基本放大电路电路2

实验5基本放大电路电路实验5.1NPN三极管分压偏置电路一、实验目的1.测量NPN管分压偏置电路的静态工作点。2.估算电路的基极偏压Vb，并比较测量值与计算值。3.估算发射极电流Ie和集电极电流Ic，并比较测量值与计算值。4.估算集－射电压Vce，并比较测量值与计算值。5.根据电流读数估算直流电流放大系数β。6.测试分压偏置电路的稳定性。二、实验器材2N3904NPN三极管1个20V直流电源1个直流电压表2个0～10mA直流电流表2个0～50µA直流电流表1个电阻660Ω1个2KΩ2个10KΩ1个三、实验准备NPN管分压式偏置电路如图5-1所示。在晶体管的输出特性曲线上，直流负载线与横轴的交点为集电极电流等于零时的集－射电压Vceo=Vcc，与纵轴的交点为集－射电压等于零时的集电极电流Ico＝Vcc/(Rc+Re)。图5-1分压式偏置电路放大器的静态工作点Q一般位于直流负载线的中点附近，由静态集电极电流Icq和静态集－射电压Vceq确定。当流过上偏流电阻R1和下偏流电阻R2的电流远远大于基极电流时，基极偏压Vb由R2和R1的分压比确定Vb＝R2Vcc/(R1+R2)发射极电流Ie可用发射极电压Ve除以发射极电阻Re求出，而Ve=Vb－Vbe,所以Ie=(Vb-Vbe)/Re静态电集电极Icq近似等于发射极电流IeIcq=Ie-Ib≈Ie静态集－射电压Vceq可用克希霍夫电压定律计算，因此Vcc=IcRc+Vceq+IeRe因为Icq=Ie,所以Vceq≈Vcc-Icq(Rc+Re)晶体管的直流电流放大系数β可用静态集电极电流与基极电流之比来计算β＝Icq/Ibq四、实验步骤1.在EWB平台上建立如图5-1所示的分压式偏置电路。单击仿真电源开关，激活电路进行动态分析。2.记录集电极电流Icq，发射极电流Ie，基极电流Ibq，集－射电压Vceq和基极电压Vb的测量值。Ie=3.929mAIcq=3.929mAIbq=0.022mAVceq=9.593VVb=3.292V3.估算基极偏压Vb,并比较计算值与测量值。Vb=V2*R3/R1+R3=3.33V基本相同4.取Vbe的近似值为0.7V，估算发射极电流Ie和集电极电流Icq，并比较计算值和测量值。Ie=（Vb-Vbe）/R4=4mAIcq=Ie-Ib≈Ie=4mA基本相同5.由Icq估算集－射电压Vceq，并比较计算值和测量值。Icq=Ie-Ib≈IeVceq≈Vcc-Icq(Rc+Re)=9.36V基本相同6.由Icq和Ibq估算电流放大系数β。β＝Icq/Ibq=1797.单击晶体管T，下拉电路菜单CiRcuit选择模式命令Model，选中晶体管2N3904。在出现的晶体管模式对话框中单击编辑按钮Edit，则可显示2N3904的参数表。将表中的FoRwaRdCuRRentGainCoefficient，即β，从原来的204改为100，然后单击接受按钮Accept，以便测试晶体管参数变化对分压式电路工作点的影响。单击仿真电源开关，进行动态分析。记录集电极电流Ic,基极电流Ib,和集-射电压Vce。8．比较Ic,Ib和Vce的新旧值，分析β值变化对静态工作点的影响。Ic=3.888mAIb=0.038mAVce=9.735Vβ减小Ic减小，Ib增大，Vceq增大9．将β值改为原来的204，单击“接受”。五、思考与分析1．静态工作点设在直流负载线的中点附近有何好处？在这个状态下，静态点的动态范围较大2．静态工作点的估算值与测量值比较情况如何？基本相同3．当晶体管的β值发生变化时，分压式偏置电路的静态工作点能稳定吗？不能实验5.2射极跟随器一、实验目的1．测量共极放大器(射极跟随器)基极和发射极的直流电压，并比较测量值与计算值。2．测量射极跟随器的静态工作点在直流负载线上的位置。3．测量射极跟随器的电压增益，并比较测量值与计算值。4．测量射极跟随器的输入电阻，并比较测量值与计算值。5．测量射极跟随器的输出电阻。6．观察射极跟随起输出与输入电压波形之间的相位差。