电路与电子学基础 基本放大电路 实验报告DOC.docx

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电路与电子学基础基本放大电路实验报告DOC

《电路与电子学基础》实验报告

实验名称基本放大电路电路

班级

学号

姓名

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Ie

Icq=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。

Icq=3.828mA

Ie=3.847mA

Ibq=18.88uA

Vceq=9.806V

Vb=3.296V

3.估算基极偏压Vb,并比较计算值与测量值。

Vb=R2Vcc/（R1+R2）=3.333V近似相等

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）/Re=（3.33-0.7）/0.66=3.989mA

测量值：

Ie=3.847mA

近似相等

Icq=Ie*β/（β+1）=3.969mA

测量值：

Icq=3.828mA

近似相等

5.由Icq估算集－射电压Vceq，并比较计算值和测量值。

Vceq=Vcc-Icq（Rc+Re）=10V

测量值Vceq=9.806V

近似相等

6.由Icq和Ibq估算电流放大系数β。

β=Icq/Ibq=202.75

7.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。

Ic=3.764mA

Ib=37.11uA

Vce=9.96V

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。

β值的减小

略微改变了静态工作点。

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？

能够具有较好的放大效果

减少失真。

2．静态工作点的估算值与测量值比较情况如何？

近似相等。

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？

能够起到较好的稳定作用。

此题中，β变化了51%

但是，静态工作点只改变了1.57%

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

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βRE>>R1时，

发射集电流

集电极电流

电压增益Av为输出电压峰值Vop与输入电压峰值Vip之比

对于电压跟随器，电压增益可用下式计算

其中：

等效交流负载

三极管输入电阻

电压跟随器的输入电阻

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=10.00V

Veq=9.4363V

3．根据R1,R2和电压值Vcc，计算静态基极偏压Vbq。

=20*20/（20+20）=10V

4．设Vbe为0.7V，估算静态射集偏压Veq和电流Ieq。

Veq=Vb-Vbe=9.3VIeq=Veq/Re=14.1mA

5．估算静态工作点Q，即Ibq,Icq和Vceq。

Icq=Veq/Re=14.1mAIbq=Icq/β=0.07mAVceq=20-Icq*660=10.7V

6．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。

图5-2射极跟随器

7．根据步骤6的读数计算射集跟随器的电压增益Av。

Av=979.5566/993.9610=0.9855

8．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。

Rbe=300+（1+β）26/Ieq=4.006KΩ

RL=Re//Rl=500*660/（500+660）=284.5Ω

Av=（1+β）Rl/Rbe+（1+β）Rl=201*284.5/4006+201*284.5=0.935

9．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=44.6159mV

Vbp=44.0987mV

10．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’=1.6mA

Ri=Vbp*1.414/Iip=14KΩ

11．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=19.296kΩ

12．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。

Ro=Rl=3.5Ω

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？

近似相等。

2．射极偏压Veq的测量值与计算值比较，情况如何？

近似相等。

3．静态工作点Q在直流负载线的中部附近吗？

基本可以认为在其中部。

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？

近似相等。

略小于1.

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。

较大的。

6．实验测出的射极跟随器的输出电阻，是较大还是较小?

较小的。

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？

相位差为0度。

同相的。

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？

较大的输入电阻。

较小的输出电阻。

放大电路的第一级或者最后一级。