三极管放大电路实验报告范文.docx
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三极管放大电路实验报告范文
三极管放大电路实验报告范文
要求设计一放大电路，电路部分参数及要求如下：
（1）
信号源电压幅值：
0.5V；
（2）
信号源内阻：
50kohm；（3）
电路总增益：
2倍；（4）
总功耗：
小于30mW；（5）
增益不平坦度：
20~200kHz范围内小于0.1dB
2、问题分析：
通过分析得出放大电路可以采用三极管放大电路。
2.1对三种放大电路的分析
（1）共射级电路要求高负载，同时具有大增益特性；
（2）共集电极电路具有负载能力较强的特性，但增益特性不好，小于1；（3）共基极电路增益特性比较好，但与共射级电路一样带负载能力不强。
综上所述，对于次放大电路来说单采用一个三极管是行不通的，因为它要求此放大电路具有比较好的增益特性以及有较强的带负载能力。
2.2放大电路的设计思路在此放大电路中采用两级放大的思路。
先采用共射级电路对信号进行放大，使之达到放大两倍的要求；再采用共集电极电路提高电路的负载能力。
3、实验目的
（1）进一步理解三极管的放大特性；
（2）掌握三极管放大电路的设计；（3）掌握三种三极管放大电路的特性；（4）掌握三极管放大电路波形的调试；（5）提高遇到问题时解决问题的能力。
4、问题解决测量调试过程中的电路：
增益调试：
首先测量各点（电源、基极、输出端）的波形：
结果如下:
绿色的线代表电压变化，红色代表电源。
调节电阻R2、R3、R5使得电压的最大值大于电源电压的2/3
VA=R2〃R3〃
（1+3）R5/[R2//R3//（1+3）R5+R1]，其中由于R1较大因此R2、R3也相对较大。
第一级放大输出处的波形调试（采用共射级放大电路）：
结果为：
红色的电压最大值与绿色电压最大值之比即为放大倍数。
则需要适当增大R2，减小R3的阻值。
总输出的调试：
如果放大倍数不合适，则调节R4与R5的阻值。
即当放大倍数不足时，应增大R4，减小R5
如果失真则需要调节R6，或者适当增大电源的电压值，必要时可以返回C极，调节C极的输出。
功率的调试：
由于大功率电路耗电现象非常严重，因此我们在设计电路时，应在满足要求的情况下尽可能的减小电路的总功耗。
减小总功耗的方法有：
1）尽可能减小输入直流电压；2）尽可能减小R2、R3的阻值；3）尽可能增大R6的阻值。
电路输入输出增益、相位的调试：
由于在放大电路分别采用了共射极和共集电极电路，因此输出信号和输入信号相位相差180度。
体现在波形上是，当输入交流信号电压达到最大值是，输出信号到达最小值。
由于工作频率为1kHz，当采用专门的增益、相位仪器测量时需要保证工作频率附近出的增益、相位特性比较平稳，尤其相位应为±180度附近。
一般情况下，为了达到这一目的，通常采用的方法为适当增大C6（下图为C1）的电容。
最终调试电路：
电路图:
根据此图可以分析出该电路功耗还是有点大。
・£Cl—-1卜某5.■W某fiNL+¥-4l-!
