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1、推南呼紅爭院课程设计报告题目:单管放大器的设计与仿真学生姓名：学生学号：系另专业:电子信息工程届别：指导教师：电气信息工程学院制2013年3月目录引言1任务与要求2系统方案制定3系统方案设计与实现4系统仿真和调试5数据分析6总结7参考文献8附录单管放大器的设计与仿真学生：指导教师：电气信息工程学院电子信息工程专业引言：放大现象存在于各种场合中，例如，利用放大镜放大微小的物体，这是光学中的放大；利用杠杆原理用小力移动重物，这是力学中的放大；利用变压器将低电压变换为高电压，这是电学中的放大。而作为电子电路中的放大晶体管放大器是放大电路的基础【1】也是模拟电子技术、电工电子技术等课程的经典实验项目，
2、实验内容涉及方面广泛。本文已常见的作为集成运放电路的中间级的共射放大电路为讨论对象，一方面，对具体包括模拟电路的一般设计步骤、单管共射放大电路设计方案的拟定、静态工作点的设置与电路元件参数的选取、放大电路性能指标的测量、稳定静态工作点的措施等做阐述。本文采用的是分压式电流负反馈偏置电路设计成的共发射极放大器，对分压式电流负反馈偏置电路能稳定静态工作点的原理作了说明，并将对晶体管放大器静态工作点的设置与调整方法、放大电路的性能指标与测试方法、放大器的调试技术做阐述。介绍模拟电子电路的一般设计方法和思路，以及Multsim和Matlab软件的一些基本操作和仿真功能。1任务与要求1.1设计的任务：本
3、文采用的是分压式电流负反馈偏置电路设计成的共发射极放大器，对分压式电流负反馈偏置电路能稳定静态工作点的原理作了说明，并将对晶体管放大器静态工作点的设置与调整方法、放大电路的性能指标与测试方法、放大器的调试技术做阐述。1.2单管放大器设计的要求：(1) Vcc12V,Rl=3k，Vj=10mA，R600CQ(mA)26mV二60261.95mA,取lCQ=2.0mA(2) A40,R1kQ,Ro:3k1,fL：100Hz,fH100kHz(3) 温度特性好；bjt的参数对放大器性能影响小；具有最大不失真动态范围。1.3单管放大器设计的理论基础：1) 选定电路形式选定为共射放大电路图1.12) 选
4、用三极管因设计要求100kHz，fH的指标要求较高。一般来说，BJT的fT愈大，Cbe、Cbc愈小，怕愈高。故选定BJT为2N222，其Icm-600mA,V(br)ceo20V,Pcm-625mW.仃亠300MHz，Iceo-0.01uA,hFE(p为60-300。对于小信号电压放大电路，工程上通常要求1的数值大于Av的数值，故取1=60。设置静态工作点并计算元件参数取Vbq=3.7V，V-VBQBEQVbeq=0.7V有ReICQ3.7-0.72.0=1.5kQ，取E24系列由设计要求R(R:rbe)1k,取気=200门有%血臥=血，:严朋ICQ(mA)IR-rbb1000-200(5%)
5、标称值，Re=1.0kQ由图3.1有VBQVBQ(5-10)Icq603.7(5102=(1224)取E34系列标称值，Rb2=30K11Rb2VBQVCClRb1+Rb2Rbi：Rb2VcC-Vbq30(123.7)=60KVBQ3.7取E24系列标称值,Rb1=57Krbebb-26mVIcq(mA)=20060X：26Rc/Rl，有be400.9860:0.65KQRlRl:30.651.14K3-0.65取E24系列标称值,Rc=2KQfH主要受BJT结电容及放大电路的通频带主要受电路中存在的各种电容的影响,电路中分布电容的限制；fL主要受耦合电容Cbi、Cb2及旁路电容Ce的影响。要
6、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)12二fL(Rsbe)(a)Cb2(3-10)(b)Ce-(112(Re牛)(c)般常取Cb1=Cb2，可在式中选用回路电阻较小的一式计算由于(Rsrbe)：(RcRl)，故取Cb1二Cb2，有
7、Cb1二Cb2-(310)12二fL(Rsrbe)(310)12100(600-1240)(2.68.6)F取Cb1二Cb2二10F/25V，有Ce_(13)1SRe尸)(13)12二100(1600/6001240160(53159)取Ce=100F/25V2系统方案制定3单管放大器的系统方案设计：1. 3.1Multsim软件介绍NIMultisim10软件是一个专门用于电子电路仿真与设计的EDA工具软件。作为Windows下运行的个人桌面电子设计工具，NIMultisimIO是一个完整的集成化设计环境。multisim10作为著名的电路设计与仿真软件，不需要真实电路环境介入，具有仿真速度
8、快，精确度高，准确，形象等优点【2】。本文利用multisim10软件进行实验仿真，具体对共射放大电路进行了静态工作点仿真分析、动态分析、瞬态特性分析、灵敏度分析、参数扫面分析，可以动态直观地观察不同参数对放大电路性能指标的影响，对理解实验原理，熟悉实验过程具有很大的帮助，了解了multisim10仿真软件的一些基本仿真功能和应用，提高了运用multisim10实际动手进行电路仿真操作的能力。NIMultisim10计算机仿真与虚拟仪器技术可以很好地解决理论教学与实际动手实验相脱节的这一问题。可以很方便地把刚刚学到的理论知识用计算机仿真真实的再现出来，并且可以用虚拟仪器技术创造出真正属于自己的
