单管分压式稳定共射极放大电路设计报告

单管分压式稳定共射极放大电路设计

设计题目：输入信号vi=5mv，f=10kHz，输出信号vo=500mv，工作电

压Vcc=6v，输入电阻Ri>1k，输出电阻Ro<2k用分压式稳定单管共射极放大路进行设计。RL=10k。

一、 设计思考题。

① 如何正确选择放大电路的静态工作点，在调试中应注意什么？ ② 负载电阻RL变化对放大电路静态工作点Q有无影响？对放大倍数AU有无影响？

③ 放大电路中，那些元件是决定电路的静态工作点的？ ④ 试分析输入电阻Ri的测量原理（两种方法分别做简述）。 二、 设计目的

a) 掌握单管放大电路的静态工作点和电压放大倍数的测量方法。 b) 三极管在不同工作电压下的共基放大系数的测定。

c) 了解电路中元件的参数改变对静态工作点及电压放大倍数的影响。

d) 掌握放大电路的输入和输出电阻的测量方法。 三、 所需仪器设备

a) 示波器

b) 低频模拟电路实验箱 c) 低频信号发生器 d) 数字式万用表 e) PROTUES仿真

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四、 设计原理

a) 设计原理图如图1所示分压式稳定共射极放大电路

图1 分压式稳定共射极放大电路

b) 对电路原理图进行静态分析与反馈分析说明分压式对电路稳定性的作用。

静态分析：当外加输入信号为零时，在直流电源VCC的作用下，三极管的基极回路和集电极回路均存在着直流电流和直流电压，这些直流电流和直流电压在三极管的输入、输出特性上各自对应一个点，称为静态工作点。静态工作点的基极电流、基极与发射极之间的电压分别用符号IBQ和UBEQ表示，集电极电流、集电极与发射极之间的电压

则用ICQ和UCEQ表示。

为了保证UBQ的基本稳定，要求流过分压电阻的电流IRIBQ,为此要求电阻R1,R2小些，但若R1,R2太小，则电阻上消耗的功率将增大，而且放大电路的输入电阻将降低。在实际工作中通常用适中的R1,R2值。一班取IR(5~10)IBQ,常常取10倍，而且使UBQ(5~10)UBEQ，常常

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取5倍

分析分压式工作点稳定电路的静态工作点时，可先从估算UBQ入手。 由于IRIBQ，可得 UBQRb1VCC Rb1Rb2然后可得到静态发射极电流为 IEQUEQUBQUBEQICQ ReRe对于硅管一般UBEQ0.7V

则三极管c、e之间的静态电压为 UCEQVCCICQReVCCICQ(RcRe)

最后得到静态基极电流为

IBQICQ 。

反馈分析： 在图1所示的电路图中，三极管的静态基极电位UBQ由VCC经电阻分压得到，可认为其基本上不受温度变化的影响，比较稳定。

IEQ当温度升高时，集电极电流ICQ增大，发射极电流IEQ也相应的增大。

流过Re使发射极电位UEQ升高，则三极管的发射极结电压UBEQUBQ-UEQ将降低，从而使静态基极电流IBQ减小，于是ICQ也随之减小，最终使静态工作点基本保持稳定。

c) 对电路进行动态分析，输入电阻与输出电阻对放大电路的作用。

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输入电阻：从放大电路的输入端看进去的等效电阻。输入电阻Ri的大小等于外加正弦输入电压与相应输入电流之比。 电压放大倍数

RLAu rbe

即RiUi Ii输入电阻这项技术指描述放大电路对信号源索取能力的大小，通常希望放大电路的输入电阻越大越好，Ri愈大，说明放大电路对信号索取的能力越强，即输入放大电路的信号越多，消耗到电源内阻上的信号越少。

输出电阻：从放大电路的输出端看进去的等效电阻。在中频段，当输入信号短路，输出端负载开路时，输出电阻Ro的大小等于外加输出电压与相应输出电流之比。

UoRo|Us0 RL 即Io输出电阻是描述放大电路带负载能力的一项技术指标，通常希望放大电路的输出电阻越小越好，由上图可知，Ro越小，说明放大电路的带负载能力越强。

