單級放大器放大特性的研究

1、單級放大器放大特性的研究： 圖所示為單級阻容耦合共射放大電路電原理圖2圖中。各元件參考值為：3DG44A,30, Rs=5k, Rb=470k,Rc= Rl =5 k,Cl=C2=50F, UI=10mV/1kHz ,Vcc=+12V,Ube=0.75V,r bb。調節(jié)Rb可調整放大器的靜態(tài)工作點。由圖可算得靜態(tài)工作點：.(1).(2).(3)其中Ic為集電極靜態(tài)工作電流，Uce為集電集靜態(tài)工作電壓。在中頻段不需要考慮耦合電容和分布電容、晶體管結電容的影響。利用微變等效電路法可得三極管輸入端的微變等效電阻：2.(4)    中頻段電壓放大倍數(shù):.(5)其

2、中等效負載電阻:.(6)由Au表達式可知當Rc、Ic變化時，Au隨之變化。 1、測量不同Rb時的Ib 、Ic 、和 UceQ的值并與理論值進行比較，并填充完成表格內容。根據(jù)實驗電原理圖，用EWB軟件進行模擬連線，在基極和集電極串接一內阻(1n)可不計的模擬電流表，在集電極和發(fā)射極并聯(lián)一內阻為的模擬電壓表。實際測試的EWB計算機模擬界面如圖所示：圖3依次改變Rb的值將測試結果和理論計算值填入表中。    Rb值(k)  參數(shù)名稱   200250300350400450500Ib理論值(uA)56.3 45.037.532.1

3、28.125.022.5Ib測量值(uA)55.9544.8537.4131.9727.9824.8722.43Ic理論值(mA)1.6891.3501.1250.9630.8430.7500.675Ic測量值(mA)1.6801.3451.1230.9580.84020.74610.6715UceQ理論值(V)3.5555.2506.3757.1857.7858.2508.625UceQ測量值(V)3.59705.27196.38957.20487.7908.26678.6399可以看出，測試結果與理論計算具有很好的一致性。2、以Rb270k，輸入信號頻率為千赫，幅度為10毫伏。測量放大器的

4、電壓放大倍數(shù)并與理論值進行比較。并討論放大電路參數(shù)變化對倍數(shù)的影響。 根據(jù)實驗電原理圖，用EWB軟件進行模擬連線后的測量電路及結果如圖所示：圖通過交流毫伏表MV測得輸出電壓U0，與輸入電壓比較可以算得電壓放大倍數(shù) Au=128.5/10=12.85倍。而電壓放大倍數(shù)的理論值由(1)-(6)式計算可得：Rb=270 k， Ib=0.042mA, Ic=1.25mA,rbe=824, Au=12.88倍，理論計算與模擬實驗具有很好的一致。通過模擬雙蹤示波器可觀察放大器的輸入與輸出波形，其中紅色線條為輸入波形，黑色線條為輸出波形，二者有一相位差。圖電路還可用來考察放大電路參數(shù)的變化對放大倍數(shù)的影響，

5、現(xiàn)分別討論之。(1)集電極電流變化的影響。在其它參數(shù)不變條件下，通過改變Rb分別獲得不同的Ic，測出放大倍數(shù)與集電極電流之間的關系如下表示。 從表中可反映二點：當集電極電流大于某值，即三極管處于飽和時，電路的電壓放大倍數(shù)小于1，當管子處于正常放大狀態(tài)時，隨著Ic的減小，電路的電壓放大倍數(shù)隨之減小。b(k)100 130150600100015002000Ic測量值(mA)2.3772.3692.2380.5600.3390.2250.163     Au(倍)0.1460.68313.4711.369.96  8.637.62（2）負

