共发射极放大电路学习卡片解读文档格式.docx
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13.积分运算电路(集成电路结构)
14.比较器(集成电路结构)
15.电流电压转换器(集成电路结构)
16.电压电流转换器(集成电路结构)
单元电路学习卡片1共发射极放大电路
共发射极放大电路学习要求:
1.电路仿真测试
2.电路理论分析与计算
3.电路实物制作与调试
图1共发射极放大电路
1.电路仿真测试:
把图1的共发射极放大电路输入到EWB仿真软件中,进行放大电路的性能指标参数测试。
如图2所示:
图2共发射极放大电路仿真电路
测试内容
(1)静态工作点
先点Analysis,再点DCOperatingPoint,得到直流工作点如图3所示
三极管三个极上的电位是UB=1.9658V,UC=7.44813V,UE=1.19416V.
三极管的偏置电压分别是UBE=0.7V,UCE=6.2V,
结论:
由于三极管偏置在合适的放大电路工作点,所以能够进行小信号放大.
图3三极管静态工作点
(2)观察信号波形
图4共发射极放大电路的输入输出信号波形
如图4所示,蓝色表示输入信号,红色表示输出信号,共发射极放大电路的输出信号波形与输入信号反相位,并且得到了较大的放大.
(3)测放大倍数
图5测输入输出电压
把示波器的指针放在被测信号上,读出指针显示框中的读数,如图5所示:
负号表示输出信号与输入信号反相位.
(4)测输入电阻
在信号源和放大器之间串联接入一个1KΩ电阻,用示波器读出接入1KΩ电阻前后,电路的输入信号,如图6所示,由测量值计算出输入电阻值为:
图6测输入电阻图
(5)测输出电阻
用示波器测量
(6)测频带宽度
先点Analysis,再点ACFreuency,然后设置扫频范围,对输出端即第9个节点进行测试,仿真设置如图7所示:
图7ACFrequencyAnalysis设置
点Simulate键得到仿真结果如图8所示:
图8频率特性测量
仿真结果表明有一个下限频率,通频带上限频率很宽.几乎是无限宽了.
上述用一个EWB仿真的软件对共发射极放大电路进行了性能指标参数的详细分析,与实际相比,EWB仿真软件提供的三极管模型有理想的和指定厂家的,无论采用什么三极管模型,都能基本反应出放大电路的特性,但是显然不同的三极管型号或模型,仿真的结果都有一些差异.因而模拟电路的分析与调试往往与所采用的器件有关,计算与测试结果只能反应某一特定的环境下的结果.
理论计算与分析是实现电子电路的非常好的设计手段,这方面是职业学校同学们的弱点,适当地学习一些计算与分析的方法,更能使你的动手能力如虎添翼,节约时间与成本.
下面是对图1共发射极放大电路的计算分析,可以和仿真分析进行对比;
设晶体管的=100,
=100Ω。
(1)求电路的Q点、
、Ri和Ro;
(2)若电容Ce开路,则将引起电路的哪些动态参数发生变化?
如何变化?
解:
(1)静态分析:
动态分析:
(2)Ri增大,Ri≈4.1kΩ;
减小,
≈-1.92。
3.实物制作与调试
相对仿真与计算而言,实物制作更麻烦了,需要选择合适的器件,线路板等,做好电路需要调试才能让三极管进入放大作用.
(1)电阻的选择
先熟悉一下常用电阻器标称阻值的六大数系中电阻值的标定规律,当前常用电阻器的阻值及其标示方法,
为了使工厂生产的电阻符合标准化的要求,同时也为了使电阻的规格不致太多,国家有关部门规定了一系列的阻值作为产品的标准,这一系列的阻值就叫做电阻的标称阻值。
电阻的标称阻值分为E6、E12、E24、E48、E96、E192六大系列,分别适用于允许偏差为±
20%、±
10%、±
5%、±
2%、±
1%和±
0.5%的电阻器。
其中E24系列为常用数系,E48、E96、E192系列为高精密电阻数系,普通电器设备一般不常采用。
对E6系列的电阻规定六个基本数:
1、1.5、2.2、3.3、4.7、6.8(即E6数系);
对E12系列的电阻规定十二个基本数:
1、1.2、1.5、1.8、2.2、2.7、3.3、3.9、4.7、5.6、6.8、8.2(即E12数系);
对E24系列的电阻规定二十四个基本数:
1、1.1、1.2、1.3、1.5、1.6、1.8、2.0、2.2、2.4、2.7、3.0、3.3、3.6、3.9、4.3、4.7、5.1、5.6、6.2、6.8、7.5、8.2、9.1(即E24数系)。
因而买电阻的时候不能按自己想象去买.
