第2章晶體管放大器電路

2020/12/21內(nèi)容提要晶體管放大器電路是模擬電子技術(shù)課程的基礎(chǔ)部分。本章介紹了單管放大器、多級放大器電路、負反饋放大器電路、射極跟隨器、差動放大器、OTL低頻功率放大器、單調(diào)諧放大器、雙調(diào)諧回路諧振放大器的工作原理、主要性能指標(biāo)、特性以及計算機仿真設(shè)計方法。2020/12/22精品資料3你怎么稱呼老師？如果老師最后沒有總結(jié)一節(jié)課的重點的難點，你是否會認為老師的教學(xué)方法需要改進？你所經(jīng)歷的課堂，是講座式還是討論式？教師的教鞭“不怕太陽曬，也不怕那風(fēng)雨狂，只怕先生罵我笨，沒有學(xué)問無顏見爹娘……”“太陽當(dāng)空照，花兒對我笑，小鳥說早早早……”4本章的重點是掌握晶體管放大器電路的仿真設(shè)計與分析方法。單管晶體管放大器是基礎(chǔ)，注意區(qū)分不同類型放大器之間的不同點。2020/12/252.1單管放大器

2020/12/262.1.1單管放大器電路基本原理

圖2.1.1為電阻分壓式工作點穩(wěn)定的單管放大器電路圖。它的偏置電路采用RB11(RB11)和RB12(RB12)組成的分壓電路，并在發(fā)射極中接有電阻RE(RE1)，以穩(wěn)定放大器的靜態(tài)工作點。當(dāng)在放大器的輸入端加入輸入信號ui后，在放大器的輸出端便可得到一個與ui相位相反，幅值被放大了的輸出信號uo，從而實現(xiàn)了電壓放大。2020/12/27uiuo

圖2.1.1電阻分壓式工作點穩(wěn)定放大電路2020/12/28

在圖2.1.1電路中，當(dāng)流過偏置電阻RB11和RB12

的電流遠大于晶體管的基極電流IB時（一般5～10倍），則它的靜態(tài)工作點可用下式估算2020/12/29UCE＝VCC－IC（RC＋RE）電壓放大倍數(shù)：輸入電阻：Ri＝RB11//RB12//rbe式中rbe為三極管基極與發(fā)射極之間的電阻輸出電阻

RO≈RC2020/12/210由于電子器件性能的分散性比較大，因此在設(shè)計和制作晶體管放大電路時，離不開測量和調(diào)試技術(shù)。在設(shè)計前應(yīng)測量所用元器件的參數(shù)，為電路設(shè)計提供必要的依據(jù)，在完成設(shè)計和裝配以后，還必須測量和調(diào)試放大器的靜態(tài)工作點和各2020/12/211項性能指標(biāo)。一個優(yōu)質(zhì)放大器，必定是理論設(shè)計與實驗調(diào)整相結(jié)合的產(chǎn)物。因此，除了掌握放大器的理論知識和設(shè)計方法外，還必須掌握必要的測量和調(diào)試技術(shù)。2020/12/2122.1.2單管放大器靜態(tài)工作點的分析

1.函數(shù)信號發(fā)生器參數(shù)設(shè)置雙擊函數(shù)信號發(fā)生器圖標(biāo)，出現(xiàn)如圖2.1.2面板圖，改動面板上的相關(guān)設(shè)置，可改變輸出電壓信號的波形類型、大小、占空比或偏置電壓等。2020/12/213圖2.1.2函數(shù)信號發(fā)生器面板圖2020/12/214Waveforms區(qū)：選擇輸出信號的波形類型，有正弦波、三角波和方波等3種周期信號供選擇。本例選擇正弦波。SignalOptions區(qū)：對Waveforms區(qū)中選取的信號進行相關(guān)參數(shù)設(shè)置。Frequency：設(shè)置所要產(chǎn)生信號的頻率，范圍在1Hz-999MHz。本例選擇1KHZ2020/12/215DutyCycle：設(shè)置所要產(chǎn)生信號的占空比。設(shè)定范圍為1％-99％。Amplitude：設(shè)置所要產(chǎn)生信號的最大值(電壓)，其可選范圍從1μV級到999KV。本例選擇10mVOffset：設(shè)置偏置電壓值，即把正弦波、三角波、方波疊加在設(shè)置的偏置電壓上輸出，及可選范圍從lμV級到999KV。2020/12/216SetRise／FallTime按鈕：設(shè)置所要產(chǎn)生信號的上升時間與下降時間，而該按鈕只有在產(chǎn)生方波時有效。點擊該按鈕后，出現(xiàn)如圖2.1.3所示的對話框。2020/12/217圖2.1.3SetRise／FallTime對話框

2020/12/218此時，請在欄中以指數(shù)格式設(shè)定上升時間(下降時間)，再點擊Accept按鈕即可。如點擊Default，則恢復(fù)為默認值1.000000e-12。注意：當(dāng)所有面板參數(shù)設(shè)置完成后，可關(guān)閉其面板對話框，儀器圖標(biāo)將保持輸出的波形。2020/12/2192.電位器RP參數(shù)設(shè)置雙擊電位器RP，出現(xiàn)如圖2.1.4所示對話框，點擊Value選項。Key區(qū)：調(diào)整電位器大小所按鍵盤。Increment區(qū)：設(shè)置電位器按百分比增加或減少。2020/12/220圖2.1.4Potentiometer對話框2020/12/221調(diào)整圖2.1.1中的電位器RP確定靜態(tài)工作點。電位器RP旁標(biāo)注的文字“Key=a”表明按動鍵盤上a鍵，電位器的阻值按5％的速度減少：若要增加，按動Shin+a鍵，阻值將以5％的速度增加。電位器變動的數(shù)值大小直接以百分比的形式顯示在一旁。啟動仿真電源開關(guān)，反復(fù)按鍵盤上的a鍵。雙擊示波器圖標(biāo)，觀察示波器輸出波形如圖2.1.5（節(jié)點8的波形）所示。2020/12/222輸入波形

