單管共發(fā)射極放大電路

1、 單管共發(fā)射極放大電路1、 實驗要求 (1)建立單管共發(fā)射極放大電路。 (2)分析共發(fā)射極放大電路放大性能。 (3)分析共發(fā)射極放大電路頻率特性。 (4)分析共發(fā)射極放大電路靜態(tài)工作點。2、 實驗內(nèi)容實驗內(nèi)容一：用ni multisim軟件驗證習題2.14，2.15，分析實驗結(jié)果。實驗內(nèi)容二：(1)建立單管共發(fā)射極放大電路實驗電路，如圖1-1所示。npn型晶體管(qnl電流放大系數(shù)為80，基極體電阻為100，發(fā)射結(jié)電容為3pf，集電結(jié)電容為2pf。用信號發(fā)生器產(chǎn)生頻率為lkhz、幅值為5mv的正弦交流小信號作為輸入信號。示波器分別接到輸入波形和輸出端觀察波形。(2)打開仿真開關(guān)，雙擊示波器，進

2、行適當調(diào)節(jié)后，用示波器觀察輸入波形和輸出波形。注意輸出波形與輸入波形的相位關(guān)系。并測量輸入波形和輸出波形的幅值，計算放大電路的電壓放大倍數(shù)。(3)建立共發(fā)射極放大電路靜態(tài)工作點測量電路。如圖1-2所示。利用直流電壓表和電流表測量集電極電壓、電流以及基極電流。判斷晶體管是否工作在放大區(qū)。(4)如果將基極電阻由580k改變?yōu)?00k，再測量各項電壓、電流，判斷晶體管是否工作在放大區(qū)。然后將圖11中基極電阻rb由580k改變?yōu)?00k，再用示波器觀察放大電路的輸入波形和輸出波形，觀察輸出波形發(fā)生什么樣的變化，屬于什么類型的失真。3、 實驗電路原理圖四、實驗結(jié)果及分析2-14 分析：電路圖一：要求集電

3、極電壓v0=（57）v，通過計算可知，r1的電阻值在（2.53.5）千歐，r2的電阻值為5.65千歐。設(shè)置r1的電阻值為3千歐，r2的電阻值為5.65千歐，測出的vo為6.004。電路圖二：將器件改為pnp管，要求電壓數(shù)值不變，保證集電極電壓|vo|、電流ic不變，通過計算可知，r1的電阻值為5.65千歐，r2的電阻值在（2.53.5）千歐。設(shè)置r1的電阻為5.65千歐，r2電阻值為3千歐，測出的vo為-6.044。2-15 分析：電路圖一：通過計算可知，ic的電流為16.74毫安，實際ic電流為14毫安。電路中存在誤差。電路圖二：由圖知，ib電流為0.479毫安，所以三極管是導通的。又由vc

4、e=-3.7760.，所以三極管處于放大區(qū)。分析：當r1=400千歐時，由于靜態(tài)工作點的向上偏移，出現(xiàn)飽和失真。5、 實驗結(jié)論 通過上機實驗，對三極管的工作原理有了更透徹的理解。在直流工作狀態(tài)下，以共發(fā)射極接法為例（信號從基極輸入，從集電極輸出，發(fā)射極接地），當基極電壓ub有一個微小的變化時，基極電流ib也會隨之有一小的變化，受基極電流ib的控制，集電極電流ic會有一個很大的變化，基極電流ib越大，集電極電流ic也越大，反之，基極電流越小，集電極電流也越小，即基極電流控制集電極電流的變化。但是集電極電流的變化比基極電流的變化大得多，這就是三極管的放大作用。ic 的變化量與ib變化量之比叫做三極

5、管的放大倍數(shù)。在交流工作狀態(tài)下，直流偏置是為了保證三極管工作在放大區(qū)。所謂的放大電路其實是一個小信號控制大信號的電路。基極回路是小信號回路，用來控制集電極這個大信號回路，原本的信號沒有被放大，只是在基極回路的控制下，集電極的大信號回路模擬出了基極的信號而已。這樣集電極電流被基極控制在比基極跟大的范圍內(nèi)變化，然后在集電極負載電阻上形成信號電壓，經(jīng)輸出電容隔離了直流分量，輸出了“放大了的”交流分量。三種基本組態(tài)晶體管放大電路信息科學與工程學院 通信3班 鄭睿 200808203251、 實驗要求 (1)分析工作點穩(wěn)定的共發(fā)射極放大電路性能。 (2)分析共集電極放大電路性能。 (3)分析共基極放大電

