天线放大器

天线放大器 成都电子机械高等专科学校毕业论文 更多论文请加QQ: 1634189238 492186520 前 言 有线电视行业同仁数年的不断追求的探索,中国有线电视事业经历共用无线光纤网、IP热到今天的数字电视化的进程后，终于技术和市场两方面都找到了可支撑的清晰的成功的发展方向。从技术上，终于实现了在同一根电缆上以比较低的成本为广大家庭及企事业单位送去丰富的模拟广播电视、数字广播电视、大量专业的数字频道，交互式视频业务、宽频带因特网接入、电缆电话和Voice over IP等综合业务。 1 成都电子机械高等专科学校毕业论文 第1章 直流稳压电源 1.1 概述 1.1.1演示电路 如图1.1所示，T为电源变压器，V为桥式整流，C1、C2、C3为滤波电容，CW7812为三端稳压器。 图1.1 1.1.2 稳压电源 一般直流稳压电源的组成如图1.2所示。其中包括四个组成部分，现将它们的作用分别说明。 一、电源变压器 电网提供的交流电一般为220V(或380V)，而各种电子设备所需要直流电压的幅值却各不相同。因此，常常需要将电网电压先经过电源变压器，然后将变换以后的副边电压再去整流、滤波和稳压，最后得到所需要的直流电压幅值。 二、整流电路 整流电路的作用是利用具有单向导电性能的整流元件，将正负交替的正弦交流电压整流成为单向的脉动电压。但是，这种单向脉动电压往往包含着很大的脉动成分，距离理想的直流电压还差得很远。 2 成都电子机械高等专科学校毕业论文 三、滤波器 滤波器由电容、电感等储能元件组成。它的作用是尽可能地将单向脉动电压中的脉动成分滤掉，使输出电压成为比较平滑的直流电压。但是，当电网电压或负载电流发生变化时，滤波器输出直流电压的幅值也将随之而变化，在要求比较高的电子设备中，这种情况不符合要求的。 四、稳压电路 稳压电路的作用是采取某些措施，使输出的直流电压在电网电压或负载电流发生变化时保持稳定。 1.2半导体二极管 1.2.1半导体二极管的伏安特性 二极管的伏安特性与PN结的伏安特性基本相同，仍具有单相导电性，但由于在正向导通时电极接触和引线电阻的存在，使正向电流有所减小; 在反向导通时由PN结表面漏电流的存在，使反向电流稍有增大，且随着反向电压的增大反向电流也有所增加，如图1.3所示，下面分段 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 。 图1.3 二极管伏安特性曲线 1.正向特性 当U>0时，即处于正向特性区域。正向区有分为两段: 当0<U<Uth时，正向电压较小，外电场还不足以克服PN内结的电场，正向电流仍然很小，几乎为零。 当U，Uth时,外电场增强,削弱内电场作用,开始出现正向电流并按指数规律迅速增长。 电压Uth是正向电流开始增长的电压值,所以称为二极管的门坎电压或开启电压、死区电压等。常温下硅二极管的开启电压为0.5,0.6V,锗二极管的开启电压为0.1,0.15V。 2.反向特性 当U<0时即处于反向特性区域.反向区也分为两段: 当UBR<U<0时,在一定温度下反向电流很小,且基本不随反向电压的变化而变化,此时的反向电流也称为反向饱和电流Is,这一区段称为反向工作区。此时二极管处于截止状态,小功率硅管Is约为0.1微安,锗二极管约为几十微安。 3 成都电子机械高等专科学校毕业论文 当U?UBR时,反向电流急剧增加,这一区段为反向击穿区,电压UBR称为反向击穿电压, 反向击穿电压后二极管单向导电性被破坏。 反向击穿电 压UBR因管子的类型而异,一般在几十伏以上。 在反向区,硅二极管和锗二极管的特性有所不同。硅二极管的反向特性比较平直,击穿特性比较陡,反向饱和电流也很小;过渡比较圆滑,反向饱和电流较大。 1.2.2 半导体二极管的主要参数 (1) 最大整流电流IF 指二极管长期使用时，允许通过管子的最大正向平均电流。其大小取决于PN 结的结面积、材料和外部散热条件，实际使用时不得超过此值，否则将使二极管过热而烧坏。 (2) 最高反向工作电压UR 指二极管使用时所允许外加的最大反向电压，超过此值管子有可能被击穿，为安全起脚见，通常取UR=UBR/2。 (3) 反向电流IR 指在室温下，二极管两端加反向工作电压时的反向电流.IR越小,表明二极管的单向导电性越好,硅二极管的反向电流一般在纳安级;锗二极管在微安级, IR对温度非常敏感。 (4)工作频率 fM 指二极管工作得上限频率，其大小主要取决于PN 结的结电容，结电容越大，fM越低，当工做频率超过此值时，二极管将不能很好体现其单向导电性。 (5)正向压降UF 在规定的正向电流下，二极管的正向压降。小电流硅二极管的正向压 降约 为0.6,0.8V;锗二极管约为0.2,0.3V。 1.3单向整流电路 由前面可知，二极管具有单向导电性，因此可以利用二极管的这一特性组成整流电路，将交流电压变换为单向脉动电压。在小功率直流电源中，经常采用单向半波、单相全波和单相桥式整流电路。下面我们将介绍单相桥式整流电路。 1.3.1 单向桥式整流电路 图1.4 单向桥式整流电路 由图1.4可见，在U2的正半周内，二极管VD1、VD2导电，VD3、VD4 VD4导电，VD1、VD2截止。