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放大器的输入电阻应该越高越好，这样可以提高输入信号源的有效输入，将信号源的内阻上所消耗的有效信号降低到最小的范围。而输出电阻则应该越低越好，这样可以提高负载上的有效输出信号比例，提高放大电路带负载能力。

Ib b+ iIcc R

+

R U oL

U R b1 Rb2 rbe Ibe 

Rirbe//Rb1//Rb2RoRc

RLAu rbeRc//RL RL五、 设计步骤

1. 三极管共射放大系数β的测定 (1) 按图2连接共射极放大电路。

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图2共射极放大电路

(2) 共射放大系数β测量静态工作点 ①

仔测量值 Ib平均值Ib1(uA) Ib2(uA) Ib3(uA) Ib4(uA) Ib5(uA) Ib6(uA) Ib7(uA) Ib8(uA) Ib9(uA) Ib10(uA) 细3.553.25 3.31 3.38 3.44 3.51 3.58 3.65 3.73 3.80 3.89 4 检Ic1(Ic2(Ic3(Ic4(Ic5(Ic6(Ic7(Ic8(Ic平均值Ic9(Ic10( 查mA)mA)mA)mA)mA)mA)mA)mA)mA)mA)0.40.40.40.40.40.40.40.40.40.40.48 1 1 2 3 4 4 5 6 41 7 Ib平均值= 3.554

uA；

Ic平均值= 0.441 mA；  Ic平均值Ib平均值 124 .1 。

结论：首先把滑动变阻器的阻值调到最大 ，求出最小电流

ibmin=1.79uA,再连续调小滑动变阻器Rv1的阻值从而引起ib 技术资料 专业整理

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与ic的连续变化，当ic不在随ib连续变化时记下此时的ib值为ibmax=3.55uA。

ib =（ibmin+ibmax）/2 =2.67uA。 调整滑动变阻器Rv1使得微安表的示数为ib=2.67uA左右，我取

2.67uA。记录下毫安表的示数ic=0.33毫安，如图〈一〉所示。

β=ic/ib =123.6 上表可读出：随着Ib的增加，β的值也不断增加，但是当Ib达到一定值后，β的值又随着降低。 2. 三极管共射放大倍数的设计

(1) 根据AVRL' rbevo -100，得：AV100 。 vi(2) 根据题意有输出电阻Ro<3k，设Rc=3k，而RL=10K，由此得，

RL' =Rc//RL= 2.3 k。

故rbeIBQRL' AV26mv 26mv  2.85k，由rbe300得 （1）300IEQIBQ26mv 10.2uA。

rbe300由电路图2可知，Rbvcc-vbe  357.7 k。 IBQ连接电路，对电路进行微调，使放大电路的放大倍数为AV 100 ，测得IBQ= 15.0uA ，VBEQ= 0.67V 。

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3. 分压式稳定共射极放大电路设计

(1) 设Re=0.6k，由IBQ=15uA可知VBQ= VBEQ +IBQ(1+)Re= 1.76 V。 得：VBQ= 1.76V。

(2) 按工程设计可知，电路原理图如图1所示，流经R1、R2的电流

I10IBQ 0.15mA，可知R1R2Vcc-VBQR1VBQR2VccVcc 39k……1 I10IBQ○

又因：

…………○2

联立○1○2解方程组得： R1= 12k、R2= 27k

(3) 分别接入耦合电容、旁路电容，C1、C3约10uF。在三极管基极B接入直流电流表，在R1、R2两端分别接入可变电阻RV1、RV2，微调RV1、RV2使IB= IBQ= 15 uA。

(4) 直流反馈过程：（说明当温度变化时对此电路的静态工作点的影响）

三极管的静态基极电位UBQ由VCC经电阻分压得到，可认为其基本上不受温度变化的影响，比较稳定。当温度升高时，集电极电流ICQ增

IEQ流过Re使发射极电位UEQ升高，大，发射极电流IEQ也相应的增大。则三极管的发射极结电压UBEQUBQ-UEQ将降低，从而使静态基极电流IBQ减小，于是ICQ也随之减小，最终使静态工作点基本保持稳定。 ____________________________________________________ 4. 分压式稳定共射极放大电路各参数的测定 (1) 放大信号的放大倍数的测定

