开放式电子电路实验.doc

西安邮电学院

开放式电子电路实验报告

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三极管放大电路设计
一. 设计要求：

要求设计一个放大电路，电路部分参数及要求如下：
（1） 信号源电压峰峰值1V；
（2） 信号源内阻：51kΩ；
（3） 负载电阻：200Ω；
（4） 电路总增益：2倍(6.02dB)；
（5） 直流功率：小于30mW；
（6） 增益不平坦度：20 ~ 200kHz范围内小于0.3dB。
二.用户指标分析：
1. 要求设计一个具有高增益又具有低功耗的电压源，本次设计采用共射集分压式放大电路进行设计，以下是系统的框图：

如图所示电压源Vi的电压经过电压源内阻R1，电压源的内阻R1和基集电阻R2//R3//(1+βR4)。 进行分压后信号的幅值肯定小于1V。由于R5和R3的比值决定了放大的多少，所以R3不能太大要尽可能的小，但是R5也不能太大（最后放大后的信号R6和R5进行分压，R5如果太大，給R6上所分信号的电压值就会变小，达不到2 V）。
2.对共射集放大电路的分析

①截止区：指IB=0的那条特性曲线以下的区域。在此区域里，三极管的发射结和集电结都处于反向偏置状态，三极管失去了放大作用，集电极只有微小的穿透电流IcEO。
②饱和区：指非常靠近纵轴的那块区域。在此区域内，对应不同IB值的输出特性曲线簇几乎重合在一起。也就是说，UCE较小时，Ic虽然增加，但Ic增加不大，即IB失去了对Ic的控制能力。这种情况，称为三极管的饱和。饱和时，三极管的发射给和集电结都处于正向偏置状态。三极管集电极与发射极间的电压称为集一射饱和压降，用UCES表示。UCES很小，通常硅管UCES＜0.5V；三极管基极与发射极之间的电压称为基一射饱和压降，以UCES表示，硅管的UCES在0．7V左右。
③放大区：在截止区以上，介于饱和区与击穿区之间的区域为放大区。在此区域内，特性曲线近似于一簇平行等距的水平线，Ic的变化量与IB的变量基本保持线性关系，即ΔIc=βΔIB，且ΔIc >>ΔIB ，就是说在此区域内，三极管具有电流放大作用。三极管的发射结处于正向偏置，集电结处于反向偏置状态。
3． 共射级电路要求高负载，同时具有大增益特性。由于负载电阻太小只有200 Ω，所以一级放大不能够使负载上得到2V的电压值，所以先采用共射极电路对信号进行放大，使之达到放大两倍的要求，再采用共集电极电路提高电路的带负载能力。
三．电路框图以及调整过程：

l 电压源的内阻R1和基集电阻R2//R3//(1+βR5)。 进行分压后信号的幅值肯定会变小，R5要尽可能的小，R4尽量大（但是R4不能太大，太大了会出现饱和失真，也不能太小，太小不能将信号放大），才能保证将电压尽可能的放大，到时候R4和R7进行分压时保证R7上的电压达到2V。为了能使共射集三极管得到更多电压，应该尽量增大R2和R3电阻，以使电阻R2//R3//(1+βR5)尽可能的大。使得R1和R2//R3//(1+βR5)进行分压时，被放大的电压信号尽可能的大。
l 如果出现饱和失真,则将R2电阻往大调，如果出现截止失真，则将R3电阻往大调。最后示波器上的信号如下图所示
l 如图出现了饱和失真

出现了饱和失真，将R2电阻往大调，直到饱和失真消失。
如图出现了截止失真

中出现了截止失真，将R3电阻往大调，知道失真消失。
最后，调整后得到完整图形，并且负载上的增益式输入增益的2倍

降低功耗
由于大功率电路耗电现象非常严重，因此我们在设计电路时，应在满足要求的情况下尽可能的减小电路的总功耗。
负载的电阻是固定的，如果将直流源的电压降低会有效地降低负载上的电压，则负载功耗会自然降低，所以降低功耗最有效的办法就是降低直流源的电压。最后经调试后，功耗显示如图所示

降低扫频仪的平坦度
扫频仪是为了观察负载上的输出电压稳定性，給R5并联一个较小的电容可以是扫频仪的平坦度得到降低和补偿。
最后扫频仪的输出如图所示

四. 实验心得体会：
模电实验，的确有点难，所有的参数都是可以变化的，当然你可以算，但算出来了还要在软件时进行调试，最后才能在实验板上进行硬件电路的搭建，所以必须从用户的角度出发，设计一个使用户满意的电路，我还是觉得应该听听经验丰富的老师的，做硬件电路设计就这样，有很多只是我们都不懂，无论是什么地方不懂都要问老师，为自己多积累积累经验。
总结一下这次实验，主要有三点，1，三极管的基本原理很简单，就是一个非线性电阻，但要是利用他的非线性的确不容易，只要我们掌握了他的一些基本的用法，比如，怎样调节电阻使三极管处于正常状态而不处于失真；使负载上的上的信号变大等等，掌握了这些，就可以依次实现很多我们想要的功能，像放大，开光，电压跟随，等等。2，三极管的工作状态很重要，只有在放大区内才能形成正常的放大，所以调节好它的Q点很重要。3，在设计的开始，我们首先要心里算一算，怎样搭建才最简单，最有效，也就讨论讨论。