正、负半周均有截止;U2负半周时，VD3、 电流流过负载电阻RL，而且无论在正半周还是在负半周，流过RL的电流方向是一致的，因而使用输出电压 4 成都电子机械高等专科学校毕业论文 的直流成分得到提高，脉冲成份被降低。桥式整流电路的波形如1.5。由图1.4可见，桥式整流电路无需采用具有中心抽头的变压器，仍能达到全波整流的目的。而且，整流二极管承受反向电压也不高，但是电路中需用四个整流二极管。 图1.5桥式整流电路波形图 1.3.2 整流电路的主要参数 描述整流电路技术性能的主要参数有以下几项:整流电路的输出直流电压即输出电压的平均值Uo(AV)，整流电路输出的脉动系数S，整流二极 管正向平均电流ID(AV)，以及整流二极管承受的最大反向峰值电压URM。 现以应用比较广泛的单相桥式整流电路为例，具体分析上述各项主要参数。 1)输出直流电压Uo(AV) 输出直流电压Uo(AV)是整流电路的输出电压瞬时值uo在一个周期内的平均 值，即 1 ,?uod(ωt) Uo(AV)=?,2? 由图1.5可见，在桥式整流电路中 Uo(AV),1 ??,?u2sinωt d(ωt) =22? U2 =0.9U2 上式说明，在桥式整流电路中，负载上得到的直流电压约为变压器副边电压有效值的90,。这个结果是在理想情况下得到的，如果考虑到整流电路内部二极管正向内阻和变压器等效内阻上的压降，输出直流电压的实际数值还要低一些。 2)脉动系数S 整流电路输出电压的脉动系数S定义为输出电压基波的最大值U01m与其平均值Uo(AV)之比，即 5 成都电子机械高等专科学校毕业论文 S= U01m/ Uo(AV) 为了估算U01m，可将1.5中桥式整流电路的输出波形用傅立叶级数表示如下: 2444Uo=2U2(?COS2ωt —COS4ωt — COS 6ωt?) ?3?15?35? 式中第一项为输出电压的平均值，第二项是其基波成分。由式可见，基波频率为2ω,基波的最大值为 UO1m = 因此脉动系数为 S=42U2 3?,42=0(67 ,?3? 即桥式整流电路输出电压的脉动系数为67,。通过比较多可知，桥式整流电路的脉动成分虽然比半波整流电路有所下降，但数值仍然比较大。 3)二极管正向平均电流ID(AV) 温升是决定半导体器件使用极限的一个重要指标，整流二极管的温升本来应该与通过二极管的电流有效值有关，但是由于平均电流是整流电路的主要工作参数，因此在出厂时已将二极管允许的温升折算成半波整流电流的平均值，在器件 手册 华为质量管理手册 下载焊接手册下载团建手册下载团建手册下载ld手册下载 中给出。 在桥式整流电路中，二极管VD1、VD2、和VD3、VD4轮流导电，由图1.5的波形图可以看出，每个整流二极管的平均电流等于输出电流平均值的一半，即 1 ID(AV), IO(AV) 2 当负载电流平均值已知时，可以根据IO(AV)来选定整流二极管的ID(AV)。 4)二极管最大反向峰值电压URM 每个整流管的最大反向峰值电压URM是指整流管不导电时，在它两端出现的最大反向电压。选管时应选耐压比这个数值高的管子，以免被击穿。由图1.5很容易看出，整流二极管承受的最大反向电压就是变压器副边电压的最大值，即 URM=2U2 关于单相半波和单相全波整流的主要参数也可以利用上述方法进行 分析，此处不再一一讲述，现将三种单相整流电路的主要参数列于下表: 由上表可知，在同样的U2之下 ，半波整流电路的输出直流电压最低，而脉动系数最高。桥式整流电路和全波整流电路当U2相同时，输出直流电压相等，脉动系数也相同，但桥式整流电路中，每个整流管所承受的反向峰值电压比全波整流电路低，因此它的应用比较广泛。 6 成都电子机械高等专科学校毕业论文 1.4 滤波电路 1.4.1 电容滤波电路 无论哪种整流电路，它们的输出电压都含有较大的脉动成分。除了在一些特殊的场合可以直接用作放大器的电源外，通常都采取一定的措施，一方面尽量降低输出电压中的脉动成分，另一方面又要尽量保留其中的直流成分，使输出电压接近于理想的直流电压，这样的措施就是滤波。 电容和电感都是基本的滤波元件，利用它们在二极管导电时储存一部分能量，然后再逐渐释放出来，从而得到比较平滑的波形。或者从另一个角度看，电容和电感对于交流成分和直流成分反映出来的阻抗不同，如果把它们合理地安排在电路中，可以达到降低交流成分，保留直流成分的目的，体现出滤波的作用。所以电容和电感是组成滤波电路的主要元件。下面介绍常用的滤波电路。 为了便于说明工作原理，首先来分析下图所示的桥式整流、电容滤波电路。 图1.6桥式整流电路 图1.7 电容滤波电路波形图 在负载电阻RL上并联一个电容为什么能起滤波作用呢, 没有接电容时，整流二极管VD1、VD2在u2的正半周导电，负半周时VD3、VD4导电，输出电压uo的波形如图1.7中虚线所示。并联电容以后，在u2正半周，当二极管VD1、VD2导电时，由图1.6可见，二极管导电时，除了有一个电流i0流向负载外，同时还有一个电流ic向电容充电，电容电压uc的极性为上正下负，如图1.7所示。 