9、仪表。NIMultisim10软件绝对是电子学教学的首选软件工具3.2用Multsim软件画电路图的步骤打开MultsimIO运用程序。2. 点击File下的New选择SchematicCapture新建一个界面。3. 在新建界面的右方选择Oscilloscope,用鼠标左键单击，将其移至绘制电路图区合适的位置，再次单击鼠标左键确定。4将鼠标指针移至晶体管器件库图标上，该图标就会变成上凸，并在图标右下方出现该图标的英文名称。在Component区，借助右侧的滑标，找到2N222并单击将其选中。放置绘图区的合适位置。5. 在关闭晶体管器件库之后，按照类似的方法，从基本器件库选取所有需要的电阻类元
10、件及电容类元件等等其他所需元件，放置绘图区的合适位置并按照设计理论设置相关参数，再将其基本器件库关闭。6. 用连线正确的将所有器件连接起来，连接中注意节点的位置。7. 链接好之后，对其进行仿真，进一步验证电路图绘制的正确性。8. 后面的电路图画法将依据以上画法进行。3.3由以上步骤画出如下设计要求的电路图甘匚12V-Tl_iooknKe）（=A50:-C1Jl-210uFkR1rsoon10mVrms（*JlkHiD泊罡DUFR3+C3：100uFkRL3kn图3.3.1实验电路3.5按照3.2的要求依次在Multsim的平台上画出图5.3.2，图534由图5.3.2所示测量电路测得信号源的峰
11、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：Ri8.367114.107-8.36712V-VCCiookaKey=A50-7尺LT3kfiV110mVrmsJ-R3pOkQC3100uF3.3.2（测量输入电阻电路及测量参数）由图5.3.4所示，断开负载电阻Rl后，测得输出电压峰值Volp,则实验V4651电路的输出电阻为：r（vlp一叭（龙一1）312*略大于设计指标R7tOOkflvccC110uFR160001OrnVrms1kHiOisC2TR33QkD100uF3.3.4（测量断开负载电阻RL电路及测量参数）3.1电路工作原
12、理4单管放大器的系统仿真和调试4.1用Multsim实现仿真和调试的步骤在3.2中已经完成的3.3.1电路图的界面单击左上角的开关按钮，打开开关，点击鼠标左键双击电路图中的示波器，在弹出的图5.4OscilloscopeXSC1的图形界面上，分别调节Scale至500us/Div,10mV/Div,500mV/Div。这样就会出现如图5.4所示的仿真图。(1) 按照相同的方法在已完成的图3.3.2和图3.3.3的界面上依次仿真出图5.5和图5.6。并依次调节Scale至500us/Div,20mV/Div,5mV/Div和500us/Div,2mV/Div,2V/Div。4.2仿真图如下所示1
13、.1Tit#C-r-#Afn=*-14073m=-7.53CmV544123rrTi牛114.573meit1.L442rT2-T1:二ODOTV0-DWVTi*r*r3=E-二_Chanw=S：3=f:us.DySa(J：fC7bm=|兽：吋二XpairlP-nethJ:Ypoiiififf丁JTTawIbjaKbI斜：區i?|AC|QDC-J(?图5.4（测量VLP）rrtifpi&i|Tinfiet|MeQmbIA-pChan鼻IBWe3&4“pFnTc；5.5测量（VOP5.6（测量输出电阻电路及测量参数）4.3系统测试与调试（1）静态工作点的测试与调整根据设计，组装后的放大电路，通电
14、前应先用万用表的“门”挡检测电源间有无短路现象、电路连接是否正确，然后才可接通电源，检测静态工作点。为调试方便，Rbi可先用5.1k固定电阻与由1100心电位器构成的可变电阻串联后替代，待调试完成后，根据实测阻值，再用相应的固定电阻取代。测量静态工作点，应使Vs=0,即将放大电路的交流输入端（耦合电容Cb1的左端）对地短路，然后用万用的直表流电压挡分别测量BJT的BE、C极对地电压Vbq、Veq、VCQ。测量的目的，一是查看静态工作点是否合适，是否能保证在Vpt范围内,BJT都工作在放大状态；二是通过检测，确认电路设计、安装、元器件质量好坏等情况。如果出现Vcq:Vcc，说明BJT工作在截止状态；如果出现Vceq：0.5V,说明BJT已经饱和。这时，应调整Rbi的大小，即调整可变电阻（电位器）阻值的大小，同时用万用表监测Vbq、Veq、Vcq的变化。当工作点偏高（靠近饱和区）时，应增加Rbi的阻值，以减小Ibq;当工作点偏低（靠近截止区）时，应减小Rbi的阻值，以增大Ibq。如果测得Vceq为正几伏，说明BJT已工作在放大状态。此时可依据Vbq、Veq、Vcq的数值换算出Icq,也可通过测量已知电阻Rc和Re两端的电压降，换算出对应的Icq或Ieq。一般在检测电路的在线电流时，多用此法，而不采用断开电路串口电流表的测量方法。虽然测得Vceq为正几伏的电压，但并
