单管共射放大电路课程设计.docx

任务一　共射极单管放大器
教学时数: 6学时
教学方法: 一体化教学
教学目的:
1、了解共射极放大电路的组成；
2、会利用软件仿真设置Q点和动态性能指标的测试；
3、分压式偏置电路稳定静态工作点的原因；
4、放大电路失真产生的原因及消除方法；
教学重点：
共射极放大电路的组成元件的作用；分压式偏置电路稳定静态工作点的原因；放大电路
失真产生的原因及消除方法
教学难点:
分压式偏置电路稳定静态工作点的原因；放大电路失真产生的原因及消除方法

分压式共射极放大电路的实验电路如图2.1.2所示

图2.1.2 共射极单管放大器实验电路

对三极管而言，静态分析就是画出其直流通路，求其静态工作点：、和。
1、 静态工作点理论分析
其等效的直流通路为：

图2.1.2 分压式共射放大直流通路
稳定静态工作点的条件为：I1＞＞IB和VB＞＞UBE；此时，
，即当温度变化时，基本不变。

根据和的关系可得：

2、 调试静态工作点
（1）三极管采用9031型号，选择β值范围在100到200之间，用万用表测得β值为（ ）。
（2）按图2.1.1所示电路，将Rp调到最大值测量放大电路的Q点，计算并填入表2.1.1。
（3）将Rp调到最小值测量放大电路的Q点，计算并填入表2.1.1。
（4）若设计要求=1.5mA，应将怎样调整？测出此时放大电路的Q点和实际偏置电阻的大小。
表2.1.1 静态工作点测量

Rp

电路状态

Rp最大

理论数据
（4）中的要求

1.5mA

Rp最小

测试数据
Rp最大

（4）中的要求

1.5mA

Rp最小

二、放大电路动态性能
1、动态理论分析
分压式共射极放大电路交流通路、微变等效电路如图2.1.3（a）（b）所示。

交流等效输出电阻为：
交流等效输入电阻为：
电路中电压放大倍数为：
2、放大电路的动态性能观察
调整好静态工作点，=1.5mA。输入端接入低频信号发生器，幅值为1mV，频率为1KHz的正弦波。按要求进行测量，将值填入下表2.1.2.
表2.1.2 放大电路动态测量

Ui
Uo
测量值
Au
计算值
Au
测量值
Ri
计算值
Ro
测量值
Ri
计算值
Ro
无穷大

2K

3、观察静态工作点对输出波形失真的影响
（1） 双击信号发生器图标，设置参数为：10mV/1kHz/0Deg;设置示波器相关参数；调节Rw,Rc,Re的阻值
（2）保持Us 不变，将Rw调至最小，输出电压讲产生饱和失真，用示波器观察，并汇出输出波形；
（3）将Us调至50mV，将Rw调至最大100k，将Re调至100k，输出电压讲产生截止失真，用示波器并汇出输出波形；
（4）将Us调至150mV，将Re调至10k，Rc调至10k，输出电压讲产生双向失真，用示波器观察，并汇出输出波形。
4、观察电路的频率响应

图 电路的幅频特性
“放大”作用的实质是电路对电流、电压或能量的控制作用。
晶体管的三种组态：共射极、共集电极和共基极。
一、晶体管基本放大电路原则
1、为保证放大必须满足发射结正偏，集电结反偏。
2、输入信号能加至放大电路输入回路；
3、输出信号能加至负载上。
判断放大电路是否具有放大作用，就是根据这几点，它们必须同时具备。
例1：判断图（1）电路是否具有放大作用

解：图（1）a不能放大，因为是NPN三极管，所加的电压UBE不满足条件（1），所以不具有放大作用。
图（1）b具有放大作用。
二、共射极放大电路
（一）基本共射极放大电路介绍
1、电路见图2.1.6所示：
电路中各元件作用：
①晶体管VT：核心元件起放大作用；
②基极偏置电阻：与一起提供合适的Q点；
③集电极负载电阻：把晶体管的电流放大转化为电压放大；
④耦合电容和：隔直流通交流；
⑤集电极电源：作用一是给晶体管提供合适的工作状态；二是为放大电路提供电源。

