三極管共射極放大電路

三極管共射極放大電路第1頁/共33頁三極管共射極放大電路第2頁/共33頁一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

學(xué)習(xí)共射放大電路的設(shè)計(jì)方法與調(diào)試技術(shù)；掌握放大器靜態(tài)工作點(diǎn)的測(cè)量與調(diào)整方法，了解在不同偏置條件下靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)放大器性能的影響；學(xué)習(xí)放大電路的電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻及頻率特性等性能指標(biāo)的測(cè)試方法；了解靜態(tài)工作點(diǎn)與輸出波形失真的關(guān)系，掌握最大不失真輸出電壓的測(cè)量方法；進(jìn)一步熟悉示波器、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、交流毫伏表的使用。第3頁/共33頁二、相關(guān)知識(shí)實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：閱讀實(shí)驗(yàn)說明部分內(nèi)容。使用EDA軟件對(duì)電路進(jìn)行仿真。做好實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告?zhèn)洳椤５?頁/共33頁在電路中靜態(tài)工作點(diǎn)為：

動(dòng)態(tài)參數(shù)：電壓放大倍數(shù)其中：二、相關(guān)知識(shí)第5頁/共33頁二、相關(guān)知識(shí)

要使放大器不失真地放大，工作點(diǎn)必須選擇合適。初選靜態(tài)工作點(diǎn)時(shí)，可以選取直流負(fù)載線的中點(diǎn)，即VCE＝1/2×VC或IC＝1/2×ICS。

(ICS為集電極飽和電流，ICS≈VC/RC)。這樣便可獲得較大輸出動(dòng)態(tài)范圍。當(dāng)放大器輸出端接有負(fù)載RL時(shí)，因交流負(fù)載線比直流負(fù)載線要陡，所以放大器動(dòng)態(tài)范圍要變小，如圖1所示。當(dāng)發(fā)射極接有電阻時(shí)，也會(huì)使信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍變小。要得到最佳靜態(tài)工作點(diǎn)，還要通過調(diào)試來確定，一般用調(diào)節(jié)偏置電阻RW1的方法來調(diào)整靜態(tài)工作點(diǎn)。第6頁/共33頁二、相關(guān)知識(shí)圖1放大器最佳靜態(tài)工作點(diǎn)第7頁/共33頁二、相關(guān)知識(shí)（測(cè)量線）同軸連接器信號(hào)參考屏蔽線信號(hào)輸入第8頁/共33頁二、相關(guān)知識(shí)（電路原理圖）第9頁/共33頁二、相關(guān)知識(shí)（Pspice電路原理圖）第10頁/共33頁二、相關(guān)知識(shí)

上頁電路圖共射放大電路的基極偏置電路采用RB1=RW1+R3和RB2=RW2+R4組成的分壓電路，并在發(fā)射級(jí)中接有電阻RE=R6，用來穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)。當(dāng)在放大電路輸入端輸入信號(hào)Vi后，在放大電路輸出端便可得到與Vi相位相反、被放大了的輸出信號(hào)Vo，實(shí)現(xiàn)了電壓放大。

注意：

Vi與Vs的區(qū)別，Vi是輸入信號(hào)，Vs是為了測(cè)量輸入電阻的附加信號(hào)。第11頁/共33頁二、相關(guān)知識(shí)（晶體管管腳圖）第12頁/共33頁四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)整和測(cè)量RL＝∞及RL＝2K時(shí)，電壓放大倍數(shù)的測(cè)量最大不失真輸出電壓Vomax（有效值）輸入電阻和輸出電阻的測(cè)量放大電路上限頻率fH、下限頻率fL的測(cè)量觀察靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)輸出波形的影響第13頁/共33頁1.靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)整和測(cè)量按所設(shè)計(jì)的放大器的元件連接電路，根據(jù)電路原理圖仔細(xì)檢查電路的完整性。開啟實(shí)驗(yàn)箱電源，用萬用表檢測(cè)15V工作電壓，確認(rèn)后，關(guān)閉實(shí)驗(yàn)箱電源。將放大器電路板的工作電源端與15V直流穩(wěn)壓電源接通。然后，開啟實(shí)驗(yàn)箱電源。此時(shí)，放大器處于工作狀態(tài)。第14頁/共33頁1.靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)整和測(cè)量將K1用連接線短路（閉合），RW2用連接線短路，調(diào)節(jié)電位器RW1，使電路滿足設(shè)計(jì)要求（ICQ＝1.5mA）。為方便起見，測(cè)量ICQ時(shí)，一般采用測(cè)量電阻Rc兩端的壓降VRc，然后根據(jù)ICQ=VRc／Rc計(jì)算出ICQ

