直流电源，提供12V 的直流电压。V4是信号源，提供交流正弦小信号。C2是隔直流电容，C3是耦合电容。R11、R14、为第一级的三极管Q6提供偏置电流。,R13、R2为第二级的三极管Q7提供偏置电流。R3为负载电阻。通过改变输出电阻R2、R3可以改变信号的放大倍数。我们进行瞬态特性分析、交流分析、直流分析、温度分析。 三．研究结果和分析 1、瞬态特性分析
（1）.瞬态特性分析参数设置（2）正弦小信号输入波形 （3）经过第一级放大的波形（4）第二级放大的波形 分析：从图可以看出该输出波形失真较小，达到了放大电路的基本要求。当输入一个小信号时，经过两级阻容耦合放大电路后变成了一个相对比较大的信号。 两级阻容耦合放大电路的第一节的放大倍数大约为462\1mv=462 两级阻容耦合放大电路的第二节的放大倍数大约为11V\462mv=25由以上两个图可以算出此两级阻容耦合放大电路的总的放大倍数为第一级放大倍数乘上第二级放大倍数为100*10=1000倍，具有足够的放大倍数。 2、交流分析 (1)交流分析参数设置（2）电压放大倍数图 上图波形可知道其放大倍数大约为34。其通频带大约在100Hz-10MHz之内。放大电路只适合用于放大在100Hz-10MHz之内的信号，放大电路对频率在这范围的信号的放大
三种耦合方式下放大电路交流负载线的特性摘要：通过对常见的阻容耦合、变压器耦合及直接耦合方式下共发射极放大电路交流负载线特性的研究，给出了三种耦合方式下放大电路交流负载线的共同形式，以及常见三种耦合方式下共发射极放大电路交流负载线的具体形式，阐述了这三种耦合方式下放大电路交流负载线的相同和不同之处，以及三种耦合方式直流负载线方程与交流负载线方程的关系。 0 引言 图解法在用于放大电路分析时，由于其形象直观而常用于放大电路静态工作点及波形失真问题的分析。 其中，交流负载线则用于估算最大不失真输出电压。但是，目前高等院校电子线路教材并没有给出交流负载线方程的形式及其推导过程，只给出交流负载线的斜率和画法。因此，在一些文献中采用戴维南定理或叠加定理等方法推导和讨论了共射极阻容耦合放大电路或直接耦合放大电路的交流负载线方程，但是对变压器耦合放大电路并未作推导和讨论。 本文对反映放大电路输出特性的阻容耦合、变压器耦合以及直接耦合方式下共发射极接法放大电路的交流负载线进行了分析和研究，给出了这三种耦合方式下共发射极放大电路交流负载线的特性，并对变压器耦合放大电路的交流负载线方程进行了推导。 1 交流负载线及其方程形式 放大电路在交流信号源和直流信号电源共同作用时，晶体管管压降△uce 和集电极电流△i c 通过交流等效负载R'L 所表现出的关系△ic= f ( △uce ) 描述了交流信号输入后动态工作点移动的轨迹，这一直线我们将其称之为交流负载线。 由文献[ 8] 知，阻容耦合、变压器耦合及直接耦合方式共射极放大电路的交流通路输出端均为如图1 所示的形式。其输出端交流电压、电流关系为： 对阻容耦合及直接耦合而言，集电极负载是Rc 和RL 的并联值，即R' L = Rc//RL 。对变压器耦合而言，集电极负载是R'L = n2RL ，n 为变压器变比。 将交流量、直流量和总的瞬时量之间的关系△i c=I c+ i c，△uce= Uce+ uce 代入式( 1) 得： 式( 2) 代表了通过Q 点，斜率为- 1/ R'L 的直线,即为放大电路交流负载线方程。该方程在纵轴上的截距为I c + Uce/ R'L ，在横轴上的截距为Uce + I cR'L 。若设V'= Uce + I cR' L ，则其在纵轴和横轴上的截距也可分别表示为V'/ R'L 及V'，这与直流负载线在纵轴和横轴上的截距表现形式完全相同。
