模拟电子技术实验指导书 实验一单级低频放大器的设计 、设计内容 设计并制作一个单级低频放大器 二、设计要求 已知条件:Vcc=+12V,R1=2k9,U=10mV,Rs=6009 性能指标要求:Ay>30,R>2k9,RolBQ,当温度升高时,lo↑-Uo↑-U↓-lBo↓-lo↓,结果抑制了leo的变化, 从而获得稳定的静态工作点 图2-1-1阻容耦合共射极放大电器 2.基本关系式 只有当I1>BQ时,才能保证UB恒定。这是工作点稳定的必要条件,一般取 11=(5-10)lc(硅管) (10~20)la(锗管) 负反馈愈强,电路的稳定性愈好。所以要求UB0Q>)hBE,即Uao=(5-10)UBE, 般取 (3~5)(硅管) c=(-3y(锗管
模拟电子技术实验指导书 实验一 单级低频放大器的设计 一、设计内容 设计并制作一个单级低频放大器。 二、设计要求 已知条件：VCC=+12V，RL=2kΩ，Ui=10mV，RS=600Ω。 性能指标要求：AV>30，Ri>2kΩ， Ro>IBQ，当温度升高时，ICQ↑—UEQ↑—UBE↓—IBQ↓—ICQ↓，结果抑制了 ICQ 的变化， 从而获得稳定的静态工作点。 图 2-1-1 阻容耦合共射极放大电器 2．基本关系式 只有当 I1>>IBQ 时，才能保证 UBQ 恒定。这是工作点稳定的必要条件，一般取 （锗管） 硅管 BQ BQ I I I I (10 ~ 20) (5 ~ 10) ( ) 1 1 负反馈愈强，电路的稳定性愈好。所以要求 UBQ>>IBE，即UBQ UBE (5 ~ 10) ，一 般取 （锗管） 硅管 U V U V BQ BQ (1 ~ 3) (3 ~ 5) ( )
实验二单级低频放大器的设计 电路的静态工作点由下列关系式确定 RE 对于小信号放大器,一般取lc=0.5~2mA,UEo=(0.2~0.5c Uoc-L R R UCEQ=UCC-Ico(Rc+Re) 3.性能指标与测试方法 晶体管放大器的主要性能指标有电压放大倍数Ay、输入电阻R、输出电阻R及带 宽BW。对于图1所示电路,各性能指标的计算式与测试方法如下 (1)电压放大倍数 A Ihe 式中,RL=RC∥R2;一晶体管输入电阻。即 26m The =r+(1+B) ≈300g+B TomA lEomA 电压放大倍数的测量实质上是测量放大器的输入电压U与输出电压U。在波形不 失真的条件下,如果测出U,(有效值)或Um(峰值)与U。(有效值)或Um(峰值), (2)输入电阻 R ∥Rm1∥R 放大器的输入电阻反映了它消耗输入信号源功率的大小。若R>>R、(信号源内阻), 放大器从信号源获取较大电压;若R<<R,放大器从信号源吸取较大电流;若R1=R3 则放大器从信号源获取最大功率 用“串联电阻法”测量放大器输入电阻R,即在信号源输出与放大器输入端之间, 串联一个已知电阻R(一般选择R的值接近R1值为宜),如图2-1-2所示。 在输出波形不失真情况下,用晶体管毫伏表或示波器,分别测量出U3与U的值, R
实验一 单级低频放大器的设计 电路的静态工作点由下列关系式确定 CQ EQ CQ BQ BE E I U I U U R 对于小信号放大器，一般取 ICQ 0.5 ~ 2mA，UEQ UCC (0.2 ~ 0.5) CQ BQ BQ B I U I U R (5 ~ 10) 1 2 1 B2 BQ CC BQ B R U U U R ( ) CEQ CC CQ RC RE U U I 3．性能指标与测试方法 晶体管放大器的主要性能指标有电压放大倍数 AV、输入电阻 Ri、输出电阻 R0及带 宽 BW。对于图 1 所示电路，各性能指标的计算式与测试方法如下： （1）电压放大倍数 be L i o V r R U U A 式中， RL RC RL // ； be r —晶体管输入电阻。即 I mA mV I mA mV r r EQ EQ be b 26 300 26 (1 ) 电压放大倍数的测量实质上是测量放大器的输入电压Ui 与输出电压Uo 。在波形不 失真的条件下，如果测出Ui （有效值）或Uim（峰值）与Uo（有效值）或Uom（峰值）， 则 im om i o V U U U U A （2）输入电阻 i be B B be R r R R r 1 2 // // 放大器的输入电阻反映了它消耗输入信号源功率的大小。若 Ri>>Rs （信号源内阻）， 放大器从信号源获取较大电压；若 Ri<<Rs，放大器从信号源吸取较大电流；若 Ri＝Rs， 则放大器从信号源获取最大功率。 用“串联电阻法”测量放大器输入电阻 Ri，即在信号源输出与放大器输入端之间， 串联一个已知电阻 R（一般选择 R 的值接近 Ri值为宜），如图 2-1-2 所示。 在输出波形不失真情况下，用晶体管毫伏表或示波器，分别测量出 Us与 Ui的值， 则 R U U U R s i i i