图1电路中的电阻值5KΩ可用4.7KΩ或5.1KΩ,300Ω可用270、300、330Ω等,只要可以将25KΩ的定值电阻改为可调电阻,来调节三极管的工作状态.
目的就是使三极管处于放大状态.如图
图9用于安装共发射极放大电路的线路板
图9是用于安装共发射极放大电路的线路板,可见,给三极管进行偏置的电阻可以有变化,但是必须要能够实现三极管处于合适的放大状态静态偏置,电阻与可调电阻的配合使用才能保证三极管处于合适的工作.
三、实践过程
1.实验电路
实验电路如图1所示。
各电子仪器连接时,为防止干扰,各仪器的公共端必须连在一起,同时信号源、交流毫伏表和示波器的引线应采用专用电缆线或屏蔽线,如使用屏蔽线,则屏蔽线的外包金属网应接在公共接地端上。
图1
2.调试静态工作点
(1)暂不接入交流信号,把稳压直流电源调到12V;
(2)将电位器RP调至最大(顺时针旋到底),接入12V直流电源;
(3)调节电位器RP,使IC=1.0mA(IC=I总-Ib),用直流电压表测量三极管B极、E极和C极对地电压UB、UE、UC值,记入表1。
表1实验数据表一(条件:
IC=1mA)
测量值
计算值
UB(V)
UE(V)
UC(V)
UBE(V)
UCE(V)
IC(mA)
2.9V
2.3V
6.9V
0.6V
4.6V
1mA
3.测量电压放大倍数
(1)调节音频信号发生器,使其输出有效值为5mV,频率为1KHz的正弦信号;
(2)把上述调节好的的正弦信号加在放大器输入端与地,作为ui;
(3)用示波器观察放大器输出电压uO波形,在波形不失真的条件下用交流毫伏表测量下述三种情况下的UO值,并用双踪示波器观察uO和ui的相位关系,记入表2,并计算电路的相应电压放大倍数AV。
表2实验数据表二(条件:
Ic=1.0mAUi=5mVRL=5.1K)
Ce接入状态
RL(KΩ)
Uo(V)
AV
观察记录一组uO和u1波形
直接对地
5.1K
450mV
90
t
2.2K接地
12mV
2.4
5.1K接地
8mV
1.6
4.观察静态工作点对电压放大倍数的影响
(1)置RC=5.1KΩ,RL=5.1KΩ,Ui=5mV,Ce直接对地;
(2)用示波器监视输出电压波形,在uO不失真的条件下,调节RP,使IC分别为表3中之值,用交流毫伏表分别测出UO值,计算电压放大倍数AV,记入表3。
表3实验数据表三 (条件:
RC=5.1KΩRL=5.1KΩUi=5mVCe直接对地)
0.5
0.8
1
1.2
1.4
UO(V)
240mV
380mV
450mV
550mV
600mV
48
76
110
120
5.观察静态工作点对输出波形失真的影响
(1)置RC=5.1KΩ,RL=5.1KΩ,Ce接2.2K对地;
(2)在未接入交流信号时,调节RP使IC=1.0mA,测出UCE值;
(3)输入700mV/1K正弦信号,使输出电压u0足够大但不失真。
并绘出u0的波形。
然后保持输入信号不变,分别将RP调到最大和最小位置,使波形出现失真,绘出u0的波形,并用直流电流表和直流电压表分别测出失真情况下的IC和UCE值,记入表4中。
表4实验数据四(条件:
RC=2.4KΩRL=5.1KΩUi=700mV)
u0波形
失真情况
管子工作状态
0.14
11V
顶部削顶
截止失真
1.0
不失真
放大正常
1.6V
底部削顶
饱和失真
6.测量输入电阻
在信号源和放大器之间串联接入一个1KΩ电阻,用示波器读出接入1KΩ电阻前后,电路的输入信号,由测量值计算出输入电阻值。
7.测输出电阻
用示波器测量负载电阻开路与接通情况下的输出电压,由测量值计算输出电阻值。
8.测频带宽度
增大输入信号频率直到输出信号下降到最大输出信号的
,记录下此时的输入信号频率fH,减小输入信号频率直到输出信号下降到最大输出信号的
,记录下此时的输入信号频率fL,频带宽度为BW=fH-fL
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