。測(cè)量晶體管共射極放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)，并將測(cè)量值與理論估算值記錄在下表中。要充分考慮到萬用表直流電壓檔內(nèi)阻對(duì)被測(cè)電路的影響。如果測(cè)出VCEQ＜0.5V，則說明三極管已經(jīng)飽和；如果VCEQ≈+VC則說明三極管已經(jīng)截止。晶體管若VBEQ>2V，估計(jì)該晶體管已被擊穿。第15頁/共33頁1.靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)整和測(cè)量測(cè)量值理論估算值VBQ(V)VBEQ(V)VCEQ(V)ICQ(mA)VBQ(V)VBEQ(V)VCEQ(V)ICQ(mA)第16頁/共33頁2.電壓放大倍數(shù)的測(cè)量測(cè)量電壓放大倍數(shù)Au的方框圖（放大電路的工作電源未表示）第17頁/共33頁2.電壓放大倍數(shù)的測(cè)量測(cè)量最大不失真輸出電壓Vomax方框圖（放大電路的工作電源未表示）第18頁/共33頁2.電壓放大倍數(shù)的測(cè)量

保持放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)不變，調(diào)節(jié)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，使其輸出頻率f＝1kHz、幅度為10mV的正弦波，并將它加到放大電路的輸入端，作為信號(hào)源電壓Vs。不接輸出負(fù)載電阻，即：RL＝∞(開路)。放大電路的輸出端接示波器，觀察示波器所顯示的輸出電壓Vo，當(dāng)波形無失真現(xiàn)象時(shí)，用交流毫伏表分別測(cè)出Vs、Vi、V’

o（RL＝∞）的大小，將其值記錄在下表中。然后根據(jù)公式算出電壓放大倍數(shù)Au。增大輸入信號(hào)幅度，用示波器監(jiān)視輸出波形、交流毫伏表測(cè)出最大不失真輸出電壓Vomax，并記錄在下表中。第19頁/共33頁2.電壓放大倍數(shù)的測(cè)量放大電路輸出端接入負(fù)載電阻RL=2KΩ，保持函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸出頻率f＝1kHz、幅度為10mV的正弦波不變，測(cè)出此時(shí)的輸出電壓Vo（RL=2KΩ），將其值記錄在下表中。然后根據(jù)公式計(jì)算電壓放大倍數(shù)Au，并分析負(fù)載對(duì)放大電路電壓放大倍數(shù)的影響。增大輸入信號(hào)幅度，用示波器監(jiān)視輸出波形、交流毫伏表測(cè)出最大不失真輸出電壓Vomax，并記錄在下表中。第20頁/共33頁2.電壓放大倍數(shù)的測(cè)量

用示波器雙蹤觀察Vo和Vi的波形，測(cè)出它們的大小和相位。并將波形畫在同一坐標(biāo)紙上。測(cè)試條件實(shí)測(cè)值（有效值）理論值Vs（mV）Vi（mV）V’o或Vo（V）Vomax

（V）AuAuRL=∞RL=2KΩ表：注意

在做最后一個(gè)實(shí)驗(yàn)之前，應(yīng)一直保持靜態(tài)工作點(diǎn)不變。如果不小心調(diào)了電位器RW1，則應(yīng)重新進(jìn)行靜態(tài)調(diào)試，然后再繼續(xù)完成各個(gè)實(shí)驗(yàn)。第21頁/共33頁3.輸入電阻和輸出電阻的測(cè)量(1)放大電路的輸入電阻Ri的測(cè)量放大電路的輸入電阻Ri可用電阻分壓法來測(cè)量，圖中R為已知阻值的外接電阻，用交流毫伏表分別測(cè)出Vs和Vi，則圖放大電路輸入電阻的測(cè)量若R為可變電阻，調(diào)節(jié)R的阻值，使Vi=1/2Vs，則Ri=R。這種方法稱為半壓法測(cè)輸入電阻。第22頁/共33頁3.輸入電阻和輸出電阻的測(cè)量輸入電阻測(cè)量原理方框圖（放大電路的工作電源未表示）按圖接線，用示波器監(jiān)視輸出波形，交流毫伏表測(cè)出Vs和Vi有效值。由于R兩端沒有電路的公共接地點(diǎn)，若用交流毫伏表直接測(cè)R上的壓降，則會(huì)引入干擾，造成測(cè)量誤差。第23頁/共33頁3.輸入電阻和輸出電阻的測(cè)量圖放大電路輸出電阻的測(cè)量(2)放大電路的輸出電阻Ro的測(cè)量放大電路的輸出電阻可用增益改變法來測(cè)量，分別測(cè)出負(fù)載開路時(shí)的輸出電壓V'