t+n15^F4H某KPl十IN_
pir测量结果如下:
（1）功耗图：
WaftTneter某WMT某272239mWPowtr134QIEJT3K和TWBITKTH某SC
（2）输入输出波形图:
由此图可以分析出：
输入输出的波形图相同，B通道的电压值是A通道的电压值的二倍,因此电压增益为二倍，即电路达到了放大二倍的效果。
（3）相位图:
TT11-18DE3eg2DkHzBodePLotter-某BPIc-18DE3eg2DkHzBodePLotter-某BPICiutIni-
由以上两个图可分析出相位的变化范围：
20Hz~20KHz,-179.796Deg~180Deg;（4）幅频特性图:
BodePlatter-某PPl
2DHE
Mtodeh/bgnitudePhaeRefer亡|話耳皀
|Sei...Hk））rizarrii.al^rticalfubd&i油卯fltud电P佔瓢+12DkHi
■
kHz
Ccrrtmlio-
dB-lbdB
LugIri|ZDkHi[2D-
ControlRevereHorizontalI-10
%fart»ilF10Ourt一
由以上两个图可以分析出：
幅度变化20Hz~20KHz，6.686dB
实验感受：
通过本次实验我获得了很大的收获，将我们上学期所学的模电理论知识进行了实践仿真，让我们真是感受到了三极管的放大作用，以及参数对放大效果的影响，了解各个器件起的作用，在老师的指导下，让我们将所学的理论知识融会贯通，而且对放大电路的要求也有了一定的了解，从开始无从下手到最后仿真应用自如，一步一步改进，在理论和实践上双丰收！
希望在下次实验中有更好的变现！
为什么修辞得这么棒！
感谢分享了这篇好。
《电子技术基础》教案
第2章
半导体三极管交流放大电路
本章重点
1．掌握共发射极放大电路、分压式偏置电路的工作原理和静态工作点估算；2．了解负反馈在放大电路中的应用；
3．掌握共发射极放大电路的图解分析法和估算法。
4．掌握功率放大电路的分析法。
本章难点
1．共发射极电路的工作原理。
2．估算静态工作点，电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。
3．分压式偏置电路的工作原理。
4．功率放大电路。
1放大器的基本概念
1放大器概述
放大器：
把微弱的电信号放大为较强电信号的电路。
基本特征是功率放大。
扩音机是一种常见的放大器，如图3.1.1所示。
声音先经过话筒转换成随声音强弱变化的电信号；再送入电压放大器和功率放大器进行放大；最后通过扬声器把放大的电信号还原成比原来响亮得多的声音。
图3.1.1扩音机框图
2放大器的放大原理框图
放大器的框图如图3.1.2所示。
左边是输入端，外接信号源，vi、ii分别为输入电压和输入电流；右边是输出端，外接负载，vo、io分别为输出电压和输出电流。
图3.1.2放大器的框图
第一节共发射机交流电压放大电路
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《电子技术基础》教案
一、电路的组成和电路图的作用1．电路组成
共发射极放大电路如图所示。
2．元件作用
VT——三极管,起电流放大作用GB——基极电源。
通过偏置电阻Rb，保证发射结正偏。
GC——集电极电源。
通过集电极电阻RC，保证集电结反偏。
图2.2共发射极放大电路
Rb——偏置电阻。
保证由基极电源GB
向基极提供一个合适的基极电流。
RC——集电极电阻。
将三极管集电极电流的变化转换为集电极电压的变化。
C
1、C2——耦合电容。
防止信号源以及负载对放大器直流状态的影响；同时保证交流信号顺利地传输。
即“隔直通交”。
3．电路图的画法
如图所示。
“⊥”表示接地点，实际使用时，通常与设备的机壳相连。
RL为负载，如扬声器等。
电路中电压和电流符号写法的规定
1．直流分量：
用大写字母和大写下标的符号，如IB表示基极的直流电流。
2．交流分量瞬时值：
用小写字母和小写下标的符号，如ib表示基极的交流电流。
3．总量瞬时值：
是直流分量和交流分量之和，用小写字母和大写下标的符号，如iBIBib，即表示基极电流的总瞬时值。