6、路性能2、 實驗內(nèi)容(1) 建立工作點穩(wěn)定的共發(fā)射極放大電路實驗電路如圖2-1所示。npn型晶體管取理想模式，電流放大系數(shù)設(shè)置為50，用信號發(fā)生器產(chǎn)生頻率為lkhz、幅值為10mv的正弦信號，輸入端電流表設(shè)置為交流模式，電路中用i鍵控制的開關(guān)選擇電路輸出端是否加負載。用空格鍵控制的開關(guān)選擇發(fā)射極支路是否加旁路電容。 (2)打開仿真開關(guān)，用示波器觀察電路的輸入波形和輸出波形。單擊示波器上expand按鈕放大屏幕，測量輸出波形幅值，計算電壓放大倍數(shù)。根據(jù)輸入端電流表的讀數(shù)計算輸入電阻。(3)利用l鍵撥動負載電阻處并關(guān)，將負載電阻開路，適當調(diào)整示波器a通道參數(shù)，再測量輸出波形幅值，然后用下列公式計算

7、輸出電阻ro。 其中vo是負載電阻開路時的輸出電壓。 (4)連接上負載電阻，再利用空格鍵撥動開關(guān)，使發(fā)射極旁路電容斷開，適當調(diào)整示波器a通道參數(shù)，再測量、計算電壓放大倍數(shù)。并說明旁路電容的作用。 (5)建立共集電極放大電路如圖2-2所示。npn型晶體管取理想模式，電流放大系數(shù)設(shè)置為50，用信號發(fā)生器產(chǎn)生頻率為lkhz、幅值為10mv的正弦信號，輸入端電流表設(shè)置為交流模式。 (6)打開仿真開關(guān)，用示波器觀察電路的輸入波形和輸出波形。單擊示波器上expand按鈕放大屏幕，測量輸出波形幅值，計算電壓放大倍數(shù)。根據(jù)輸入端電流表的讀數(shù)計算輸入電阻。(7) 仿照步驟3求電路輸出電阻。(8) 建立共基極放大

8、電路，如圖2-3所示。npn型晶體管取理想模式，電流放大系數(shù)設(shè)置為50。用信號發(fā)生器產(chǎn)生頻率為lkhz、幅值為10mv的正弦信號，輸入端電流表。 (9)打開仿真開關(guān)，用示波器觀察電路的輸入波形和輸出波形。單擊示波器上expand按鈕放大屏幕，測量輸出波形幅值，計算電壓放大倍數(shù)。根據(jù)輸入端電流表的讀數(shù)計算輸入電阻。 (10)仿照步驟3求電路輸出電阻。3、 實驗電路原理圖1、 工作點穩(wěn)定的共發(fā)射極放大電路2、 共集電極放大電路3、 共基極放大電路4、 實驗結(jié)果及分析1、 工作點穩(wěn)定的共發(fā)射極放大電路函數(shù)信號發(fā)生器參數(shù)設(shè)置波特圖：分析：當輸入信號頻率過低，低于下限角頻率，直接耦合電容起到分壓作用，不

9、能忽略。當輸入信號頻率過高時，高于上限角頻率，結(jié)電容電容起到分流作用，不能忽略。所以，輸入信號的頻率設(shè)置在中頻段。設(shè)置根據(jù)輸入輸出信號波特圖分析，中頻范圍在113hz9.6mhz之間。所以設(shè)置信號發(fā)生器的頻率在10hz。當電路中旁路電容和負載都閉合時的波形分析：當旁路電容和負載的開關(guān)都閉合的時候，放大倍數(shù)將近25.。輸入電阻ri=10*103v/5.7866=17.9k旁路電路閉合，負載斷開時的波形分析：旁路電路閉合，負載斷開時的時候，放大倍數(shù)為40。根據(jù)公式其中，voc是負載連接時的輸出電壓，vo是負載斷開時的輸出電壓。rl是負載電阻ro=500*2*10k/200*4-10k=2.5k輸出

