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单管放大器总结 共射、共集、共基放大电路

晶体管共射极单管放大器单管放大电路的三种基本结构单管放大电路有共发射极、共基极和共集电极三种解法(组态),他们的输入和输出变量不同,因而电路的性能也不太一样。

共发射极单管放大电路.共集电极单管放大电路.共基极单管放大电路图一为电阻分压式工作点稳定单管放大器实验电路图。

他的偏置电路采用Rb1组成的分压式电路,并在发射极中接有电阻Re,以稳定放大器的静态工作点。

在放大器的输入端加入输入信号Ui后,在放大器的输入端可得到一个与Ui相位相反,幅值被放大的输出信号U0,从而实现放大。

图一共射极单管放大器实验电路图当流过电阻Rb1和Rb2的电流远大于晶体管T的基极电流Ib时,则他的静态工作点Ub可以以以下式估算Ub=Rb1*U/Rb1+Rb2 Ie=Ub-Ube/Re≈Ic Uce=Ucc-Ic(Rc+Re)放大倍数Av=-β(Rc∥Rc)/rbe+(1+β)Re输出电阻:R=Rb1∥Rb2∥[rbe+(1+β)Re]输入电阻;R0≈Rc放大器的测量与调试一般包括:放大器静态工作点的测量与调试。

消除干扰与自激振荡机放大器各项动态参数的测量与调试。

1.放大器静态工作点的测量与调试(1)放大器静态工作点的测量测量放大器静态工作点的条件:输入信号Vi=0即将输入端与地短接,选用量程合适的直流毫安表和直流电压表分别测出所需参数:Ic,Ub,Uc,Ue.(2)静态工作点的调试放大器静态工作点的调试是指对管子集电极电流Ic(或Uce)的调试与测量。

静态工作点对放大器的性能和输出波形都有很大影响。

工作点偏高会导致饱和失真如图(2)所示;反之则导致截止失真如图(3).图二图三改变电路参数Ucc,Rc,Rb(Rb1,Rb2)都会引起静态工作点的改变如图四所示:图四2.放大器的动态指标测试放大器的动态指标包括:电压放大倍数,输入电阻,输出电阻,最大不失真输出电压(动态范围)和通频带等。

(1)电压放大倍数Av的测量调整放大器到合适的静态工作点,再加入输入电压Ui ,在输出电压不是真的情况下,用交流豪伏表测出Ui和Uo的有效值,则Av=Uo/Ui。

(2)输入电阻的测量测量放大器的输入电阻,如下图五在输入端与信号源之间串入一已知电阻R,再放大器正常工作的情况下,用交流毫伏表测出Us和Ui,则根据输入电阻的定义可得:Ri=Ui/Ii=Ui×Rs/Ur=Ui×Rs/﹙s-Ui﹚图五输入,输出电阻测量电路(3)输出电阻测量放大器工作正常条件下,测出输出端不接负载Rl的输出电压Uo和接入负载时的电压Ul,则:Ul=[Rl/(Ro+Rl)]Uo R=[U/(U-1)]Rl;(4)最大不失真输出电压(最大动态范围)为了测出最大不是真电压,应将静态工作点调到交流负载线的中点,再放大器正常工作的情况下,增大Ui的幅值,并调节Rw,当示波器输出波形出现削底和缩顶现象时,说明静态工作点已在交流负载线的中心,反复调节输入信号,输出最大幅值的波形时,测出Uo,同态范围Uopp=2.828Uo.图六静态工作点正常,输入信号太大引起的失真(5)放大器频幅特性的测量测出在不同信号时,电压放大倍数Au。

下图为频幅特性曲线图七频幅特性曲线(1)调试静态工作点条件:Ic=2.0mA Vcc=12v(2)测量放大倍数条件:正弦信号Us,1KHz Ui=10mVIc=2.0mA Ui=10mV图一输入波形图二输出波形(3)观察静态工作点对电压放大倍数的影响 条件:Rc=2.4K Ω Rl=∞ Ui=10mV(4 Rc=2.4K ΩRL=2.4K Ω,Ui=0,调节Rw 使Ic=2.0mA 测出UCE 值,再加大输入信号,是输出电压Uo 足够大不失真。

