东大模电实验三极管放大电路设计

东南大学电工电子实验中心

实验报告

课程名称：模拟电子电路基础

第三次实验

实验名称：三极管放大电路设计

院（系）：专业：

姓名：学号：

实验室: 105 实验组别：

同组人员：实验时间：2015年05月04日评定成绩：审阅教师：

实验三三极管放大电路设计

一、实验目的

1.掌握单级放大电路的设计、工程估算、安装和调试；

2.了解三极管、场效应管各项基本器件参数、工作点、偏置电路、输入阻抗、输出阻抗、

增益、幅频特性等的基本概念以及测量方法；

3.了解负反馈对放大电路特性的影响。

4.掌握多级放大电路的设计、工程估算、安装和调试；

5.掌握基本的模拟电路的故障检查和排除方法，深化示波器、稳压电源、交流毫伏表、

函数发生器的使用技能训练。

二、预习思考：

1.器件资料：

上网查询本实验所用的三极管9013的数据手册，画出三极管封装示意图，标出每个管脚的名称，将相关参数值填入下表：

注：额——表示Absolute maximum ratings，最大额定值。

2.偏置电路：

图3-3中偏置电路的名称是什么？简单解释是如何自动调节晶体管的电流I C以实现稳定直流工作点的作用的，如果R1、R2取得过大能否再起到稳定直流工作点的作用，为什么？

答：

①图3-1偏置电路名称：分压式偏置电路。

②自动调节晶体管电流Ic以实现稳定直流工作点的作用的原理：

当温度升高，会引起静态电流ICQ(≈IEQ)的增加，此时发射极直流电位UEQ=IEQ*RE 也会增加，而由于基极电位UBQ基本固定不变，因此外加在BJT发射结上的电压UBEQ=UBQ-UEQ将减小，迫使IEQ减小，进而抑制了ICQ的增加，使ICQ基本维持不变，达到自动稳定静态工作点的目的。同理，当温度降低时，ICQ减小，UEQ同时减小，而UBEQ则上升促使IEQ增大，抑制了ICQ 的减小，进而保证了Q点的稳定。

③若R1、R2取得过大，则不能再起到稳定工作点的作用。这是因为在此情况下，

流入基极的电流不可再忽略，UB不稳定导致直流工作点不稳定。

3.电压增益：

(I)对于一个低频电压放大器，一般希望电压增益足够大，根据您所学的理论知识，分

析有哪些方法可以提高电压增益，分析这些方法各自优缺点，总结出最佳实现方案。

答：提高电压增益的方法：从增益的公式来看，可以通过提高β值与Rc、减小rbe 值来提高增益，但各有其弊端。提高β虽可行但选择范围有限，改变Rc、rbe会影响到静态工作点。还可以在电路中引入正反馈，可这种方法会影响电路工作的稳定性，因而不常用。此外，还可以通过多级放大电路实现，这种方法往往增益大、输入电阻大、输出电阻小，在工程中广为应用。

(II)实验中测量电压增益的时候用到交流毫伏表，试问能否用万用表或示波器，为什么？

答：不能，因为实验中所测信号幅度很小，用示波器测量将把噪声计入幅值，万用表测量的灵敏度低。

4.输入阻抗：

1)放大器的输入电阻R i反映了放大器本身消耗输人信号源功率的大小，设信号源内

阻为R S，试画出图3-3中放大电路的输入等效电路图，通过连线回答下面的问题，

并做简单解释：

R i = R S放大器从信号源获取较大电压

R i << R S放大器从信号源吸取较大电流

R i >> R S放大器从信号源获取最大功率

①答：放大电路输入等效电路图：

简单解释：

放大器从信号源获得的功率为P=I2*Ri，I=Us/(Rs+Ri)，两式联立，解得，当Ri=Rs ，放大器从信号源获取最大功率，最大功率为Pmax=Us2/(4Rs)。也可直接看出，Ri越小，放大器从信号源获取的电流越大。Ui=I*Ri，当Ri越大，放大器从信号源获取的电压越大。

2)图3-1是实际工程中测量放大器输入阻抗的原理图，试根据该图简单分析为什么串

接电阻R S的取值不能太大也不能太小。

图3-1 放大器输入阻抗测量原理图

答：由图得，Ri=Ui*Rs/(Us-Ui)。若Rs太大，Ui太小；Rs过小，Us与Ui太接近，测量困难。

3)对于小信号放大器来说一般希望输入阻抗足够高，根据您所学的理论知识，分析

有哪些方法可以提高图3-3中放大电路的输入阻抗。

答：在输出不失真的情况下，降低电路的直流工作点；增大R1、R2并保证不影响UBE 的稳定。

5.输出阻抗：

1)放大器输出电阻R O的大小反映了它带负载的能力，试分析图3-3中放大电路的输

出阻抗受那些参数的影响，设负载为R L，画出输出等效电路图，通过连线回答下

面的问题，并做简单解释。

R O = R L负载从放大器获取较大电压

R O << R L负载从放大器吸取较大电流

R O >> R L负载从放大器获取最大功率

答：输出等效电路图：

简单解释：

负载从放大器获取的电压P=I2*RL，Uo=RL*Uo’/(RL+Ro)。当Ro=RL，负载从放大器获取最大功率。也可以直接看出，Ro越小，负载获得的电压越大，电流也越大。

2)图3-2是实际工程中测量放大器输出阻抗的原理图，试根据该图简单分析为什么电

阻R L的取值不能太大也不能太小。

图3-2 放大器输出阻抗测量原理图

答：Ro=(Uo’-Uo)*RL/Uo，若RL太小，Uo也太小，难以测量；RL太大，Uo’与Uo 相当，Uo’-Uo太小。

3)对于小信号电压放大器来说一般希望输出阻抗足够小，根据您所学的理论知识，

分析有哪些方法可以减小图3-3中放大电路的输出阻抗。

答：Ro=Rd，可以减小Rd但此法将影响静态工作点；此外也可以引入负反馈的方法来减小输出电阻。

6.计算图3-3中各元件参数的理论值，其中

已知：V CC=12V，U i=5mV，R L=3KΩ，R S=1KΩ，T为9013

指标要求：A u>50，R i>1 KΩ，R O<3KΩ，f L<100Hz，f H>100kHz（建议I C取2mA）

用Multisim软件对电路进行仿真实验，仿真结果填写在预习报告中。

1)仿真原理图

Multisim仿真电路图：

2) 参数选择计算

设UBEQ=0.7V，β=100。其中ICQ最好取2mA。

令UBQ=5.7V，UEQ=5V，又ICQ=2mA≈IEQ，RE=UEQ/ICQ=2.5kΩ，取RE=2kΩ+510Ω。

rbb’=200Ω，rbe≈1.5kΩ。取Rc=2kΩ。RL’= Rc||RL=1.2 kΩ。R1=14.7 kΩ，R2=6.8kΩ。

Au=-β(Rc||RL)/rbe=80>50