第一篇:實(shí)驗(yàn)三阻容耦合放大電路實(shí)驗(yàn)報(bào)告
學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告
院別 電子信息學(xué)院 課程名稱
電子技術(shù)實(shí)驗(yàn) 班級(jí) 無(wú)線技術(shù) 12 實(shí)驗(yàn)名稱 實(shí)驗(yàn)三 阻容耦合放大電路 姓名 Alvin 實(shí)驗(yàn)時(shí)間
2014 年 3 月 20 日 學(xué)號(hào) 33 指導(dǎo)教師
文毅 報(bào) 告 內(nèi) 容 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮腿蝿?wù) 1.學(xué)習(xí)放大電路頻率特性的測(cè)量方法; 2.觀察電路元件參數(shù)對(duì)放大電路頻率特性的影響; 3.進(jìn)一步熟練掌握和運(yùn)用放大電路主要性能參數(shù)(如靜態(tài)工作點(diǎn)參數(shù)、放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻)的測(cè)試方法; 4.鞏固多級(jí)放大電路的有關(guān)理論知識(shí)。
二、實(shí)驗(yàn)原理介紹 本實(shí)驗(yàn)中所采用的電路如圖 3-1 所示。
R1 5.1kR2 51R3 33kR4 24kRc1 5.1kRe1 1.8kRe2 1.8kR5 47kR6 20kRc2 3kRL
3kRp680kC110uCe110uC310uCe210uUs +12v Uo UiUo1Ui2C210u100Ref
圖 3-1
阻容耦合放大電路
1. 中頻段的電壓放大倍數(shù) 在圖 3-1 電路的中頻段,耦合電容和旁路電容可以當(dāng)作交流短路,三極管的電容效應(yīng)可以忽略不計(jì)。此時(shí),考慮后級(jí)放大電路對(duì)前級(jí)放大電路所構(gòu)成的負(fù)載效應(yīng)時(shí),也就是將
后級(jí)放大電路的輸入電阻 R i2 作為前級(jí)放大電路的負(fù)載,則前級(jí)放大電路的電壓放大倍數(shù)為
ef 1 1 be2 i 1 C 1i1 O1 UR)1(r)R // R(UUA? ? ??? ? ?
(3-1)
其中,R i2 是后級(jí)放大電路的輸入電阻,2 be 22 b 21 b 2 ir // R // R R ?
后級(jí)放大電路的放大倍數(shù)為
be“L 2 C 21 OO2 Ur)R // R(UUA?? ? ?
(3-2)
其中,Lf L”LR // R R ?
全電路的電壓放大倍數(shù)為
U 1 U1 OOi1 OiOUmA AUUUUUUA ? ? ?
(3-3)
2. 低頻段和高頻段的電壓放大倍數(shù)
在低頻段和高頻段,放大電路的電壓放大倍數(shù)是一個(gè)復(fù)數(shù),它是頻率的函數(shù),其模值與相角都隨頻率而變化。
(1)
單級(jí)放大電路在低頻段和高頻段的電壓放大倍數(shù)
在低頻段,三極管的電容效應(yīng)可以忽略不計(jì);但耦合電容和旁路電容的容抗較大,它們的交流壓降不能忽略。電壓放大倍數(shù)用下式表示:
f / jf 1AALUmUL???
(3-4)
其中,f L 是放大電路的下限頻率。
在高頻段,耦合電容和旁路電容的阻抗非常小,它們的交流壓降很小,可以忽略,可作交流短路處理;但三極管的電容效應(yīng)對(duì)電路性能的影響則必須考慮。電壓放大倍數(shù)可用下式表示:
HUmUHf / jf 1AA???
(3-5)
其中,fH 是放大電路的上限頻率。
(2)
多級(jí)放大電路在低頻段和高頻段的電壓放大倍數(shù) 多級(jí)放大電路的電壓放大倍數(shù)等于各級(jí)放大電路電壓放大倍數(shù)的乘積:
......A A A A 3 U 2 U 1 U U? ? ? ??
(3-6)
將上式分別用幅值和相角來(lái)表示:
A U =A U1 A U2 A U3 …
(3-7)
...3 2 1? ? ? ? ? ? ? ?