o和帶上負(fù)載RL后的輸出電壓Vo，則也可采用半壓法測(cè)輸出電阻。第24頁/共33頁3.輸入電阻和輸出電阻的測(cè)量輸出電阻測(cè)量原理方框圖（放大電路的工作電源未表示）按圖接線，用示波器監(jiān)視輸出波形，用交流毫伏表分別測(cè)出空載和帶載時(shí)的輸出有效值。第25頁/共33頁4.放大電路上限頻率fH、下限頻率fL的測(cè)量放大電路的通頻帶

通常當(dāng)電壓增益下降到中頻增益0.707倍時(shí)(按功率分貝數(shù)即下降3dB)所對(duì)應(yīng)的上下限頻率用fH和fL表示，如圖所示，則fH與fL之間的范圍就稱為放大電路的通頻帶寬度BW

。即頻率特性曲線圖第26頁/共33頁4.放大電路上限頻率fH、下限頻率fL的測(cè)量測(cè)量方法（1）在ICQ＝1.5mA，RL=∞情況下，將頻率為1KHz的正弦信號(hào)加在放大器的輸入端，增大輸入信號(hào)幅度，監(jiān)視輸出電壓Vo仍保持不失真的正弦波。用交流毫伏表測(cè)出此時(shí)輸出電壓值Vo；（2）保持信號(hào)源輸出信號(hào)幅度不變，改變信號(hào)源輸出頻率（增加或減小），當(dāng)交流毫伏表測(cè)數(shù)的輸出電壓值達(dá)到Vo×0.707值時(shí)，停止信號(hào)源頻率的改變，此時(shí)信號(hào)源所對(duì)應(yīng)的輸出頻率即為上限頻率fH或下限頻率fL。第27頁/共33頁4.放大電路上限頻率fH、下限頻率fL的測(cè)量上下限頻率測(cè)量原理方框圖（放大電路的工作電源未表示）第28頁/共33頁靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)輸出電壓波形的影響:ICQ↑，vo出現(xiàn)飽和失真，形狀為“削頂”失真。ICQ↓，vo出現(xiàn)截止失真，形狀為“縮頂”失真。ICQ正常，當(dāng)加大輸入信號(hào)時(shí)，vo同時(shí)出現(xiàn)飽和與截止失真。5.觀察靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)輸出波形的影響第29頁/共33頁5.觀察靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)輸出波形的影響

在ICQ＝1.5mA，RL=∞情況下，將頻率為1KHz的正弦信號(hào)加在放大器的輸入端，增大輸入信號(hào)幅度，監(jiān)視輸出電壓Vo仍保持不失真的正弦波。將電位器RW1的滑動(dòng)端調(diào)到最下端，使靜態(tài)電流ICQ下降，用示波器觀察輸出波形是否出現(xiàn)失真、記錄此時(shí)的波形，并測(cè)出相應(yīng)的集電極靜態(tài)電流。若失真不夠明顯，可適當(dāng)增大輸入信號(hào)。將電位器RW1的滑動(dòng)端調(diào)到最上端，此時(shí)靜態(tài)電流ICQ增大，觀察輸出波形失真的變化，記錄此時(shí)的波形，并測(cè)出相應(yīng)的集電極靜態(tài)電流。根據(jù)上述兩種情況下所觀察到的波形，說明集電極偏置電流的大小對(duì)放大電路輸出動(dòng)態(tài)范圍的影響。第30頁/共33頁五、思考題在測(cè)試放大器的各項(xiàng)參數(shù)時(shí)，為什么要用示波器監(jiān)視輸出波形不失真？在測(cè)試Au、Ri和Ro時(shí)，怎樣選擇輸入信號(hào)Vi的大小和頻率？測(cè)試中，如果將信號(hào)源、毫伏表、示波器中的任一儀器的二個(gè)測(cè)試端上接線換位（即各儀器的接