模电课程设计仿真与测试报告 音响放大器 姓名：尹文敬 学号：2009221105200061 一 设计要求 (简单音频通带放大电路）（输入语音信号－麦克风） 功放电路原则上不使用功放集成电路。 技术要求： （1）前置放大、功放：输入灵敏度不大于10mV,f L ≤500Hz,f H ≥20kHz ； （2）有音量控制功能； （3）额定输出功率P O ≥5Ｗ(测试频率：1kHz)； （4）负载：扬声器（８Ω、５Ｗ）。 主要测量内容：最大输出功率，输出电阻，输入灵敏度，f L ，f H 。 二 设计思路 1.由于要求不能使用功放集成电路，初步思路是采用三级分立元件实现。 输入可用差分放大电路，用高放大倍数三极管增大放大倍数，中间级采用共射放大增大倍数，输出采用消除交越失真的互补输出，同时作为功放电路，可用复合管。 2.利用分立元件可以设计两种基本电路：（a ）采用直接耦合,此方案具有 工程实用价值，且电路简单。但是由于需要三级放大，前后级之间都会有影响，只要有一处参数不合理，其它级也会受到影响，因此该电路难以设计，更难调试。 （b ）采用阻容耦合电路，即利用电容的隔直流的特性将电路的三级分隔开来。此方案中需要较多电容，会影响电路的频率通带。但是这样做前后级之间的影响会减小很多，便于我们利用所学模拟电路知识计算各个元件的参数。考虑到所学知识有限，故采用（b ）方案。 3.音量控制利用滑动变阻器。 三 设计步骤 一．差分电路 1. 第一级作为输入放大，不需要太大的放大倍数，一般只需要几十变能达 到要求。 射级电流 ： 0.7 e Re Vcc I -= I RE =2I EQ 射级接-18V 而基级电流不能过大 集电极电流一般1mA 左右取1.5Ma 5.6k =1.5k E C R ∴=得集电极电阻R
实训六两级阻容耦合放大电路 一、实训目的 1．通过实验观察多级放大器前后级的关系及其相互影响； 2．测量多级放大器的性能指标； 3．测量多级放大器的频率特性。 二、实训测试原理 1．测试电路 图（1）阻容耦合放大电路 2．测试电路原理 ￥ 阻容耦合方式的放大电路实际上是通过电容和后级的输入电阻（或负载）实现前后级的耦合，所以称为阻容耦合。如图（1）所示是两级放大电路，可把它分为四部分：信号源、第一级放大电路、第二级放大电路和负载。信号通过电容C1与第一级输人电阻相连，第二级通过C3与负载R L相连。 1）多级放大器前后级之间的关系 后级的输入电阻是前级的负载电阻；前级相当于后级的信号源。 2）多级放大器的放大倍数 多级放大器的放大倍数是各级放大倍数的乘积。 3）多级放大器的频率特性 当放大器工作在低频区和高频区时，放大倍数会下降。低频区的频率特性和下限频率是由放大电路中的耦合电容和射极旁路电容引起的；高频区的频率特性和上限频率是由晶体
管的极间电容和电路的分布电容引起的。 三、实训仪器设备 1．直流稳压电源 2．函数发生器 ~ 3．晶体管毫伏表 4．示波器 5．万用表 四、实训器材 1．三极管（VT1、VT2）： 3DG6×2 2．电位器（R P1、R P2）： 100KΩ×2 3．电阻： R11=R12=10KΩ R21=R22=R C1=Ω R E1=R E2=R S=1KΩ R C2=Ω R L=Ω 4．电容器：C1=C2=C3=10μF C E1=C E2=47μF 五、测试步骤及内容 、 1．静态工作点的调测 调节直流稳压电源为12V，加入电路。在放大电路的输入端加入f=1KHz的正弦信号，用示波器观察输出电压的波形，调节电位器R P1、R P2和输入信号U i的大小，使输出电压U O 为最大不失真输出电压。然后，断开输入信号，将输入端短路，测试电路的静态工作点，将结果填入表1中。 表1 静态工作点的调测
单级阻容耦合放大器 1.实验目的 了解单级共射放大电路的原理，联系设计放大器电路，掌握放大器的放大倍数的测量方法。 2.实验器材 “单级共射放大电路”电路模板，直流稳压电源，信号发生器、模拟示波器，导线若干。 3.实验原理 3.1三极管 半导体三极管也称为晶体三极管，它最主要的功能是电流放大和开关作用。三极管具有三个电极，二极管是由一个PN 结构成的，而三极管由两个PN 结构成，共用的一个电极成为三极管的基极（用字母b 表示）。其他的两个电极成为集电极（用字母c 表示）和发射极（用字母e 表示）。由于不同的组合方式，形成了一种是NPN 型的三极管，另一种是PNP 型的三极管。 三极管的电路符号有两种：有一个箭头的电极是发射极，箭头朝外的是NPN 型三极管，而箭头朝内的是PNP 型。 图表 1PN 结 三极管3个电极的电流I E 、I B 、I C 之间的关系为： C B E I I I += 公式 1 三极管的结构使I C 远大于I B ，令: B C I I = β 公式 2 Β称为三极管的直流电流放大倍数，当三极管的基极上加一个微小的电流时，在集电极上可以得到一个是注入电流β倍的电流，即集电极电流。集电极电流随基