模拟电子技术实验指导书 信 图2 式中,U,一为信号源的输出电压。 (3)输出电阻 Rn=r。∥Rc≈R 式中,。一为晶体管的输出电阻 放大器输出电阻的大小反映了它带负载的能力,R愈小,带负载的能力愈强。当 <R时,放大器可等效为一个恒压源 120lg A./dB 低频L中频区高频区 放R △f 图 2-1-3 图2-1-4放大器的通频带 放大器输出电阻的测量方法如图2-1-3所示,电阻R1的选择应与R接近。在输出 波形不失真的情况下,首先测量放大器负载开路时的输出电压U值;然后再测量放大 器接入负载RL时的输出电压Ua值,则 R。 DRL (4)频率特性 放大器的频率特性如图2-1-4所示,影响放大器频率特性的主要因素是电路中存在 各种电容元件 BW=fH -fL 式中,f为放大器的上限频率,主要受晶体管的结电容及电路的分布电容的限制 f为为放大器的下限频率,主要受耦合电容CB、Cc及射极旁路电容CE的影响。电容 CB、Cc及CE所对应的等效电路如图2-1-5所示 若下限频率f已知,可按下列表达式估算电容CB、Cc及CE CB≥(3~10),-7 2n/1(R2+re)
模拟电子技术实验指导书 图 2-1-2 式中，Us －为信号源的输出电压。 （3）输出电阻 o o RC RC R r // 式中， or －为晶体管的输出电阻。 放大器输出电阻的大小反映了它带负载的能力， Ro 愈小，带负载的能力愈强。当 Ro<<RL时，放大器可等效为一个恒压源。 图 2-1-3 图 2-1-4 放大器的通频带 放大器输出电阻的测量方法如图 2-1-3 所示，电阻 RL的选择应与 Ro 接近。在输出 波形不失真的情况下，首先测量放大器负载开路时的输出电压 Uo 值；然后再测量放大 器接入负载 RL时的输出电压 UoL值，则 L oL o o R U U R ( 1) （4）频率特性 放大器的频率特性如图 2-1-4 所示，影响放大器频率特性的主要因素是电路中存在 各种电容元件。 H L BW f f 式中，fH为放大器的上限频率，主要受晶体管的结电容及电路的分布电容的限制； fL为为放大器的下限频率，主要受耦合电容 CB、CC及射极旁路电容 CE的影响。电容 CB、CC及 CE所对应的等效电路如图 2-1-5 所示。 若下限频率 fL已知，可按下列表达式估算电容 CB、CC及 CE 2 ( ) 1 (3 ~ 10) L s be B f R r C
实验二单级低频放大器的设计 图2-1-5 Cc≥(3~10) 2m1(RC+R1) CE≥(1~3) 2(Rn∥k+ 1+B 四、实验研究与思考题 1.别增大或减小电阻RB1、Rc、R1、RE及电源电压Uc,对放大器的静态工作点 Q及性能指标有何影响?为什么? 2.增大输入信号U:时,输出波形可能会出现哪几种失真?为什么? 3.提高电压放大倍数AV,受到哪些因素限制?采取什么措施较好?为什么? 4.测量静态工作点时,用万用表分别测量晶体管的各极对地的电压,而不是直接 测量UcE、UB、及电流IQ,为什么? 5.调整静态工作点时,RB1要用一固定电阻与电位器相串联,而不能直接用电位 器?为什 6.用实验说明R改善了放大器的哪些性能?为什么?
实验一 单级低频放大器的设计 图 2-1-5 2 ( ) 1 (3 ~ 10) L C L C f R R C ) 1 2 ( // 1 (1 ~ 3) s be L E E R r f R C 四、实验研究与思考题 1．别增大或减小电阻 RB1、RC、RL、RE及电源电压 UCC，对放大器的静态工作点 Q 及性能指标有何影响？为什么？ 2．增大输入信号 Ui时，输出波形可能会出现哪几种失真？为什么？ 3．提高电压放大倍数 AV，受到哪些因素限制？采取什么措施较好？为什么？ 4．测量静态工作点时，用万用表分别测量晶体管的各极对地的电压，而不是直接 测量 UCE、UBE、及电流 ICQ，为什么？ 5．调整静态工作点时，RB1 要用一固定电阻与电位器相串联，而不能直接用电位 器？为什么？ 6．用实验说明 RE改善了放大器的哪些性能？为什么？