6、載電阻對放大倍數(shù)的影響。取Ic=1.25mA，分別測出Rc= Rl =3 k和Rc=Rl=5k的放大倍數(shù)分別為7.71倍和12.85倍。即隨著負載電阻的減小，放大倍數(shù)隨之減小。3、放大器的最佳工作點與晶體管最大允許輸入電壓的研究(1）在圖4實驗電路中取Rc=5k，調節(jié)Rb使得當輸入電壓逐漸加大時，輸出波形正負向同時出現(xiàn)削波，即表示這時放大器的靜態(tài)工作點已選擇在動態(tài)特性曲線的中點。記錄此時的IceQ值和UceQ值分別為1.56(mA)和4.20(V)。測出當輸出電壓最大而不失真時放大器輸入電壓Us的值為230mV（晶體管的輸入電壓Ube為39mV）,此時放大器的動態(tài)范圍最大。(2)在上述電路中再

7、改變Rb的值,當增大Rb時出現(xiàn)正向削波，說明晶體管出現(xiàn)了截止失真。當減小Rb時出現(xiàn)反向削波，說明晶體管出現(xiàn)了飽和失真。3、結論隨著廣播電視系統(tǒng)的網(wǎng)絡化、數(shù)字化、固態(tài)化的飛速發(fā)展與設備電子技術的進步，系統(tǒng)中設備的電路設計、檢測與維護的規(guī)模也越來越大。又加上設備可靠性進一步提高，使廣播電視機房有人值守、無人值班變?yōu)楝F(xiàn)實。在這種情況下，廣播電視設備的設計、檢測與維護必須采用計算機輔助分析設計與遠程檢測維護技術。如果采用過去傳統(tǒng)的方式，幾乎是不可想象的，也是不會實現(xiàn)的。顯然，EWB50軟件以及其出色的性能表現(xiàn)，具有填補空白的意義。這正是大家開始接受它的主要原因。當前，廣播電視網(wǎng)絡系統(tǒng)中繁雜的設備電路設

8、計、仿真與分析，就可以在功能強大的EWB5.0軟件下輕松完成。價格貴重的電子測試儀器、儀表垂手而得，各種各類繁多的元器件隨手可取，更不用擔心在實際工作中燒毀元器件。(1)EWB5.0軟件實際上是一個電路仿真模擬器程序，它分析廣播電視設備電路文件，輸出包含分析結果的數(shù)據(jù)文件。EWB50軟件程序可對設備電路進行各種分析、計算在不同環(huán)境下，一個設備電路中的各個電壓和電流值。例如：直流工作點計算、非線性器件小信號模擬計算，直流轉移特性分析，直流傳輸曲線與直流靈敏度分析、頻率響應的計算和分析、設備電路噪聲分析、大信號瞬態(tài)分析、離散付立葉分析、蒙特-卡羅(Monte-Carlo)統(tǒng)計分析。更重要的是溫度對

9、廣播電視設備電路的影響分析、EWB5.0均可仿真模擬出來，其分析可由打印機輸出，從而獲得仿真模擬結果。(2)EWB5.0軟件也是一個圖形處理器，它就象一臺"示波器"，以波形圖的形式將EWB5.0軟件的分析數(shù)據(jù)結果在屏幕上顯示出來。例如：可以顯示廣播電視設備電路中任意節(jié)點的瞬態(tài)電壓波形、頻響曲線、相頻曲線，甚至任意電子器件的瞬態(tài)電流波形，功耗曲線、阻抗曲線等。并可將任一區(qū)域放大，以利觀察其細節(jié)部分，也能用打印機或繪圖儀將波形拷貝輸出。(3)EWB5.0軟件又是一個設置元器件模型參數(shù)的程序。確立廣播電視設備電路中所用元器件的精確模型，對于設備模擬電路的計算機輔助分析的精度至關重要。因為，廣播電視設備生產(chǎn)廠家所提供的測量數(shù)據(jù)都是元器件如何工作的外部特性。而EWB5.0軟件中所使用到的是從元器件內部物理過程來描述該元器件如何工作的物理模型與相關參數(shù)。這就需要使用EWB5.0軟件程序將生產(chǎn)廠家提供的測量數(shù)據(jù)變換成物理模型參數(shù)。EWB5.0軟件具有豐富的元器件模型參數(shù)庫文件。例如：包含各種二