然后保持输入信号不变,分别增大和减小,是输出波形失真,会出输出电压的波形,并测出失真情况下的Ic 和UCE 值,计入2—4表。

每次侧Ic 和UCE 值时信号源不接入电路。

条件:Rc=2.4K Ω RL= ∞ Ui=60mV表2—4图一图二图三(5)测量最大不失真输出电压Rc=2.4KΩRL=2.4KΩ ,按照(4)实验原理的方法,同时调节输入信号的幅度和电位器2—5.(6)测量输入电阻和输出电阻条件:Rc=2.4K Ω RL=2.4K Ω Ic=2.0mA f=1000Hz的正弦信号在输入电压Uo不失真的情况下,用交流毫伏表测量Us,Ui,UL计入表2—61.不能用直流电压表直接测,由于流入基极的电流相对于发射极输出的电流相对较小,并电压表后由于分流效应,引起测量的值失真。

采用分别测量的方法避免了此错误,同时会增加测量的准确性。

2.断开Rb2两端的开关用万用表直接测量。

3.当调节Rb2变小,静态公工作点Uceq增大,致使放大器出现饱和失真;当调节Rb2变大,静态工作点电压减小,只是放大器出现截止失真。

4. 改变静态工作点,对于共射极放大电路输出电阻会减小或增大,但对于输出电阻的影响不大。

5.所选择的输入信号的大小及频率都应使放大器不失真,如果频率过高而超出中频范围,也会导致失真。

6. 信号发生器接反,将导致接地端的电压不为零,引起发射极的电位升高,从而使测量值失真;交流毫伏表接反后,将导致指针反转而损害仪器,同时其测量的精确度也将受影响,长时间则有可能烧坏仪器;示波器反接也可能损坏仪器。

由此可以得出测量仪器如万用表在测电压时有一定的分流作用,测电阻时由于其内部电源内阻及其他因素,从而使所测得的电压及电阻值(Rb2的)普遍小于理论值。

2.由理论计算公式Av= -β(Rc//Rl)/【Rbe+(1+β)Re】, Ro=Rc,Ri=Rbe+(1+β)Re 。

由以上公式当静态工作点确定时,Av,Ro随Rc,Rl的增加而增大;当Rc,Rl一定时,静态工作点过高过低都会使放大倍数减小。

3.当静态工作点过高时,会导致饱和失真;而静态工作点过低时,则会截止失真。

4.实验所出现的问题在实验中输出波形失真的情况比较常见,主要问题是操作不规范和连接错误,如在加信号时将其加在Rs的前面或者电容前,会导致波形的幅值减小或混乱,选择的电阻不合实验的要求。