10、電阻為2.5k。旁路電容斷開，負載閉合時的波形分析：旁路電容斷開，負載閉合時的時候，放大倍數(shù)為2.5。旁路電容的作用：1、 當不連接旁路電容時，放大倍數(shù)為25。當連接旁路電容時，放大倍數(shù)為2.5。旁路電容具有降低電路放大倍數(shù)的作用。2、 當不連接旁路電容時，電流表的讀數(shù)一直在波動。當連接旁路電容時，電流表的讀數(shù)相對穩(wěn)定。旁路電容具有穩(wěn)定直流靜態(tài)工作點的作用。旁路電容、負載都斷開的波形分析：旁路電容、負載都斷開的時候，放大倍數(shù)為5.。2、 共集電極放大電路函數(shù)信號發(fā)生器參數(shù)設(shè)置負載閉合時的波形：分析：當負載閉合時，放大倍數(shù)為1。輸入電阻ri=vi/i=10*103v/0.075=133k負載斷開

11、時的波形：分析：當負載斷開時，放大倍數(shù)為1。根據(jù)公式其中，voc是負載連接時的輸出電壓，vo是負載斷開時的輸出電壓。rl是負載電阻ro=10*5.1k/9.8-5.1k=1043、 共發(fā)射極放大電路函數(shù)信號發(fā)生器參數(shù)設(shè)置負載閉合時的波形：分析：當負載閉合時，放大倍數(shù)為50。輸入電阻ri=vi/i=10/0.197=50負載斷開時的波形：分析：當負載閉合時，放大倍數(shù)為50。根據(jù)公式其中，voc是負載連接時的輸出電壓，vo是負載斷開時的輸出電壓。rl是負載電阻ro=21*10k/18-10k=17k5、 實驗結(jié)論 根據(jù)實驗數(shù)據(jù)得出，共發(fā)放大器的輸入電阻為17.9k，輸出電阻為2.5k。共集放大器的

12、輸入電阻為133k，輸出電阻為104。共基放大器的輸入電阻為50，輸出電阻為17k。共集放大器更接近于一個理想的電壓放大器，而共集放大器更接近于一個理想的電流放大器。 三種基本放大電路各有特點，用途也不一樣，下面從幾個主要方面加以比較：電流放大倍數(shù)共發(fā)射極電路的輸入電流是基極電流ib，輸出電流是集電極電流ic，電流放大倍數(shù)ki=ic/ib=，通常是很大的。共基極電路的 輸入電流是發(fā)射極電流ie，輸出電流是集電極電流ic，電流放大倍數(shù)就是a=ic/ie，由于ic小于ie，所以a總是小于1的。共集電極電路的輸入電流 為ib，輸出電流是ie，所以電流放大倍數(shù)ki=ie/ib=（ib+ic）/ib=1

13、+，可見放大倍數(shù)也是很大的。電壓放大倍數(shù)共發(fā)射極電路的輸入端實際上就是三極管的發(fā)射結(jié)，并處于正向電壓工作狀態(tài)，所以從輸入端看進去，輸入阻抗r是較低的。而輸出端的集電 結(jié)是處于反向電壓狀態(tài)，輸出阻抗很大。由于共發(fā)射極電路的電流放大倍數(shù)很大，輸出電流ic就會在輸出端產(chǎn)生很大的輸出電壓vo，因而共發(fā)射極電路的電壓放 大倍數(shù)是很大的。共基極電路的電流放大倍數(shù)雖然小于1，但是可以選擇較大的集電極負載電阻rc，并且選擇合適的集電極電源ec，使rc增大后ic不變，那 么在rc上仍可得到很大的輸出電壓vo，使電壓放大倍數(shù)遠大于1。共集電極電路的輸入端是集電結(jié)，并處于反向電壓狀態(tài)，所以輸入阻抗很高，而輸出阻抗很

14、 低，這樣就使得共集電極電路的電壓放大倍數(shù)總小于1。功率放大倍數(shù)功率p=iu，功率放大倍數(shù)kp=p出/p入，因而這三種電路都具有功率放大能力。譬如共基極電路，雖然它的電流放大倍數(shù)1，但電壓放大倍數(shù)較大，所以仍有功率放大倍數(shù)。當然，比較起來，共發(fā)射極電路的功率放大倍數(shù)最高。頻率特性放大器的頻率特性是指放大器在工作頻率范圍內(nèi)其放大倍數(shù)隨頻率的變化特性。通常是用一根曲線來表示，如圖4。圖中水平軸上的刻度表示頻率由 低到高的變化，垂直軸上的刻度表示放大倍數(shù)k自小到大的變化，兩軸的交點o是變化的起點叫做原點。從曲線可看出：隨頻率升高，放大器的放大倍數(shù)是逐漸下降 的。這是為什么呢？主要是因為三極管的和都是

