共射共集放大电路.docx
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共射共集放大电路
共射——共集放大电路
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指导教师:
2013年12月3日
一、实验目的
1.进一步熟悉放大电路技术指标的测试方法。
学习用示波器观察波形的输入、输出信号的幅值及相位。
2.了解多级放大电路的级间影响。
二、实验原理
1.电路分析:
如图〔a〕,该电路为共射—共集组态的阻容耦合两级放大电路,第一级是共射放大电路,第二级是共集放大电路,其静态工作点可通过电位器Rp来调整,两级均采用NPN型硅三极管3DG6。
由于级间耦合方式是阻容耦合,电容对直流有隔离作用,所以两级的静态工作点是彼此独立、互不影响的。
对于交流信号,各级之间有着密切联系:
前级的输出电压是后级的输入信号,而后级的输入阻抗是前级的负载。
第一级采用了共射电路,具有较高的电压放大倍数,但输出电阻较大。
第二级采用共集电路,虽然电压放大倍数小(近似等于1),但输入电阻大,向第一级索取功率小,对第一级影响小;同时其输出电阻小,可弥补单级共射电路输出电阻大的缺点,使整个放大电路的带负载能力大大增强。
2.静态工作点设置与调整:
共射电路静态工作点可适当提高,共集电路可通过Rp改变静态工作点。
3.测电压放大倍数:
电压的放大倍数Au=输出电压U0/输出电压的有效值Ui:
Au=U0/Ui
总的放大倍数Au=第一级放大倍数Au1﹒第二级放大倍数Au2:
Au=Au1﹒Au2
第一级放大倍数Au1=-β〔Rc1//Ri2〕/(rbe1+(1+β1)Re1)
其中:
Ri2≈(Rb22+Rp)//(rbe+(1+β)R´L)
AU2≈1
Au=Au1﹒Au2
4.输入、输出电阻的测量
该放大电路的输入电阻即第一级共射电路的输入电阻;输出电阻即第二级共集电路的输出电阻。
Ri=Ri1=Rb11//Rb12//[rbe1+(1+β1)Re1]
输入电阻Ri的测量:
电阻R的阻值,只需用万用表分别测出R两端的电压
和
,即有:
R的阻值最好选取和
同一个数量级,过大易引入干扰;太小那么易引起较大的测量误差。
输出电阻R0的测量:
输出电阻的测量原理如图1-4所示。
用万用表分别测量出开路电压
和负载电阻上的电压
,那么输出电阻
可通过计算求得。
〔取
和
的阻值为同一数量级以使测量值尽可能准确〕
5.幅频特性的测量:
多级放大电路的通频带比任何一级放大电路的通频带窄,级数越多,通频越带窄。
三、实验仪器
双踪示波器1台
数字万用表1台
信号发生器1台
交流毫伏表1台
直流稳压电源1台
四、实验内容
1.按图〔a〕电路所示参数计算第一级上偏置电阻Rb11的阻值范围(设ICQ1=1~1.3mA),并将其值标在电路图上。
Rb11=53.5~65.3k
2.组装共射—共集两级放大电路,接入事先调整好的电源+12V。
3.合上开关S,输入ƒ=1KHz,Vi=20mV的正弦信号至放大器的输入端,用示波器观察输出电压Uo的波形。
调节电位器Rp,使Uo到达最大不失真。
关闭信号源(使Ui=0),用万用表分别测量第一级与第二级的静态工作点,将数据填入表3-1中测量方法同实验二。
表3-1
Q
T
ICQ/mA
UCEQ/V
UBEQ/V
第一级
1.05
5.77
0.69
第二级
8.30
3.36
0.71
4.翻开信号源,输入f=1KHz,Ui=20mV的正弦波,测试多级放大器总的电压放大倍数Au和分级电压放大倍数Au1、Au2,将数据填入表3-2中。
表3-2
Ui
Uo1
Uo2
Rl=Ri2
Au1=Uo1/Ui
Rl=Ri2
Rl=5.1kΩ
Ro
断开S
合上S
Rl=Ri2
Rl=∞
Rl=5.1KΩ
Au2=Uo2/Uo1
Au=Uo2/Ui
Rl=∞
Rl=5.1KΩ
20mV
1.2V
0.6V
1.15V
1.12V
1.12V
57.5
0.98
55
136.6Ω
5.定性测绘Ui、U01、U02的波形
选用U02作外触发电压,送至示波器的外触发接线端。
将双踪示波器的一个通道CH1接输入电压Ui,而另一个通道CH2那么分别接U01和U02,用示波器分别观察它们的波形,定性将它们画在图3-2中,并比拟它们的相位关系。
五、考前须知
1.电路组装好,进展调试时,如发现输出电压有高频自激现象,可采用滞后补偿,即在三极管的基极和集电极之间加一消振电容,容量约为200pF左右。
2.如电路工作不正常,应先检查各级静态工作点是否适宜,如适宜,那么将交流输入信号一级一级地送到放大电路中去,逐级追踪查找故障所在。
3.用双踪示波器测绘多个波形时,为正确描绘它们之间的相位关系,示波器应选择外触发工作方式,并以电压幅值较大、频率较低的电压作为外触发电压送至示波器的外触发输入端。
六、数据分析:
a.Ui=20mv
断开S:
Rl=∞,Uo1=1.2V〔共射电路:
放大倍数大〕
〔共射极放大倍数Au1=U01/Ui=60〕
Rl=5.1KΩ,Uo1=0.6V〔共射电路:
带负载能力弱〕
(与Rl=∞,Uo1=1.2V比拟时,可知Uo1)
合上S:
Rl=Ri2,Uo1=1.15V〔第二级的输入电阻很大〕
Rl=∞,Uo2=1.12V〔共集电路:
放大倍数小〕
〔共集极放大倍数Au2=U02/U01=0.98〕
Rl=5.1KΩ,Uo2=1.12V〔共集电路:
带负载能力强〕
(与Rl=∞,Uo1=1.12V比拟时,可知U02根本上没什么变化〕
b.波形图能说明共射电路反相放大的特点及共集电路放大倍数约为1,图像和共射的根本同步。
七、仿真
1.原理图〔第一级〕:
结果〔第一级〕〔与输入信号相比,反相放大〕:
2.原理图〔第二级〕
仿真结果〔第二级〕(与第一级同步):
八、总结与发现
1 此电路中,当通直流信号时,由于两极间采用阻容耦合方式,所以两级的静态工作点彼此独立,互不影响。
当对于交流信号,前级的输出电压是后级的输入信号,而后级的输入阻抗是前级的负载。
2 共射电路:
较高的电压放大倍数〔优点〕,输出电阻较大〔缺点〕;
共集电路:
电压放大倍数小〔缺点〕,输出电阻大〔有点〕;
共射-共集放大电路:
放大倍数大,且相比于共射电路其带负载的能力也大大提高。
3 共集变化范围窄,波形变化小,不易调到失真。
而共发射极时,变化范围大,幅度变化大,波形变化大,容易调到失真,但在这种情况下调到失真为静态工作点设置不合理导致的。
4 当输入信号为20mV时,第二级静态工作点可调范围大,不易出现失真现象。
而当输入信号为60mV时,当调电位器时,由于输入信号大,只要稍微调一下电位器,就会超出静态工作点的范围,而出现失真现象。
当输入信号更大时,就会使电路直接失真,而出现方波。
但这种失真与上述失真不同。
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