基本单管放大电路的设计
07级23系 马运聪 PB07210249
实验目的：1掌握晶体管放大器静态工作点的设计与调整方法。
2研究放大电路的动态性能。
3负反馈对放大器性能的影响及设计方法和测试技能。
实验原理：
1单管放大 2cos(21000)i U t mV π=?2114.675cos(21000)o U t mV π=?? 2.239BB U V = 1.247C I mA = 4.319CE U V =
输入输出波形图及其李萨如图形：
2射极串小电阻单管放大 2cos(21000)i U t mV π=?285.794cos(21000)o U t mV π=??
2.012BB U V = 1.258C I mA = 4.49CE U V
=
输入输出波形图及其李萨如图形：
3单管饱和 214.144cos(21000)i U t mV π=?? 2.855BB U V = 1.707C I mA = 1.414CE U V
=
输入输出波形图及其李萨如图形：
4单管截至 228.284cos(21000)i U t mV π=?? 0.796BB U V =127.151C I A μ=11.23CE U V
=
输入输出波形图及其李萨如图形：
数据分析：
1单极共发放大器
（1）
,204.1,60.29,74.9121Ω=Ω=Ω=k R k R k R E B B
Ω=Ω=k R k R L C 054.5,384.2
静态工作点：V V V V V V CC BB E 114.12,555.2,001.2===
交流信号：
mV t U mV t U o i )10002cos(2255,)10002cos(23?-=?=ππ
95.922
1=--=≈=B BB
B BB C
C E E
B E B
C R V R V V R V I I I I β 85-==i o V U U A Ω==644.15E r e I U r 由 e b ie ie
L C V r r h h R R A )1(,)//(0ββ++=-= 解得：Ω=64.301b r 与实验参考数据一致，但是β偏小，可能是由于BJT 管子长期工作在深度饱和区所致。输出波形基本没有失真。
考虑到BB V 较小可能产生较大误差，设计第二组电路数据。
（2）
,204.1,60.29,79.7521Ω=Ω=Ω=k R k R k R E B B
Ω=Ω=k R k R L C 054.5,384.2
静态工作点：V V V V V V CC BB E 114.12,962.2,348.2===
交流信号：
mV t U mV t U o i )10002cos(2295,)10002cos(23?-=?=ππ
mV t U O )10002cos(2430?-=∞π
28.942
1=--=≈=B BB
B BB C
C E E
B E B
C R V R V V R V I I I I β
3.98-==i o V U U A 3.143-=∞V A Ω==332.13E r e I U r 由 ie
L C V h R R A )//(0β-= 解得：Ω=92.281b r 而通过ie C
V h R A 0β-
=∞解得Ω=2.298b r 。 说明采用B
C I I =β来计算是较为准确的。 测得：7.103,8.318,3,6.325====Vmid h mid l A kHz f kHz f Hz f
输入低频信号时，输入端耦合电容影响时的)(S A V 的3dB 下截止频率为
Hz C h ie 35.6411
11==ω 输出端电容的影响：
Hz C R R C L 73.61)(12
12=+=
ω
射极旁路电容的影响：
Hz C R h R E
E ie E 6.1321)1(1013=++
=βω 因此理论电压增益的3dB 截至频率为1321.6Hz 而实际的截至频率约为
325.6Hz 远小于理论值。这可能是由于输入电压太小，输入波形失真较严重，
致使测量值发生大的误差，但若采用较高输入电压，容易进入截至或饱和区， 也会影响数据的测量。
内阻的测量：串联Ωk 2,分mV 26.6，i R 分mV 66.7
Ω=?Ω=k k R i 634.126
.666.72 理论值：Ω<Ω==k k R R h R B B ie i 634.1448.1////'21 输出电阻：Ω=-=∞k R U U U R L o
o o o 33.2与理论值Ω==k R R C O 384.2一致。 同样，输入电阻的测量由于其测量值太小产生的误差大于输出电阻的。
以下三个李萨如图横轴输入纵轴输出，频率分别为0.1、1、10kHz 。
可以发现频率较低时输出波形的相移较大，高频时相移几乎为?90，但总体上
波形没有失真。由于耦合电容总体不产生相移，那么低频时的相移可能来自于
射极旁路电容的影响。低频时射极旁路电容的阻抗大，产生相移小，中频时则 接近?90，在作交流小信号分析时可当作是导线。
2射极串小电阻单管放大
Ω=Ω=Ω=Ω=3.991,199,60.29,79.752121E E B B R R k R k R
Ω=Ω=k R k R L C 054.5,384.2
静态工作点：V V V V V V CC BB E 114.12,961.2,334.2===
交流信号：
mV t U mV t U o i )10462cos(24.14,)10462cos(294.1?-=?=ππ mV t U O )10462cos(26.21?-=∞π
45.94=β 13.11423
.7-=-=∞V V A A
由理论计算： 423.7627.7)
)(1()//(00-≈-=++-=e e L C V R r R R A ββ 13.1126.12))(1(00-≈-=++-
=∞e e C V R r R A ββ 由于射极串小电阻的影响，使得基极交流信号减弱，从而减低了放大倍数。
kHz f kHz f Hz f h mid l 421,3,91.31===
带宽为421kHz 比以上的单管放大的带宽318.5kHz 宽。
由理论算得有射极串小电阻与单管的带宽比为
94.7'1)(100=++++
≈b e
e b e e r r R r R r K ββ
理论带宽为2.5MHz ，但实际上由于高频时函数信号发生器发出的信号失真和
晶体管毫伏表的误差共同作用，偏差较大。在测量输入输出电阻时也出现同样 的问题。
思考题：
