电子线路 单级阻容耦合放大器 实验报告

单级阻容耦合放大器

1.实验目的

了解单级共射放大电路的原理，联系设计放大器电路，掌握放大器的放大倍数的测量方法。

2.实验器材

“单级共射放大电路”电路模板，直流稳压电源，信号发生器、模拟示波器，导线若干。

3.实验原理

3.1三极管

半导体三极管也称为晶体三极管，它最主要的功能是电流放大和开关作用。三极管具有三个电极，二极管是由一个PN 结构成的，而三极管由两个PN 结构成，共用的一个电极成为三极管的基极（用字母b 表示）。其他的两个电极成为集电极（用字母c 表示）和发射极（用字母e 表示）。由于不同的组合方式，形成了一种是NPN 型的三极管，另一种是PNP 型的三极管。 三极管的电路符号有两种：有一个箭头的电极是发射极，箭头朝外的是NPN 型三极管，而箭头朝内的是PNP 型。

图表 1PN 结

三极管3个电极的电流I E 、I B 、I C 之间的关系为：

C B E I I I += 公式 1

三极管的结构使I C 远大于I B ，令: B

C

I I =

β 公式 2 Β称为三极管的直流电流放大倍数，当三极管的基极上加一个微小的电流时，在集电极上可以得到一个是注入电流β倍的电流，即集电极电流。集电极电流随基

极电流的变化而变化，并且基极电流很小的变化可以引起集电极电流很大的变化，这就是三极管的放大作用。

2.2电路原理

-

+

图表 2实验电路图

（1）如图表2所示，本实验中的共发射极放大电路采用电容耦合方式，电路 中电容的作用是隔离放大器的直流电源对信号源与负载的影响，并将输入的交流信号引入放大器，将输出的交流信号输送到负载上。

输入信号为零时，三极管所处的状态称为放大器的静态工作点，由CE C B I I I 、、可以确定电路的静态工作点，并用符号CEQ CQ BQ I I I 、、来表示电路的静态工作点。根据电容阻直流、通交流的特点和节点电位法，可得放大器静态时输出端的电压为：

c

CQ CC CEQ BQ

BQ b CC

BQ R I V V I I R V I -==-=β7.0 公式 3

根据叠加原理可得放大器输入端的信号为：

i BEQ BE V υυ+= 公式 4

即在静态工作点电压上叠加输入的交流信号。

集电极电阻R C 的作用是用集电极电流的变化，实现对直流电源V CC 能量转化的控制，达到用输入电压V i 的变化来控制输出电压V 0变化的目的，实现小信号输入、大信号输出的电压放大作用。

（2）当放大器接有负载R L 时，R L 和R C 是并联的关系，并联后总电阻为：

L

C L

C L R R R R R +=

'

公式 5

并联后电阻将小于R C ，则输出信号的幅度比不带负载时要小。 （3）定义?

?

?

=

i

O

v V V A 为电压放大倍数，则通过测量输入的交流电压和输出电压即

可得到电压放大倍数。

4.实验内容

按照图表2连接电路，用模拟示波器测量输出电压。电路参数为：E C =6V ，信号发生器及交流电源设置为V i =0.5mv/Rms ，f v =1000H z ，负载R L =100Ω。 （1）设置I C =1.2mA ，改变R C 的值，测量电压放大倍数。

表格 1 Rc 的变化与输出电压测量值

从实验数据可以看出，随着R C 电阻的增大，电压放大倍数随之增大。 （2）设置R C =2K Ω，改变I C 的值，测量电压放大倍数。

由实验中可得到，当电流超过2.0mA 后，产生波形失真。这种失真是由于工作点取得太高，输入正半周信号时，三极管进入饱和区而产生的失真，称为饱和失真。

将所加电流与输出电压进行线性拟合如下：

图表3 输出电压随Rc的变化

图表4输出电压随Ic的变化

从拟合情况可以看出，输出电压与I C成正相关。

5.实验总结

实验中利用单级阻容耦合放大器学习、验证了三极管的放大特性，得到了输出电压在加负载和不加负载条件下随R C或I C的变化的测量值，可以看出电压放大倍数在加负载后变小，并随R C或I C的增大而增大。