实验二 BJT共射极电压放大电路的分析
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BJT的放大原理
BJT的放大原理
图2
具体文字说明
依据BJT放大工作状态下电流安排关系aIE≈ IC，可组成一简洁放大电路，如图1。
放射结的外加电压vEB=VEE+DvI，由于外加电压的变化，将使放射极电变化DiE（如DiE=1mA），由于IC=aIE，所以IC也产生相应的变化DiC（当a=0.98时，DiC=0.98mA），DiC通过接在集电极上的负载电阻RL（1kW）上产生一个变化的电压Dvo （Dvo=DiCRL=0.98mA1kW=0.98V），则从RL得到的变化电压Dvo随时间的变化规律和DvI相同，但幅度却大了很多倍。
所增大的倍数称为电压增益，即
该电路的放射极作为信号输入端，以集电极作输出端，基极作为输入、输出回路的共同端，称为共基极电路。
依据bIB≈ IC电流安排关系可组成共射极电路如图2所示。
如在基极输入端加入一个待放大的信号DvI，这样，放射结电压vBE 就在原来VBB的基础上叠加了一个DvI后，使DiB按DvI的规律产生
相应的变化，DiC也将随之而变。
DiC在RL=1kW上得到电压变化Dvo=–DiCRL。
Dvo比DvI增大了很多倍。
该电路以基极为输入端，集电极为输出端，放射极作为输入、输出回路的共同端，称为共放射极电路。
读者可依据（1+b）IB=IC电流安排关系画出共集电极电路。
3.3BJT三种基本组态放大电路交流特性的分析
Vi RB rbe
CE放大器小信号模型
ib
RL Vo
RC
1）电压放大倍数的计算
模拟电路基础
ii
ib
ic
vi ibrbe
ib
RL vo
vo ibR'L
vi RB rbe
R'L RC // RL
因为
rbe
gm
VT
IC
RC
Av
R' L rbe
所以
Av
RL
rbe
3）输出电阻 Ro
Ro VS' ~
模拟电路基础
放大电路对其负载而言，相当于信号源，我们 可以将它等效为戴维南等效电路，这个戴维南 等效电路的内阻就是输出电阻。
定义：从放大器输出端看进去的等效电阻。 意义：输出电阻是一个表征放大器带负载能力的参数。
模拟电路基础
对于电压放大器，Ro 越小，则放大器带负载的能力越强，
gm RL
RL VT
IC
特点：负载电阻越小，放大倍数越小。
2）输入电阻的计算
ii
ib
vi RB rbe
ic
ib
RL vo
RC
Ri R’i(管端输入电阻）
模拟电路基础
Ri
vi ii
RB // rbe
3）输出电阻的计算
ii 0 ib
ic
RB rbe
Ib
模拟电路基础
用加压求流法求 0 输出电阻：
模拟电路基础
3. 基极分压射极偏置电路较之固定基流偏 置电路的优点是什么？
Q点更稳定
4. 放大电路正常工作时，电路里交、直流信号 是共存的吗？如果是，交流信号和直流信号分别 有什么意义？
实验二__BJT共射极电压放大电路的分析
为直流工作点信号， 要用万用表测
为交流信号， 用示波器测峰峰值
ICQ（mA）
VOP-P （V）
加大信号幅度
调节
观察波形
用电压表间接 测量ICQ
同时出现正、负向失真的正弦波时
实验二 晶体管放大器
稍微减少输入信号幅度，输出失真消失
5、测量放大器幅频特性曲线
调整ICQ＝2mA ，保持Vi＝5mV不变，改变信号频率，用逐点法 测量不同频率下的VO 值，并作出幅频特性曲线，定出3dB带宽 BW = f H – f L。
纪录波形，注意比较两种波形差异
输入正弦信号并保持不变
调节
观察失真波形
实验波形的三种状态：
实验二 晶体管放大器
无明显失真的波形 轻微失真的波形 明显失真的波形