輸出波形

圖2.1.5示波器顯示節(jié)點8的波形2020/12/2233.直流工作點分析在輸出波形不失真情況下，點擊Options→Preferences→Shownodenames使圖2.1.1顯示節(jié)點編號，然后點擊Analysis→DCoperatingPoint→Outputvariables選擇需要用來仿真的變量，然后點擊Simulate按鈕，系統(tǒng)自動顯示出運行結(jié)果，如圖2.1.6所示。2020/12/224圖2.1.6系統(tǒng)運行結(jié)果顯示2020/12/2254.電路直流掃描直流掃描分析（DCSweepAnalysis）是利用一個或兩個直流電源分析電路中某一節(jié)點上的直流工作點的數(shù)值變化的情況。直流掃描操作分析方法請看第1章中的1.7.8小節(jié)。本例分析了圖2.1.1電路中節(jié)點“2”隨電源電壓變化的曲線如圖2.1.7所示，在圖2.1.7中點擊2020/12/226圖標(biāo)可顯示/隱蔽指針，該指針與示波器顯示屏上的讀數(shù)指針相同，即拖動指針可測出集電極的電位隨電源電壓變化的情況。2020/12/227圖2.1.7圖2.1.1電路中節(jié)點“2”直流掃描分析結(jié)果2020/12/2282.1.3單管放大器動態(tài)分析

用鼠標(biāo)點擊Simulate→Analysis→ACAnalysis，將彈出ACAnalysis對話框，進入交流分析狀態(tài)。ACAnalysis對話框有FrequencyParameters、Outputvariables、MiscellaneousOptions和Summary4個選項，本例中首先用鼠標(biāo)點擊其中Outputvariables選定節(jié)點8進行仿真，然后點擊FrequencyParameters選項，彈出FrequencyParameters對話框如圖2.1.8所示。

2020/12/229圖2.1.8ACAnalysis對話框2020/12/2301.FrequencyParameters參數(shù)設(shè)置在FrequencyParameters參數(shù)設(shè)置對話框中，可以確定分析的起始頻率、終點頻率、掃描形式、分析采樣點數(shù)和縱向坐標(biāo)（Verticalscale）等參數(shù)。本例中：在Startfrequency窗口中，設(shè)置分析的起始頻率，設(shè)置為1Hz。在Stopfrequency（FSTOP）窗口中，設(shè)置掃描終點頻率，設(shè)置為100GHz。2020/12/231在Sweeptype窗口中，設(shè)置分析的掃描方式為，Decade（十倍程掃描）在Numberofpointsperdecade窗口中，設(shè)置每十倍頻率的分析采樣數(shù)，默認為10。在VerticalScale窗口中，選擇縱坐標(biāo)刻度形式為：Logarithmic（對數(shù)）形式。默認設(shè)置為對數(shù)形式。2020/12/2322.恢復(fù)默認值點擊Resettodefault按鈕，即可恢復(fù)默認值。3.分析節(jié)點的頻率特性波形按下“Simulate”（仿真）按鈕，即可在顯示圖上獲得被分析節(jié)點的頻率特性波形。交流分析的結(jié)果，可以顯示幅頻特性和相頻特性兩個圖，仿真分析結(jié)果如圖2.1.9所示。

2020/12/233如果用波特圖儀連至電路的輸入端和被測節(jié)點，雙擊波特圖儀（波特圖儀各參數(shù)設(shè)置方法參照1.5節(jié)中的1.5.6）,同樣也可以獲得交流頻率特性，顯示結(jié)果如圖2.1.10所示。2020/12/234幅頻特性曲線相頻特性曲線圖2.1.9單管放大器ACAnalysis仿真分析結(jié)果2020/12/235幅頻特性曲線相頻特性曲線

圖2.1.10波特圖儀測試頻率特性顯示2020/12/2364.放大器幅值及頻率測試雙擊示波器圖標(biāo)，通過拖拽示波器面板（圖2.1.5）中的指針可分別測出輸出電壓的峰-峰值及周期。示波器參數(shù)設(shè)置方法參照1.5節(jié)中的1.5.5小節(jié)。2020/12/2375.電路噪聲分析（NoiseAnalysis）噪聲分析用于檢測電子線路輸出信號的噪聲功率幅度，用于計算、分析電阻或晶體管的噪聲對電路的影響。在分析時，假定電路中各噪聲源是互不相關(guān)的，因此它們的數(shù)值可以分開各自計算?？偟脑肼暿歉髟肼曉谠摴?jié)點的和（用有效值表示）。噪聲分析操作方法請看第1章中的1.7.6小節(jié)。圖2.1.11是圖2.1.1節(jié)點“2”噪聲分析仿真結(jié)果。2020/12/238圖2.1.11噪聲分析圖2.1.1節(jié)點2的仿真分析結(jié)果2020/12/2396.電路失真分析