两级放大电路静态工作点的设置

放大电路静态工作点设置的讨论

摘要：在晶体管放大电路中，静态工作点的选择及稳定具有举足轻重的作用，直接关系到放大电路能否正常可靠地工作。本文主要是对静态工作点的设置及调整做了总结性的阐述。

关键字：静态工作点，放大电路，失真，耦合 图书分类号： 文献标识码：A

（一）静态工作点的概念

典型的单管交流放大电路如图

在无交流信号输入时的状态称为静态。在未加信号时放大电路各处的电压、电流值分别用IBQ, ICQ, UBEQ, UEE。来表示，由于这一组数值代表着输入和输出特性上的一个点，所以习惯上就称为静态工作点。

图a为放大电路在零偏置时的情况。可以看出，由于输入特性中死区内曲线严重地非线性，当我们在输入端加上一个正弦交流信号时，由于静态IB= 0, IC = 0,基极与发射极只能单向导通，且只有在U BE大于0. 7 V(锗管0. 3 V)时，晶体管才导通，这就使得iB不能按比例随着输入电压的大小而变化。结果，iB,iC的波形就不是正弦波，而产生了严重的失真如图b

在放大电路中设置静态工作点，其目的是提高晶体管基极和集电极的电压和电流，避开死区，而且使三极管在输入电压负半周时仍处于放大状态，从而能不失真地放

两级放大电路仿真

两级放大电路的设计、测试与调节

电子科技大学 电 路 仿 真 实 验 报 告

班级学号：2010042020016 学生姓名： 乔波 班级学号：2010042020016 考核成绩： 指导教师： 崔红玲 实验时间： (单、双 (单、双 周)星期 一

实验项目名称：两级放大电路的设计、测试与调节

实验报告内容：1、实验目的、原理 2、内容、经过整理的实验数据及曲线电子二班 2010042020016 乔波

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两级放大电路仿真

两级放大电路的设计、测试与调节 3、实验结果的分析、讨论及结论

实验日期：2011 年 12 月 19 日

一、 实验目的1、 进一步掌握放大电路各种性能指标的测试方法。 2、 掌握两级放大电路的设计原理、各项性能指标的调试原理。

二、实验原理由一只晶体管组成的基本组态放大器往往达不到所要求的放大倍数， 或者 其他指标达不到要求。这时，可以将基本组态放大器作为一级单元电路，将其一 级一级地连接起来构成多级放大电路，以实现所需的技术指标。多级放大器级与 级之间，信号源与放大器之间，放大器与负载之间的连接方式，或者说信号传输 方式称为耦合方式。耦合方式主要有电容耦合、变压器耦合和直接耦合。 1、 多级放大器指标的计算 一个三

设计指标：

AV>250，Ri≥10kΩ，RL=5.1kΩ， BW=50Hz~50kHz，D<5% 。 设计条件：

输入信号（正弦信号）：2mV≤Vi≤5mV，信号源内阻：Rs=50Ω，电源电压：VCC=12V； 半导体三极管9013，参数：β=100，rbb’=300Ω，Cμ=5pF，fT=150MHz，3V≤VCC≤20V， PCM=625mW，ICM=500mA，V(BR)CEO=40V。

1．电路选型：

小信号放大电路选用如图1所示两级阻容耦合放大电路，偏置电路采用射极偏置方式，为了提高输入电阻及减小失真，满足失真度D<5%的要求，各级射极引入了交流串联负反馈电阻。

2．指标分配：

要求AV>250，设计计算取AV=300，其中T1级AV1=12，AV2=25；Ri≥10kΩ要求较高，一般，T1级需引入交流串联负反馈。

3．半导体器件的选定

指标中，对电路噪声没有特别要求，无需选低噪声管；电路为小信号放大，上限频率fH=50kHz，要求不高，故可选一般的小功率管。现选取NPN型管9013，取β=100。