如果输出电压的波形是 正向显示的话，
波形底部为截止失真，
顶部为饱和失真。
4、测量放大器的最大不失真输出电压
分别调节RW和VS ，用示波器观察输出电压VO波形，使输出波形为 最大不失真正弦波（当同时出现正、负向失真后，稍微减小输入信 号幅度，使输出波形的失真刚好消失。）。测量此时静态集电极电 流ICQ和输出电压的峰－峰值VOP-P 。
加入正弦信号
观察波形不能失真
用交流毫伏表观察， Vi＝5mV
数据表格：
静态工作点电流ICQ/mA
保持输入信号Vi/mV VS/mV 测量值 VO/V VO′/V AV (有负载 时) 由测量 数据 计算值 A’V (空载 时)
1.5
5
2
5
2.5
5 要弄清楚 各个参量 的含义
Ri/kΩ
RO/kΩ
其中：
测量此时静态集电极电流icq和输出电压的峰峰值voppicqmavoppv为直流工作点信号要用万用表测为交流信号用示波器测峰峰值加大信号幅度观察波形调节用电压表间接测量icq实验二晶体管放大器同时出现正负向失真的正弦波时稍微减少输入信号幅度输出失真消失5测量放大器幅频特性曲线改变信号频率观察波形保持vi为5mv四常见故障的分析方法1实验器件故障的判别电位器好坏的判别万用表作为测量电阻使用探头线好坏的判别探头线好坏的判别2电路故障点的判别一般使用示波器测量各点波形与理论情况作比较确定故障区域在针对区域结合理论分析加入信号观察波形电源短路故障的判别电源都是设置成电压源时电压源指示灯亮正常电流源指示灯亮不正常说明电源被短路不允许结束
为交流信号， 用示波器测峰峰值
ICQ（mA）
VOP-P （V）
加大信号幅度
调节
观察波形
用电压表间接 测量ICQ
同时出现正、负向失真的正弦波时
实验二 晶体管放大器
稍微减少输入信号幅度，输出失真消失
5、测量放大器幅频特性曲线
调整ICQ＝2mA ，保持Vi＝5mV不变，改变信号频率，用逐点法 测量不同频率下的VO 值，并作出幅频特性曲线，定出3dB带宽 BW = f H – f L。
纪录波形，注意比较两种波形差异
输入正弦信号并保持不变
调节
观察失真波形
实验波形的三种状态：
实验二 晶体管放大器
无明显失真的波形 轻微失真的波形 明显失真的波形
如果输出电压的波形是 正向显示的话，
波形底部为截止失真，
顶部为饱和失真。
4、测量放大器的最大不失真输出电压
分别调节RW和VS ，用示波器观察输出电压VO波形，使输出波形为 最大不失真正弦波（当同时出现正、负向失真后，稍微减小输入信 号幅度，使输出波形的失真刚好消失。）。测量此时静态集电极电 流ICQ和输出电压的峰－峰值VOP-P 。
加入正弦信号
观察波形不能失真
用交流毫伏表观察， Vi＝5mV
数据表格：
静态工作点电流ICQ/mA
保持输入信号Vi/mV VS/mV 测量值 VO/V VO′/V AV (有负载 时) 由测量 数据 计算值 A’V (空载 时)
1.5
5
2
5
2.5
5 要弄清楚 各个参量 的含义
Ri/kΩ
RO/kΩ
其中：
测量此时静态集电极电流icq和输出电压的峰峰值voppicqmavoppv为直流工作点信号要用万用表测为交流信号用示波器测峰峰值加大信号幅度观察波形调节用电压表间接测量icq实验二晶体管放大器同时出现正负向失真的正弦波时稍微减少输入信号幅度输出失真消失5测量放大器幅频特性曲线改变信号频率观察波形保持vi为5mv四常见故障的分析方法1实验器件故障的判别电位器好坏的判别万用表作为测量电阻使用探头线好坏的判别探头线好坏的判别2电路故障点的判别一般使用示波器测量各点波形与理论情况作比较确定故障区域在针对区域结合理论分析加入信号观察波形电源短路故障的判别电源都是设置成电压源时电压源指示灯亮正常电流源指示灯亮不正常说明电源被短路不允许结束