7 成都电子机械高等专科学校毕业论文 如果忽略二极管的内阻，则在二极管导通时，uc(即输出电压uo)等于变压器副边电压u2。当u2达到最大值以后开始下降，此时电容上的电压uc也将由于放电而逐渐下降。当u2,uc时，二极管VD1、VD2被反向偏置，因而不导电，于是uc以一定的时间常数按指数规律下降，直到下一个半周，当,u2,，uc时，二极管VD3、VD4导电。输出电压uo的波形如图中实线所示。 根据以上分析，对于电容滤波可以得到下面几个结论: 1、加了电容滤波以后，输出电压的直流成分提高了。如在桥式整流电路中，当不接电容时，输出电压成为半个正弦波的形状，如图1.7中虚线所示。在RL上并联电容以后，当二极管截止时，由于电容通过RL放电，输出电压仍较高，因此输出电压的平均值提高了。从图1.7看出，加上电容滤波后, uo波形包围的面积显然比原来虚线部分包围的面积增大了。 2、加了电容滤波以后，输出电压中的脉动成分降低了。这是由于电容的储能作用造成的。当二极管导电时，电容被充电，将能量储存起来， 然后再逐渐放电，把能量传送给负载，因此输出波形比较平滑。由图1.7也可看出,uo的波形比之虚线部分的输出波形，脉动成分减少了，达到了滤波的目的。 3、电容放电的时间常数T=RLC 愈少，放电过程愈慢，则输出电压愈高，同时脉动成分也愈少，即滤波效果愈好。由图1.6可见，当RLC =?( 可以认为负载开路)时，输出电压的平均值Uo(AV)= 2U2脉动系数S=0。为此，应选择大容量的电容作为滤波电容，而且要求RL也大，因此，电容滤波适用于负载电流比较小的场合。 图1.8 RLC变化对电容滤波电路Uo的影响 4、由图1.8将随着输出直流电流Io(AV)而变化。当负载开路，即Io(AV),0(RL,?)时，电容充电到U2的最大值以后不再放电，则输出直流电压Uo(AV)= 2U2。当Io(AV)增大( 即RL减小)时，由于电容放电过程加快而使Uo(AV)下降。如果忽略整流电路的内阻，桥式整流加电容滤波电路后，其Uo(AV)值的变化范围在2U2至0.9 U2之间。若考虑电流在二极管和变压器等效内阻上的降落，则 Uo(AV)值更低。输出电压Uo(AV)与输出电流Io(AV)之间的关系曲线称为电路的外特性。电容滤波电路的外特性见图1.9。由此图可知，随着输出电流的增加，电容滤波电路的输出电压下降很快，即它的外特性比较软，所以电容滤波适用于负载电流变化不大的场合。 8 成都电子机械高等专科学校毕业论文 图1.9 电容滤波的外特性 5、接入电容以后，整流二极管的导电时间缩短了。由图1.7可知，二极管的导电角小于180?，而且电容放电时间常数愈大，则导电角愈小。由于加了电容滤波以后，平均输出电流比原来提高了，而导电角却减小了，因此，整流管在短暂的导电时间内流过一个很大的冲击电流，对管子的寿命不利，所以必须选择较大容量的整流二极管。 为了得到比较好的滤波效果，在实际工作中经常根据下式来选择滤波电容的容量(在全波或桥式整流情况下): RLC?(3—5)T/2 其中,为电网交流电压的周期。由于电容值比较大，约几十至几千微法，一般选用电解电容器。接入电路时，注意电容的极性不要接反。电容器的耐压值应该大于2U2。 当滤波电容的容值满足上式时，可以认为输出直流电压近似为 Uo(AV),1.2 U2 此时脉动系数S约为20%,10%左右。 其电路图1.10所示: 首先介绍电源部分各元器件的作用: T:延时保险管,它的值为100mA ，作用是防止电流过大烧坏其它元器件 VD1—VD4:为一个桥式整流电路 C1、C2、C3:滤除干扰信号 C4:改善负载瞬时响应 9 成都电子机械高等专科学校毕业论文 L1:用于不让放大器接收下来的信号返回电源部分 C5:滤掉电流部分，只让信号通过 1.5.2 电源部分工作原理: 该电源由220V交流电经过变压器降压为18V，再经VD1,VD4桥式整流及C1、C2、C3组成的滤波电路，滤掉纹波干扰，通过三端固定输出集成稳压器7812输出直流12V电压送给放大器，而放大器的电源输入端也是信号的输出端。 电源部分元件参数表: 由于放大器部分要求工作电压为12V，所以根据附录1所示，可选用稳压管7812，因为它的输出电流可达1.5A，输出电压为12V，最大输入电压允许在36V,最小输入电压允许在19V，所以变压器输出电压 u=19/2,35/2=13.42,24.8V 之间，则取输出为18V的变压器，它的输出电流为550mA,功率为10W。 (1)整流二极管的选择 每个二极管的平均电流为: Iv=1/2Io=1/2×1.5A=750mA 变压器有效值: U2= u2/2=18/2=13V 电容器耐压为: (1.5,2)U2=(1.5,2)×13=20,26V 因而确定选用 C1为0.1μF/63V 瓷片电容,C2为1000μF/35v的电解 电容 最大反向工作电压为: URM=2U2=2×13=18V 由上式可得IN4001参数可以满足要求，查附录2可知，它的反向峰值电压为50V,额定正向工作电流为1A。 (2)选择滤波电容器 U2,(1/1.2)×Uo,(1/1.2)×12,10V 电容器耐压为: (1.5,2)×U2 ,(1.5,2)×10,15,20V 因而确定选用C3为10μF/25v的电解电容，C4为0.1μF/63V 的瓷片电容。 