(3-8)
3. 放大電路的頻率特性的測(cè)量
頻率特性分為幅頻特性和相頻特性兩方面。
幅頻特性即放大倍數(shù)的大小隨頻率變化的關(guān)系曲線。它可以用掃頻儀來(lái)測(cè)量,也可通過(guò)逐點(diǎn)法測(cè)量。逐點(diǎn)法,就是在一定頻段內(nèi)合理選取一些頻點(diǎn),分別測(cè)量出各頻率點(diǎn)處的電壓放大倍數(shù),然后,在對(duì)數(shù)坐標(biāo)系中繪出幅頻特性曲線。本實(shí)驗(yàn)就是學(xué)習(xí)利用逐點(diǎn)法測(cè)量電路的幅頻特性。
相頻特性即放大倍數(shù)的相角隨頻率變化的關(guān)系特性曲線,它反映了輸出電壓與輸入電壓的相位差隨頻率變化的特性??捎美钣硤D法、雙蹤示波法進(jìn)行測(cè)量。
三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和數(shù)據(jù)記錄
實(shí)驗(yàn)電路見(jiàn)圖 3.1
1.靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置:要求第二級(jí)在輸出波形不失真的前提下幅值盡量大,第一級(jí)為增加信噪比,工作點(diǎn)盡可能低。(通常 V C1 調(diào)在 6V 左右)。注意測(cè)靜態(tài)工作點(diǎn)時(shí)應(yīng)斷開(kāi)輸入信號(hào)。
表 3.1 靜態(tài)工作點(diǎn) 第一級(jí)(v)第二級(jí)(v)V C1 V b1 V e1 V C2 V b2 V e2 5.99 2.87 2.24 8.56 3.09 2.40 6.08 2.83 2.20 8.56 3.09 2.40 2.在輸入端 Us 輸入頻率為 1KHz,VP-P 為 200mV 的交流信號(hào)(一般采用實(shí)驗(yàn)箱上加衰減的辦法,即信號(hào)源用一個(gè)較大的信號(hào),在實(shí)驗(yàn)板上經(jīng) 100:l 衰減電阻衰減,降為 2mV),使 Ui1 為 2mV,調(diào)整工作點(diǎn)使輸出信號(hào)不失真。
注意:如發(fā)現(xiàn)有寄生振蕩,可采用以下措施消除:
①重新布線,盡可能走線短。
②可在三極管 eb 間加幾 p 到幾百 p 的電容。
③信號(hào)源與放大電路用屏蔽線連接。
R L =∞,按表 3.2 要求測(cè)量并計(jì)算。
表 3.2 輸入/輸出電壓(mV)
電壓放大倍數(shù) 第 1 級(jí) 第 2 級(jí)
整體 U i =2 mV
V 01 V 02 A V1 A V2 A V R L =∞ 20.8 1620 10.4 77.88 810
成績(jī)
教師簽名
批改時(shí)間
****年**月**日
第二篇:多級(jí)放大電路實(shí)驗(yàn)報(bào)告(定稿)
多級(jí)放大電路的設(shè)計(jì)與測(cè)試
電子工程學(xué)院
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>
1.理解多級(jí)直接耦合放大電路的工作原理與設(shè)計(jì)方法 2.熟悉并熟悉設(shè)計(jì)高增益的多級(jí)直接耦合放大電路的方法 3.掌握多級(jí)放大器性能指標(biāo)的測(cè)試方法 4.掌握在放大電路中引入負(fù)反饋的方法
二、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)與思考
1.多級(jí)放大電路的耦合方式有哪些?分別有什么特點(diǎn)?
2.采用直接偶爾方式,每級(jí)放大器的工作點(diǎn)會(huì)逐漸提高,最終導(dǎo)致電路無(wú)法正常工作,如何從電路結(jié)構(gòu)上解決這個(gè)問(wèn)題?