共射极放大电路的工作原理及BJT工作状态判断
输出信号
将晶体管输出级与负载电 阻相连接，产生输出信号。
偏置电路
为晶体管提供合适的静态 工作点，通常由电源和电 阻组成。
信号输入与
信号输入
输入信号通过基极与发射极之间 的电压差作用在晶体管上，引起 基极电流的变化。
信号输出
晶体管集电极电流的变化通过集 电极电阻转换成电压的变化，输 出信号。
电压与电流放大过程
改善音质
通过放大音频信号，共射极放大电路可以改善声 音的清晰度、动态范围和失真度，提高音质。
3
平衡输出
在多声道音频系统中，共射极放大电路可以用于 平衡不同声道之间的输出功率，实现立体声效果。
在通信系统中的应用
信号的调制与解调
在无线通信和光纤通信中，共射极放大电路常被用于信号的调制 和解调过程，实现信号的传输和处理。
提高电路的稳定性和可靠性
增加旁路电容
旁路电容能够减小电源电压波动对电路性能的影 响，提高电路的稳定性。
优化散热设计
良好的散热设计能够降低晶体管的温度，从而提 高其可靠性。
采用保护电路
在电路中加入过流保护、过压保护等保护电路， 可以提高电路的可靠性。
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共射极放大电路的工作 原理及Bjt工作状态判断
• 共射极放大电路的工作原理 • Bjt（双极型晶体管）的工作状态 • Bjt工作状态的判断方法 • 共射极放大电路的应用 • 共射极放大电路的优化与改进
目录
Part
01
共射极放大电路的工作原理
电路组成与结构
输入信号
将微弱信号源与晶体管输 入级相连接，提供输入信 号。
使用示波器观察波形
• 通过观察输入信号和输出信号的波形，可以判断三极管的工作状态。在放大状态下，输出信号的幅度应大于输入信 号，且波形无明显失真。在截止或饱和状态下，输出信号的幅度会减小或产生失真。
BJT的电流分配与放大原理
iC iB I CE0
四、BJT的主要参数
1. 电流放大系数 共射：
I C I CEO IB
则
为直流电流放大系数
IC IB
若IC >> ICEO
交流放大系数用 表示
I C I B
如图3－11
iC(A)
4 100 80 60 40 Q i =20(A) B
IE
IC VCC
VEE
图3－6
信号从e极输入，从集电极c输出。
b. 共发射极连接：信号从b极输入，从c极输出
c. 共集电极连接：信号从b极输入，从e极输出
共射连接方式的电流放大作用
IC N P Rb N VCC
a. 由于VBB、Rb的作用， 发射结正偏。
Rc
IB
由于VCC > VBB ，调节Rc， 使VCE > VBE，则VC > VB，
iC N
iB
P
vBE
N
vCE
图3－8
1. 输入特性曲线
iB f (vBE ) v
iB(mA)
VCE 1V
CE 常数
60
40
20
vCE=0V
80
25 C
O
0.2 0.4 0.6 0.8
vBE(V)
图3－9
vCE = 0，相当于二极管的正向特性 vCE = 1V，曲线右移（原因是集电结反偏， iE 大部分被拉到集电区， iB ） vCE > 1V后， vCE， iC基本不变， iB亦基 本不变
VBB
集电结反偏
图3－7
满足放大的外部条件。
b. 下面推导IC和IB的关系 IE = IB + IC
四、BJT的主要参数
1. 电流放大系数 共射：
I C I CEO IB
则
为直流电流放大系数
IC IB
若IC >> ICEO
交流放大系数用 表示
I C I B
如图3－11
iC(A)