10 成都电子机械高等专科学校毕业论文 第2章 半导体三极管及其放大电路 2.1半导体三极管 2.1.1 三极管的放大作用 三极管实现放大作用的外部条件是发射结正向偏置，集电结反向偏置。下图2.1为NPN 管的偏置电路，UBB过Rb 给发射结提供正向偏置电压(UB>UE)，UCC 通过Rc 给集电结提供反向偏置电压(UC>UB)，即UC>UB>UE,实现了发射结的正向偏置，集电结的反向偏置。图2.2为PNP 管的偏置电路，和NPN 管的偏置电路相比，电源极性正好相反，同理，为保证三极管实现放大作用，则必须满足UC<UB<UE。 图2.1 NPN型三极管的外部电路 图2.2 PNP型三极管的外部电路 11 成都电子机械高等专科学校毕业论文 2.1.2三极管的特性曲线 现在用三极管的输入、输出特性曲线，来全面地描述三极管各级电流和电压之间的关系。 一、输入特性 当UCE不变时，输入回路中的电流IB与电压UBE之间的关系曲线称为输入特性，可用以下表达式来表示: IB=f(UBE),UCE=常数 先来研究UCE=0时的输入特性曲线。由下图2.3可见，当UCE=0时，从三极管的输入回路看，基极和发射极之间相当于两个PN结(发射极和集电结)并联，如下图 2.4所示。所以，当b、e之间加上正向电压时，三极管的输入特性应为两个二极管并联后的正向伏安特性，见图2.5中左边一条特性。 图 2.3 图2.4 UCE=0时三极管的输入回路 当UCE,0时，这个电压的极性将有利于将发射区扩散到基区的电子收集到集电极。如果UCE,UBE，则三极管的发射结正向偏置，集电结反向偏置，三极管处于入大状态。此时发射区发射的电子只有一小部分在基区与空穴复合，成为IB，大部分将被集电极收集，成为IC。所以，与UCE=0 时相比，在同样的UBE之下，基极电流IB将大大减小，结果输入特性将右移，见图2.5右边一条特性。 当UCE继续增大时，严格地说，输入特性应继续右移。但是，当UCE大于某一数值(例如1V)以后，在一定的UBE之下，集电结的反向偏置电压已足以将注入基区的电子基本上都收集到集电极，即使UCE再增大，IB也不会减小很多。因此，UCE大于某一数值以后，不同UCE的各条输入特性十分密集，几乎重又叠在一起，所以，常常用UCE大于,V时的一条输入特性(例如UCE,2V)来代表UCE更高的情况。 在实际的放大电路中，三极管的UCE一般都大于零，因而UCE大于1V时的输入特性更有实用意义。 12 成都电子机械高等专科学校毕业论文 图2.5 三极管的输入特性 二、输出特性 当IB不变时，输出回路中的电流IC与电压UCE之间的关系曲线称为输出特性，其表达式为 IC,f(UCE ),IB=常数 NPN三极管的输出特性曲线见下图。在输出特性曲线上可以划分为三个区域:截止区、放大区和饱和区。下面分别进行介绍。 图2.6 三极管的输出特性 1.截止区 一般将IB?0的区域称为截止区，在图2.6中为IB,0的一条曲线以下 的部分，此时IC也近似为零。由于管子的各级电流都基本上等于零，所以三极管处于截止状态，没有放大作用。 其实当IB,0时，集电极回路的电流并不真正为零，而是有上个较小的穿透电流ICEO。一般硅三极管的穿透电流较小，通常小于,μA，所以在输出特性曲线上无法表示出来。锗三极管的穿透电流较大，约为几十,几百微安。可以认为当发射结反向偏置时，发射区不再向基区注入电子，则三极管处于截止状态。所以，在截止区，三极管的发射结和集电结都处于反向偏置状态。对于NPN三极管来说，此时UBE,0，UBC,0。 2.放大区 在放大区内，各条输出特性曲线比较平坦，近似为水平的直线，表示当IB一定时, IC的值基本上不随UCE而变化。而当基极电流有一个微小的变化量?IB时，相应的集电极电流将产生较大的变化量?IC，比?IB放大β倍，即 ?IC,β×?IB 这个表达式体现了三极管的电流放大作用。 在放大区，三极管的发射结正向偏置，集电结反向偏置。对于NPN 三极管来说， 13 成都电子机械高等专科学校毕业论文 UBE,0，UBC,0。 3.饱和区 由上图2.6中靠近纵坐标的附近，各条输出特性曲线的上升部分属于 三极管的饱和区，见图中纵坐标附近虚线以左的部分。在这个区域，不同IB值的各条特性曲线几乎重叠在一起，十分密集。也就是说，当UCE较小时，管子的集电极电流IC基本上不随基极电流IB变化，这种现象称为饱和。在饱和区，三极管失去了放大作用，此时不能用放大区中的β来描述IC和IB的关系。 一般认为，当UCE,UBE，即UCB,0时，三极管达到临界饱和状态。当UCE,UBE时称为过饱和。三极管饱和时的压降用UCES表示，一般小功率硅三极管的管压降UCES,0.4V。 三极管工作在饱和区时，发射结和集电结都处于正向偏置状态。对于NPN三极管来说，UBE,0，UBC,0。 以上介绍了三极管的输入特性和输出特性。管子的特性曲线和参数是根据需要选用三极管的主要依据。各种型号三极管的特性曲线可从半导体器件手册查得。