3.設(shè)計(jì)任務(wù)和要求
(1)基本要求
用給定的三極管2SC1815(NPN),2SA1015(PNP)設(shè)計(jì)多級(jí)放大器,已知VCC=+12V,-VEE=-12V,要求設(shè)計(jì)差分放大器恒流源的射極電流IEQ3=1~1.5mA,第二級(jí)放大射極電流IEQ4=2~3mA;差分放大器的單端輸入單端輸出不是真電壓增益至少大于10倍,主放大器的不失真電壓增益不小于100倍;雙端輸入電阻大于10kΩ,輸出電阻小于10Ω,并保證輸入級(jí)和輸出級(jí)的直流點(diǎn)位為零。設(shè)計(jì)并仿真實(shí)現(xiàn)。
三、實(shí)驗(yàn)原理
直耦式多級(jí)放大電路的主要涉及任務(wù)是模仿運(yùn)算放大器OP07的等效內(nèi)部結(jié)構(gòu),簡(jiǎn)化部分電路,采用差分輸入,共射放大,互補(bǔ)輸出等結(jié)構(gòu)形式,設(shè)計(jì)出一個(gè)電壓增益足夠高的多級(jí)放大器,可對(duì)小信號(hào)進(jìn)行不失真的放大。
1.輸入級(jí) 電路的輸入級(jí)是采用NPN型晶體管的恒流源式差動(dòng)放大電路。差動(dòng)放大電路在直流放大中零點(diǎn)漂移很小,它常用作多級(jí)直流放大電路的前置級(jí),用以放大微笑的直流信號(hào)或交流信號(hào)。
典型的差動(dòng)放大電路采用的工作組態(tài)是雙端輸入,雙端輸出。放大電路兩邊對(duì)稱,兩晶體管型號(hào)、特性一致,各對(duì)應(yīng)電阻阻值相同,電路的共模抑制比很高,利于抗干擾。
該電路作為多級(jí)放大電路的輸入級(jí)時(shí),采用vi1單端輸入,uo1的單端輸出的工作組態(tài)。計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn):差動(dòng)放大電路的雙端是對(duì)稱的,此處令T1,T2的相關(guān)射級(jí)、集電極電流參數(shù)為IEQ1=IEQ2=IEQ,ICQ1=ICQ2=ICQ。設(shè)UB1=UB2≈0V,則Ue≈-Uon,算出T3的ICQ3,即為2倍的IEQ也等于2倍的ICQ。
此處射級(jí)采用了工作點(diǎn)穩(wěn)定電路構(gòu)成的恒流源電路,此處有個(gè)較為簡(jiǎn)單的確定工作點(diǎn)的方法: 因?yàn)镮C3≈IE3,所以只要確定了IE3就可以了,而IE3?UR4UE3?(?VEE),?R4R4UE3?UB3?Uon?(VCC?(?VEE))?R5?Uon
R5?R6uo1?ui1采用ui1單端輸入,uo1單端輸出時(shí)的增益Au1?2.主放大級(jí)
?(Rc//RLRL?(P//)12??2
Rb?rbeR1?rbe本級(jí)放大器采用一級(jí)PNP管的共射放大電路。由于本實(shí)驗(yàn)電路是采用直接耦合,各級(jí)的工作點(diǎn)互相有影響。前級(jí)的差分放大電路用的是NPN型晶體管,輸出端uo1處的集電極電壓Uc1已經(jīng)被抬得較高,同時(shí)也是第二級(jí)放大級(jí)的基極直流電壓,如果放大級(jí)繼續(xù)采用NPN型共射放大電路,則集電極的工作點(diǎn)會(huì)被抬得更高,集電極電阻值不好設(shè)計(jì),選小了會(huì)使放大倍數(shù)不夠,選大了,則電路可能飽和,電路不能正常放大。對(duì)于這種情況,一般采用互補(bǔ)的管型來(lái)設(shè)計(jì),也就是說(shuō)第二級(jí)的放大電路用PNP型晶體管來(lái)設(shè)計(jì)。這樣,當(dāng)工作在放大狀態(tài)下,NPN管的集電極電位高于基極點(diǎn)位,而PNP管的集電極電位低于基極電位,互相搭配后可以方便地配置前后級(jí)的工作點(diǎn),保證主放大器工作于最佳的工作點(diǎn)上,設(shè)計(jì)出不失真的最大放大倍數(shù)。
采用PNP型晶體管作為中間主放大級(jí)并和差分輸入級(jí)鏈接的參考電路,其中T4為主放大器,其靜態(tài)工作點(diǎn)UB4、UE4、UC4由P1、R7、P2決定。
差分放大電路和放大電路采用直接耦合,其工作點(diǎn)相互有影響,簡(jiǎn)單估計(jì)方式如下:,UC4??VEE?IC4?RP2 UE4?VCC?IE4?R7,UB4?UE4?Uon?UE4?0.7(硅管)由于UB4?UC1,相互影響,具體在調(diào)試中要仔細(xì)確定。此電路中放大級(jí)輸出增益AU2?3.輸出級(jí)電路
輸出級(jí)采用互補(bǔ)對(duì)稱電路,提高輸出動(dòng)態(tài)范圍,降低輸出電阻。
其中T4就是主放大管,其集電極接的D1、D2是為了克服T5、T6互補(bǔ)對(duì)稱的交越失真。本級(jí)電路沒(méi)有放大倍數(shù)。
四、測(cè)試方法
用Multisim仿真設(shè)計(jì)結(jié)果,并調(diào)節(jié)電路參數(shù)以滿足性能指標(biāo)要求。給出所有的仿真結(jié)果。