4 100 80 60 40 Q i =20(A) B
IE
IC VCC
VEE
图3－6
信号从e极输入，从集电极c输出。
b. 共发射极连接：信号从b极输入，从c极输出
c. 共集电极连接：信号从b极输入，从e极输出
共射连接方式的电流放大作用
IC N P Rb N VCC
a. 由于VBB、Rb的作用， 发射结正偏。
Rc
IB
由于VCC > VBB ，调节Rc， 使VCE > VBE，则VC > VB，
iC N
iB
P
vBE
N
vCE
图3－8
1. 输入特性曲线
iB f (vBE ) v
iB(mA)
VCE 1V
CE 常数
60
40
20
vCE=0V
80
25 C
O
0.2 0.4 0.6 0.8
vBE(V)
图3－9
vCE = 0，相当于二极管的正向特性 vCE = 1V，曲线右移（原因是集电结反偏， iE 大部分被拉到集电区， iB ） vCE > 1V后， vCE， iC基本不变， iB亦基 本不变
VBB
集电结反偏
图3－7
满足放大的外部条件。
b. 下面推导IC和IB的关系 IE = IB + IC
BJT放大电路原理及特性分析
二 图解法与动态工作分析：
3 工作点与消波失真 （1）工作点在交流
iC G
负载线的中点上
动态范围最大
IC
（2）工作点靠近截 止区
容易产生截止失真
（3）工作点靠近饱和区
容易产生饱和失真
·Q ·Q ·Q
UCE
IBQ
•
D
uCE
继续 返回
休息1 休息2
直流负载线：输入回路直流负载线 ――确定静态工作点 Q 输出回路直流负载线
动态分析：特性曲线 交流负载线：输入回路交流负载线 ――输入信号和输出信号的关系 输出回路交流负载线
返回 休息1 休息2
1 作直流负载线――图解Q点
（1） 输入回路直流负载线
iB
U BB ≈ U BE + I B [(1 + β )Re + Rb ]
U BB
+ (1 + β )Re
)
A 点 坐 标 ：（ UBB， 0）
休息1 休息2
返回
A
uBE
IE
1 作直流负载线――图解Q点
(2) 输出回路直流负载线：
①由输出回路偏置方程：
E C＝ U CE＋ ICR C+IeR e
=U CE+IC(R C+R e)
可得输出回路直流负载线：
/ IC=(EC-UCE) (RC+Re ) 直流负载线
分析方法：图解法
⇒ 交流通道 等效电路法
返回
休息1 休息2
2 直流通道（直流等效电路）
(1) 直流通道画法:
原则：放大电路中所有电容开路， 电感短路， 变压器初级和次级之间开路， 所剩电路即为直流通道 交流信号源取零值
BJT放大电路三种基本组态的交流特性分析
2). 放大电路的分析步骤(通用) 分析步骤：
+ vi -
VCC RC + T vo -
① 分析直流电路，求出“Q”，计算 rbe。
② 画电路的交流通路 。 ③ 在交流通路上把三极管画成 低频小信号模 型，即 参数模型，得到交流等效电路。 ④ 分析计算放大电路的主要技术参数。
3. (稳基流偏置)共发射极(CE)放大电路
③ 交流等效电路
RS
ib +B ube
ic
C
+
RL
us
+
–
RB
rbe
E
uo
ib
RC
④ 分析各极交流量
u be uS ( RB // r be ) 7.2 sin t (mV) RS RB // r be
u be ib 5.5 sin t (A) ic i b 0.55sin t (mA) r be uce uo ic ( RC // RL ) 0.85sin t (V)
Ai=io/ii Ar=vo/ii Ag=io/vi
2、源电压放大倍数（源电压增益）Avs
Avs=vo/vs=（vo/vi）×（vi/vs）＝Av×Ri /(Rs+Ri)
