电压放大器

电压放大器 重庆机电职业技术学院 课程书 设计名称: 电子技术课程设计 目: 电压放大电路 学生姓名: 张生峰 专 业: 建筑电气工程技术 班 级: 2010级1班 学 号: 1260720131526 指导教师: 何魁燕 日 期: 2010 年 12 月 23 日 建筑工程系 重庆机电职业技术学院 1 课程设计任务书 专 业 年级 一、设计题目 二、主要内容 UB= (3—5)V (硅管) UB= (1—3)V 锗管) 电压放大倍数Au?40输入电阻Ri ?1K 2.用multsim软件仿真电路，根据仪器、仪表中电压、电流表的显示 大致给出元件参数。 3.根据示波器显示的输入、输出电压，求出电路的电压放大倍数，若没达到要求，调节元器件参数。 4.计算出输入电阻 三、具体要求 1.用multsim软件绘制电路原理图 2.撰写设计计算说明书; 4.将任务书、说明书、原理图装订成册。 2 目 录 一、 引 言???????????????????????1 2.1设计要求?????????????????????1 2.2 电路工作原理???????????????????1 2.3 放大电路的设计??????????????????2 2.4 放大器的设计与计算????????????????2 2.5用multsim仿真??????????????????4 三、总 结???????????????????????11 3 一、引言 电子技术电路课程设计是从理论到实践的一个重要步骤，通过这个步骤使我们的动手能力有了质的提高，也使我们对电路设计理念的认识有了质的飞跃。 本课程设计是对放大器对电压放大的基本应用，我们设计的阻容耦合放大器严格按照实验要求设计，能够充分满足电压放大倍数的实验要求的性能参数，这次课程设计让我们了解了类似产品的内部原理结构。 二、放大器的设计 2.1设计要求 要求:VCC??12V,RL?3k?,Vi?10mA，Rs?600? 2.2 电路工作原理 如图3.1为典型的点稳定阻容耦合共射放大电路 。 3.1 2.3 放大电路的设计 4 1)选定电路形式 选定为共射放大电路 图4.1 2)选用三极管 一般来说，BJT的fT愈大，Cb'e、Cb'c愈小，fH愈高。故选定BJT为2N222，其 ICM?600mA ,V(BR)CEO?20V,PCM?625mW . fT?300MHz ， ICEO?0.01μA ,hFE(?)为60-300。对于小信号电压放大电路，工程上通常要求?的 数值大于AV的数值，故取?=60。 2.4放大器的设计与计算 由设计要求Ri(Ri?rbe)>1k?,取rbb'=200?有rbe?rbb'?rb'e?rbb'?? 26mVRi?rbb' 261000?200 26mAICQ(mA) ICQ(mA)?? ?60??1.95mA ,取ICQ?2.0mA 3.7?0.72.0 取VBQ?3.7V，VBEQ?0.7V有Re? VBQ?VBEQ ICQ 5 ??1.5kΩ ，取E24 系列(?5%)标称值，Re?1.0kΩ 由图4.1有 Rb2?VBQI1??VBQ(5?10)ICQ60?3.7??(12~24)kΩ (5~10)?2 取E34系列标称值，Rb2?30K? VBQ?VCCRb2Rb1?Rb2 VCC?VBQ VBQ 30?(12?3.7)3.7 Rb1?Rb2??60KΩ 取E24系列标称值，Rb1?57K? rbe?rbb'?? '26mVICQ(mA)?200?60?262?980? 由R R'L?Rc//RL，有 AVrbe?40?0.98 60?0.65KΩ L?? RLR'Rc?L'LRL?R?3?0.653?0.65?1.14KΩ 取E24系列标称值，Rc?2KΩ 放大电路的通频带主要受电路中存在的各种电容的影响，fH主要受BJT结电容及电路中分布电容的限制;fL主要受耦合电容Cb1、Cb2及旁路电容Ce的影响。 要严格计算Cb1、Cb2及Ce同时作用对fL的影响，计算较为复杂。通过分 析可知，Cb1、Cb2、Ce愈大，fL愈低，因此，在工程设计中，为了简化计算， 通常采用以Cb1或Cb2或Ce单独作用时的转折频率作为基本频率，再降低若干倍 作为下限频率的方法，电容Cb1、Cb2、Ce单独作用时对应的等效回路分别如图 6 4.3(a)、(b)、(c)所示。如果设计要求中，fL为已知量，则可按下 列表达式估算: Cb1?(3?10) 1 2?fL(Rs?rbe) 1 2?fL(Rc?RL) (a) Cb2?(3?10) (b) Ce?(1?3) 1 2?fL(Re// Rs?rbe1? ) ? (c) 一般常取Cb1?Cb2，可在式中选用回路电阻较小的一式计算。 由于 (Rs?rbe)?(Rc?RL)，故取Cb1?Cb2，有 Cb1?Cb2?(3~10) 1 2?fL(RS?rbe) ? (3~10)?1 2??100?(600?1240) ?(2.6~8.6)?F 取Cb1?Cb2?10?F/25V，有 Ce?(1~3) 1 2?fL(Re// Rs?rbe1?? )? (1~3)?1 2??100?(1600// 600?12401?60 ) ?(53~159)?F 取Ce?100?F/25V 2.5 用multsim仿真 在Multisim实验平台上，按上述设计参数搭建实验电路，依设计要求， 验 证放大电路的性能指标:静态工作点，电压放大倍数，输入、输出电 阻以及频率特性。若不符合要求，则可修改实验电路中的相应的元件参数， 直至符合实验要求。 (1)在电路实验窗口，按上述设计参数搭建小信号共射放大电路，如下图所示。 7 实验电路 图5.1 (2)用示波器测量的输入、输出信号波形参数如图5.2所示。由示波器游标T1、T2的读数窗口中读得输入信号的正向峰值为9.095mV、输出信号的负向峰值为 906.562mV,则实验电路的电压放大倍数为: Av??vopvip??906.5629.095??99.677 8 图5.2(测量VOLP) (3)利用Multisim的直流工作点分析功能分析计算实验电路。 如图5.3.1由直流工作点分析结果显示的节点对地点位可知: VBEQ?V8?V1?3.75?3.09?0.66V, VCEQ?V2?V1?5.87?3.09?2.78V ICQ?(VCC?V2)/RC?(12?5.87)/2?3.07mA 9 图5.3.1(直流工作点分析结果) 由图5.3.2所示测量电路测得信号源的峰值为14.107mV，实验放大 电路的输入端信号峰值为8.367mV,如图所示，则实验电路的输入电阻为: Ri?VipVsp?VipRS?8.367?114.107?8.367?1.46k? 10 5.3.2(测量输入电阻电路及测量参数) 11 由图5.3.3所示，断开负载电阻RL后，测得输出电压峰值VOLP,则实验 电路的输出电阻为:RO?( 计指标。 VOLPVOP?1)RL?(4651906.562?1)?3?12.4k?，略大于设 图5.3.3(测量输出电阻电路及测量参数) 12 仿真小结:经由Multisim仿真设计、分析，所测得的数据基本上符合设计要求。 三、 总 结 通过本次试验设计，我进一步掌握了函数发生器、示波器在测量时的注意事项及其操作，于此同时，了解了低频小信号单级阻容耦合放大器的工程估算方法;掌握了其静态工作点的调试方法，并加深的对“放大电路设计时，因对增益与电路频率特性性能指标进行综合考虑”这句话的理解。 13