二、共射放大电路的静态分析
（一）直流通路
静态：
无信号输入（vi0）时电路的工作状态。
直流通路和交流通路画法
（1）直流通路：
电容视为开路，电感视为短路，其它不变。
（2）交流通路：
电容和电源视为短路。
例：
放大电路的直流通路和交流通路如图（b）、（c）所示。
直流分量反映的是直流通路的情况；交流分量反映的是交流通路的情况。
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《电子技术基础》教案
静态工作点Q
如图2.4所示，静态时晶体管直流电压VBE、VCE和对应的IB、IC值。
分别记作VBEQ、IBQ、VCEQ和ICQ。
IBQVGVBEQRb
（3.2.1）ICQIBQ
（3.2.2）
VCEQVGICQRc
（3.2.3）
VBEQ：
硅管一般为0.7V，锗管为0.3V。
[例.2.1]在所示单级放大器中，设VG12V，Rc2k，Rb220k，60。
求放大器的静态工作点。
解
从电路可知，晶体管是NPN型，按照约定视为硅管，则VBEQ0.7V，则
12V07V51ARb220kICQIBQ6050A3mAVCEQVGICQRc12V3mA2k6VIBQ
（二）、用图解法分析静态工作点
图解法：
利用晶体管特性曲线，通过作图分析放大器性能。
1．直流负载线
电路如图3.3.1（a）所示，直流通路如图3.3.1（b）所示。
由直流通路得VCE和IC关系的方程为
VCEVGICRc
（3.3.1）
根据式3.3.1在图3.2晶体管输出特性曲线族上作直线MN，斜率是是直流负载电阻，所以直线MN称为直流负载线。
24VGVBEQ1。
由于RcRc《电子技术基础》教案
2．静态工作点的图解分析
如图3.3.2所示，若给定IBQIB3，则曲线IBQIB3与直线MN的交点Q，即为静态工作点。
过Q点分别作横轴和纵轴的垂线得对应的VCEQ、ICQ。
由于晶体管输出特性是一组曲线，所以，对应不同的IBQ，静态工作点Q的位置也不同，所对应的VCEQ、ICQ也不同。
图.3.2静态工作点的图解分析
UCEUccICQRc
坐标点:
M（UCC,0）N（0,UCC/RC）
Tga=--1/RC
IBQUccVBEQRb
ICQIBQ
三.共射极放大电路的动态分析
（一）．信号放大原理
交流信号电压vi[如图3.2.7（a）所示]经过电容C1作用在晶体管的发射结，引起基极电流的变化，这时基极总电流为
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《电子技术基础》教案
iBIBQib，波形如图3.2.7（b）所示。
由于基极电流对集电极电流的控制作用，集电极电流在静态值ICQ的基础上跟着ib变化，波形如图3.2.7（c）所示。
即iCICQic。
同样，集电极与发射极电压也是静态电压VCEQ和交流电压vce两部分合成，即
vCEVCEQvce（3.2.4）
由于集电极电流iC流过电阻Rc时，在Rc上产生电压降iCRc，则集电极与发射极间总的电压应为
vCEVGiCRcVG（ICQic）Rc
（3.2.5）
比较式（3.2.5）与式（3.2.4）可得
VGICQRcicRcVCEQicRc
vceicRc
（3.2.6）
式中负号表示ic增加时ce将减小，即ce与ic反相。
故CE的波形如图3.2.7（d）所示。
经耦合电容C2的“隔直通交”，放大器输出端获得放大后的输出电压，即
oce（3.2.7）
波形如图3.2.7（e）所示。
由图可见，vo与vi反相。
位相反。
（二）．静态工作点与动态范围之间的关系放大器的静态工作点（见L2）若把图3.2.4中的Rb除掉，电路如图3.2.5所示，则IBQ0，当输入端加正弦信号电压vi时，在信号正半周，发射结正偏而导通，输入电流ib随vi变化。
在信号负半周，发射结反偏而截止，输入电流ib等于零。
即波形产生了失真。
vvicRc
从信号放大过程来看，在共射放大电路中，输入电压与输出电压频率相同，相
图3.2.5除去Rb时放大器工作不正常
图3.2.6基极电流的合成
如果Rb阻值适当，则IBQ不为零且有合适的数值。