3. 输入电阻Ri——从放大电路输入端看进去的
等效电阻;
输入电阻：
Ri=vi / ii
意义：
Ri
表征放大电路从信号源获取信号的能力。
三极管的发射结导通时，B、E两端的导通压降UBE基 本不变（硅管约为0.7V，锗管约为0.3V），因此有
IB VCC U BE Rb
Rb C1
+ +
电子技术基础实验报告-BJT共射极放大电路仿真报告
《电子技术基础实验报告》实验名称：BJT共射极放大电路仿真组合1、实验名称：BJT共射极放大电路的Pspices实验仿真2、实验设计要求以及内容：对BJT共射极放大电路仿真分析。
包括静态工作点分析Bias point analysis（观测IB、IC、VBE、VCE的值）、瞬态分析Transient analysis（观测输入、输出电压波形，并计算电压增益Av）、交流分析AC sweep analysis（观测幅频响应曲线：中频增益、上限频率和下限频率，观测相频响应曲线，观测输入电阻的频率响应，观测输出电阻的频率响应）。
3、实验具体设计：创建工程项目文件、编辑电路原理图、设置仿真分析类型、生成网表Pspice/Create netlist 、仿真分析、查看仿真输出结果。
实验电路图如下所示。
4、输出仿真波形以及相关数据：4.1、静态工作点分析（Bias point analysis）：静态工作点仿真数据如下：（电压单位：V、电流单位：A）Bf 80NAME Q_Q1 MODEL Q2N3904IB 2.52E-05 IC 1.82E-03VBE 6.80E-01 VBC -5.73E+00VCE 6.41E+004.2、瞬态分析（Transient analysis）：（具体数据见报告最后）图像由上至下分别为输出电压Vout和输入电压Vin的波形。
电压增益Av=18.75。
4.3、交流分析（AC sweep analysis）：（具体数据见报告最后）图像由上至下分别为P（Vout/Vin）和DB（Vout/Vin）的波形。
图像（Vin/ICB）（输入电阻）的波形。
图像为（Vout/IV1）（输出电阻）的波形。
图像为输出电压Vout的波形。
5、仿真结果分析：实验仿真数据与波形图与预期相符。
测量值与计算的理论值基本相同。
静态工作点分析中，实验设置三极管的β值为80。
仿真结果中得出结果Vbe=0.68V,Vce=6.41V, Vcb=5.73V,Ic=1.82mA。
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加入正弦信号
观察波形不能失真
用交流毫伏表观察， Vi＝5mV
数据表格：
静态工作点电流ICQ/mA
保持输入信号Vi/mV VS/mV 测量值 VO/V VO′/V AV (有负载 时) 由测量 数据 计算值 A’V (空载 时)
1.5
5
2
5
2.5
5 要弄清楚 各个参量 的含义
Ri/kΩ
RO/kΩ
其中：
电气工程学院 戴伟
实验二
BJT共射极电压放大电路的分析
（一）实验设备与元件
原理电路
元件介绍
电位器
9013 NPN型
电解电容 三极管
9013引脚介绍
（二）电路的基本连接
外接元件的安装
9013 注意管脚与箱子插 孔对应连接
外接元件区
单电源的连接
将电源引到实验箱后，利用导线 从小孔中引到各个元件的连接端 子。
AV = VO / Vi
AV 用交流毫伏表测出输出电压的有效值 VO 和输入电压的有效值 Vi相除而得。
输入电阻Ri的测量（换算法） 在信号源与放大器之间串入一个已知电阻Rs，只要分别测出 Vs和Vi，则输入电阻为
即为换算电阻Rs
注意