15、隨頻率升高而降低的。例如pnp三極管使用在低頻的情況下，內(nèi)部大量載流子通過基極到集電極的過程中，由 于基極做得極薄，通過基極的時間（一般叫渡越時間）相比于信號周期可以忽略不計，也就是說只有很少一部分來不及到達集電極被基極中的電子復(fù)合。當三極管工 作在高頻的情況下，若渡越時間與信號周期相比差不多，就會使擴散的載流子在還沒有來得及通過基極到達集電極時，交流信號的方向就發(fā)生變化，結(jié)果使截流子在 基極被電子復(fù)合的可能性大大增加，也就是ib增加，ic卻減小，因此當頻率升高時放大倍數(shù)下降。 場效應(yīng)管放大電路信息科學與工程學院 通信3班 鄭睿 200808203251、 實驗要求 (1)建立場效應(yīng)管放大電路

16、。 (2)分析場效應(yīng)管放大電路的性能2、 實驗內(nèi)容(1)建立結(jié)型場效應(yīng)管共源放大電路。結(jié)型場效應(yīng)管取理想模式。用信號發(fā)生器產(chǎn)生頻率為lkhz、幅值為10mv的正弦信號。(2)打開仿真開關(guān)，用示波器觀察場效應(yīng)管放大電路的輸入波形和輸出波形。測量輸出波形的幅值，計算電壓放大倍數(shù)。(3)建立如圖3-3所示的場效應(yīng)管放大電路的直流通路。打開仿真開關(guān)，利用電壓表和電流表測量電路靜態(tài)參數(shù)。3、 實驗電路原理圖結(jié)型場效應(yīng)管共源放大電路場效應(yīng)管放大電路的直流通路4、 實驗結(jié)果及分析1、函數(shù)信號發(fā)生器參數(shù)設(shè)置輸入信號輸出信號波形：分析：共源放大電路的電壓放大倍數(shù)為10。輸出波形的幅值為100mv。2、 場效應(yīng)管

17、放大電路的直流通路大電路的直流通路分析：根據(jù)實驗數(shù)據(jù)可得，場效應(yīng)管的漏源電壓為15.076v，柵源電壓為0.411v，漏極電流為0.05ma。電壓表和電流表測到的柵源電壓，漏源電壓，漏極電流。5、 實驗結(jié)論 由實驗數(shù)據(jù)可得，場效應(yīng)管的柵極電流很小，幾乎為0，即場效應(yīng)管的輸入電阻很大。 與雙極型晶體管放大電路的共發(fā)射極、共集電極和共基極電路相對應(yīng)，場效應(yīng)管放大電路也有三種基本組態(tài)：共源電路、共漏電路、共柵電路。其電路結(jié)構(gòu)與分析方法與雙極型晶體管放大電路類似。共源電路類似于雙極型晶體管放大電路的共發(fā)電路，共漏電路類似于雙極型晶體管放大電路的共集電路，共柵電路類似于雙極型晶體管放大電路的共基電路。場

18、效應(yīng)管區(qū)別于晶體管主要有兩點：1、 場效應(yīng)管的輸入電阻很大，晶體管的輸入電阻較??；2、 場效應(yīng)管是單極型器件，晶體管是雙極型器件。單極型器件是指只有一種載流子參與運動，雙極型器件是兩種載流子參與運動。場效應(yīng)管只有自由電子參與導電，而晶體管的自由電子和空穴兩種載流子參與導電。 差動放大電路信息科學與工程學院 通信3班 鄭睿 200808203251、 實驗要求 (1)建立差動放大電路。 (2)分析差動放大電路性能。2、 實驗內(nèi)容 (1)建立單端輸入、單端輸出長尾式差動放大電路。t1、t2均為npn晶體管，采用理想模式，電流放大系數(shù)設(shè)為50。用信號發(fā)生器產(chǎn)生頻率為lkhz、幅值為10my的正弦信號

