东南大学模电3三极管放大电路设计Word文档下载推荐.docx
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评定成绩：
审阅教师：
一、实验目的
1.掌握单级放大电路的工程估算、安装和调试；
2.了解三极管各项基本器件参数、工作点、偏置电路、输入阻抗、输出阻抗、增益、幅频特性等的基本概念以及测量方法；
3.掌握级联电路设计方法；
4.掌握负反馈对放大电路特性的影响。
二、预习思考
1.器件资料：
上网查询本实验所用的场效应管BJ27（2N5485）的数据手册，画出三极管封装示意图，标出每个管脚的名称，将相关参数值填入下表：
G:
栅极S:
源极D:
漏极
参数符号
参数值
参数意义及设计时应该如何考虑
IDSS
4mA（min）,10mA（max）
时的饱和漏极电流，取适中
IGSS
-1nA（max）
栅极反向电流
VGS（OFF）
-0.5V（min）,-4V（max）
夹断电压，取适中
V（BR）GSS
-25V
漏源击穿电压，不允许超过此值
IG
10mA
正向栅极电流
PD
350mW
漏极最大允许耗散功率，不允许超过此值
gm
（uGS=常数）
低频跨导
上网查询本实验所用的三极管9013的数据手册，画出三极管封装示意图，标出每个管脚的名称，将相关参数值填入下表：
1．发射极2.基极3.集电极
VCBO
40V
集电极-基极开路电压，不得超过此值
VCEO
20V
集电极-发射极开路电压，不得超过此值
VEBO
5V
发射极-基极开路电压，不得超过此值
IC
500mA
集电极电流
IE
发射极电流≈集电极电流
hFE
144-202
共射电流放大系数
VCE（sat）
0.16V（TYPE）
集电极-发射极饱和电压
VBE
0.6-0.7V
基极-发射极电压
fT
\
未知
2.偏置电路：
图3.1中偏置电路的名称是什么？
简单解释是如何自动调节晶体管的电流IC以实现稳定直流工作点的作用的，如果R1、R2取得过大能否再起到稳定直流工作点的作用，为什么？
图3.1射级偏置电路
此图为分压式偏置电路。
具体的自动调节可以总结为：
3.电压增益：
1）对于一个低频电压放大器，一般希望电压增益足够大，根据您所学的理论知识，分析有哪些方法可以提高电压增益，分析这些方法各自优缺点，总结出最佳实现方案。
2）实验中测量电压增益的时候用到交流毫伏表，试问能否用万用表或示波器，为什么？
不能。
因为为了精确测量，输入输出需用同一仪器。
但输入一般较小，用万用表和示波器测量会有明显误差，故此处使用交流毫伏表测量。
4.输入阻抗：
1）放大器的输入电阻Ri反映了放大器本身消耗输人信号源功率的大小，设信号源内阻为RS，试画出图3.1中放大电路的输入等效电路图，通过连线回答下面的问题，并做简单解释：
2）图3.2是实际工程中测量放大器输入阻抗的原理图，试根据该图简单分析为什么串接电阻RS的取值不能太大也不能太小。
图3.2放大器输入阻抗测量原理图
串接电阻太大会使得测量电压过小而影响测量数值，进而影响测量精度。
串接电阻太小会使得电路不稳定。
3）对于小信号放大器来说一般希望输入阻抗足够高，根据所学的理论知识，分析有哪些方法可以提高图3.1放大电路的输入阻抗。
提高
、
和
的值。
5.输出阻抗：
1）放大器输出电阻RO的大小反映了它带负载的能力，试分析图3.1放大电路的输出阻抗受那些参数的影响，设负载为RL，画出输出等效电路图，通过连线回答下面的问题，并做简单解释。
2）图3.3是实际工程中测量放大器输出阻抗的原理图，试根据该图简单分析为什么电阻RL的取值不能太大也不能太小。
图3.3放大器输出阻抗测量原理图
由计算公式
知，
当
过大时，电压的差值会很小，不便于测量区分；
过小时，负载分得的电压较小，会减小测量的精度。
6.负反馈对放大器性能的影响
引入交流负反馈后，放大器的放大倍数将下降，其表达式为