①由于Rs两端均无接地点，而交流毫伏表通常是测量对地 交流电压的，所以在测量Rs两端的电压时，必须先分别测 量Rs两端的对地电压 Vs和Vi ,再求其差值Vs-Vi而得。 ②实验时，Rs的数值不宜取得过大，以免引入干扰；但也 不宜过小，否则容易引起较大误差。通常取Rs与Ri为同一 个量级。 ③在测量之前，交流毫伏表应该调零，并尽可能用同一量 程档测量Vs和Vi。
为直流工作点信号， 要用万用表测
为交流信号， 用示波器测峰峰值
ICQ（mA）
VOP-P （V）
加大信号幅度
调节
观察波形
用电压表间接 测量ICQ
同时出现正、负向失真的正弦波时
实验二 晶体管放大器
稍微减少输入信号幅度，输出失真消失
5、测量放大器幅频特性曲线
调整ICQ＝2mA ，保持 Vi＝5mV不变，改变信号频率，用逐点法 测量不同频率下的 VO 值，并作出幅频特性曲线，定出 3dB 带宽 BW = f H – f L。
纪录波形，注意比较两种波形差异
输入正弦信号并保持不变
调节
观察失真波形
实验波形的三种状态：
实验二 晶体管放大器
无明显失真的波形 轻微失真的波形 明显失真的波形
如果输出电压的波形是 正向显示的话，
波形底部为Байду номын сангаас止失真，
顶部为饱和失真。
4、测量放大器的最大不失真输出电压
分别调节RW和VS ，用示波器观察输出电压VO波形，使输出波形为 最大不失真正弦波（当同时出现正、负向失真后，稍微减小输入信 号幅度，使输出波形的失真刚好消失。）。测量此时静态集电极电 流ICQ和输出电压的峰－峰值VOP-P 。
2、研究静态工作点变化对放大器性能的影响
输入端输入频率f = 1KHZ的正弦信号，调节信号源输出电压VS ， 使Vi＝5mV，测量并记录VS、VO和VO'
注意：
用二踪示波器监视VO及Vi波形时，必须确保在VO基本不失真时读数。
Vi -----有效值 Vim -----峰值 Vi p -p -----峰峰值
一般使用示波器，测量各点波形，与理论情况作比较，确定故障区域， 在针对区域结合理论分析
加入信号
观察波形
电源短路故障的判别
电源都是设置成电压源时
电压源指示灯亮，正常
电流源指示灯亮，不正常
说明电源被短路，不允许
结
束 ！
f/kHZ VO/V 0.1
fL
1
10
100
fH
1000
典型幅频 特性曲线
Av Av0 0.707Av0
fL
fH
f
改变信号频率
观察波形
保持 vi为5mV
（四）常见故障的分析方法
（1）实验器件故障的判别
电位器好坏的判别
万用表作为测量电阻使用
探头线好坏的判别
探头线好坏的判别
（2）电路故障点的判别
输出电阻Ro的测量（换算法） 在放大器输入端加入一个固定信号电压Vs，分别测量当已 知负载RL 断开和接上时的输出电压Vo´和Vo， 则：
Ro = ( Vo´/ Vo -1)RL。
负载断开和接入
用示波器监视Vo波形 时，必须确保在Vo不 失真时进行读数。
3、观察不同静态工作点对输出波形的影响
（1）增大RW的阻值，观察输出电压波形是否出现截止失真（若RW增大 至最大，波形失真仍不明显，则可在R1支路中再串一只电阻或适当加大 Vi来解决），描出失真波形。 （2）减小RW的阻值，观察输出电压波形是否出现饱和失真，描出失真 波形。
共地（接地）
电源端
电路的设计分析
参见教材 P 59 – 62页
（三）实验内容
1、静态工作点的测量
调整RW，使静态集电极电流ICQ＝2mA,测量静态时晶体 管集电极－发射极之间电压VCEQ 。
ICQ（mA）
2mA
VCEQ(V)
调节
ICQ
用直流电压表 测量VCEQ
不加入任何信号
IEQ
ICQ的确定：根据ICQ= IEQ，测量RE直流电压间接确定