小信号共射放大器

小信号共射放大器

一、实验目的

1．测量小信号共射放大器的电压增益，并比较测量值与计算值。

2．测定单级共射放大器输入与输出波形的相位关系。

3．测量共射放大器的输入电阻，并比较测量值与计算值。

4．测定信号源内阻对电压增益的影响。

5．测量共射放大器的输出电阻。

6．测定负载电阻对电压增益的影响。

7．观察耦合电容的“隔直流、通交流”作用。

8．测定无旁路电容时发射极电阻对共射放大器电压增益的影响。

二、实验仪器

2N3904  NPN三极管                                 1个

电容器   1.0uF                                    2个

470uF                                             1个

20V直流电源                                       1个

双踪示波器                                          1台

信号发生器                                          1台

660Ω、1KΩ、10KΩ、200KΩ电阻                      各一个

2KΩ 电阻                                           3个

三、实验原理

放大器的电压增益Av可用交流输出电压峰值Vop除以输入电压峰值Vip来计算

                       Av=Vop/Vip

晶体管的输入电阻r_be可估算为

r_be≈300+（1+β）26/Ie

其中Ie为静态发射极电流，也可用静态集电极电流Icq来代替。

当发射极旁路电容C₃的容量足够大时， C₃的容抗近似等于零，C₃与发射极电阻Re的并联总抗电阻也近似等于零，晶体管的发射极相当与交流接地，则电压增益的计算公式为

                     

放大器的输入电阻R_i为分压电阻R₁、R₂ 及晶体管输入电阻r_be三者的并联值

                       R_i=R₁∥R₂∥r_be

输出电阻R₀近似等于集电极负载电阻R_c

                     R₀≈Rc

当发射极旁路电容C₃断开时，在发射极电阻上产生串联电流负反馈，则电压增益

 

                   

当 时，放大器的电压放大倍数

 

                       

这时输入电阻R_i为R₁、R₂和[r_be+(1+β)]R_e]

输出电阻R₀仍近似等与集电极负载内阻R_c。

如果在图1的V_i节点与C₁之间断开连线，加进一个1KΩ的内阻R,用示波器分别测量V_i和V_b电的峰值V_ip和V_bp,则输入电阻

R_i=V_bp/I_ip

其中输入电流峰值I_ip=(V_ip-V_bp)/R。

通过测量放大电路输出端不接负载R_L的开路端输出电压V_oc和带负载R_L时的输出电压V_o，用戴维南定理便可求出电路的输出电阻R₀,算式为

                      R₀=V_ocR_L/V_o-R_L

四、实验内容

1.在电子工作平台上建立如图1所示的共射放大电路，仪器按图设置，并可参考实验《NPN三极管分压偏置电路》得出的有关数据。

2.单击仿真电源开关，激活电路进行动态分析。电路达到稳定后，记录输入交流峰值电压V_ip和输出交流峰值电压V_op，并记录输入和输出波形之间的相位差。

图1 共射放大器

3.由测得的输入和输出峰值电压，计算放大器的电压增益。

4.用实验《NPN三极管分压偏置电路》中的β、I_e值计算晶体管输入电阻r_be和图1电路的电压增益A_v。

5.在节点V_i和电容C₁之间加上一个1KΩ的电阻。单击仿真电源开关进行动态分析。记录输入电压峰值V_ip和输出电压峰值V_op,必要时可调整示波器。

6.用步骤5的电压读数重新计算电压增益。

7.将接在V_i接点上的示波器探头移动到V_b节点上。再次运行仿真动态分析，并记录峰值电压V_bp,必要时可调整示波器。

8.用V_ip、V_bp值计算放大器的输入电流峰值I_ip,计算输入电阻R_i 。

9.用R₁、R₂和r_be值计算放大器的输入电阻R_i。

10.用步骤7测出V_ip和5步骤测出的V_op计算放大器的电压增益。

11.将节点V_i和电容C₁之间的1KΩ电阻撤消，连上导线，并将示波器探头接回V_i节点，将负载电阻改为2KΩ。然后单击仿真开关进行动态分析。记录输入电压峰值V_op,必要时可调整示波器。

12.根据步骤11的读数重新计算电压增益。

13.根据步骤2的输出电压步骤11的输出电压值计算放大器的输出电阻。

14.将R_l的电阻值改回200kΩ,并将信号发生器的幅值该为10mV。将示波器的A通道输入改为5mV/Div、AC,B通道输入改为5V/Div、DC.

15.单击仿真开关进行动态分析，再记录输出波形的直流输出波形的直流偏压。将示波器的探头的移到节点V₀,并记录输出波形的直流偏压。

16.将示波器探头移回节点V₀,并将通道B设为10mV/Div、 AC。撤消发射极旁路电容C₃,并单击仿真开关进行动态分析，记录输入峰值电压V_ip和输出峰值电压Vop。

17.根据步骤16的读数，计算无发射极旁路电容时放大器的电压增益。

五、思考与分析

1 、放大器电压增益的测量值与步骤4中的计算值比较情况如何？
2、放大器的输出波形与输入波形之间的相关位关系怎样？
3、信号源内阻增大时对放大器的电压增益有何影响？
4、在信号源与基极之间串联1KΩ电阻后，输入交流信号电压Vi与基极交流电压Vb之间有何关系？

5、放大器输入电阻的测量值与计算值比较情况如何？

6、步骤10中放大器电压增益的计算值比较情况如何？
7、负载电阻R_L的减小对放大器的电压增益有何影响？
8、放大器的输出电阻R₀与集电极负载电阻Rc之间有何关系？

9、断开发射极旁路电容对放大器的电压增益有何影响？
10、断开发射极旁路电容对放大器的输入电阻有何影响？