電路圖如圖1所示
uo2??Rc ??uo1Rb?rbe
仿真電路圖
圖1 靜態(tài)工作點(diǎn)的測(cè)量:
測(cè)試得到靜態(tài)工作點(diǎn)IEQ3,IEQ4如圖2所示,符合設(shè)計(jì)要求。
圖2 靜態(tài)工作點(diǎn)測(cè)量
輸入輸出端電壓測(cè)試:
測(cè)試差分放大器單端輸入單端輸出波形如圖3,輸入電壓為VPP=4mV,輸出電壓為VPP=51.5mV得到差分放大器放大倍數(shù)大約為12.89倍。放大倍數(shù)符合要求。
圖3 低電壓下波形圖 主放大級(jí)輸入輸出波形如圖4
圖4 主放大級(jí)輸入輸出波形圖
如圖所示輸入電壓為VPP=51.5mV,輸出電壓為VPP=6.75V放大倍數(shù)為131.56倍。整個(gè)電路輸入輸出電壓測(cè)試如圖5
圖5 多級(jí)放大電路輸入輸出波形圖
得到輸入電壓為VPP=4mV,輸出電壓為VPP=4.29V,放大倍數(shù)計(jì)算得到為1062倍 實(shí)驗(yàn)結(jié)論:
本電路利用差動(dòng)放大電路有效地抑制了零點(diǎn)漂移,利用PNP管放大級(jí)實(shí)現(xiàn)主放大電路,利用互補(bǔ)對(duì)稱輸出電路消除交越失真的影響,設(shè)計(jì)并且測(cè)試了多級(jí)放大電路,得到放大倍數(shù)為1000多倍,電路穩(wěn)定工作。
第三篇:實(shí)驗(yàn)報(bào)告(電路實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求)
實(shí)驗(yàn)報(bào)告
課程:__________實(shí)驗(yàn)名稱:__________
日期:___________完成者:_______合作者:_________
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/p>
二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備:
三、實(shí)驗(yàn)原理:
四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟:
五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析:
六、思考題的回答:
第四篇:模擬電路.實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)及實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求
實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求及實(shí)驗(yàn)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)
1.進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室前要寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告。(20分)
內(nèi)容包括:實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)電路圖、實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)要步驟及預(yù)習(xí)思考題解答。
2.按指導(dǎo)教師的要求獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,經(jīng)指導(dǎo)教師檢查數(shù)據(jù)合格后,給出實(shí)驗(yàn)操作成績(jī),方可離開(kāi)實(shí)驗(yàn)室。(40分)
3.實(shí)驗(yàn)報(bào)告評(píng)分標(biāo)準(zhǔn):
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理20分;
實(shí)驗(yàn)誤差計(jì)算及分析5分;
實(shí)驗(yàn)結(jié)論分析5分;
實(shí)驗(yàn)思考題解答10分。
第五篇:基本放大電路的總結(jié)
基本放大電路的總結(jié)
問(wèn)題
一、在電子線路的分析計(jì)算中,哪些因素可以忽略,哪些因素不能忽略?
問(wèn)題
二、在放大電路中,交流信號(hào)源為什么要標(biāo)出正、負(fù)(+、-)? 問(wèn)題
三、在下圖的共射電路中,Cb1和Cb2的作用是什么?它們兩端電壓的極性和大小如何確定?
問(wèn)題
四、如果用PNP型三極管組成的共射電路,直流電源和耦合電容的極性應(yīng)當(dāng)如何考慮?直流負(fù)載線的方程式有何變化?
