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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
2、典实验项目， 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
3、求1.1设计的任务：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。1.2单管放大器设计的要求：(1) Vcc 12V, Rl =3k，Vj =10mA，R 600 CQ (mA) 26mV 二 60261.95mA,取 lCQ =2.0mA(2) A 40, R 1kQ, Ro :3k1, fL ：100Hz , fH 100kHz(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
4、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I cm - 600mA , V(br)ceo 20V , Pcm - 625mW .仃亠 300MHz，I ceo - 0.01 uA , 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。3) 设置静态工作点并计算元件参数取Vbq =3.7V，V - V BQBEQVbeq =0.7V 有 ReI CQ3.7 -
5、0.72.0= 1.5k Q，取 E24 系列由设计要求R(R : rbe)1k,取気=200门有% 血臥=血，:严朋 I CQ(mA) I R -rbb1000 -200(5% )标称值，Re = 1 .0k Q由图3.1有VBQVBQ(5-10)Icq60 3.7(510 2=(12 24)取E34系列标称值，Rb2 = 30 K 11Rb2V BQVCClRb1 + Rb2Rbi ： Rb2VcC - Vbq30(123.7)=60KV BQ3.7取E24系列标称值,Rb1 =57Kr bebb -26 mVI cq (mA )=20060X：26Rc / Rl，有be400.9860:
6、0.65 K QRl R l:3 0.651.14K3-0.65取E24系列标称值,Rc = 2K QfH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
7、设计要求中，fL为已知量，则可按下列表达式估算：C b1- (3 - 10 )12 二 fL ( Rs be )(a)C b2(3 - 10 )(b)C e -(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(Rs rbe ) ： ( Rc Rl )，故取 C b1 二 Cb2，有C b1二 Cb2-(310)12 二 fL(Rsrbe)(3 10)12100(600 -1240)(2.6 8.6)F取Cb1 二 Cb2 二 10F/25V，有Ce _(1 3)1SRe 尸)(1 3) 12 二 100(1600 /60012401 60(53 159
8、)取 Ce =100F/25V2系统方案制定3单管放大器的系统方案设计：3.1 Multsim 软件介绍NI Multisim10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Win dows下运行的个人桌面电子设计工具，NI MultisimIO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
9、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。NI Multisim10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仪表。NI Multisim10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1. 打开MultsimIO运用程序。2. 点击File下的New选择Schematic Capture
10、 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
11、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-210uFkR1 rsoon10mVrms（* JlkHiD 泊罡DUFR3+ C3：100uFkRL3kn图实验电路3.5按照3.2的要求依次在 Multsim 的平台上画出图，图534由图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：Ri8.367 114.107-8.36712V-VCCiooka Key=A5 0-7尺LT3
12、kfiV110mVrmsJ-R3 pOkQC3 100uF（测量输入电阻电路及测量参数）由图所示，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）3 12* 略大于设计指标R7tOOkflvccC110uFR1 60001 OrnVrms1kHiOisC2TR33QkD100uF（测量断开负载电阻R L电路及测量参数）3.1电路工作原理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(1) 在3.2中已经完成的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5.4Oscill
13、oscope XSC1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。(2) 按照相同的方法在已完成的图 和图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 .1Tit#C-r-# Afn =*-14 073 m=-7.53C mV544 123 rrTi牛114.573 meit1.L44 2 rT2-T1:二 ODOTV0-DW VTi*r*r3 =
14、E-二_Chanw =S：3 =f:us. DySa(J： f C 7bm = | 兽：吋二X pairlP- ne th J:Y poiiififf 丁JTTawIbjaKbI斜：區i?| AC| Q DC- -J (?图5.4 （测量VLP）rrtif p i&i|Tinfiet|MeQmbIA-p C han 鼻I BWe3&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5.1 k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