1截至与饱和失真：截至失真是由于静态工作点靠左或输入电压较大BJT 进入截至
区所致，饱和失真是因由于静态工作点靠
右或 输入电压较大BJT 进入饱和区所致。
具体波形 图参见实验原理3、4。
2直接用电位器调节1B R 容易使其太低而导致BJT 上的基射电压太高，击穿PN 结， 烧坏管子，串联的电阻可以起到保护作用。
3e R 作为负反馈降低了输入信号加在基射极上的电压，大大降低电压增益，但提高 了输入阻抗，有利于信号的输入，减少信号源内阻的影响。同时e R 提高3dB 上
截止频率：])(1[0e b e e h R r R r D +++=
βωωβ，从而扩大带宽。
仿真实验报告册 仿真实验课程名称：模拟电子技术实验仿真仿真实验项目名称：共射极单管放大器 仿真类型（填■）：（基础■、综合□、设计□） 院系：专业班级： 姓名：学号： 指导老师：完成时间： 成绩：
一、实验目的 （1）掌握放大器静态工作点的调试方法，熟悉静态工作点对放大器性能的影响。 （2）掌握放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻及最大不失真输出电压的测试方法。 （3）熟悉低频电子线路实验设备，进一步掌握常用电子仪器的使用方法。 二、实验设备及材料 函数信号发生器、双踪示波器、交流毫伏表、万用表、直流稳压电源、实验电路板。 三、实验原理 电阻分压式共射极单管放大器电路如图所示。它的偏置电路采用（R W +R 1）和R 2组成的分压电路，发射极接有电阻R 4（R E ），稳定放大器的静态工作点。在放大器的输入端加入输入微小的正弦信号U i ，经过放大在输出端即有与U i 相位相反，幅值被放大了的输出信号U o ，从而实现了电压放大。 在图电路中，当流过偏置电阻R 1和R 2的电流远大于晶体管T 的基极电流I B 时（一般5~10倍），则它的静态工作点可用下式进行估算（其中U CC 为电源电压）： CC 21W 2 BQ ≈ U R R R R U ++ （3-2-1） C 4 BE B EQ ≈I R U U I -= （3-2-2） )(43C CC CEQ R R I U U +=- （3-2-3） 电压放大倍数 be L 3u ||=r R R β A - （3-2-4） 输入电阻 be 21W i ||||)(r R R R R += （3-2-5） 图 共射极单管放大器
第二章基本放大电路 ［教学目的］ 1、了解放大电路的性能指标，掌握单管共射放大电路的工作原理，掌握放大电路的静态、 动态分析与计算方法（图解法、等效电路法） 2、掌握放大电路的三种基本接法及其特点 3、掌握场效应管的等效模型及共源放大电路的原理及特点 ［教学重点和难点］ 1、基本共射放大电路的静态工作点、电压放大倍数、输入电阻和输出电阻的分析及计算 2、BJT放大电路的三种组态特点、FET放大电路的三种组态特点 ［教学时数］8学时 ［教学内容］ 第一节放大的概念和放大电路的主要性能指标 一、放大的概念 二、放大电路的性能指标 第二节基本共射放大电路的工作原理 一、基本共射放大电路的组成及各元件的作用 二、设置静态工作点必要性 三、基本共射放大电路的工作原理 四、放大电路的组成原理 第三节放大电路的分析方法 一、直流通路与交流通路 二、图解法 三、等效电路法 第四节放大电路静态工作点的稳定 一、静态工作点稳定的必要性 二、典型的静态工作点稳定电路 三、稳定静态工作点的措施 第五节晶体管单管放大电路的三种基本接法 第六节晶体管放大电路的派生电路 第七节场效应管放大电路
一、场效应管放大电路的三种接法 二、场效应管放大电路静态工作点的设置方法及分析估算 三、场效应管放大电路的动态分析 四、场效应管放大电路的特点 ［电子教案］ 本章讨论的问题：1.什么是放大？放大电路放大信号与放大镜放大物体意义相 同吗？放大的特征是什么？2.为什么晶体管的输入、输出特性说明它有放大作用？如何将晶体管接入电路才能起到放大作用？组成放大电路的原则是什么？有几种接法？3.如何评价放大电路的性能？有哪些主要指标？4.晶体管三种基本放大电路各有什么特点？如何根据它们的特点组成派生电路？ 5.如何根据放大电路的组成原则利用场效应管构成放大电路？它有三种接法吗？ 6.场效应管放大电路与晶体管放大电路有哪些不同处？在不同的场合下，应如何选用放大电路？ 2.1 放大电路的基本概念和放大电路的主要性能指标2.1.1 放大的概念 基本放大电路一般是指由一个三极管组成的三种基本组态放大电路。 1. 放大电路主要用于放大微弱信号，输出电压或电流在幅度上得到了放大，输出信号的能量得到了加强。 2. 输出信号的能量实际上是由直流电源提供的，只是经过三极管的控制，使之转换成信号能量，提供给负载。放大电路的结构示意图见图。 放大概念示意图 2.1.2 放大电路的性能指标 (1) 放大倍数 输出信号的电压和电流幅度得到了放大，所以输出功率也会有所放大。对放大电路而言有电压放大倍数、电流放大倍数和功率放大倍数，它们通常都是按正弦量定义的。放大倍数定义式中各有关量如图所示。
实验1 单级放大电路 1．实验目的 1）学习使用电子仪器测量电路参数的方法。 2）学习共射放大电路静态工作点的调整方法。 3）研究共射放大电路动态特性与信号源内阻、负载阻抗、输入信号幅值大小的关系。2．实验仪器 示波器、信号发生器、交流毫伏表、数字万用表。 3．预习内容 1）三极管及共射放大器的工作原理。 2）阅读实验内容。 4．实验内容 实验电路为共射极放大器，常用于放大电压。由于采用了自动稳定静态工作点的分压式偏置电路（引入了射极直流电流串联负反馈），所以温度稳定性较好。 1）联接电路 (1)用万用表判断实验箱上的三极管的极性和好坏。由于三极管已焊在实验电路板上，无法用万用表的h EF档测量。改用万用表测量二极管档测量。对NPN三极管，用正表笔接基极，用负表笔分别接射极和集电极，万用表应显示PN结导通；再用负表笔接基极，用正表笔分别接射极和集电极，万用表应显示PN结截止。这说明该三极管是好的。用万用表判断实验箱上电解电容的极性和好坏。对于10μF电解电容，可选择200kΩ电阻测量档，用万用表的负极接电解电容的负极，用万用表的正极接电解电容的正极，万用表的电阻示数将不断增加，直到超过示数的范围。这说明该电解电容是好的。 ⑵按图1.1联接电路。 ⑶接通实验箱交流电源，用万用表测量直流12V电源电压是否正常。若正常，则将12V 电源接至图1.1的Vcc。 图1.1 共射极放大电路