二、实验器材2N3904NPN三极管1个10V直流电源1个电容器：1µF1个，100µF1个示波器1台信号发生器1台数字万用表1个电阻：500Ω1个，5kΩ1个，10kΩ1个，20kΩ2个，50kΩ1个三、实验准备射集跟随器(共集放大电路)如图5-2所示，在三极管的输出特性中直流负载线与横轴的交点为集－射电压Vce等于Vcc，而与纵轴的交点为Vce等于零时的集电极电流ECCCORVI工作点Q位于直流负载线上，由静态时的集电极电流Icq和集－射电压Vceq来确定。共集放大电路的基极偏压Vb可通过上下偏流电阻的分压比来计算。当βRER1时，211RRVRVCCb发射集电流EeEbebeRVRVVI集电极电流ebecIIII电压增益Av为输出电压峰值Vop与输入电压峰值Vip之比ipopvVVA对于电压跟随器，电压增益可用下式计算''11LbeLvRrRA其中：等效交流负载LELRRR//'三极管输入电阻eqbeIr/261300电压跟随器的输入电阻'211////LbeiRrRRR四、实验步骤1．在电子工作平台上建立如图5-2所示的射集跟随器实验电路，信号发生器，数字万用表和示波器按图设置。2．单击仿真开关运行动态分析。双击万用表图标，调出仪器虚拟面板，记录基极偏压Vbq，将万用表的测试杆移到节点Ve，测量并记录射集偏压Veq,然后将测试杆移回到节点Vb。Vbq=9.34VVeq=8.609V3．根据R1,R2和电压值Vcc，计算静态基极偏压Vbq。211RRVRVCCb=20*20/(20+20)=10V4．设Vbe=0.7V，估算静态射集偏压Veq和电流Ieq。Veq=Vb-Vbe=9.3VIeq=Veq/660=1.41mA5．估算静态工作点Q，即Ibq,Icq和Vceq。Icq=Veq/Re=1.41mAIbq=Icq/B=0.07mAVceq=20-Ieq*660=10.7V6．将万用表的虚拟面板缩成图标，以免挡住示波器屏幕。单击仿真开关进行动态分析。记录峰值输入电压Vip和输出电压Vop并记录输出和输入波形之间的相位差。7．根据步骤6的读数计算射集跟随器的电压增益Av。Av=Vb1-VA1=989.9/999.8=0.998．计算三极管的输入电阻Rbe和等效交流负载电阻RL，并计算射极跟随器的电压增益Av。电压跟随器的输入电阻'211////LbeiRrRRR=8.6KΩ三极管输入电阻eqbeIr/261300=4.006KΩ等效交流负载LELRRR//'=500*660/(500+660)=284.5Ω''11LbeLvRrRA=201*284.5/4006+201*284.5=57184.5/61190.5=0.9359．在节点Vi和电容C1之间插入一个10kΩ的电阻。将示波器的探头移到Vb节点。单击仿真电源开关进行动态分析。记录输入电压峰值Vip和基极电压峰值Vbp，必要时可调整示波器。Vip=999.8VVbp=0.4537V10．根据步骤9的读数，计算输入电流峰值Iip，并用Vbp和Iip计算射极跟随器的输入电阻Ri。Iip=Vbp/Rl’=1.6mAVbp*1.414/Iip=14kΩ11．设电流放大系数β为200，计算三极管的输入电阻Rbe，并结合偏置电阻R1和R2计算射极跟随器的输入电阻Ri。Rbe=R1//R2//R3*(1+β)+10=19.303kΩ12．撤除插入的10kΩ电阻，并接入短路线，将电路恢复原貌。把示波器探头移到输出端V0，并将负载电阻RL改为50kΩ。单击仿真开关再次运行动态分析。记录输出电压峰值Vop。然后逐步减小RL的阻值，直至输出电压峰值降低到原先RL为50kΩ时的一半，则这时的RL值就等于射极跟随器的输出电阻R0。五、思考与分析1．基极偏压Vbq的测量值与计算值比较，情况如何？基本一样2．射极偏压Veq的测量值与计算值比较，情况如何？基本一样3．静态工作点Q在直流负载线的中部附近吗？是4．射极跟随器电压增益Av的测量值与计算值比较，情况如何？Av大于1吗？基本相同小于一5．射极跟随器输入电阻Ri的测量值与计算值比较，情况如何？这个输入电阻是较大还是较小？近似相等，较大6．实验测出的射极跟随器的输出电阻，是较大还是较小?较小7．射极跟随器输出与输入电压波形的相位差怎样？输出与输入电压是同相还是反相？基本一样，同相8．射极跟随器在交流输入和输出电阻方面有何优点？这种电路的主要用途是什么？输入电阻较大，输出电阻较小，功率放大