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将低频信号发生器和万用表接入放大器的输入Vi，放大电路输出端接入示波器，如图2所示，信号发生器和示波器接入直流电源，调整信号发生器的频率为10KHZ，输入信号幅度为5mv的正弦波，从示波器上观察放大电路的输出电压VO的波形，分别测Ui和UO的值，求出放大电路电压放大倍数AV。

则AV= 96 。 则放大误差为： 4 。

(2) 保持输入信号大小不变，改变RL，观察负载电阻的改变对电压放大倍数的影响，并将测量结果记入表2中。

低频信号发生器Ui放大电路RLUo示波器示波器

表2 电压放大倍数实测数据（保持Vi不变） RL Vo/mV Vi/mV AU测量值 1K 5K 10K 20K ∞ 136 287 334 363 500 3.54 3.54 3.54 3.54 3.54 42 78 92 100 100 AU理论值 100 100 100 100 100 58 22 8 0 0 误差 技术资料 专业整理

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结论：在Ui不变的情况下，随着RL的增加，Au增加，Au测量值与Au理论值的差减小，误差减小。在一定范围内，即负载越大，误差越小。

(3) 观察工作点变化对输出波形的影响

调整信号发生器的输出电压幅值（增大放大器的输入电压Ui），观察放大电路的输出电压的波形，使放大电路处于最大不失真状态时（同时调节RP1与输入电压使输出电压达到最大又不失真），记录此时的RP1＋RB11值，测量此时的静态工作点，保持输入信号不变。改变RP1使RP1＋RB11分别为25KΩ和100KΩ，将所测量的结果记入表3中。（注意：观察记录波形时需加上输入信号，而测量静态工作点时需撤去输入信号。） 表3 Rb对静态、动态影响的实验结果

RL=∞ （万用表）静态测量与计算值 结 果 Rv1＋R1 Ic/mA V E/V V B/V V CE/V Ri 35k 23k 63K 2.52 2.3 1.26 1.37 2.07 0.96 1.4 3.48 1.6k 1.47k 1.67k 输出波形 （保持UI不变） 上不失真，下不失真 上不失真，下失真 上失真，下不失真 判断失真性质 不失真 截止失真 饱和失真 1.77 2．45 1.1 1.8 (4) 测量放大电路的输入电阻Ri与误差

方法一：测量原理如图3所示，在放大电路与信号源之间串入一固定电阻RsRi 1.6k ，在输出电压Vo不失真的条件下，用示波器测量vi及相应的vs的值，并按下式计算Ri：

RiUiRs

UsUi 技术资料 专业整理

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信号发生器RsUi放大电路+Us-Uo示波器

图3 Ri测量原理一

则输入电阻Ri= 1.5 kΩ 。

其输入电阻误差为： 0.1kΩ 。

方法二：测量原理如图4所示，当Rs＝0时，在输出电压UO不失真的条件下，用示波器测出输出电压UO1；当Rs＝4.7KΩ时，测出输出电压Uo2，并按下式计算Ri

Uo2RiRsUo1Uo2

信号发生器RsSUi放大电路+Us-Uo示波器

图4 Ri测量原理二

则输入电阻Ri= 1.43kΩ 。 其输入电阻误差为： 0.17kΩ 。 (5) 测量输出电阻Ro与误差

输出电阻Ro的测量原理如图5所示，在输出电压Uo波形保持不失真的条件下，用示波器测出空载时的输出电压Uo1和带负载时的输出电压Uo，按下式计算Ro

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Ro(信号发生器RsUo11)RL Uo放大电路S+Us-UiRo+Uo-RL示波器

图5 Ro的测量原理图

则输出电阻Ro= 1.92kΩ 。 其输出电阻误差为： 0.08kΩ 。 六、 讨论与心得体会。

（1）懂得单管分压式共射极电流负反馈式工作点稳定电路原理。 （2）计算数据。

（3）接好电路微调出预定结果。

（4）通过该设计性实验让我对晶体管共射极放大电路有了进一步的了解更深入的掌握了模电相关章节的内容。从实验结果来看这这电路在设计上还存在一些问题，但从整体上来看其还是符合实验要求的。

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