⑷ 测量电阻R C 的阻值。将V i 端接地。改变R P （有案可查2 2k Ω、100k Ω、680k Ω三个可变电阻可选择），测量集电极电压V C ，求 I C =(V CC －V C )/R C 分别为0.5mA 、1mA 、1.5mA 时三极管的β值。建议使用以下方法。 b B cc 2b B B R V V R V I -=+ p 1b b R R R += B C I I =β （1-1） 请注意，电路断电、电阻从电路中开路后才能用万用表测量电阻值。本实验用测电阻值、电 压值来计算电流值，而不是直接测量电流，是因为本实验电路的电流较小，测量电流的测量误差较测量电压、电阻的误差大。同时还因为测量电流时万用表的内阻趋于零，使用不当很可能损坏万用表。 Vcc=11.992 V 图1.2是示意图。它示意i C 并不严格等于βi B ， 只是近似等于βi B ；或者说β并不是一个常数。通常， β随i B 增大而增大。 对于一个三极管，β随i B 的变化越小越好。用图 解法表示共发射极放大器放大小信号的原理可知，β 随i B 变化而变化是正弦波小信号经共发射极放大器放 大后产生非线性谐波失真的原因。若表1.1中β的数 值较接近，则表1.6中的非线性谐波失真应较小。使 用不同实验箱的同学之间可验证上述分析。由此可见， 在制作小信号放大器时，若要求其非线性谐波失真尽可能小，则应挑选β值随i B 变化而变化尽可能小的三极管。 2) 调整静态 电压放大器的主要任务是使失真尽可能小地放大电压信号。为了使输出电压失真尽可能小，一般地说，静态工作点Q 应选择在输出特性曲线上交流负载线的中点。若工作点选得太高，放大器在加入交流信号后容易引起饱和失真；若选得太低，容易引起截止失真。对于小信号放大器而言，若输出交流信号幅度较小，电压放大器的非线性失真将不是主要问题，因此Q 点不一定要选在交流负载线的中点，而可根据其他要求来选择。例如，希望放大器耗电省、噪声低，或输入阻抗高，Q 点可选得低一些。 将V i 端接地。调整R P ，使V C =6V ，测量计算并填写表1.2，绘制直流负载线，估算静态工作点和放大电路的动态范围；分析发射极直流偏置对放大器动态范围的影响。
华中科技大学 《电子线路设计、测试与实验》实验报告 实验名称：单管放大电路的设计与实现 院（系）： 专业班级： 姓名： 学号： 时间： 地点：华中科技大学南一楼 实验成绩： 指导教师：
一、实验目的 1.掌握单管放大电路的工作原理。 2.掌握MOSFET共源放大电路以及BJT共射放大电路静态工作点的设置与调整方法。 3.了解电路参数变化对于电路静态工作点的影响。 4.学习使用PSpice或Multisim软件对模拟电子电路进行仿真分析。 5.掌握BJT单极共射放大电路主要性能指标（A v、R i、R o）的测量方法。 二、实验元器件 类型型号（参数）数量 三极管9013 1只 电位器100kΩ1只 电阻51Ω、1kΩ、100kΩ各1只； 10kΩ、10kΩ各2只； 电容10μF 2只 47μF 1只 三、实验原理及参考电路 1.参考电路 实验电路如图1所示。该电路采用自动稳定工作点的分压式射极偏置电路，其温度稳定性好。 图1 2.静态工作点的估算与调整 静态工作点是指输入交流信号为零时三极管的基极电流IBE、集电极电流I CQ、和管压降V CEQ。 根据上图所示的直流通路可得出： 开路电压V BB = R b12V CC/（R b11+R b12） 内阻R B = R b11//R b12
则I BQ =（V BB–V BEQ）/( R B +(1+β)( R e1 +R e2)) I CQ = βI BQ V CEQ ≈ V CC – (R C + R e1 +R e2)I CQ 当管子确定后，改变V CC、R B、R B2、R C、（或R E）中任一参数值，都会导致静态工作点的变化。当电路参数确定后，静态工作点主要通过R P调整。工作点偏高，输出信号易产生饱和失真；工作点偏低，输出波形易产生截止失真。但当输入信号过大时，管子将工作在非线性区，输出波形会产生双向失真。当输出波形不很大时，静态工作点的设置应偏低，以减小电路的表态损耗。 3.放大电路电压增益的测量 放大电路电压增益A v 是指输出电压与输入电压的有效值之比，即 A v =V o /V i。 对于该电路，放大电路的电压增益A v 为 A v= -β(R C // R L) /( r be + (1 + β)R e1) 当三极管跟负载电阻选定后，A v主要取决于静态工作点I CQ。 4.输入电阻的测量 对于上述参考电路图所示参数，放大电路输入电阻为： R i = R b11//R b12//[r be + (1 + β)R e1] 三极管输入电阻r be 为： r be = 300 + (1+β)CQ 测量原理为：在信号源与放大电路之间串一个已知阻值的电阻R,用万用表分别测出R 两端的电压V S，和V i，则输入电阻为： Ri = Vi / Ii = Vi R /( V s- V i) 5.输出电阻的测量 输出电阻的测量原理为：用万用表分别测量放大器的开路电压V O和负载电阻上的电压V OL，则输出电阻R O可通过计算求得。 R O =( V O – V OL)R L /V OL 当R L = R O 时，测量误差最小。 6.幅频特性的测量 放大器的幅频特性是指放大器的增益与输入信号频率之间的关系曲线。一般用逐点法进行测量。在保持输入信号幅值不变的情况下，改变输入信号的频率，住店测量不同频率点的电压增益。利用各点数据，在单对数坐标纸上描绘出幅频特性曲
第2章基本放大电路例题解析 例2．1三极管组成电路如图2．2(a)～(f)所示，试判断这些电路能不能对输入的交流信号进行正常放大，并说明理由。 解：解此类题要注意以下问题： (1)判别三极管是否满足发射结正偏，集电结反偏的条件，具备合适的静态工作点。对NPN型晶体管构成的电路，集电极电源V CC的正极接集电极C，负极接“地”；对PNP型晶体管构成的电路，集电极电源V CC的负极接集电极C，正极接“地”。 (2)判断有无完善的直流通路。 (3)判断有无完善的交流通路。 (4)在前三步判断得到肯定的结果时，再根据电路给出的参数值计算、判断三极管是否工作在放大区。电路的分析如下： 图(a)电路由NPN管组成，静态情况下发射结无正向偏置，电路没有合适的静态工作点， 图2．2 不具备放大作用。 图(b)电路由NPN管组成，发射结满足正偏条件，但集电结不是反偏，也不具备合适的静态工作点，不能放大。 图(c)电路由NPN管组成，三极管的发射结、集电结满足正偏和反偏的条件，但发射结的偏置电源V BB将输入的交流信号旁路而不能进入三极管b，e间的输入回路，所以尽管电路具备合适的静态工作点，仍不能对交流信号进行正常的放大。 图(d)电路由PNP管组成，三极管发射结正偏，集电结反偏，交流信号能进入b，e间的输入回路，经放大后在输出端出现，放电路能进行正常的放大。 图(e)电路由PNP型管组成，三极管的发射结、集电结均满足放大的偏置条件，输入信