問(wèn)題
五、工作點(diǎn)是一個(gè)什么概念? 除了直流靜態(tài)工作點(diǎn)之外,有沒(méi)有交流動(dòng)態(tài)工作點(diǎn)?
問(wèn)題
六、什么是管子的靜態(tài)功耗?如果交流輸入信號(hào)幅值較大,如何減小這一功耗?
問(wèn)題
七、放大電路負(fù)載最大的情況究竟是Ro→∞還是RL=0?為什么經(jīng)常說(shuō)RL愈小,電路負(fù)載愈大?
問(wèn)題
八、交流電阻和直流電阻區(qū)別何在?線性電阻元件有沒(méi)有這兩種電阻?為什么rbe不能用于靜態(tài)計(jì)算?
問(wèn)題
九、在的放大電路中,如果RL→∞(空載),調(diào)節(jié) 使電路在一定的時(shí)產(chǎn)生最大不失真輸出電壓,問(wèn)應(yīng)為多大?怎樣才能調(diào)到最佳位置?
問(wèn)題
十、在采用NPN型管組成放大電路時(shí),如何判斷輸出波形的失真是由于飽和還是截止?如果彩PNP型管,判斷的結(jié)果又如何?
問(wèn)題
十一、對(duì)于圖(a)的放大電路如果要用圖解法求最大不失真輸出電壓幅值,應(yīng)該怎樣進(jìn)行?
問(wèn)題十二、一般認(rèn)為放大電路的輸入電阻Ri愈大愈好,但在某些情況下則要求Ri小些。這些是什么情況?
問(wèn)題
十三、“共射放大電路的交流輸入量和輸出量反相”,這種說(shuō)法確切嗎? 問(wèn)題
十四、在用微變等效電路求放大電路的輸出電阻時(shí),對(duì)受控電流源應(yīng)該如何處理?
問(wèn)題
十五、共射放大電路的電壓增益管子是否可以提高放大電路的電壓增益?
。選擇電流放大系數(shù)β大的答案如下:
一、在電子線路的分析計(jì)算中,哪些因素可以忽略,哪些因素不能忽略?
答:在電子線路的分析計(jì)算中,經(jīng)常根據(jù)工程觀點(diǎn),采用近似的計(jì)算方法。這是為了簡(jiǎn)化復(fù)雜的實(shí)際問(wèn)題,突出主要矛盾,使分析計(jì)算得以比較順利地進(jìn)行。在這里,過(guò)分追求嚴(yán)密,既無(wú)必要,也不可能。但是,近似計(jì)算又必須是合理的,必須滿足工程上對(duì)計(jì)算精度的要求。例如,在固定偏置的放大電路中,偏置電流中如Vcc=12V,VBEQ=0.7V,則相對(duì)于Vcc,在計(jì)算時(shí)完全可以略去VBEQ,而認(rèn)為
這樣做,計(jì)算誤差小于10%,滿足工程要求。但是,如果 是兩個(gè)數(shù)值較大而又比較接近的電流之差:
此時(shí)第一個(gè)除式中的VBEQ就 不能忽略,而且兩個(gè)除式的計(jì)算都要比較精確,要有較多的有效數(shù)字位數(shù),否則會(huì)得出不合理的結(jié)果。又如,在求兩個(gè)電阻并聯(lián)后的總電阻時(shí),如果一個(gè)電阻比另一 個(gè)大10倍以上,則可認(rèn)為總電阻近似等于較小的電阻,這樣的近似計(jì)算誤差也不大于10%。再如,在求放大電路的輸出電阻時(shí),管子的rec往往是和一個(gè)比它小得多的電阻(例如RC)并聯(lián)。這時(shí),因?yàn)閞ce>>Rc,在并聯(lián)時(shí)rce就可略去,而認(rèn)為輸出電阻RO≈Rc。但是,在晶體管恒流源中,如果略去管子的rce,則恒流源的輸出電阻Ro→∞。在這里,rce是和一個(gè)無(wú)限大的電阻并聯(lián),當(dāng)然就不能略去。一個(gè)電阻是否可忽略,要看他和其他電阻相比所起作用的大小。
二、在放大電路中,交流信號(hào)源為什么要標(biāo)出正、負(fù)(+、-)?