如欲测试某个管子的特性曲线，除了逐点测试以外，还可以利用专用的晶体管特性图示仪，它能够在荧光屏上完整地显示三极管的特性曲线族。 2.1.3 三极管的主要参数 (1)电流放大系数 从前面分析可知，从发射区发射到基区的电子(Ie)只有少部分(IBN)在基区复合，大部分到集电区。当一个三极管制造出来时，其内部的电流分配关系已被确定。这个比值称为共射极直流电流放大系数X，其表达式为 β=ICN/IBN 可化解为IC?βIB 把集电极电流的变化量与基极电流的变化量之比为三极管的共射极角流电流放大系数βˉ,其表达式为 βˉ=?IC/?IB 其中β=βˉ 在选择三极管时，β 的值一般选20,100,而高频管的值只要大于10即可。 (2)反向饱和电流ICBO ICBO是指发射极开路，集电结在反向电压作用下，形成的反向饱和电流。常温下，小功率硅管的ICBO，1微安，锗管的ICBO在10微安左右。ICBO的大小反映了三极管的热稳定性，ICBO越小，说明稳定性越好。因此在温度变化范围大的工作环境中，尽可能选硅管。 (3)穿透电流ICEO ICEO是指基极开路，集电极—发射极间加上一定数值的正向电压时，流过集电极和发射极之间的电流。它与ICBO的关系为 ICEO =( 1 + β)ICBO ICEO也受温度影响很大，温度升高，ICBO增大，ICEO增大。穿透电流ICEO大小是衡量三极管质量的重要参数，硅管ICEO的比锗管小。 (4)集电极最大允许电流ICM 当集电极电流太大时，三极管的电流放大系数β值下降。我们把ic增大到正常值下降到正常值的2/3时所对应的集电极电流，称为集电极最大允许电流ICM。在实际使用中，流过集电极的电流ic<ICM。 14 成都电子机械高等专科学校毕业论文 (5) 集电极—发射极的击穿电压U(BR)CEO U(BR)CEO是当基极开路时，集电极和发射极之间的反向击穿电压。当温度上升时，击穿电压U(BR)CEO要下降，所以必须满足UCE< U(BR)CEO。 2.2基本共发射极放大电路 2.2.1基本共发射极放大电路的组成及个元件的作用 1.电路的组成如下图所示。 图2.7 基本共(发)射(极)放大电路 Rb:基极偏置电阻，为三极管基极提供合适的正向偏流。 Rc:集电极电阻，将集电极电流转换成集电极电压，并影响放大器的电压放大倍数。 Ucc:直流电源，向RL提供电能并给V提供适当的偏置。 C1 ，C2:耦合电容，有效的构成交流信号的通路，并避免信号源与放大器之间直流电位的相互影响。 V:三极管，根据输入信号的变化规律，控制直流电源所给出的电流，使在RL上获得较大的电压或功率。 2. 直流通路和交流通路 1)直流通路 所谓直流通路，是指当输入信号Ui=0时，在直流电源Ucc的作用下，直流电流所流过的路径。在画直流通路时，电路中的电容开路，电感短路，如下图2.8(a)所示。 2)交流通路 所谓交流通路.，是指在信号Ui的作用下，只有交流电流所流过的路径。画交流通路时，放大电路中的耦合电容短路;由于直流电源Ucc的内阻很小，对交流变化量几乎不起作用，故看成短路。如下图2.8(b)所示. 15 成都电子机械高等专科学校毕业论文 (a) 直流通路 图2.8 (b) 交流通路 2.2.2 基本共发射极放大电路的工作原理 假设电路中的参数及三极管的特性能够保证三极管工作在放大区。此时，如果在放大电路的输入端加上一个微小的输入电压变化量ΔuI，则三极管基极与发射极之间的电压也将发生变，产生ΔuBE。因三极管的发射结处于正向偏置状态，故当发射结电压发生变化时，将引起基极电流产生相应的变化，得到ΔiB。由于三极管工作在放大区，具有电流放大作用，因此，基极电流的变化将引起集电极电流发生更大的变化，即Δic等于Δib的β倍。这个集电极电流的变化量流过集电极负载Rc,使集电极电压也发生相应的变化。由图2.9可见，当ic增大时，Rc上的电压降也增大，于是Uce将降低，因为Rc上的电压与Uce之和等于Vcc，而这个集电极直流电源恒定不变的。所以Uce的变化量ΔUce与Δic在Rc上产生的电压变化量在数值上是相等而极性相反，即ΔUce,-RcΔic，在本电路中，集电极电压等于输出电压uo，故Δuo= -ΔUce。 综上可知，当输入电压有一个变化量Δui时，在电路中将依次产生以 下各个电压或电流的变化量:ΔuBE，ΔiB，ΔUce，ΔiC和Δuo。当电路参数满足一定条件时，可能使输出电压的变化量Δuo比输入电压变化量Δui大得多，也就是说，当uo在放大电路的输入端加上一个微小的变化量Δui时，在输出端将得到一个放大了的变化 16 成都电子机械高等专科学校毕业论文 量，从而实现了放大作用。 图2.9 基本共射放大电路的原理图 2.3多级放大电路 2.3.1多级放大电路的组成 1.多级放大电路的组成 多级放大电路的组成可用下图2.10的框图所示。其中，输入级与中间级的主要作用是实现电压放大，输出级的主要作用是功率放大，以推动负载工作。 图2.10 2.多级放大电路的耦合方式 多级放大电路是由两级或两级以上的单级放大电路连接而成的。在多级放大电路中，我们把级与级之间的连接方式称为耦合方式。