当输入端有交流信号vi通过C1加到晶体管的发射结时，基极电流在直流电流IBQ的基础上随vi变化，即交流ib叠加在直流IBQ上，如图3.2.6所示。
如果IBQ的值大于ib的幅值，那么基极的总电流IBQib始终是单方向的电流，即它只有大小的变化，没有正负极性的变化，这样就不会使发射结反偏而截止，从而避免了输入电流ib的波形失真。
综上可见，一个放大器的静态工作点是否合适，是放大器能否正常工作的重要条
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《电子技术基础》教案
件。
设置静态工作点的目的:
使输入信号工作在三极管输入特性的线形部分,避开非线形部分给交流信号造成的失真。
静态工作点与波形失真的图解
1．饱和失真
如果静态工作点接近于QA，在输入信号的正半周，管子将进入饱和区，输出电压vce波形负半周被部分削除，产生“饱和失真”。
2．截止失真
如果静态工作点接近于QB，在输入信号的负半周，管子将进入截止区，输出电压vce波形正半周被部分削除，产生“截止失真”。
3．非线性失真
非线性失真是由于管子工作状态进入非线性的饱和区和截止区而产生的。
从图3.3.5可见，为了获得幅度大而不失真的交流输出信号，放大器的静态工作点应设置在负载线的中点Q处。
图
静态工作点引起的非线性失真
3负反馈在放大电路中的应用
1反馈及其分类
反馈：
把放大器输出端或输出回路的输出信号通过反馈电路送到输入端或输入回路，与输入信号一起控制放大器的过程。
反馈电路：
由电阻或电容等元件组成。
如图4.2.1所示。
图中vi为输入信号，vo为输出信号，vf为反馈信号。
反馈的分类及判别方法：
一、正反馈和负反馈
正反馈：
反馈信号起到增强输入信号的作用。
判断方法：
若反馈信号与输入信号同相，则为正反馈。
负反馈：
反馈信号起到削弱输入信号的作用。
判断方法：
若反馈信号与输入信号反相，则为负反馈。
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图4.2.1反馈放大器框图
《电子技术基础》教案
二、电压反馈和电流反馈
电压反馈：
如图（a）所示，反馈信号与输出电压成正比。
判断方法：
把输出端短路，如果反馈信号为零，则为电压反馈。
电流反馈：
如图（b）所示，反馈信号与输出电流成正比。
判断方法：
把输出端短路，如果反馈信号不为零，则为电流反馈。
电压反馈和电流反馈框图
串联反馈和并联反馈框图
三、串联反馈和并联反馈
串联反馈：
如图（a）所示，净输入电压由输入信号和反馈信号串联而成。
判断方法：
把输入端短路，如果反馈信号不为零，则为串联反馈。
并联反馈：
如图（b）所示，净输入电流由反馈电流与输入电流并联而成。
判断方法：
把输入端短路，如果反馈信号为零，则为并联反馈。
[例]判别图（a）和（b）电路中反馈元件引进的是何种反馈类型。
解
（1）电压反馈和电流反馈的判别
当输出端分别短路后，图（a）中vf消失，而图（b）中，管子V2的iE2不消失，即vf不等于零，所以图（a）是电压反馈，图（b）是电流反馈。
（2）串联反馈和并联反馈的判别
当输入端分别短路后，图（a）中vf不消失，图（b）中的vf消失，所以图（a）是串联反馈，图（b）是并联反馈。
（3）正反馈和负反馈的判别
采用信号瞬时极性法判别，设某一瞬时，输入信号vi极性为正“”，并标注在输入端晶体管基极上，然后根据放大器的信号正向传输方向和反馈电路的信号反向传输方向，在晶体管的发射极、基极和集电极各点标注同一瞬时的信号的极性。
可见，图（a）中反馈到输入回路的vf的极性是“+”，与输入电压vi反相，削弱了vi的作用，所以是负反馈；而图（b）中，反馈到输入端的if极性是“”，它削弱了vi的作用，所以也是负反馈。
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《电子技术基础》教案
2负反馈对放大器性能的改善
一、提高了放大倍数的稳定性
以图4.2.5电压串联负反馈电路为例作简要说明。
由图可知，反馈电压
vf反馈系数
R2vo
R1R
2Fvf
vo（4.2.1）
设Av——放大器无反馈时的放大倍数；
Vi——净输入电压；
