单级晶体管小信号放大器 南京航空航天大学精品课程建设_数字信号处理南航

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单级晶体管小信号放大器

一、实验目的1． 掌握单级放大器的 一种设计方法

2． 掌握晶体管放大器静态工作点的放置与调整方法。3． 掌握放大器性能的测量和调整方法。

二、实验原理

1． 电路工作原理

晶体管放大器中，广泛应用工作点稳定的阻容耦合共射极放大器，如图3-2-1所示

+VccRCRB1+C1+I1UiIBQC2+C0RLU0RB2RE+CE--图3-2-

11静态工作点Q主要由RB1、RB2、RE、RC及电源电压+VCC所决定。该电路利用电阻RB1、RB2的分压○固定基极电位VBQ。如果满足条件I1>>IBQ，当温度升高时，ICQ↑→VEQ↑→VBE↓→IBQ↓→ICQ↓，结果抑制了ICQ的变化，从而获得稳定的静态工作点。

只有当I1>>IBQ时，才能保证VBQ恒定。这是工作点稳定的必要条件，一般取

I1(5~10)IBQ(硅管)

I(10~20)IBQ锗管1

VBQ(3~5)V(硅管)VBQ(1~3)V(锗管)

2此放大器是交流放大器中最常用的一种基本单元电路。交流信号经耦合电容C1加到基极，引起基极电○流作相应的变化，从而控制集电极电流作更大的变化。它将在RC上产生交流电压，通过电容C2馈送到负载电阻RL上。这个输出电压VO比输入电压VI放大了AV倍。为了使放大器正常放大，一定要设置合适的静态工作点Q。Q点应选择在三极管特性曲线的放大区的中间。对于小信号放大器。一般取ICQ=0.5~2mA，电路的静态工作点由下列关系式确定

REVBQVBEICQVBQI1VEQICQ

RB2VBQ(5~10)ICQ



RB1 VCCVBQI1

VCEQVCCICQ(RCRE)

阻容耦合放大器由于有耦合电容C1、C2及旁路电容CE的存在，将使放大器增益AV随信号频率下降而下降，幅频特性曲线如图3-2-2所示。

AvAvm0.707Avm0fLfHf图3-2-

2中间区域放大倍数最大，且基本不变，记为中频放大倍数AVM，而频率高于或低于该区域放大倍数都要下降，当AV下到0.707AVM所对应的频率应为fH和fL，分别是放大器的上限频率和下限频率。AV、fH和fL可按下式计算：

AVRC//RL rbe fH1

2(RC//RL)CO1

2Re'Ce fL

式中RE’=RE//[（RS+RBE）/（1+β）]通常RS

1、C2对fL的影响小于CE，可略去C1、C2。放大器的fH将取决于集电极负载，三极管本身极间电容和外部线路分布电容，为了消除分布电容大小不一的影响，又能满足fH的要求往往加上较大容量的CO。

2． 设计举例

设计一阻容耦合单级晶体管放大器

已知 VCC=+12V，RL=1.5KΩ，VI=10MV，f=1kHz的正弦波 要求 ：AV>=40,放大器工作点稳定 解

⑴

确定电路及晶体管

因为只要求放大器工作点稳定及AV>=40而无其它要求，因此可采用图3-2-1所示的分压式偏置共射极放大器，晶体管选用高频小功率管3DC8，通常要求β>AV，故选β=60 ⑵ 计算元件参数

取ICQ=2mA，VBQ=4V得

REVBQVBEICQVBQ1.65K

取标称值1.5kΩ

RB2(5~10)ICQ20K

RB1VCCVBQVBQRB240K

rbe20026mA1.5k

ICQmA RL'AVrbe0.6K  则 RCRL'RL1K

RLRL'对于音频小信号放大器经验是：

输入、输出耦合电容C1、C2通常取（5~20）µF，在此 取10µF 射极旁路电容CE通常取（50~200）µF，在此取100µF，CO取2000pF

三、设计任务

1．预习要求

⑴掌握小信号低频放大器静态工作点的选择原则 ⑵掌握放大器主要指标的定义及其测量方法 2．设计课题：单级晶体管小信号放大器的设计

已知条件：VCC=+12V，RL=10mV，f=1kHz的正弦波 ⑴基本技术指标要求

AV>=50，放大器工作点稳定 ⑵提高性课题

设计一单级放大电路，要求 AV>=50，并能通过此电路观察Q点变化对输出波形的影响

四、实验步骤

1． 在面包板上安装电路，加+12V电源

2． 测量与调整静态工作点，VEQ、VBQ、VCQ使Q点处于三极管的放大区

3． 用低频信号发生器加输入信号，测VO同时用示波器观察VO波形应不失真，计算AV=VO/VI 4． 测放大器的输入阻抗RI，输出阻抗RO ⑴测R/

在信号源与放大器电路之间串接一个10KΩ电阻，如图3-2-4所示

R110k信号源UiUi’Ri放大器

∵Vi'Vi图3-2-4 Ri

R1Ri∴RiVi'R1

ViVi'⑵测RO

如图3-2-5所示，可将放大器等效成一个电压源VO′（即空载输出电压）和RO相串联的信号源，R0U0RLU0'图3-2-5

则 VORLVO'

RORL∴ ROVO'VORL VO

5． 测出上限频率fH和下限频率fL，f=1kHz时，将信号源频率由低向高改变，当VO减小到VO的0.707倍时，所对应的分别是fL、FH。

以上各步骤的结果应满足技术指标要求，若不满足应调整修改元件参数值，并将修改后的元件参数值标在电路图上。

六、实验报告要求

设计性实验报告要求包括： 1． 已知条件 2． 技术指标 3． 实验仪器 4． 电路原理 5． 设计步骤 ⑴选择电路形式

⑵电路设计：对所选电路中的各元件值进行计算式估算，并标于图中 6． 测试与调整。

⑴按技术要求测试数据，并整理列出表格，在方格纸上绘出波形 ⑵故障分析及说明。7． 误差分析 8． 思考题

七、思考题

1． 测量放大器静态工作点时，如果测得VCEQ

2． 本实验中若出现图3-2-3 所示失真波形，试判断它们各属于哪种类型的失真？

abc图3-2-

3八、实验仪器与器件

仪器：

器件：、双踪示波器

直流稳压电源

毫伏表、万用表

低频信号发生器

三极管3DG8

电阻

电容 10μF

100μF

1000pF

一台

一台 各一 一台

1只

若干

2只 1只 1只