而级与级之间耦合时，必须满足: (1)耦合后，各级电路仍具有合适的静态工作点; (2)保证信号在级与级之间能顺利的传输过去; (3)耦合后，多级放大电路的性能指标必须满足实际的要求。 为了满足以上要求，一般常用的耦合方式有:阻容耦合、直接耦合、变压器耦合。 下面就介绍以一下阻容耦合: 我们把级与级之间通过电容连接的方式称为阻容耦合方式。电路如下图2.11所示: 17 成都电子机械高等专科学校毕业论文 图2.11两级阻容耦合放大电路 由上图可得阻容耦合放大电路的特点: (1)优点:因电容具有“隔直”作用，所以各级电路的静态工作点相互独立，互不影响。这给电路的分析、 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 和调试带来很大的方便。此外，还具有体积小，重量轻等 (2)缺点:因电容对交流信号具有一定的容抗，在信号传输过程中，会受到一定的衰减，尤其对于变化缓慢的信号容抗很大，不便于传输。此外，在集成电路中，制造大容量的电容很困难，所以这种耦合方式下的多级放大电路不便于集成。 2.3.2 多级放大电路的电压放大倍数和输入、输出电阻 一、电压放大倍数 在多级放在电路中，由于各级是相串联起来的，前一级的输出就是后一级的输入，所以多级放在电路总的电压放大倍数等于各级电压放大倍数的乘积，即 Au= Au1× Au2????× Aun 其中n为多级放大电路的级数。 但是，在分别计算每一级的电压放大倍数时，必须考虑前后级之间的相互影响。例如，可把后一级的输入电阻看作为前一级的负载电阻。 二、输入电阻和输出电阻 一般来说，多级放大电路的输入电阻就是输入级的输入电阻;而多级放大电路和输出电阻就是输出级的输出电阻。 在具体计算输入电阻或输出电阻时，有时它们不仅仅决定于本级的参数，也与后级的参数有关。例如 ，射极输出器作为输入级时，它的输入电阻与本级的负载电阻(即后一级的输入电阻)有关。而射极输出器作为输出级时，它的输出电阻又与信号源内阻(即前一级的输出电阻)有关。 在选择多级放大电路的输入级时和输出级的电路形式和参数时，常常主要考虑实际工作对输入电阻和输出电阻的要求，而把放大倍数的要求放大次要地位，至于放大倍数可主要由中间各放大级来提供。 18 成都电子机械高等专科学校毕业论文 (二)、放大器性能与选用 由于近年来新的元器件不断问世，放大器的噪声系数已能做到2dB以下，这对弱信号地区使用非常有利。 如在接收频带内有强信号存在(包括干扰信号)就不能选用增益高的放大器，否则会造成交扰调制与互调。 3、最大输出电平是指在交扰调制限定的情况下，放大器高频道的输出电平通常将交扰调制为-40dB时的输出电平作为放大器的最大输出电平，如所放大的信号强弱差距大，应尽量选用输出电平高一些的放大器，以避 免出现交扰调制。 4、反射损耗:表示放大器的输出阻抗匹配的程度。也可以用电压驱波比表示。放大器的驱波比通常在2以下，即反射损耗大于10dB。 成都电子机械高等专科学校毕业论文 1. 首先介绍放大部分各元器件的作用 C6:信号输入端 C7、R2、R3、C9:构成反馈电路，消除自激振荡 C10、C11:作为旁路电容，使发射极交流接地 R5、R6、R7、R8:作为限流电阻，防止电流过大，也可作为集电极的偏置电阻 R1、R4:作为基极的偏置电阻 L1、L2:起滤波作用，用来隔离来自电源的干扰信号 C8: C12、C13、 使各级电路的静态工作点相互独立，互不影响 C14:信号输出 Re1、Re2:发射极电阻，保证静态工作点稳定 V1、V2:都采用BFG93A，作为两级放大 IBQ=Ucc-UBEQ,Rb+(1+β)Re (公式1) β=ICQ,IBQ (公式2) UCEQ?UCC-ICQ(Rc，Re) (公式3) ICQ=IEQ (公式4) AU(dB)=20?β(dB) (公式5) 其中对BFG93A作一下简单介绍: 其内部结构图如3.1所示: 20 成都电子机械高等专科学校毕业论文 图3.1 BFG93A内部结构图 原理如下: 该放大器由220V交流电经变压器降压(18V)，经整流、滤波、稳压之后输出，12V的直流电压，通过C5、C6、L1、L2滤波之后，供放大电路使用，并为放大器,提供适当的偏置，再通过R5、R6、R7、R8分别送至每只三极管的集电极为其提供工作电压，然后经过R2、R4为BFG93A提供正向偏流，再通过R1、C2、R3、C4组成的反馈电路消除自激振荡。 其电路图如附录3所示。 调试原理如下: 21 成都电子机械高等专科学校毕业论文 即可。 图3.2 调试波形图 其中，平坦度(S)在47,550MHZ内要求?2dB。 22 成都电子机械高等专科学校毕业论文 结 束 语 随着科学技术的飞速发展，中国广播电视业与其他信息产业一同走上了信息数字化快车道，进入了发展新时期。业务上消除了与其他通讯信息业间的技术隔膜。中国加入WTO后，国内电信市场将逐步开放，广电业 应积极参与市场竞争，借重组之机，走体制创新与产业化发展之路，开发传统多媒体数据业务及新型“常带”数据广播系统，占领第三代综合性多媒体数据广播或第五媒体市场。 