模电实验论文

晶体管共射极单管放大器的探究

张钦泉

（物理085班 2080231226）

一、摘要

讨论了探究晶体管共射极单管放大器的具体过程，总结了笔者做这个实验的经验和一些注意事项，希望对大家今后做该实验有所帮助，同时也欢迎大家对其中的不足之处进行指正。

二、关键字

共射极单管放大器静态工作点电压放大倍数实验过程探讨三、背景

在电子电路中将信号分为模拟信号和数字信号，两种信号可以通过A/D转换电路（模拟信号到数字信号）或D/A（数字信号到模拟信号）转换电路进行相互转换。而对模拟信号最基本的处理是放大，而且放大电路是构成各种功能模拟电路的基本电路。

为了更好地了解放大电路的特性，为以后学习各种功能模拟电路打好基础，笔者就放大电路中的一种放大器—晶体管共射极单管放大器用仿真模拟软件Proteus7进行了探究。

四、实验内容

对元件库2N5551晶体管组成的共射放大器（如图a）进行探究，调试其静态工作点，测量其电压放大倍数以及探究静态工作点对电压放大倍数的影响。

（一）实验原理

图2－1为电阻分压式工作点稳定单管放大器实验电路图。它的偏

置电路采用1B R 和2B R 组成的分压电路，并在发射极中接有电阻E R ，以稳定放大器的静态工作点。当在放大器的输入端加入输入信号i U 后，在放大器的输出端便可得到一个与i U 相位相反，幅值被放大了的输出信号o U ，从而实现了电压放大。

图2－1 共射极单管放大器实验电路

在图2－1电路中，当流过偏置电阻1B R 和2B R 的电流远大于晶体管Q1 的

基极电流B I 时（一般5～10倍），则它的静态工作点可用下式估算

CC

B2

B1B1

B U R R R U +≈

()CE CC C C E U U I R R =-+

电压放大倍数

be L

C V r R R β

A // -=

C

E

BE

B E I R U U I ≈-≈

输入电阻 12////i B B be R R R r = 输出电阻

o C

R R ≈

放大器的测量和调试一般包括：放大器静态工作点的测量与调试，消除干扰与自激振荡及放大器各项动态参数的测量与调试等。 1、 放大器静态工作点的测量

测量放大器的静态工作点，应在输入信号i U ＝0的情况下进行， 即将放大器输入端与地端短接，然后选用量程合适的直流毫安表和直流电压表，分别测量晶体管的集电极电流C I 以及各电极对地的电位B U 、

C U 和E U 。一般实验中，为了避免断开集电极，所以采用测量电压E U 或C U ，然后算出C I 的方法，例如，只要测出E U ，即可用

E E E C R U I I =

≈算出C

I （也可根据C

C

CC

C R U U I -=，由C U 确定C I ）， 同时也能算出BE B E U U U =-，CE C E U U U =-。

为了减小误差，提高测量精度，应选用内阻较高的直流电压表。 2、放大器动态指标测试 1) 电压放大倍数V A 的测量

调整放大器到合适的静态工作点，然后加入输入电压i U ，在输出电压o U 不失真的情况下，用交流毫伏表测出i U 和o U 的有效值i U 和o U ，则

i 0

V U U A =

2) 输入电阻i R 的测量

为了测量放大器的输入电阻，按图2－4 电路在被测放大器的输入端与信号源之间串入一已知电阻S R ，在放大器正常工作的情况下， 用交流毫伏表测出S U 和i U ，则根据输入电阻的定义可得

i

i S S i

U R R U U =

-

图2－4 输入、输出电阻测量电路 测量时应注意下列几点:

① 由于电阻S R 两端没有电路公共接地点，所以测量S R 两端电压R

U 时必须分别测出S U 和i U ，然后按R S i U U U =-求出R U 值。

② 电阻S R 的值不宜取得过大或过小，以免产生较大的测量误差，通常取S R 与i R 为同一数量级为好，本实验可取S R ＝1～2.4K Ω。 3) 输出电阻o R 的测量