19、。示波器通道a輸入設(shè)為500mvdiv，通道b輸入設(shè)為10mvdiv。 (2)打開仿真開關(guān)，用示波器觀察長尾式差動放大電路的輸入波形和輸出波形。測量輸出波形幅值，計算差模電壓放大倍數(shù)。 (3)按空格鍵撥動開關(guān)，使差動放大電路兩個輸入端同時輸入同樣的信號，即共模信號。示波器通道a輸入改設(shè)為10mvdiv，再用示波器觀察長尾式差動放大電路的輸入波形和輸出波形。測量輸出波形幅值，計算共模電壓放大倍數(shù)。 (4)計算共模抑制比3、 實驗電路原理圖單端輸入、單端輸出長尾式差動放大電路4、 實驗結(jié)果及分析函數(shù)信號發(fā)生器參數(shù)設(shè)置1、開關(guān)打在下邊，輸入差模信號差動放大電路兩個輸入端輸入差模信號的輸入輸出波形分析

20、：輸出波形幅值為1.435v。差模電壓放大倍數(shù)為100。2、開關(guān)打在上邊，輸入共模信號差動放大電路兩個輸入端輸入共模信號的輸入輸出波形分析：輸出波形幅值很小，接近于0v。差模電壓放大倍數(shù)幾乎為0。5、 實驗結(jié)論 理論方面我們學習了差分放大電路具有放大差模信號，抑制共模信號的作用。通過實驗電路的仿真，從輸入輸出波形中加深了知識的理解和消化。 從實驗數(shù)據(jù)可得，輸入差模信號時，電壓放大倍數(shù)為100。輸入共模信號時，電壓放大倍數(shù)幾乎為0。從實驗中可以得出差分放大電路具有放大差模信號、抑制共模信號的作用。差分放大電路對差模信號具有抑制零點漂移的作用。一方面，電路結(jié)構(gòu)的對稱性，另一方面，接在發(fā)射結(jié)的re電

21、阻起到的負反饋作用。 基本差動放大電路可以看成由兩個電路參數(shù)完全一致的單管共發(fā)射極電路所組成。差分放大電路對差模信號有放大能力，而對共模信號具有抑制作用。差模信號指電路的兩個輸入端輸入大小相等，極性相反的信號。共模信號指電路的兩個輸入端輸入大小相等，極性相同的信號。共模抑制比等于差模電壓放大倍數(shù)與共模電壓放大倍數(shù)之比負反饋放大電路信息科學與工程學院 通信3班 鄭睿 200808203251、 實驗要求(1)建立負反饋放大電路。(2)分析負反饋放大電路的性能。2、 實驗內(nèi)容(1)建立電壓串聯(lián)負反饋放大電路。晶體管為qnl，用信號發(fā)生器產(chǎn)生頻率為lkhz、幅值為5mv的正弦交流小信號作為輸入信號。

22、示波器分別接到輸入端和輸出端觀察波形。 (2)打開仿真開關(guān)，雙擊示波器，進行適當調(diào)節(jié)后，觀察輸入波形和輸出波形。測量輸入波形和輸出波形的幅值，計算電路閉環(huán)電壓放大倍數(shù)并與理論計算值相比較。 (3)對于電路反饋電阻rf進行參數(shù)掃描分析，以觀察反饋電阻變化對閉環(huán)增益及通頻帶的影響。具體步驟是：選擇analysisparametersweep命令，彈出parametersweep對話框，選取掃描元件為rf、掃描起始值為5k，掃描終止值為20k、掃描型態(tài)為linear、步進值為5k、輸出節(jié)點為3，再選擇暫態(tài)分析或ac頻率分析，然后單擊simulate按鈕進行分析。3、 實驗電路原理圖電壓串聯(lián)負反饋放大

23、電路4、 實驗結(jié)果及分析輸入輸出波形分析：輸入波形的幅值為4.998mv。輸出波形的幅值為437.899mv。閉環(huán)放大倍數(shù)為70。對于電路反饋電阻rf進行參數(shù)掃描分析，以觀察反饋電阻變化對閉環(huán)增益及通頻帶的影響參數(shù)設(shè)置：具體步驟：選擇analysisparametersweep命令，彈出parametersweep對話框，選取掃描元件rf、掃描起始值為5k，掃描終止值為20k、掃描型態(tài)為linear、步進值為5k、輸出節(jié)點為3ac頻率分析暫態(tài)分析5、 實驗結(jié)論負反饋雖然使放大電路的增益下降，但是能改善放大電路的性能，穩(wěn)定靜態(tài)工作點，有效提高電路的通頻帶，能夠提高電路放大倍數(shù)的穩(wěn)定性、能夠擴展通頻帶等。如果負反饋放大電路屬于深度負