在设计过程中也不是意想中的那么顺利，比如电源部分设计电容电阻的参数没有取精确，做出来的电源达不到要求，误差很大，还有放大部分刚开始做出来增益不够，通过老师的耐心指点一次又一次的修改不足之处，经过多日的努力，设计中的错误被一一解决，最后通过同学之间的相互讨论和指出不足之处，设计基本完成了，再慢慢修改比较细微的地方以使设计更加完善具体。 大学生活即将进入尾声，在这三年的学习生活中，我不但学到了更多的文化理论知识，在设计中通过自己亲自动手实践也提高了自己的动手能力，达到了理论与实际相结合的目的，同时让我的德、智、体、美也得到了全方位的发展，为我们进入社会奠定了基础。特别是在最后的毕业设计中，更让我受益匪浅，它贯穿大学学过的众多专业知识，这样不但再次巩固了所学知识，而且也大大增强了我的动手动脑能力，把复杂简单化，把学习工作化。 通过这一个月的时间，我按要求完成了这次设计，通过这次设计，让我意识到无论做任何事情都要脚踏实地，一步一个脚印。遇到困难要迎难而上，认真对待，要么做，要么不做，要做就要做好。虽然本次设计以完成，但是由于学生水平有限，还存在着不足之处，希望在以后的时间里能取长补短，更进一步完善它。 23 成都电子机械高等专科学校毕业论文 参考文献 [1]周雪等编著.模拟电子技术.西安.西安电子科技大学出版社.2002年 [2]杨长春主编.2002年电子报合订本.成都.四川科学技术出版社.2002年 [3]潘云忠等编著.卫星电视与有线传播安装调试与维修.北京.人民邮电出版社.2001年 [4]杨素行主编.清华大学电子学教研组编.模拟电子技术基础简明教程.北京.高等教育出版社.1998年 [5]姚秀芳、杨梅等主编.电子线路基础.北京.科学出版社.2005.年 [6]何希木、张明莉编著.新型稳压电源及应用实例.北京.电子工业出版社.2004年 24 成都电子机械高等专科学校毕业论文 谢 辞 在设计中，我们查阅和参考了多种书籍，从中得到许多教益和启示。公司的指导老师对此设计给予了大力支持和热心帮助，特别是在吴老师的耐心指导下，让我们能很快的熟悉设计，同时本小组学生相互查阅资料，相互指出缺点，并提出良好的设计意见，在此，向各位老师和同学致以诚挚的谢意。 作者简介 姓名:梁素兰 出生年月:1985.3.16 E-mail:wo393@163.com 性别:女 民族:汉 25 成都电子机械高等专科学校毕业论文 附录1 W7800系列三端集成稳压器的主要性能参数 26 成都电子机械高等专科学校毕业论文 注:(1)Si=?UL/UL×100%(电流由0—IOM)。 (2) 加200mm×200mm的散热片。 27 成都电子机械高等专科学校毕业论文 附录2 常用小功率整流二极管型号 VRM最高反向工作电压，IP额定整流电流，VPM最大正向压降，TJM 最高结温。 28 成都电子机械高等专科学校毕业论文 29 成都电子机械高等专科学校毕业论文 附录4 常用符号一览表 1.器件(分立元件) 1)器件名称 V 二极管、三极管、晶闸管、场效应管 A 放大器 T 变压器 2) 器件管脚名称 b 三极管基极 c 三极管集电极 e 三极管发射极，单结晶体管发射极 2.电压与电流 1)电源电压 (1)符号规定 大写的英文字母U，下脚标采用大写的英文字母，并用双写该字母。 (2)符号使用 UBB单结晶体管的电源电压 Ucc 晶体三极管集电极电源电压 2) 电流与电压 (1)符号规定 英文小写字母符号u(i),其下标若为小写字母，则表示交流电压(电流)瞬时值。 英文小写字母符号u(i),其下标若为英文大写字母，则表示为含有直流的电压(电流)瞬时值。 英文大写字母符号U(I),其下标若为英文小写字母，则表示正弦电压(电流)有效值或幅值。 英文大写字母符号U(I),其下标若为英文大写字母，则表示直流电压 (电流)。 若在英文大写字母符号U(I)之前加符号“?”，则表示直流电压(电流)的变化量 (2)符号使用 UB、UC、UE 基极、集电极、发射极的直流电压 UBE 三极管基射极间的直流电压 U(BR)CEO 基极开路时三极管集射极间的反向击穿电压 U(BR)BEO 集电极开路时三极管射基极间的击穿电压 ui 交流输入电压 uo 交流输出电压 UCE 三极管集射极间直流电压 UCES 三极管的集射极间饱和压降 us 信号源电压 iB 基极含有直流成分的瞬时电流 ic 集电极含有直流成分的瞬时电流 iE 发射极含有直流成分的瞬时电流 30 成都电子机械高等专科学校毕业论文 ib 基极交流电流 ic 集电极交流电流 ie 发射极交流电流 IBQ、ICQ、IEQ 基极、集电极、发射极的静态工作电流 IBS 临界集电极饱和电流 ICBO 发射极开路时的集基极间的反 向饱和电流 ICEO 基极开路时的集射极间的穿透电流 ICM 集电极最大允许电流 IF 最大整流电流 URM 最大反向工作电压 IR 二极 管的反向电流 UREF 电压比较器的参考电压 fM 二极管的最高工作频率 UTH 阈值电压或门限电压 3(电阻、电容、电感 Rb 基极偏置电阻 Re 发射极电阻 Rc 集电极电阻 RL 负载电阻 ri 输入交流电阻 rbe 基射极间的输入电阻 ro 输出 交流电阻 rs 信号内阻 C 电容 R 电阻 L 电感 4(性能参数 βˉ 共发射极直流电流放大倍数 β 共发射极交流电流放大倍数 Au 交流电压放大倍数 Ai 电流放大倍数 31 成都电子机械高等专科学校毕业论文 1 成都电子机械高等专科学校毕业论文 2 成都电子机械高等专科学校毕业论文 目 录 前 言 ................................................................. 