答:前面說(shuō)過(guò),放大電路的特點(diǎn)之一是交、直流共存。直流電壓和電流的方向(極性)是固定的,而交流電壓和電流的方向(極性)是隨時(shí)間變化的。為了分析的方便,對(duì)交流電壓和電流要標(biāo)出假定的正方向,即參考方向。對(duì)交流電壓,參考方向是以放大電路的輸入和輸出回路的共同端(⊥)作為負(fù)(-)端,其它各點(diǎn)為正(+)端。對(duì)交流電流,參考方向則是ic、ib以流入電極為正,ie以流出電極為正。對(duì)于微變等效電路中的受控源,受控量的參考方向取決于控制量的參考方向。例如,對(duì)雙極型三極管,當(dāng)ib的參考方向?yàn)閺腷極到e極時(shí),ic的參考方向必為從c極到e極。對(duì)場(chǎng)效應(yīng)管,當(dāng)id的參考方向?yàn)?G(+)S(-)時(shí),的參考方向?yàn)榱魅耄臉O。參考方向是電路分析的重要工具,必須正確理解和掌握。
三、Cb1和Cb2的作用是什么?它們兩端電壓的極性和大小如何確定? 答:弄清這個(gè)問(wèn)題有助于真正理解放大電路的工作原理和交、直流共存的特點(diǎn),也是初學(xué)者容易產(chǎn)生疑問(wèn)的地方。放大電路在靜態(tài)(νi=0)和動(dòng)態(tài)(νi≠0)時(shí),各處的電壓如上圖所示。對(duì)Cb1:在靜態(tài)時(shí),+Vcc通過(guò)Rb對(duì)它充電,穩(wěn)態(tài)時(shí),它兩端的電壓必然等于VBEQ,而通過(guò)它的直流電流為零。電壓極性是右正左負(fù)。所以,它的作用之一是“隔斷直流”,不使它影響信號(hào)源。在動(dòng)態(tài)時(shí),如果電容量很大,而vi幅值很小,Cb1兩端的電壓將保持不變。這樣,Cb1兩端的交流電壓將為零,而全部Vi都加在管子的b-e結(jié)上,使VCE=VCBQ+vi所以,Cb1的另一個(gè)作用是“傳送交流”,使交流信號(hào)順利通過(guò)。
對(duì)Cb2情況相似。在靜態(tài)時(shí),Vcc通過(guò)Rc對(duì)它充電。穩(wěn)態(tài)時(shí),它兩端的電壓必然等VBEQ,極性是左正右負(fù),而通過(guò)它的直流電流為零,所以RL上的電壓vo=0。這是Cb2的隔直作用。在動(dòng)態(tài)時(shí),如果電容量很大,Cb2兩端的電壓將保持不變,仍為VBEQ。這樣,Cb2兩端的交流電壓將為零,而VCE=VCBQ+vce中的交流分量全部出現(xiàn)在RL上,即vo=vce。這是Cb2的傳送交流作用。
四、如果用PNP型三極管組成的共射電路,直流電源和耦合電容的極性應(yīng)當(dāng)如何考慮?直流負(fù)載線的方程式有何變化? 答:這里也有初學(xué)者容易產(chǎn)生混淆的問(wèn)題。
在采用PNP型管時(shí),首先電源的極性要反接,耦合電容(一般用電解電容器)的極性也要反接。電路中IB、Ic和VCE的方向也要和NPN型管的相反。這樣,直流負(fù)載線的的方程式應(yīng)為-VCE=VCC-ICRC。它的形式與采用NPN管時(shí)略有不同。所以,建議放大電路中直流電壓和電流的極性和方向以NPN管為準(zhǔn),對(duì)PNP管則全部反號(hào)。這時(shí),直流負(fù)載線的方程式仍為 VCE=VCC-ICRC,式中VCE、VCC、IC都為負(fù)值。