按图2-4电路，在放大器正常工作条件下，测出输出端不接负载L

R 的输出电压o U 和接入负载后的输出电压L U ，根据

O

L O L

L U R R R U +=

即可求出

L L

O

O 1)R U U (

R -=

在测试中应注意，必须保持L R 接入前后输入信号的大小不变。 （二）实验设备与器件

1、＋12V直流电源

2、晶体三极管2N3053型

3、双踪示波器

4、滑变电阻、电阻器、电容器若干

5、直流电压表

6、直流毫安表

7、正弦信号源 8、交流毫伏表

9，电键两个、双刀双掷开关一个

（三）实验步骤

实验电路如图2－1所示。

1、调试静态工作点

接通直流电源前，先将RW调至最大，使正弦信号源输出为零。接

通＋12V电源、调节RW，使

I＝2.0mA（即E U＝2.0V），用直流电压表

C

测量

U、E U、C U及用万用电表测量2B R值。记入表2－1。

B

表2-1

I＝2.0mA

C

2、测量电压放大倍数

在放大器输入端加入频率为1KHz的正弦信号

U，调节正弦信号源

S

的幅度使放大器输入电压

U 10mV，同时用示波器观察放大器输出电压

i

U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o

U值，并用双踪示波器观察o U和i U的相位关系，记入表2－2。

o

表2－2 Ic＝2.0mA

U＝ 10.0mV

i

150

3、测输入电阻和输出电阻

置C R ＝2.4K Ω，L R ＝2.4K Ω，C I ＝2.0mA 。输入f ＝1KHz 的正弦信号，在输出电压o U 不失真的情况下，用交流毫伏表测出S U ,i U 和L U 记入表2-3

保持US 不变，断开L R ，测量输出电压o U ，记入表2-3 表2-3 Ic ＝2mA Rc ＝2.4K Ω L R ＝2.4K Ω

（四）实验处理

1、静态工作点和动态参数的估算

11220

12 2.8185.36B B B B R U V V

R R ≈

=?=+

2.810.7

2.111B BE E C

E U U I mA mA I R --≈

==≈

()12 2.11(2.41) 4.83CE CC C C E U U I R R V V =-+=-?+=

因为 '26

(1)300(1100) 1.542.11

T be bb EQ U r r K I β≈++?

=++?Ω=Ω

所以 电压放大倍数

// 2.4

100155.841.54C L V be R R A r β

=-=-?=-

输入电阻

12//// 1.39i B B be R R R r K ==Ω 输出电阻 2.4o C R R k ≈=Ω

2、静态工作点和动态参数的测量 根据表2-1有

2.0

2.01E C E E U I I mA mA R ≈=

==

2.69 2.00.69BE B E U U U V V =-=-= 7.21 2.0 5.21CE C E U U U V V =-=-=

根据表2-2有

当 2.4C R K =Ω L R =∞ 时，放大倍数： 1.50

1500.010o V i U A U =

==; 当 1.2C R K =Ω L R =∞ 时，放大倍数：

0.80800.010o V i U A U =

==; 当 2.4C R K =Ω 2.4L R K =Ω 时，放大倍数：0.78

780.010o V i U A U =

==;

根据表2-3， 放大倍数： 1.50

1500.010o V i U A U =

==

输入电阻：

10

2.4 1.4226.910i i S S i U R R K K U U =

=?Ω=Ω

-- 输出电阻： 1.50

(

1)(1) 2.4 2.220.78o o L L U R R K K U =-=-?Ω=Ω

（五）实验结果

1、列表整理如表2-4

由表2-4可知，实验存在误差，但在误差范围内。

分误差产生的原因有晶体管的参数存在一个范围导致选择可能不准确、读数和计算时有效位数的取值以及元件的选择等方面，可通过精调精读、多次测量取平均值等方法来减小误差。

2、RC，RL及静态工作点对放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻的影响。

根据公式：

//

C L

V

be

R R

A

r

β

=-

，'

(1)T

be bb

EQ

U

r r

I

β

≈++?

，12

//// 1.39

i B B be

R R R r K

==Ω， 2.4

o C

R R k

≈=Ω

所以，当C R和L R大或静态工作点升高时，放大器电压放大倍数增大、输入电阻增大、输出电阻减小；反之，放大器电压放大倍数减小、输入电阻减小、输出电阻增大。

3、静态工作点变化对放大器输出波形的影响

实验过程中发现，当静态工作点较高时，较容易出现饱和失真；静态工作点较低时，较容易出现截止失真；因此，静态工作点的合适与否是这个试验成功与否的关键。

五、参考资料

1、《模拟电路实验指导书》，主编：嘉应学院电子信息工程学院实验室

2、《Proteus7使用教程》，来源：互联网搜集整理

3、《模拟电子技术基础》，童诗白、华成英，高等教育出版社