4．各级静态工作点设定

动态范围估算：T1级：Vim1?2Vimax?52mV, AV1?12, Vom1 ?AVV112?52?84m。V 1i?m

放大电路静态工作点的稳定

教学目标

理解影响静态工作点稳定的因素；认识稳定静态工作点的偏置电路；稳定静态工作点的措施 能力目标

分析静态工作点的稳定因素并能够利用放大电路静态工作点的稳定解决实际问题 情感目标

增强动手观察能力，激发学生学习模电知识，认识模电与技术联系的兴趣。 教学重点

1、放大电路稳定静态工作点的原理和常用方法； 2、分压式偏置电路Q的估算；

3、分压式偏置电路动态性能指标的计算； 教学难点

1、稳定静态工作点的原理和措施；

2、分压式偏置电路微变等效电路画法及动态性能指标的计算； 引入新课

问：有时，一些电子设备在常温下能够正常工作，但是当温度升高时，性能就可能不稳定，甚至不能正常工作，这到底是什么原因呢？

学生回答：产生这种现象的主要原因，是电子器件的参数受温度影响而发生变化。

教学组织过程

本节以教师讲授为主。用多媒体演示稳定静态工作点的原理和常用方法、分压式偏置电路Q的估算、动态性能指标的计算等，便于学生理解和掌握。 主要内容

放大电路的多项重要技术指标均与静态工作点的位置密切相关。如果静态工作点不稳定，则放大电路的某些性能也将发

两级阻容耦合放大电路

实验目的

（1）熟悉晶体管的管型、管脚和电解电容器的极性。 （2）学习两级阻容耦合放大电路静态工作点的调节方法。 （3）测量每级放大器静态工作点，并比较测量值与计算值。

（4）测量每级放大器的电压增益，并比较测量值与计算值。

（5）测量两级阻容耦合放大电路的电压增益，并比较测量值与计算值。 实验原理及实验电路

通常放大电路的输入信号都是很弱的，一般为毫伏或微伏数量级，输入功率常在1mV以下。为了推动负载工作，因此要求把几个单级放大电路连接起来，使信号逐级得到放大，方可在输出获得必要的电压幅值或足够的功率。由几个单级放大电路连接起来的电路称为多级放大电路。在多级放大电路中，每两个单级放大电路之间的连接方式叫耦合；如耦合电路是采用电阻、电容进行耦合，则叫做“阻容耦合”。

阻容耦合交流放大电路是低频放大电路中应用得最多、最为常见的电路。本实验采用的是两级阻容耦合放大电路，如图3-1所示。

（6）观察两级阻容耦合放大电路的输入与输出波形，测量其相位差。

图3-1 两级阻容耦合放大电路

在晶体管V1的输出特性曲线中直流负载线与横轴的交点UCEQ1=VCC

《电子线路》公开课

§2.3 放大器静态工作点的稳定

授课班级：中一（6） 教学楼201室 时间：2011.4.14上午第三节 教学要求：

知识要求 １、进一步熟悉放大器静态工作点分析。

2、了解温度对放大器静态工作点的影响 3、分压式稳定静态工作点偏置电路的分析和计算

能力要求 培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，提高学生的逻

辑推理能力。 情感要求 在问题的发现、分析和解决中培养学生的信心和兴趣，感受知识

的美 教学重点和难点 分压式稳定静态工作点偏置电路的分析和计算 教学方法 探究与推理 教学过程

引入新课 合适的静态工作点给放大器提供了一个正常的工作环境，外界环境

可能会引起静态工作点的漂移，造成放大器的非线性失真。如何实现放大器静态工作点的稳定呢？我们一起来探讨。 新课教学

一、温度对工作点的影响

(1)温度上升→反向饱和电流 ICBO 增加→ ICQ ↑。

(2)温度上升→发射结电压 U BE 下降，ICBO增加，基极电流 I B 上升→ I CQ ↑。 (3)温度上升→三极管的电流放大倍数 β 增大→ I CQ ↑。