Avf——加入负反馈后的放大倍数，则
vov；Avovivi\\"因为
vivi\\"vf；vfFvoFAvvi\\"
Avf所以
vivi\\"FAvvi\\"于是有
（4.2.2）
即
AvfAv
可见，Av是Avf的（1FAv）倍，（1FAv）愈大，Avf比Av就愈小。
（1FAv）：
放大器的反馈深度。
如果负反馈很深，即（1FAv）1时，则
AvA1v
Avf1FAvFAvFAvfAvvi\\"1Av
（1FAv）vi\\"1FAv（4.2.3）
可见，在深度负反馈条件下，反馈放大器的放大倍数Avf仅取决于反馈系数F，而与Av无关。
当晶体管参数、电源电压、环境温度及元件参数发生变化时，负反馈放大器的放大倍数受其影响很小，基本不变，从而使放大倍数稳定性获得了提高。
结论：
负反馈使放大器放大倍数减小（1FAv）倍；在深度负反馈条件下负反馈放大器的放大倍数很稳定。
二、改善了放大器的频率特性
由图4.2.6可见，无反馈时，中频段的电压放大倍数为Avo，其上、下限频率分别为fH和fL。
加入负反馈后，中频段的电压放大倍数
负反馈对频响的改善
o。
而高频段和低频段由于原放大倍数较小其反馈量相对于中频段要小，下降到Av因此放大倍数的下降量相对中频段要少，使放大器的频率特性变得平坦。
即通频带展宽了，使放大器的频率特性得到改善。
三、减小了放大器的波形失真
在图中。
设无反馈时，输入信号vi为正弦波（A半周与B半周一样大），由于
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《电子技术基础》教案
晶体管特性曲线的非线性，放大器输出信号vo发生了失真，出现了A半周大、B半周小的波形。
加入负反馈后，反馈信号vf与输入信号vi进行叠加产生一个A半周小、B半周大的预失真信号vi，再经放大器放大，由于放大器对A半周放大能力较大，从而使输出信号vo中A半周与B半周的差异缩小了，因此放大器的输出波形得到了改善。
四、改变了放大器的输入电阻、输出电阻
放大器引入负反馈后，输入电阻的改变取决于反馈电路与输入端的联接方式；输出电阻的改变取决于反馈量的性质。
1．输入电阻的改变
对于串联负反馈，在输入电压vi不变时，反馈电压vf削减了输入电压vi对输入回路的作用，使净输入电压vi减小，致使输入电流ii减小，相当于输入电阻增大。
即串联负反馈增大输入电阻。
对于并联负反馈，在输入电压vi不变时，反馈电流if的分流作用致使输入电流ii增加，相当于输入电阻减小。
即并联负反馈减小输入电阻。
2．输出电阻的改变
电压负反馈维持输出电压不受负载电阻变动的影响而趋于恒定，说明输出电阻比无反馈时输出电阻要小；而电流负反馈维持输出电流不受负载电阻变动的影响而趋于恒定，说明输出电阻比无反馈时输出电阻要大。
即电压负反馈使输出电阻减小；电流负反馈使输出电阻增大。
结论，放大器引入负反馈后，使放大倍数下降；但提高了放大倍数的稳定性；扩展了通频带；减小了非线性失真；改变了输入、输出电阻。
3射极输出器
一、反馈类型
电路如图4.2.8所示。
其反馈信号vf取自发射极，若输出端短路，则vf0，所以是电压反馈。
用瞬时极性法判别，可得vb和ve（即vf）极性相同，反馈信号削弱了输入信号的作用，所以是负反馈。
在输入回路中vivbevf，所以是串联反馈。
综合看来，电路的反馈类型为电压串联负反馈放大器。
由于信号是从晶体管基极输入、发射极输出，集电极作为输入、输出公共端，故为共集电极电路，又称为射极输出器。
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《电子技术基础》教案
图
射极输出器
图
交流通路
二、性能分析交流通路如图所示。
1．电压放大倍数由图4.2.9可知，
vbevivo
Vbe一般很小，则
vovi
于是电压放大倍数为
Avvo
1
vi（4.2.4）
可见，射极输出器的输出电压近似等于输入电压，电压放大倍数约等于1，而且输出电压的相位与输入电压相同，故又称射极跟随器。
2．输入电阻和输出电阻
（1）输入电阻
Re//RL，忽略Rb的分流作用，则输入电阻为设RLriviibrbeieRLibibibrbe