号也能进入输入回路，但输出端无电阻R
c ，故输出交流信号将经电源V CC 被地短路，因此电路也不能进行正常的放大。 图(f)电路由PNP 管组成，三极管的偏置满足放大的条件，二极管VD 为反向偏置，在电路中起温度补偿的作用，放电路能正常的放大。 例2．2 图2．3(a)固定偏流放大电路中，三极管的输出特性及交、直流负载线如图2．3 (b)，试求： (1)电源电压V CC ，静态电流I B 、I C 和管压降V CE 的值； (2)电阻R b 、R C 的值； (3)输出电压的最大不失真幅度V OM ； 解 (1)由图解法可知，直流负载线与输出特性横坐标轴的交点的电压值即是V CC 值的大小，由图2．3 (b)，读得I b ≈20μA ，V CC ≈6V 。由Q 点分别向横、纵轴作垂线，得I C ＝1mA ，V CE ＝3V 。 (2)由直流通路基极回路得 Ω?=?=≈-361030010206A V I V R B CC B 由集射极回路得 Ω=-= k I V V R C CE CC C 3 (3)由交流负载线②与静态工作点Q 的情况可看出，在输入信号的正半周，输出电压V CE 在3V 到0．8V 范围内，变化范围为2．2V ；在信号的负半周输出电压V CE 在3V 到4．6V 范围内，变化范围为1．6V 。输出电压的最大不失真幅度应取变化范围小者，故V OM 为1．6V 。 例2．3 用示波器观察NPN 管共射单级放大电路输出电压，得到图2．4所示三种失真的波形，试分别写出失真的类型。 图2．3
一、三种常见共射放大电路静态分析见下表所示 上表是常见共射电路的静态工作点。对于实际电路不一定完全跟表中电路相同。求解时遵循以下几点可以求出。 1.思路：①画出该电路的直流通路图。 ②从电源经过基极绕到地列出电压方程(有些电路需经过电工知识进行简化，像分压式可用戴维南定理对R b1、R b2部分等效)求出I BQ 。 ③根据电流放大作用求出I CQ 。 ④从电源经过集电极到发射极到地列电压方程求出U CEQ 。 2．静态工作点的稳定 (1)固定偏置电路 没有稳定静态工作点作用，只能用在要求不高的电路中。 (2)分压式偏置电路 ①静态工作点稳定过程 ②工作点稳定对电路元件参数要求 A ．要稳定效果好：V BQ 要一定，就要求I 1≈I 2 I BQ 。这样才能保证V BQ ≈ R b2 R b1＋R b2 V G 。一般情况下 ??? ??I 1≈I 2＝（5～10）I BQ 硅管 I 1≈I 2＝（10～20）I BQ 锗管 B ．稳定静态工作点效果：V EQ ＝I EQ R E 的上升使U BEQ 下降。当R e 越大，U BEQ 下降越快，调整灵敏度
越高，这样就有V EQ U BEQ ，一般有?????V BQ ＝（3～5）U BEQ 或（3～5）V 硅管 V BQ ＝（5～10）U BEQ 或（1～3）V 锗管。 (3)集—基反馈式 静态工作点稳定过程：V CQ ＝V G －(I CQ ＋I BQ )R c 二、三种常见共射放大电路动态分析见下表所示
几点说明： 1.r be 是三极管的输入电阻，属动态电阻，即交流阻抗，但其大小跟晶体管的静态电流大小有关，一般的估算公式为r be ＝r ′bb ＋(1＋β)26mV I E mA ＝r ′bb ＋26mV I BQ mA 单位为欧姆(Ω)。 (2)r′bb 为三极管基极的等效 电阻，小功率一般约为300Ω，近似计算时，按给出值代入，不给出值时取300Ω代替。 2．输入电阻r i 和输出电阻r o 的物理意义。 r i 表征放大器输入端，相对于信号源而言是信号源的等效负载电阻。r i 越大，则向信号源索取的电流越小，信号源负担越轻。r o 表征放大器的输出端，相对于负载而言是负载的信号源，r o 即为信号源内阻，显然r o 越小，带负载的能力越强。 三、射极输出器 1、静态工作点 I BQ R b ＋I BQ (1＋β)R e ＋U BEQ ＝V G ， I CQ ＝βI BQ ， U CEQ ＝V G －I EQ R e ≈V G －I CQ R e 2、动态分析 ①电压放大倍数：A u ＝(1＋β)R L ′/[r be ＋(1＋β)R L ′]，其中R L ′＝R e ∥R L ②输入电阻：r i ＝[r be ＋(1＋β)R L ′]∥R b ③输出电阻：r o ＝∥R e ，其中R s ′＝R b ∥R s 3、射极输出器的特性： 射极输出器是共集电极电路，又称射极跟随器(uo ≈ui ，且同相) 电压放大倍数略小于1，电压跟随特性好，输入阻抗高，输出阻抗低，具有一定的电流放大能力和功率放大能力。 射极输出器的反馈类型为电压串联负反馈，且反馈系数为1，属深度负反馈，Auf ≈1/F ＝1。 4、射极输出器的应用 在多级放大电路中，射极输出器可作为输入级，以减轻信号源的负担；也可用作输出级，提高带负载的能力；还可作为放大器的中间隔离级，减小后级对前级电路的影响；另外，还可以用作阻抗变换器。
三极管放大电路实验报告 一、实验目的: 掌握三极管的工作模式，三极管输入输出特性曲线，静态工作点，以及常用的放大电路分析，估算（计算/图解） 二、准备工具材料： 工具材料：面包板，面包线，电阻若干，三极管NPN C1815 PNP A1015 ,电容若干 仪器仪表：万用表，双踪显示示波器，函数信号发生器，开关稳压电源 三、电路功能要求： ①．电源为12V单电源 ②．输入信号正弦波1KHz 峰值：50mV ③．电压放大倍数Au=10; ④．