在调节输出信号时,输出电压频率和幅值都是近似值不准确。

如何解决充分做好实验前的预习,提高动手能力,实验时严谨认真。

二.共集电极电路电路结构1、静态工作点的初始状态共集电极放大器的发射极静态工作电压被设计为等于电源电压的一半。

2、电路运行动态范分析如图所示:1、输入信号的正半周为+5V的时候,基极电压由+5.7V上升到+10.7V。

发射极电流Ie随之上升,发射极电阻上的电压U R e也因发射极电流的上升而从6V 上升到略小于11V的位置、I R e增加了接近一倍。

静态Ube=0.7v,此时因为电流增加了一倍而变为0.72V。

所以,U R e此时的精确值应当是10.98V。

输入信号的正半周是+5V,输出信号的正半周是10.98-6=4.98V。

输出信号略小于输入信号,相位与输入信号相同。

2、当输入信号的负半周为-5V的时候,基极电压由+5.7V下降到2.7V。

发射极电流Ie随之下降,发射极电阻上的电压URe也因为发射极电流的下降而下降到略大于2V的位置、IRe减小了接近2.5倍。

静态Ube=0.7v,此时因为电流减小了接近2.5倍而变为0.685V。

所以,URe此时的精确值应当是2.015V。

输入信号的负半周为-5V,输出信号的负半周是6-2.015=4.85V。

输出信号略小于输入信号,相位与输入信号相同。

由此可见,共集电极放大器输出信号与输入信号相位相同,输出信号略小于输入信号;近似相等。

共集电极放大器因此而被称为跟随器。

3、动态范围的设置从电路运行的情况来看,共集电极放大器由发射极输出信号。

发射极的输出信号可以在接近电源电压的正极和负极之间变化。

所以共集电极放大器发射极静态工作电压应当选择在电源电压一半的位置。

例如:1、条件:E=10V Ie=1mA根据条件a、因为发射极静态工作电压应当等于电源电压的一半,所以发射极电阻上的静态电压URe=IeE/2。

b、因为基极静态工作电压Ub=(E/2)-0.7V,基极电流Ib=Ie/B,所以Rb=B{(E/2)-0.7V}/Ie复合管电路结构1、问题的提出单管共集电极放大器输出电流等于输入电流的β倍,但在许多情况下这样的电流放大倍数仍然很不够。

用复合管的结构就可以获得更高的电流放大倍数。

2、解决问题的方法如图所示:根据电路结构的原理,输出电流与输入电流之比;等于两个三极管β值的乘积。

如图A所示:输出电压与输入电压相比,相差两个二极管的正向导通电压,达1.4V左右。

如果改成如图B所示的结构:输出电压与输入电压相比就不存在电压差,具有实现直流跟随的条件,从而具有更好的跟随性能。

静态工作点的设计与元件参数的计算1、单管结构1、共集电极简单偏置电路如图A示:条件:E=12V Ie=1mA根据条件a、因为发射极静态工作电压应当等于电源电压的一半,所以发射极电阻上的静态电压URe=IeE/2。

b、因为基极静态工作电压Ub=(E/2)-0.7V,基极电流Ib=Ie/B,所以Rb=B{(E/2)-0.7V}/Ie2、共集电极固定偏置电路如图B示:a、因为发射极静态工作电压应当等于电源电压的一半,所以发射极电阻上的静态电压URe=IeE/2。

b、因为基极静态工作电压Ub=(E/2)-0.7V,所以,Rb1和Rb2串联电路中的Ub应当是Ub=(E/2)-0.7V。

流过Rb1和Rb2串联电路的电流应当是基极电流Ib 的15~20倍。

2、复合管结构3、复合管双电源结构如图所示:从复合管双电源的结构可以看出,输入信号与输出信号之间没有电压差。

可以不需要基极偏置电阻。

输入信号可以直接加在放大器的输入端,可以不需要输入隔直流电容,因此可以直接传输直流信号。

三.共基电路1)有电压放大作用,但无电流放大作用. 2)输出电压与输入电压同相. 3)输入电阻低,输出电阻高.频率特性好,常用于高频放大电路。

电路结构从共基极固定偏置电路的结构来看,除了输入信号改为从发射极输入、基极电容接地以外,其他所有结构和元件参数、以及静态工作点与共发射极固定偏置电路完全一样。

1、静态工作点的初始状态E=12VUb=2.7V Ue=Ub-Ube=2V Ie=Ue/Re=1mAIc=Ie=1mA U RC=Rc*Ic=5V Uc=E-U RC=7V2、基极旁路电容的作用与共发射极固定偏置电路旁路电容的作用相类似。

如图所示:如果没有旁路电容,输入电压的变化会引起发射极电流的变化,从而引起基极电流发生变化。

基极电流会使基极电阻的电压发生变化,从而使发射极与基极之间的电压变化差减小。

如果了有比较大的旁路电容,会使基极电压在动态条件下基本保持不变,从而保证输入电压能使发射极与基极之间的电压差发生足够大的变化。

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