（1）ibRLibrbe
（1）RL，如果考虑Rb的分流作用，则实际的输入电阻为，于是riRL由于rbe
（1）RL//Rb
riRL（4.2.6）
由此可见，与共射极放大电路相比，射极输出器的输入电阻高得多。
为了充分利用输入电阻高的特点，射极输出器一般不采用分压式偏置电路。
（2）输出电阻
R//Rb，不电路如图4.2.10所示，设v0，令R计Re，则输出端外加交流电压vo产生的电流ie为
voieibibib
（1）
（1）
rbeR于是得该支路的输出电阻为
vrRroobe
ie1考虑Re时，射极输出器的输出电阻为
31
图
分析ro示意图
《电子技术基础》教案
roro//Re（4.2.7）
rbeR//Re
1rbe，则射极输出器的输出电阻近1如果信号源内阻很小R0，则R0；若Re似为
rorbe
1（4.2.8）
上式表明，输出电阻ro比rbe还要小几十倍。
所以射极输出器的输出电阻是很小的。
三、结论
射极输出器具有输入电阻大，输出电阻小；电压放大倍数略小于但近似等于1；输出电压的相位与输入电压相同的特点。
输出电流是输入电流的
（1）倍，所以具有电流放大和功率放大能力。
四、应用
利用输入电阻大的特点，作为多级放大器的输入级，以减小对信号源的影响；利用输出电阻小的特点，作为多级放大器的输出级，以提高带负载的能力；还可用
作阻抗变换器，以实现级间阻抗匹配；作为隔离级，减少后级对前级的影响。
第4节功率放大器
重点
1．了解功率放大电路的任务、特点和要求。
2．理解无输出变压器功率放大电路（OCL、OTL）的组成和工作原理。
3．掌握OCL、OTL电路的分析方法；Pom、PG、PCM的估算和功率管的选管条件。
4．理解典型集成功率放大电路。
5．了解功率管的安全使用知识。
难点
1．功率放大器工作原理及性能特点。
2．Pom、PCM的估算方法和功率管的选管条件。
1低频功率放大器概述
1.
1低频功率放大器及其要求
低频功率放大器：
向负载提供足够大低频信号功率的放大电路。
对功放的要求：
信号失真小；有足够的输出功率；效率高；散热性能好。
1.2低频功率放大器的分类
32
《电子技术基础》教案
一、以晶体管的静态工作点位置分类
1．甲类功放：
Q点在交流负载线的中点，如图7.1.1（a）所示。
电路特点：
输出波形无失真，但静态电流大，效率低。
2．乙类功放：
Q点在交流负载线和IB0输出特性曲线交点，如图7.1.1（b）所示。
电路特点：
输出波形失真大，但静态电流几乎等于零，效率高。
3．甲乙类功放：
Q点在交流负载线上略高于乙类工作点处，如图7.1.1（c）所示。
电路特点：
输出波形失真大，静态电流较小，效率较高。
图7.1.1三种工作状态
二、以功率放大器输出端特点分类1．有输出变压器功放电路。
2．无输出变压器功放电路（OTL功放电路）。
3．无输出电容功放电路（OCL功放电路）。
2推挽功率放大器
1乙类推挽功率放大器
动画
乙类推挽功率放大器
一、电路及其工作原理典型电路如图7.3.1所示。
V
1、V2为功率放大管，组成对管结构。
在信号一个周期内，轮流导电，工作在互补状态。
T1为输入变压器，作用是对输入信号进行倒相，产生两个大小相等、极性相反的信号电压，分别激励V1和V2。
T2为输出变压器，作用是将V
1、V2输出信号合成完整的正弦波。
图7.3.1乙类推挽功率放大器及其波形
图7.3.2乙类推挽功放电路的图解分
33
《电子技术基础》教案
析
工作原理：
输入信号vi经T1耦合，次级得两个大小相等、极性相反的信号。
在信号正半周，V1导通（V2截止），集电极电流iC1经T2耦合，负载上得到电流io正半周；在信号负半周，V2导通（V1截止），集电极电流iC2经T2耦合，负载上得到电流io负半周。
即经T2合成，负载上得一个放大后的完整波形io。
由输出电流io波形可见，正、负半周交接处出现了失真，这是由于两管交接导通过程中，基极信号幅值小于门槛电压时管子截止造成的。
故称为交越失真。
二、输出功率和效率
由于两管特性相同，工作在互补状态，因此
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