极电流的变化而变化，并且基极电流很小的变化可以引起集电极电流很大的变化，这就是三极管的放大作用。 2.2电路原理 - + 图表 2实验电路图 （1）如图表2所示，本实验中的共发射极放大电路采用电容耦合方式，电路 中电容的作用是隔离放大器的直流电源对信号源与负载的影响，并将输入的交流信号引入放大器，将输出的交流信号输送到负载上。 输入信号为零时，三极管所处的状态称为放大器的静态工作点，由CE C B I I I 、、可以确定电路的静态工作点，并用符号CEQ CQ BQ I I I 、、来表示电路的静态工作点。根据电容阻直流、通交流的特点和节点电位法，可得放大器静态时输出端的电压为： c CQ CC CEQ BQ BQ b CC BQ R I V V I I R V I -==-=β7.0 公式 3 根据叠加原理可得放大器输入端的信号为： i BEQ BE V υυ+= 公式 4 即在静态工作点电压上叠加输入的交流信号。 集电极电阻R C 的作用是用集电极电流的变化，实现对直流电源V CC 能量转化的控制，达到用输入电压V i 的变化来控制输出电压V 0变化的目的，实现小信号输入、大信号输出的电压放大作用。 （2）当放大器接有负载R L 时，R L 和R C 是并联的关系，并联后总电阻为：
两级阻容耦合放大电路 通常放大电路的输入信号都是很弱的，一般为毫伏或微伏数量级，输入功率常在 1mV 以下。为了推动负载工作，因此要求把几个单级放大电路连接起来，使信号逐级得到放大， 方可在输出获得必要的电压幅值或足够的功率。 由几个单级放大电路连接起来的电路称为多 级放大电路。在多级放大电路中， 每两个单级放大电路之间的连接方式叫耦合； 如耦合电路 是采用电阻、电容进行耦合，则叫做“阻容耦合” 。 阻容耦合交流放大电路是低频放大电路中应用得最多、最为常见的电路。本实验采用 的是两级阻容耦 合放大电路，如图 3-1所示。 图3-1两级阻容耦合放大电路 在晶体管 V i 的输出特性曲线中直流负载线与横轴的交点 U CEQI =V CC ，与纵轴的交点 （U CE =0时）集电极电流为 I V CC I CQ 1 二 R Ci * R E1 + R E 3 静态工作点 Q i 位于直流负载线的中部附近，由静态时的集电极电流 I CQI 和集-射电压 U CEQ1确定。当流过上下偏流电阻的电流足够大时，晶体管 V i 的基级偏压为 R V CC U B1 R 2 晶体管V 1的静态发射极电流为 vcc 12V R1 RC1 5.1kD C2 * 1UF-P0L V2 RE1 24 OD RE 3 + 75 □□ CE1 ^47uF-POL XUL-M RC2 5.1k0 STXJ 丄 C 1 2N39D-J 2阳gm
U BI - UB U BI - 0.7 静态集电极电流近似等于发射极电流，即 晶体管V 1的静态集电极电压为 两级阻容耦合放大电路的总电压放大倍数为 其中，第一级放大电路的电压放大倍数为 1 R 1 E (1 ) R E 1 r be2 (1 2 ) R E 2 EQ 1 R E 1 R E 3 R E1 R E 3 I CQ 1 EQ 1 BQ 1 I EQ 1 CQ 1 V CC I CQ 1 R C 1 A u 1 A u2 其中，等效交流负载电阻 R L2 o L 晶体管V1的等效负载电阻为 R i2 可作为第一级放大电路的外接负载，第二级放大电路的输入电阻为 R i2 二 R 3 // R 4 //[ r be2 (1 2 )R E2 ] 晶体管V 1和 V 的输入电阻分别为 r be1 300 (1 r be 2 300 (1 2 ) 26 I EQ 1 26 I EQ 2 第二级放大电路的电压放大倍数为 A u?二 R C 1