1 第1章 直流稳压电源 .................................................... 2 1.1 概述 .............................................................. 2 1.1.1 演示电路 ...................................................... 2 1.1.2 稳压电源 ...................................................... 2 1.2 半导体二极管 ...................................................... 3 1.2.1 半导体二极管的伏安特性 ........................................ 3 1.2.2 半导体二极管的主要参数 ........................................ 4 1.3 单向整流电路 ...................................................... 4 1.3.1 单向桥式整流电路 .............................................. 4 1.3.2 整流电路的主要参数 ............................................ 5 1.4 滤波电路 .......................................................... 7 1.4.1 电容滤波电路 .................................................. 7 1.5.2 电源部分工作原理: ........................................... 10 第2章 半导体三极管及其放大电路 ....................................... 11 2.1 半导体三极管 ..................................................... 11 2.1.1 三极管的放大作用 ............................................. 11 2.1.2 三极管的特性曲线 ............................................. 12 2.1.3 三极管的主要参数 ............................................. 14 2.2 基本共发射极放大电路 ............................................. 15 2.2.1 基本共发射极放大电路的组成及个元件的作用 ..................... 15 2.2.2 基本共发射极放大电路的工作原理 ............................... 16 2.3 多级放大电路 ..................................................... 17 2.3.1 多级放大电路的组成 ........................................... 17 2.3.2 多级放大电路的电压放大倍数和输入、输出电阻 ................... 18 结 束 语 .............................................................. 23 参考文献 .............................................................. 24 3 成都电子机械高等专科学校毕业论文 谢 辞 ................................................................ 25 附录1 W7800系列三端集成稳压器的主要性能参数 .......................... 26 附录2 常用小功率整流二极管型号 ........................................ 28 附录4 常用符号一览表 .................................................. 30 4