+VCC
RC
RL
T
+
_
ui
RB
uo
+
_
+
+
C1
C2

图2.1.6 基本共射放大电路
2、电路参数对静态工作点的影响
  静态工作点的位置在实际应用中很重要，它与电路参数有关。下面我们分析一下电路参数，，对静态工作点的影响。

改变
改变
改变
变化，只对IB有影响。
增大，IB减小，工作点沿直流负载线下移。
变化，只改变负载线的纵坐标
增大，负载线的纵坐标上移,工作点沿iB=IB这条特性曲线右移
变化,IB和直流负载线同时变化
增大,IB增大,直流负载线水平向右移动,工作点向右上方移动
减小，IB增大，工作点沿直流负载线上移
减小,负载线的纵坐标下移,工作点沿iB=IB这条特性曲线左移
减小,IB减小,直流负载线水平向左移动,工作点向左下方移动
3、电路分析
（1）静态分析
什么是Q点？它就是直流工作点，又称为静态工作点，简称Q点。我们可以根据放大电路的直流通路，估算出放大电路的静态工作点。
直流通路：将放大电路中的电容视为开路，电感视为短路即得。
计算Q点的方法前面已讲述。
（2）动态分析：即设置了合适的Q点之后的分析（=0）
交流通路：将放大电路中的电容视为短路，电感视为开路，直流电源视为短路即得。它又被称为动态分析。
一般还要将晶体三极管采用微变等效电路法来进行分析其动态性能指标。
微变等效的思想是：当信号变化的范围很小（微变）时，可以认为三极管电压、电流变化量之间的关系是线性的。
在应用中我们把三极管等效为图（1）所示的电路
其中：Ie=（1+ß）Ib rbe为基极和发射极之间的等效电阻

（二）稳定Q点的分压式偏置电路
其电路见图2.1.13所示；
+VCC
RC
C1
C2
RL
RE
+
CE
+
+
RB2
RB1
RS
+
ui
-
+
us
-
+
uo
-
I2
I1
IBQ

图2.1.13 分压式偏置共射电路
1、稳定静态工作点的原理
稳定静态工作点的条件为：I1＞＞IB和VB＞＞UBE；此时，
，即当温度变化时，基本不变。
静态工作点的稳定过程为：
当温度降低时，各物理量向相反方向变化。这种将输出量（）通过一定的方式（利用将的变化转化为电压的变化）引回到输入回路来影响输入量的措施称为反馈。可见，在Q点稳定过程中，作为负反馈电阻起着重要的作用。典型静态工作点稳定电路利用直流负反馈来稳定Q点。
2、额外思考题
如果晶体三极管发射极无旁路电容时，其性能指标的计算。
（三）放大电路中的非线性失真
在使用放大电路时，我们一般是要求输出信号尽可能的大，但是它要受到三极管非线性的限制。有时输入信号过大或者工作点选择不恰当，输出电压波形就会产生失真。这种失真是由于三极管的非线性引起的，所以它被称为非线性失真。
1.输入信号过大引起的非线性失真.
它主要表现在输入特性的起始弯曲部分，输出特性的间距不匀，当输入又比较大时，就会使Ib、Uce和Ic的正负半周不对称，即产生非线性失真。如图（1）所示
2.工作点不合适引起的失真
当工作点设置过低，在输入信号的负半周，工作状态进入截止区，从而引起Ib、Uce和Ic的波形失真，称为截止失真（对于PNP型来说）如图（2）所示

当工作点设置过高，在输入信号的正半周，工作状态进入饱和区，此时Ib继续增大而Ic不再随之增大，因此引起Ic和Uce的波形失真，称为饱和失真。如图（3）所示

由于放大电路有失真问题，因此它存在最大不失真输出电压幅值Uom。最大不失真输出电压是指：当工作状态一定的前提下，逐渐增大输入信号，三极管还没有进入截止或饱和时，输出所能获得的最大电压输出。
当电压受饱和区限制时Uom=Uce-uce，当电压受截止区限制时Uom=Ic*R"L。

1、分压式偏置电路如果发射极不接旁路电容时，估算其Q点和交流性能指标。
2、P115-116上的1、2、3。