合肥电子学校 余宏玖

《电子线路》公开课

总之，温度上升，I CQ增加，静态工作点会升高，将产生饱

黑龙江大学电子工程学院

实 验 报 告

课程名称： 集成电路cad设计 专 业： 集成电路设计与集成系统 班 级： 集成一班 学 号： 20083509 学生姓名： 王迪

2010年11月25日

实验名称：二极管负载的共源级放大器设计

一、实验目的：

1.会对Orcad Capture、Hspice和Cosmos Scope三个软件进行基本操作。 2.会绘制二极管负载的共源级放大器电路图。 3.明白管子的宽长比和增益之间的关系。 二、实验所涉及的软件： 1.Orcad Capture [Cadence公司] 2.Hspice [Synopsys公司] 3.Cosmos Scope [Synopsys公司] 三、实验内容和原理：

实验内容：画出二极管负载的共源级放大器电路，做直流扫描分析，得到输入和输出电压的关系曲线。对仿真结果进行分析，写出最大输出电压是多少？这个值是怎样得到的！做交流分析，调整宽长比，得到最大增益曲线，且保证mos管处于饱和区。

实验原理：公式：dB=20lg

西安交通大学国家集成电路人才培养基地

国家集成电路人才培养基地 模拟电路高级实验（5）

两极运算放大器

2006-07

西安交通大学国家集成电路人才培养基地

第I页，共30页

西安交通大学国家集成电路人才培养基地

1. 设计目的：

设计两级共源共栅运算放大器，使其满足当VDD=3.3V时，功率P=16.5mW，相位裕度o

PM≥60，直流增益为Av＝80dB，单位增益带宽要求150MHz。使用SMIC 0.18um 3.3V CMOS工艺3.3V晶体管模型。

学习差动放大器DC扫描、AC、瞬态分析的方法。 参数给定：COX=(εsiεo)/tox

其中εsi=8.85*10-12，εo=3.9，tox =6.62nm；

un=350cm2，up=92.5 cm2。

2. 第一级电路设计步骤：

两级运放的设计，第一级运放主要为了提高增益，第二级主要为了增大输出电压摆幅。根据直流增益100dB的要求，一般第二级运放(共源级)的增益只有10左右，所以第一级运放的增益至少要达到1000，即60dB。

1． 启动cadcene工具：在Terminal中输入cds.setup

华中科技大学

IC课程设计

两级全差动运算放大器的设计

年 级: 学 号: 姓 名: 专 业: 指导老师:

二零一一年十二月

摘 要

应用0.18umCMOS工艺，设计了一个放大倍数为86dB、单位增益带宽为360MHz、负载为1pF的两级全差动运算放大器。可以满足一定的高速度、高精度的指标。两级分别由一个差分的共源放大器和一个折叠式放大器组成。通过运用差动输出代替普通两级运算放大器的单端输出，从而提高了输入动态范围、抑制共模信号和噪声的能力等性能。因此，优于一些传统的两级运算放大器。

关键词：全差动运算放大器； 共源放大器； 折叠式放大器

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Abstract

A fully differential operational amplifier with a DC-gain of 86dB and a gain-bandwidth of 360 MHz has been implemented in a 0.18um CMOS process.It

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第11章 基本放大电路11.4 静态工作点稳定的放大器11.5 射极输出器

海南风光

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§ 11.4 静态工作点的稳定 为了保证放大电路的稳定工作，必须有合 适的、稳定的静态工作点。但是，温度的变 化严重影响静态工作点。对于前面的电路(固定偏置电路)而言， 静态工作点由UBE、 和ICEO决定，这三个参 数随温度而变化，温度对静态工作点的影响 主要体现在这一方面。

UBE

T变

变 ICEO

IC变

Q点变

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温度对 值及ICEO的影响 T

、 ICEOiC

IC

总的效果是：

Q´ Q uCE

温度上升时 ，输出特性 曲线上移， 造成Q点上 移。

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总之：

T

IC

为此，需要改进偏置电路，当温度升高时, 能够自动减少IB, IB IC ,从而抑制Q 点的变化。保持Q点基本稳定。

常采用分压式偏置电路来稳定静态工作点。 电路见下页。

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静态工作点稳定的放大器 +E C 分压 式 偏 置 电 路

I2=(5~10)IB I1= I2 + IB I2

RB1 C1

I1 R IBB

C

ICC E

C2 RL uo

RB 2 VB EC RB1 RB 2

ui

RB2

I2 RE

IE CECE