波形不失真，误差+-10%，不考虑频率响应范围 四、电路设计（NPN共发射极分压偏置放大电路）： 根据资料：三极管C1815 参数: 硅管，b值为200----400 UCE=0.7 设计：计算静态工作点：IB，IC，UCE Q点应工作在输出特性曲线的中央 根据三极管输出特性曲线图，要使Q点在中央，数值IB在50—150uA范围 数值UCE在6—8V范围；设Ub点电位为电源电压一半，即：UB=1/2VCC，IC=IE在b(50—150uA)mA范围，这里取IB为50uA，b为300，电压放大倍数为10，电路不带负载 计算过程：理论值 UE=UB--UBE=5.3V; IE=IC=IB*b； IE=IC=50uA*b=15mA RE=UE/IE=5.3V/0.015A=353R; UB=(Rb1/Rb1+Rb2)*VCC=5; Rb1= Rb2=50K Au=10=-b(RL’/rBE) rBE=300+(1+b)*(26/IE)=821R RL’=RC//RL RC=(rBE/b)*Au=27.4R； UCE=VCC-IC(RC+RE)=6.294V 五、实验过程： 按照设计好的电路，在面包板上实验，输入正弦1KHz信号，峰值50mA 用示波器观察输入波形；给放大电路接上电源，用示波器观察输出波形，两路信号相比较，发现放大倍数没有10倍，理论值跟实际值有差别，调节电阻RC使得放大倍数为10倍，且不失真的情况下RC=50R 时，电压放大倍数刚好10倍， 温度变化时，对放大电路的影响比较小，说明分压偏置放大是可靠的 测试频率响应范围，在不失真，放大倍数不改变的情况下为500Hz-------500KHz
第二章 基本放大电路 习题解析 2-1试判断图2-48中各电路有无交流电压放大作用？如果没有，电路应如何改动使之具备放大作用。 解：(a)可以； (b)交流通路集电极对地短接； (c)直流通路基极开路，将电容移到B R 的外边即可； (d) B C V V >三极管没有工作在放大状态。 2-2半导体晶体管放大电路如图2-49（a ）所示，已知CC U =12V ，C R =3k Ω，B R =240 k Ω，晶体管的β=40。（1）试根据直流通路估算各静态值（B I 、C I 、CE U ）；（2）如果晶体管的输出特性如图2-64（b ）所示，试用图解法求放大电路的静态工作点；（3）在静态时（i u =0），1C 和2C 上的电压各为多少？并标出极性。
解：(1)由电路的直流通路可知：
12 0.05240 400.05212326CC BE CC B b b C B CE CC c C U U U I mA R R I I mA U U R I V β-= ≈====?==-=-?= (2)在图中画出方程为CE CC c C U U R I =-的直线，和50B I A μ=的曲线交点即为静态工作点。 (3)120.7,C C CE U V U U ==，极性如图中所示。 2-3在题2-2中，若使CE U =3V ，B R 应变为多少？若改变B R ，使C I =1.5mA, B R 应等于多少？在图上分别标出静态工作点。 解：CE CC C C U U R I =- 40123 160123 4012 3201.5 CC CE CC C B C B CC C B C C CE CC B C U U U I I R R U R R k U U U R k I ββββ-∴= ==??∴= = =Ω--?= = =Ω 2-4在图2-49（a ）中，若CC U =12V ，要求静态值CE U =5V ，C I =2mA 。试求C R 和B R 的阻值。设晶体管的放大倍数β=40。 解： 4012 2402 125 3.52 CC B C CC CE C C U R k I U U R k I β?= = =Ω--===Ω 2-5放大电路如图2-50（a ）所示，晶体管的输出特性及放大电路的交、直流负载线如图2-50（b ）所示。试问：（1）C R 、B R 、L R 各为多少？（2）不产生失真的最大输入电压im U 和输出om U 电压各为多少？（3）若不断加大输入电压的幅值，该电路先出现何种性质的失真？调节电路中哪个电阻能消除失真？将阻值调大还是调小？（4）将L R 阻值变大，对交、直流负载线会产生什么影响？（5）若电路中其他参数不变，只将晶体管换一个β值小一半的管子，B I 、C I 、CE U 和
PNP 型单级共射放大电路 一、 实验目的 1、 设计一个PNP 型共射放大器，使其放大倍数为80，工作电流为80mA 。 二、 实验仪器 1、 示波器 2、信号发生器 3、数字万用表 4、交流毫伏表 5、直流稳压源 三、 实验原理 1、PNP 型单级共射放大器电路图如下： 2、 静态工作点的理论计算： 静态工作点可由以下几个关系式确定： 4 34 B C C R U V R R = + 5 B BE C E U U I I R -≈= 由以上式子可知，当管子确定后，改变CC V 、3R 、4R 中任意参数值，都会导致静态工作点的变化。当电路参数确定后，静态工作点主要通过P R 调整。工作点偏高，输出信号波形易产生饱和失真；工作点偏低，输出波形易产生
截止失真。但当输入信号过大时，管子将工作在非线性区，输出波形会产生双向失真。当输出波形不很大时，静态工作点的设置应偏低，以减小电路的 静态损耗。 3、电压放大倍数的测量与计算 电压放大倍数是指放大电路输出端的信号电压（变化电压）与输入端的信号电压之比， 即：o u i u A u = 电路中有12 (//) u be R R A r β =-、 26 '(1) be bb EQ mV r r I β =++ 其中，' bb r一般取300Ω。 当放大电路静态工作点设置合理后，在其输入端加适当的正弦信号，同时用示波器观察放大电路的输出波形，在输出波形不失真的条件下，用交流毫伏表或示波器分别测量放大电路的输入、输出电压，再按定义式计算即可。 四、实验内容及结果 1、按图连接电源，确认电路无误后接通电源。 2、在放大器的输入端加入频率f=1KHz，幅值约为10mV的正弦信号，用示波器观察，同时，用示波器的另一端监视放大器的输出电压Uo的波形。调整Rp的阻值，使静态工作点处于合适位置，此时，输出波形最大而不失真。 3、测量电路工作电流Ic并与理论计算值比较
东南大学电工电子实验中心 实验报告 课程名称：电子线路实践 第二次实验 实验名称：增益自动切换电压放大电路的设计院（系）：专业： 姓名：学号： 实验室: 实验组别： 同组人员：实验时间： 评定成绩：审阅教师：
实验二增益自动切换电压放大电路的设计 一、实验内容及要求 设计一个电压放大电路，能够根据输入信号幅值自动切换调整增益。设输入信号频率为0～20KHz，其幅值范围为0.1～10V（峰峰值Upp）。电路应实现的功能与技术指标如下：1.基本要求 当输入为直流信号时，要求设计的电路达到以下要求： U<0.5V时，电路的增益约为10倍。 (1)当i U<3V时，电路的增益约为1倍。 (2)当0.5基本运算放大器电路设计
