三极管放大1000倍实训报告Word下载.docx
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在Av>
60dB时,输出端噪声电压的峰峰值UoNnpp
<
100mU
放大器BW-3dB的下限频率fL<
100Hz,上限频率fH
>
100KHz,并要求在500Hz〜100KHz频带内增益起伏V3dB。
放大器的输入阻抗AQ,输出阻抗V100Q。
当RL=1KQ时,最大输出正弦波电压有效值Uo>
3V,
输出信号波形无明显失真。
要求预留测试信号输入端,负载电阻两端预留输出测试
端子。
自备直流稳压电源,功率10VV输出电压12V。
二、电路设计过程
1、放大级数及各级放大倍数的确定:
根据电压增益Av>
60dB,所以Au>
1000,放大电路至少需要两级。
于要求输入电阻较大,故第一级放大倍数不可能很大,一般小于第二级,一般第一级电压放大倍数Au1=20-25左右,则第二级电压放大倍数Au2=40-50。
2、放大电路形式的确定
艰据要求,放大器的输入阻抗RiaQ;
简单共射放大电路的输入电阻一般小于2KQ,因此必需引入电流串联负反
馈,提高输入电阻,稳定静态工作点。
放大电路的形式如下图所示,为分压式射极偏置放大电路。
2
根据输出阻抗RcK100Q的要求,放大电路的输出级宜采用共集电极电路。
根据带宽和负载,选择合适的晶体三
极管。
本题要求BW=100Hz-100KHzRL=1成,因此晶体三极管全部选用9014或1815。
要实现Av在10〜60dB范围内可调,步进值为土6dB,可采用负反馈形式,改变反馈虽则可改变增益,从而实现增益可调。
画出整个电路形式
根据上述分析,要实现放大电路的参数要求,整个放大
电路有三级,电路形式如下
3、元件参数计算
首先确定各级静态工作电流,一般而言第一级IC1=,第
二级IC1=,本题第三级所接负载确定。
第一级:
1)计算确定RE1:
对于第一级,于输入信号较小,所以
基极电压可以取小一些,一般取UB=(3〜5)VBEO本题可取
UB1A。
乂UB1=Ube1+UE1所以UE1AA。
假
3
设IE1=,贝URE1=UE1/IE1=/>
Qo
2)计算确定Re1:
假设6=100时,乂Rb1、Rb2>
Ri,所以Riq(1+6)Re1>
,贝URe1>
47Q,取标称电阻Re1=50Q
3)计算确定Rb1、Rb2
上题IC1qIE1=,得IB1=10uA,I1qI2=(5-10)IB,取I1qI2=10IB1=10X10=再按Rb225K,即为标称值Rb224KVCCUB11295K取标称值Rb182K)计算和确定集电极电阻RC
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Au要求的一个关键元件。
于
VCCIC1RC1UCE1UE借取UCEQ5VUE贝U
RC1VCCUCEQUE125标称值Q
以上计算是假设6=100时的结果,当6不等于100时,
要重新计算。
5)确定耦合电容和射极旁路电容C1、C2和Ce
于放大电路是用于放大低频信号(f=20HZ〜200KHZ),贝U
耦合电容和射极旁路电容的容虽可直接取经验标称值:
C1C210~20F/16V,Ce50~100F/16V
第二级:
计算方法同第一级,不再得重复。
第三级:
为使输出电压达到最大值3V,发射极静态电压为电源电
压的一半,即UE3=6V
先确定输出回路的动态范围:
负载电流的幅值为
IL3VuO3mA,取RL=10,则IL1KRL6V600,10mA则静态发射极电流IE322IL取IE3=10mA则RE3RB3VCCUB31252K
取标称值RB3=510
、电路调试
板子的电路参数计算好后,就进入电路调试阶段了。
4
先在没接负反馈的情况下调试出一级放大,主要数调节
左边的第一个滑动变阻器。
当一级放大的峰峰值在75~120mV时,进入下一步;
调试二级放大,主要调节中间两个滑动变阻器,当放大
到3V时,进入下一步;
调试第三级放大,主要是换电压射极跟随器的电阻。
当
输出为3V左右时,进入下一步;
调试负反馈,主要调节图
中最右端的滑动变阻器,使改变滑动变阻器的阻值,可以改变放大器的放大倍数。
调试完毕。
5、本设计总体电路
6、电路调试结果
56
三、电路仿真与参数测试
电压放大倍数测试
在Multisim中画出系统电路如下图4-1所示。
在3mV输入信号下,用示波器观察,不能出现失真。
XSC1XMM2Rb1182k|Rc15k|C220uFQ1V:
-mV2SC1815探针8,探针|Rb2168k|C520uFC62Q2探针9,探针2SC1815V:
V20uFV(峰-峰):
VR639|Rb2220k||V(有效值):
VV(直流):
-102mVI:
177uAI(峰-峰):
435uAI(有效值):
156uAI(直流):
uACe2频率:
kHzVCCA12VV:
V+_+_V(峰-峰):
VV(有效值):
VV(直流):
mVI:
mAI(峰-峰):
mAQ3I(有效值):
mA2SC1815I(直流):
-uA频率:
kHzC310uFRe3510|探针1,探针3BExtTrig+_XMM1Rb150k|C110uFV1C4Rb123mVrms24k|10kHz0
V(峰-峰):
201mV10uFV(有效值):
mVV(直流):
-mVI:
-uAR4I(峰-峰):
uA50|I(有效值):
uAI(直流):
103nA频率:
kHzRe1R8200k|R71k||Ce147uF47uF图4-1
从上图可以看出,Au1=/3mV=Au2=3090mV/=Au3=3010mV/3090mV=
Au=Uo/Ui=3010/3>
1000,满足设计要求。
7
输入电阻测试
输入电阻测试电路如下图4-2所示。
XSC1XMM2Rb1182k|Rc15k|C220uFQ12SC1815C410uFR450||R639|Rb2220k|||Rb2168k|C520uFQ22SC1815Rb150k|C620uFQ32SC1815C310uFRe3510|Ce247uFR8200k|R71k|XMM3VCC12VBA+_+_ExtTrig+_XMM1R15kQC1探针2,探针410uFV:
-mVV(峰-峰):
mVV1V(有效值):
mVRb123mVrmsV(直流):
-uV24k|I:
-301nA10kHzI(峰-峰):
697nA0I(有效值):
249nAI(直流):
338pA频率:
kHz图4-2
从上图可以看出:
RiRs5IiUsUi3,满足设计要求。
输出电阻测试
输出电阻测试电路如下图4-3,先开路测试输出电压UO=
XSC1XMM2Rb1182k|Rc15k|C220uFQ12SC1815C410uFR450||R6
39|Rb2220k|||Rb2168k|C520uFQ22SC1815Rb150k|C620uFQ3
2SC1815C310uFRe3510|Ce247uFR8200k|R71k|XMM3VCC12VBA+_+_ExtTrig+_XMM1C110uFV1Rb123mVrms24k|10kHz0
图4-3
带负载测试的电路见上图4-1所示,输出电压UL=;
RO输出电阻
UORL1K1K1O0满
8
足设计要求。
(4)带宽测试
从测试结果看下限频率fL(x1)=Hz,上限频率fH(x2)=KH乙符合BW=100Hz-100KHZ勺设计要求。
四、总结与体会
作为一名物联网的学生,我觉得在大学的学习中做这样的实训是十分有意义。
我们在课堂上掌握的仅仅是专业基础课的理论面,如何去面对现实中的各种设计?
如何把我们所学到的专业基础理论知识用到实践中去呢?
这就需要一些实训来创造机会来学习了。
为了让自己的设计更加完善,更加考核标准,一次次翻阅模电方面的书籍是十分必要的,同时也是必不可少的。
通过这次课程设计我也发现了自身存在的不足之处,虽然感觉理论上已经掌握,但在运用到实践的过程中仍有意想不到的困惑,经过一番努力才得以解决。
通过这次设计,我懂得了学习的重要性,了解到理论知识与实践相结合的重要意义,学会了坚持、耐心和努力,这将为自己今后的学习和工作铺展了道路。
另外,课堂上也有部分知识不太清楚,于是我乂不得不边学边用,时刻巩固所学知识,这也是我作本次课程设计的一大收获。
整个设计我基本上还满意,于水平有限,难免会有错误,还望老师批评指正。
五、
要求预留测试信号输入端,负载电阻两端预留输出测试端子。
根据输出阻抗Rov100Q的要求,放大电路的输出级宜采用共集电极电路。
根据带宽和负载,选择合适的晶体三极管。
本题要求BW=100Hz-100KHzRL=1成,因此晶体三极
管全部选用9014或1815
上题IC1qIE1=,得IB1=10uA,I1qI2=(5-10)IB,取
I1qI2=10IB1=10X10=再按Rb225K,即为标称值Rb224K
VCCUB11295K取标称值Rb182K)计算和确定集电极电阻
RC
于VCCIC1RC1UCE1UE借取UCEQ5VUE贝U
以上计算是假设6=100时的结果,当6不等于100时,要重新计算。
先确定输出回路的动态范围:
负载电流的幅值为
IL3VuO3mA,取RL=10,则IL1KRL6V600,10mA则静态发射极电流IE322IL取IE3=10mA则RE3RB3VCCUB31252K取标称值RB3=510
先在没接负反馈的情况下调试出一级放大,主要数调节左边的第一个滑动变阻器。
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