。
式中，F为反馈网络的反馈系数；
A为无负反馈时的放大倍数。
引入负反馈后通频带加宽，负反馈放大器上限频率
与下限频率
的表达式分别为
引入负的反馈还会改变放大器的输入电阻与输出电阻，其中并联负反馈能降低输入阻抗，串联负反馈能提高输入阻抗，电压负反馈使输出阻抗降低，电流负反馈使输出阻抗升高。
三、实验内容
1.基本要求
（一）根据图3.1所示电路，研究静态工作点变化对放大器性能的影响
1）调整RW，使静态集电极电流ICQ=1mA，测量静态时晶体管集电极—发射极之间电压UCEQ。
记入表3-1中。
2）在放大器输入端输入频率为f=1kHz的正弦信号，调节信号源输出电压US使Ui=5mV，测量US、UO和UO’（负载开路时的输出电压）的值并填于表3-1中。
注意：
用双综示波器监视UO及Ui的波形时，必须确保在UO基本不失真时读数（教师当堂验收）。
3）重新调整RW，使ICQ分别为2mA，重复上述测量，将测量结果记入表3-1中。
4）根据测量结果计算放大器的Au、Ri、Ro。
电路图如图所示。
特别说明：
此处采用2.7kΩ，并非所提供的3kΩ.
表3-1静态工作点变化对放大器性能的影响
静态工作点电流ICQ（mA）
1
2
测量值
理论值
误差
输入端接地
UBQ（V）
1.628
2.625
2.6
0.96%
UCQ（V）
9.20
6.48
6.6
1.82%
UEQ（V）
0.989
1.98
1.00%
输入信号
Ui=5mV
US（mV）
6.39
7.1
7
1.42%
UO（V）
0.49
0.95
5%
UL（V）
0.27
0.5
2%
计算值
UBEQ
0.639
UCEQ
8.211
Au
-53
Ri/kΩ
3.60
RO/kΩ
2.7
波形如图所示：
（二）观察不同静态工作点对输出波形的影响
1）改变RW的阻值，使输出电压波形出现截止失真，绘出失真波形，并将测量值记录表3-2中。
饱和失真：
完全饱和失真：
2）改变RW的阻值，使输出电压波形出现饱和失真，绘出失真波形，并将测量值记录表3-2中。
截止失真：
完全截止失真：
注明：
要想出现截止失真波形，调节静态工作点是其一要素，另一关键是需要增大输入信号的幅度，这样才能出现截止失真。
表3-2不同静态工作点对输出波形的影响
完全截止
截止失真
饱和失真
完全饱和
测量值
UBQ（V）
0.993
2.61
3.647
3.277
UCQ（V）
10.98
6.72
3.724
3.813
UEQ（V）
0.388
1.96
2.982
3.143
波形
\
\
（三）测量放大器的最大不失真输出电压
分别调节RW和US，用示波器观察输出电压UO波形，使输出波形为最大不失真正弦波。
测量此时静态集电极电流ICQ和输出电压的峰峰值UOPP。
可以看到，此时最大不失真输出信号的峰峰值为3.52V。
2.提高要求
a）设计一个分别由共源（CS）、共射（CE）和共集（CC）构成的三级放大电路，要求满足以下指标：
（设共源、共射和共集的输出电压分别为UO1、UO2和UO）
Au>
100，Ri>
1MΩ，RO<
100Ω。
写出具体设计过程，计算电路参数以及Au、Ri和RO的理论值。
设置合适的静态工作点，在放大器输入端输入频率为f=1kHz的正弦信号，调节信号源输出电压US使Ui=5mV，用示波器双踪显示Ui、Uo的波形，在输出波形不失真的情况下，记录波形，测量US、UO和UO’（负载开路时输出电压）并计入表3-3中。
根据测量结果计算放大器的Au、Ri、Ro，与理论值比较。
电路图如图所示：
为了便于实验报告观察，此处将分为三个部分，最终部分为三个部分的交流耦合。
CS:
CE:
CC:
此处均采用稳定性较高的分压式偏置电路。
四、实验总结
WINSTONYE
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