基本运算放大器电路设计
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武汉理工大学 开放性实验报告 （A类） 项目名称：基本运算放大器电路设计实验室名称：创新实验室 学生姓名：**
创新实验项目报告书 实验名称基本运算放大器电路设计日期2018.1.14 姓名** 专业电子信息工程 一、实验目的（详细指明输入输出） 1、采用LM324集成运放完成反相放大器与加法器设计 2、电源为单5V供电，输入输出阻抗均为50Ω，测试负载为50Ω输出误差 不大于5% 3、输入正弦信号峰峰值V1≤50mV,V2=1V，输出为-10V1+V2. 二、实验原理（详细写出理论计算、理论电路分析过程）(不超过1页) 通过使用LM324来设计反相放大器和加法器，因为每一个芯片内都有4个运放，所以我们就是使用其内部的运放来连接成运算放大器电路。 我们采用两个芯片串联的方式进行芯片的级联。对于反相放大器，输出电压Vo=-Rf/R1*Vi；对于同相加法器，Vo=(Rf/R1*Vi1+Rf/R2*Vi2)。 由于对该运放使用单电源5V供电，故需要对整个电路的共地端进行 2.5V 的直流偏置。为实现2.5V的共地端，在这里采用了电压跟随器的运放模型。2.5V 的分压点用两个相同100k的电阻进行分压，并根据经验选取了一个10uF的极性电容并联在2.5V分压点处，起滤除电源噪声的作用。最终由电压跟随器输出端作为后面电路的共地端。同样为使反相放大器能够放大10倍，有-Rf/R1=-10,即Rf=10R1,可取R1=10kΩ，Rf=100kΩ，则R2=R1//Rf。对于加法器，有R1=R2=Rf,均取为100kΩ，则R=100kΩ。
实验二 单级放大电路 一、实验目的 1． 掌握放大器静态工作点的调试方法，学会分析静态工作点对放大器性能的影响。 2． 掌握放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻及最大不失真输出电压的测试方法。 3． 熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的使用。 二、实验仪器及器材 双踪示波器、低频函数信号发生器、低频交流毫伏表、数字万用表、模拟电路实验箱 三、实验原理 图2-1 共射极单管放大器 图2-1为电阻分压式工作点稳定单管放大器实验电路图。它的偏置电路采用R B2和R B1 组成的分压电路，并在发射极中接有电阻R E ，以稳定放大器的静态工作点。当在放大器的输入端加入输入信号U i 后，在放大器的输出端便可得到一个与U i 相位相反，幅值被放大了的输出信号U 0，从而实现了电压放大。 在图2-1电路中，当流过偏置电阻R B1和R B2的电流远大于晶体管T 的基极电流I B 时（一般5~10倍），则它的静态工作点可用下式估算，U CC 为供电电源，此为+12V 。 CC B B B B U R R R U 2 11 +≈ （2-1） C E BE B E I R U U I ≈-= （2-2） )(E C C CC CE R R I U U +-= （2-3） 电压放大倍数 be L C V r R R A β -= （2-4）
输入电阻 be B B i r R R R 21= （2-5） 输出电阻 C R R ≈0 （2-6） 放大器静态工作点的测量与调试 1） 静态工作点的测量 测量放大器的静态工作点，应在输入信号U i =0的情况下进行，即将放大器输入端与地端短接，然后选用量程合适的数字万用表，分别测量晶体管的集电极电流I C 以及各电极对地的电位U B 、U C 和U E 。一般实验中，为了避免断开集电极，所以采用测量电压，然后算出I C 的方法，例如，只要测出U E ，即可用E E E C R U I I = ≈算出I C （也可根据C C CC C R U U I -=， 由U C 确定I C ），同时也能算出E C CE E B BE U U U U U U -=-=,。 2） 静态工作点的调试 放大器静态工作点的调试是指对三极管集电极电流I C （或U CE ）调整与测试。 静态工作点是否合适，对放大器的性能和输出波形都有很大的影响。如工作点偏高，放大器在加入交流信号以后易产生饱和失真，此时u O 的负半周将被削底，如图2-2（a ）所示，如工作点偏低则易产生截止失真，即u O 的正半周被缩顶（一般截止失真不如饱和失真明显），如图2-2（b ）所示。这些情况都不符合不失真放大的要求。所以在选定工作点以后还必须进行动态调试，即在放大器的输入端加入一定的u i ，检查输出电压u O 的大小和波形是否满足要求。如不满足，则应调节静态工作点的位置。 (a)饱和失真 (b)截止失真 图2-2 静态工作点对U0波形失真的影响 改变电路参数U CC ，R C ，R B （R B1，R B2）都会引起静态工作点的变化，如图2-3所示，但通常多采用调节偏电阻R B2的方法来改变静态工作点，如减小R B2，则可使静态工作点提高等。 最后还要说明的是，上面所说的工作点“偏高”或“偏低”不是绝对的，应该是相对信号的幅度而言，如信号幅度很小，即使工作点较高或较低也不一定会出现失真。所以确切的说，产生波形失真是信号幅度与静态工作点设置配合不当所致。如须满足较大信号的要求，静态工作点最好尽量靠近交流负载线的中点。
实验二 晶体管共射极单管放大器 一、实验目的 1、 学会放大器静态工作点的调试方法，分析静态工作点对放大器性能的影响。 2、 掌握放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻及最大不失真输出电压的测试方法。 3、 熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的使用。 二、实验原理 图2－1为电阻分压式工作点稳定单管放大器实验电路图。它的偏置电路采用R B1和R B2 组成的分压电路，并在发射极中接有电阻R E ，以稳定放大器的静态工作点。当在放大器的输入端加入输入信号u i 后，在放大器的输出端便可得到一个与u i 相位相反，幅值被放大了的输出信号u 0，从而实现了电压放大。 在图2－1电路中，当流过偏置电阻R B1和R B2 的电流远大于晶体管T 的 基极电流I B 时（一般5～10倍），则它的静态工作点可用下式估算 CC B2 B1B1B U R R R U +≈ C E BE B E I R U U I ≈+-≈ 1 F R U CE ＝U CC －I C （R C ＋R E +R F1） 电压放大倍数 1 )1(F R // β++-=be L C V r R R β A 输入电阻 R i ＝R B1 // R B2 // [ r be +(1+β)R F1 ] 输出电阻 R O ≈R C 由于电子器件性能的分散性比较大，因此在设计和制作晶体管放大电路时，离不开测量 图2－1 共射极单管放大器实验电路
