基本单管放大电路的设计

基本单管放大电路的设计
07级23系 马运聪 PB07210249
实验目的：1掌握晶体管放大器静态工作点的设计与调整方法。

2研究放大电路的动态性能。

3负反馈对放大器性能的影响及设计方法和测试技能。

实验原理：
1单管放大 2cos(21000)i U t mV π=⨯2114.675cos(21000)o U t mV π=⨯⨯ 2.239BB U V = 1.247C I mA = 4.319CE U V =
输入输出波形图及其李萨如图形：
2射极串小电阻单管放大 2cos(21000)i U t mV π=⨯285.794cos(21000)o U t mV π=⨯⨯
2.012BB U V = 1.258C I mA = 4.49CE U V
=
输入输出波形图及其李萨如图形：
3单管饱和 214.144cos(21000)i U t mV π=⨯⨯ 2.855BB U V = 1.707C I mA = 1.414CE U V
=
输入输出波形图及其李萨如图形：
4单管截至 228.284cos(21000)i U t mV π=⨯⨯ 0.796BB U V =127.151C I A μ=11.23CE U V
=
输入输出波形图及其李萨如图形：
数据分析：
1单极共发放大器
（1）
,204.1,60.29,74.9121Ω=Ω=Ω=k R k R k R E B B
Ω=Ω=k R k R L C 054.5,384.2
静态工作点：V V V V V V CC BB E 114.12,555.2,001.2===
交流信号：
mV t U mV t U o i )10002cos(2255,)10002cos(23⨯-=⨯=ππ
95.922
1=--=≈=B BB
B BB C
C E E
B E B
C R V R V V R V I I I I β 85-==i o V U U A Ω==644.15E r e I U r 由 e b ie ie
L C V r r h h R R A )1(,)//(0ββ++=-= 解得：Ω=64.301b r 与实验参考数据一致，但是β偏小，可能是由于BJT 管子长期工作在深度饱和区所致。

输出波形基本没有失真。

考虑到BB V 较小可能产生较大误差，设计第二组电路数据。

（2）
,204.1,60.29,79.7521Ω=Ω=Ω=k R k R k R E B B
Ω=Ω=k R k R L C 054.5,384.2
静态工作点：V V V V V V CC BB E 114.12,962.2,348.2===
交流信号：
mV t U mV t U o i )10002cos(2295,)10002cos(23⨯-=⨯=ππ
mV t U O )10002cos(2430⨯-=∞π
28.942
1=--=≈=B BB
B BB C
C E E
B E B
C R V R V V R V I I I I β
3.98-==i o V U U A 3.143-=∞V A Ω==332.13E r e I U r 由 ie
L C V h R R A )//(0β-= 解得：Ω=92.281b r 而通过ie C
V h R A 0β-
=∞解得Ω=2.298b r 。

说明采用B
C I I =β来计算是较为准确的。

测得：7.103,8.318,3,6.325====Vmid h mid l A kHz f kHz f Hz f
输入低频信号时，输入端耦合电容影响时的)(S A V 的3dB 下截止频率为
Hz C h ie 35.6411
11==ω 输出端电容的影响：
Hz C R R C L 73.61)(12
12=+=
ω
射极旁路电容的影响：
Hz C R h R E
E ie E 6.1321)1(1013=++
=βω 因此理论电压增益的3dB 截至频率为1321.6Hz 而实际的截至频率约为
325.6Hz 远小于理论值。

这可能是由于输入电压太小，输入波形失真较严重，
致使测量值发生大的误差，但若采用较高输入电压，容易进入截至或饱和区， 也会影响数据的测量。

内阻的测量：串联Ωk 2,分mV 26.6，i R 分mV 66.7
Ω=⨯Ω=k k R i 634.126
.666.72 理论值：Ω<Ω==k k R R h R B B ie i 634.1448.1////'21 输出电阻：Ω=-=∞k R U U U R L o
o o o 33.2与理论值Ω==k R R C O 384.2一致。

同样，输入电阻的测量由于其测量值太小产生的误差大于输出电阻的。

以下三个李萨如图横轴输入纵轴输出，频率分别为0.1、1、10kHz 。

可以发现频率较低时输出波形的相移较大，高频时相移几乎为︒90，但总体上
波形没有失真。

由于耦合电容总体不产生相移，那么低频时的相移可能来自于
射极旁路电容的影响。

低频时射极旁路电容的阻抗大，产生相移小，中频时则 接近︒90，在作交流小信号分析时可当作是导线。

2射极串小电阻单管放大
Ω=Ω=Ω=Ω=3.991,199,60.29,79.752121E E B B R R k R k R
Ω=Ω=k R k R L C 054.5,384.2
静态工作点：V V V V V V CC BB E 114.12,961.2,334.2===
交流信号：
mV t U mV t U o i )10462cos(24.14,)10462cos(294.1⨯-=⨯=ππ mV t U O )10462cos(26.21⨯-=∞π
45.94=β 13.11423
.7-=-=∞V V A A
由理论计算： 423.7627.7)
)(1()//(00-≈-=++-=e e L C V R r R R A ββ 13.1126.12))(1(00-≈-=++-
=∞e e C V R r R A ββ 由于射极串小电阻的影响，使得基极交流信号减弱，从而减低了放大倍数。

kHz f kHz f Hz f h mid l 421,3,91.31===
带宽为421kHz 比以上的单管放大的带宽318.5kHz 宽。

由理论算得有射极串小电阻与单管的带宽比为
94.7'1)(100=++++
≈b e
e b e e r r R r R r K ββ
理论带宽为2.5MHz ，但实际上由于高频时函数信号发生器发出的信号失真和
晶体管毫伏表的误差共同作用，偏差较大。

在测量输入输出电阻时也出现同样 的问题。

思考题：
1截至与饱和失真：截至失真是由于静态工作点靠左或输入电压较大BJT 进入截至
区所致，饱和失真是因由于静态工作点靠
右或 输入电压较大BJT 进入饱和区所致。

具体波形 图参见实验原理3、4。

2直接用电位器调节1B R 容易使其太低而导致BJT 上的基射电压太高，击穿PN 结， 烧坏管子，串联的电阻可以起到保护作用。

3e R 作为负反馈降低了输入信号加在基射极上的电压，大大降低电压增益，但提高 了输入阻抗，有利于信号的输入，减少信号源内阻的影响。

同时e R 提高3dB 上
截止频率：])(1[0e b e e h R r R r D +++=
βωωβ，从而扩大带宽。