和调试技术。在设计前应测量所用元器件的参数，为电路设计提供必要的依据，在完成设计和装配以后，还必须测量和调试放大器的静态工作点和各项性能指标。一个优质放大器，必定是理论设计与实验调整相结合的产物。因此，除了学习放大器的理论知识和设计方法外，还必须掌握必要的测量和调试技术。 放大器的测量和调试一般包括：放大器静态工作点的测量与调试，消除干扰与自激振荡及放大器各项动态参数的测量与调试等。 1、放大器静态工作点的测量与调试 1) 静态工作点的测量 测量放大器的静态工作点，应在输入信号u i ＝0的情况下进行，即将放大器输入端与地端短接，然后选用量程合适的直流毫安表和直流电压表，分别测量晶体管的集电极电流 I C 以及各电极对地的电位U B 、U C 和U E 。一般实验中，为了避免断开集电极，所以采用测量电 压U E 或U C ，然后算出I C 的方法，例如，只要测出U E ，即可用 C E BE B E I R U U I≈ + - ≈ 1 F R 算出I C （也可根据C C CC C R U U I - = ，由U C 确定I C ），同时也能算出U BE ＝U B －U E ，U CE ＝U C －U E 。 为了减小误差，提高测量精度，应选用内阻较高的直流电压表。 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I C （或U CE ）的调整与测试。 静态工作点是否合适，对放大器的性能和输出波形都有很大影响。如工作点偏高，放 大器在加入交流信号以后易产生饱和失真，此时u O 的负半周将被削底，如图2－2(a)所示； 如工作点偏低则易产生截止失真，即u O 的正半周被缩顶（一般截止失真不如饱和失真明显），如图2－2(b)所示。这些情况都不符合不失真放大的要求。所以在选定工作点以后还必须进 行动态调试，即在放大器的输入端加入一定的输入电压u i ，检查输出电压u O 的大小和波形 是否满足要求。如不满足，则应调节静态工作点的位置。 (a) (b) 图2－2 静态工作点对u O 波形失真的影响
深圳大学实验报告课程名称：模拟电路 实验项目名称：单级交流放大电路 学院：信息工程学院 二、实验仪器 1.示波器 2.信号发生器 3.数字万用表 三、预习要求 1.复习三极管及单管放大电路工作原理。
2.进行放大电路静态工作点和电压放大倍数的估算。 四、实验内容及步骤 1.装接电路与简单测量 图1.l 基本放大电路 如三极管为3DG6，放大倍数β一般是25—45；如为9013，一般在150以上 (1)用万用表判断实验箱上三极管V的极性和好坏，电解电容C的极性和好坏。 U BE=0.7V、U BC=0.7V，反向导通电压无穷大。 所示，连接电路(注意：接线前先测量+12V电源，关断电源后再连线)， 、 (2)按图1.2接线，调整R P使V E=2.2V，计算并填表1.1。 图1.2 工作点稳定的放大电路 为稳定工作点，在电路中引入负反馈电阻R e，用于稳定静态工作点，即当环境温度变化时，保持静态集电极电流I CQ和管压降U CEQ基本不变。依靠于下列反馈关系： T↑—β↑—I CQ↑—U E↑—U BE↓—I BQ↓—I CQ↓，反过程也一样,其中R b2的引入是为了稳定U b。但此类工作电路的放大倍数由于引入负反馈而减小了，而输入电阻r i变大了，输出电阻r o不变。
e be L c u R r R R A )1()(ββ++-= ，))1((21e be b b i R r R R r β++=，c o R r = 由以上公式可知，当β很大时，放大倍数u A 约等于 e L c R R R ，不受β值变化的影响。 输出波形时要调节R b1，使输出波形最大且不失真时开始测量。输入输出波形两者反相，相差180度。 (3) 信号源频率不变，逐渐加大信号源幅度，观察V O 不失真时的最大值并填表1.2。 分析图1.3的交流等效电路模型，由下述几个公式进行计算： E be I mV r 26) 1(200β++≈，be ce c L V r r R R A β-=，c ce o be b b i R r r r R R r ==,2
电工电子技术课程设计报告 题目：多级放大电路的设计 二级学院机械工程学院 年级专业 14 动力本 学号 1401250029 学生姓名周俊 指导教师张云莉 教师职称讲师 报告时间：2015.12.28
目录 第一章．基本要求和放电电路的性能指标 (1) 第二章．概述和任务分析 (5) 第三章．电路原理图和电路参数 (6) 第四章．主要的计算过程 (9) 第五章．电路调试运算结果 (11) 第六章．总结 (12) 制作调试步骤及结果 (12) 收获和体会 (13) 第七章．误差和分析 (14) 第八章．参考文献 (15)
第一章．基本要求和放电电路的性能指标 1. 基本要求： 用给定的三极管2SC1815(NPN)，2SA1015(PNP)设计多级放大器，已知V CC =+12V, -V EE =-12V ，要求设计差分放大器恒流源的射极电流I EQ3=1~1.5mA ，第二 级放大射极电流I EQ4=2~3mA ；差分放大器的单端输入单端输出不是真电压增益至 少大于10倍，主放大器的不失真电压增益不小于100倍；双端输入电阻大于10k Ω，输出电阻小于10Ω，并保证输入级和输出级的直流点位为零。设计并仿真实现。 2. 放电电路的性能指标： 第一种是对应于一个幅值已定、频率已定的信号输入时的性能，这是放大电路的基本性能。第二种是对于幅值不变而频率改变的信号输出时的性能。第三种是对应于频率不变而幅值改变的信号输入时的性能。 1.1第一种类型的指标： 1.放大倍数 放大倍数是衡量放大电路放大能力的指标。它定义为输出变化量的幅值与输入变化量的幅值之比，有时也称为增益。虽然放大电路能实现功率的放大，然而在很多场合，人们常常只关心某一单项指标的放大的倍数，比如电压或者电流的放大倍数。由于输出和输入信号都有电压和电流量，所以存在以下四中比值： （1-1） 1.
实验 1 单级放大电路 1．实验目的 1)学习使用电子仪器测量电路参数的方法。 2)学习共射放大电路静态工作点的调整方法。 3)研究共射放大电路动态特性与信号源内阻、负载阻抗、输入信号幅值大小的关系。2．实验仪器 示波器、信号发生器、交流毫伏表、数字万用表。 3．预习内容 1)三极管及共射放大器的工作原理。 2)阅读实验内容。 4．实验内容实验电路为共射极放大器，常用于放大电压。由于采用了自动稳定静态工作点的分压式偏置电路(引入了射极直流电流串联负反馈) ，所以温度稳定性较好。 1) 联接电路 (1) 用万用表判断实验箱上的三极管的极性和好坏。由于三极管已焊在实验电路板上，无法用万用表的h EF 档测量。改用万用表测量二极管档测量。对NPN 三极管，用正表笔接 基极，用负表笔分别接射极和集电极，万用表应显示PN 结导通；再用负表笔接基极，用正表笔分别接射极和集电极，万用表应显示PN 结截止。这说明该三极管是好的。用万用表判断实验箱上电解电容的极性和好坏。对于10μF 电解电容，可选择200k Ω电阻测量档，用万用表的负极接电解电容的负极，用万用表的正极接电解电容的正极，万用表的电阻示数将不断增加，直到超过示数的范围。这说明该电解电容是好的。 ⑵ 按图1.1 联接电路。 ⑶ 接通实验箱交流电源，用万用表测量直流12V 电源电压是否正常。若正常，则将12V 电源接至图1.1 的Vcc 。 图1.1 共射极放大电路
⑷ 测量电阻 R C 的阻值。将 V i 端接地。改变 R P （有案可查 2 2k Ω、 100k Ω、 680k Ω三 个可变电阻可选择） ，测量集电极电压 V C ，求 I C =（V CC －V C ）/R C 分别为 0.5mA 、1mA 、1.5mA 时三极管的 β值。建议使用以下方法。 I B 请注意，电路断电、 压值来计算电 流值， 误差较测量电压、 可能损坏万用表。 Vcc=11.992 V 表 1.1 测量 β 值 I C (mA) V C (V) 测量值 计算值 V B (V) R b (k ) I B ( A) 0.5 9.442 1.5821 147.436 4.685 106.72 1 6.892 2.5657 82.236 7.72 138.89 1.5 4.342 3.5445 52.950 11.85 126.58 图 1.2 是示意图。它示意 i C 并不严格等于 βi B ， 只是近似等于 βi B ；或者说 β并不是一个常数。通常， β随 i B 增大而增大。 对于一个三极管， β随 i B 的变化越小越好。用图 解法表示共发射极放大器放大小信号的原理可知， β 随 i B 变化而变化是正弦波小信号经共发射极放大器放 大后产生非线性谐波失真的原因。若表 1.1中 β的数 值较接近，则表 1.6 中的非线性谐波失真应较小。使 用不同实验箱的同学之间可验证上述分析。由此可见， 在制作小信号放大器时，若要求其非线性谐波失真尽可能小，则应挑选 化尽可能小的三极管。 2） 调整静态 电压放大器的主要任务是使失真尽可能小地放大电压信号。为了使输出电压失真尽可 能小，一般地说，静态工作点 Q 应选择在输出特性曲线上交流负载线的中点。若工作 点选 得太高，放大器在加入交流信号后容易引起饱和失真；若选得太低，容易引起截止失真。对 于小信号放大器而言， 若输出交流信号幅度较小， 电压放大器的非线性失真将不是主要问题， 因此 Q 点不一定要选在交流负载线的中点，而可根据其他要求来选择。例如，希望放大器 耗电省、噪声低，或输入阻抗高， Q 点可选得低一些。 将 V i 端接地。调整 R P ，使 V C =6V ，测量计算并填写表 1.2，绘制直流负载线，估算静 态工作点和放大电路的动态范围；分析发射极直流偏置对放大器动态范围的影响。 表 1.2 调整静态 测量值 测量计算值 V B V cc V B I C R R R b R b1 R p C （1-1） R b2 R b I B 电阻从电路中开路后才能用万用表测量电阻值。本实验用测电阻值、电 而不是直接测量电流， 是因为本实验电路的电流较小， 测量电流的测量 电阻的误差大。 同时还因为测量电流时万用表的内阻趋于零， 使用不当很 CE β值随 i B 变化 而变