五、工作點(diǎn)是一個(gè)什么概念? 除了直流靜態(tài)工作點(diǎn)之外,有沒(méi)有交流動(dòng)態(tài)工作點(diǎn)? 答:工作點(diǎn)是放大電路分析中一個(gè)十分重要的概念,它指的是電路中二極管或晶體管的工作狀態(tài),經(jīng)常用它們極間的電壓和流入電極的電流的大小來(lái)表示。例如,二極管的VD、ID,三極管的VBE,ib,VCE,ic。管子的工作狀態(tài)和工作點(diǎn)分兩類。一類是不加交流輸入信號(hào),電路中只有直流量的工作狀態(tài)和工作點(diǎn),叫“靜態(tài)”和“靜態(tài)工作點(diǎn)”。另一類是加了交流輸入信號(hào)后,電路中直流和交流量共存的工作狀態(tài)和工作點(diǎn)。此時(shí),電路和管子中的電壓和電流都隨時(shí)間變動(dòng),所以叫“動(dòng)態(tài)”和“動(dòng)態(tài)工作點(diǎn)”。前面說(shuō)過(guò),在直流電源、元件參數(shù)和管子特性(有時(shí)還包括負(fù)載電阻)確定之后,直流靜態(tài)工作點(diǎn)只有一個(gè)。而在交流動(dòng)態(tài)時(shí),工作點(diǎn)隨交流輸入信號(hào)在時(shí)間上不斷變化,它的變化軌跡就是交流負(fù)載線。在某一交流輸入信號(hào)下,管子的交流動(dòng)態(tài)工作點(diǎn)在交流負(fù)載線上的變化范圍就是動(dòng)態(tài)范圍。
六、什么是管子的靜態(tài)功耗?如果交流輸入信號(hào)幅值較大,如何減小這一功耗? 答:管子的靜態(tài)功耗PVQ就是在靜態(tài)時(shí)管子集電極上消耗的功率:PVQ=VCEQICQ。為了減少這一功耗,就要盡量降低管子的靜態(tài)工作點(diǎn)Q。但是,在交流輸入信號(hào)幅度較大時(shí),降低Q點(diǎn)會(huì)使放大電路輸出信號(hào)失真。此時(shí),可以采用新的電路組成方案來(lái)解決,如乙類推挽或互補(bǔ)對(duì)稱電路(見(jiàn)功率放大器)。
七、放大電路負(fù)載最大的情況究竟是Ro→∞還是RL=0?為什么經(jīng)常說(shuō)RL愈小,電路負(fù)載愈大?
答:電路負(fù)載的大小是指負(fù)載上輸出功率的大小。在中頻時(shí),放大電路可以等效畫(huà)成交流空載輸出電壓與輸出電阻的串聯(lián),如圖所示,其中V∞是電路的空載輸
出電壓,RO是內(nèi)阻,RL是負(fù)載電阻。不難求出,負(fù)載上的輸出功率為
利用上式可求出Po為最
大值Pomax時(shí),負(fù)載電阻RLo=Ro,而這就是說(shuō),從RL=0到RL=PLO,電路的輸出功率P0隨RL的增大而增大:從RL=PLO到RL→∞,P0則隨RL的增大而減小,如圖(b)所示。放大電路一般工作在RL>RLO=RO的情況,所以說(shuō)負(fù)載電阻RL愈小,Po也就是電路負(fù)載愈大。如果RL→∞(空載)或RL=0(短路),則均有Po=0,是負(fù)載最小的情況。
八、交流電阻和直流電阻區(qū)別何在?線性電阻元件有沒(méi)有這兩種電阻?為什么rbe不能用于靜態(tài)計(jì)算?
答:對(duì)線性電阻元件,只要工作頻率不太高,它的電阻是個(gè)常數(shù)。也就是說(shuō),它在直流工作和交流工作時(shí)電阻相同,沒(méi)有直流(靜態(tài))電阻與交流(動(dòng)態(tài))電阻之分。非線性電阻元件則不然。它的伏安特性I=f(V)不是直線,是曲線。即使是在直流工作時(shí),只要電壓和電流不同,或者說(shuō)靜態(tài)工作點(diǎn)不同,它的直流(靜態(tài))電阻R=也不同(見(jiàn)圖)。如果直流信號(hào)上還疊加著交流小信號(hào),則非線性電阻元件對(duì)交流小信號(hào)的交流(動(dòng)態(tài))電阻就是伏安特性在靜態(tài)工作點(diǎn)處切線斜率的倒數(shù),即。所以,非線性電阻元件的交流(動(dòng)態(tài))電阻隨工作點(diǎn)的不同而不同。從幾何上說(shuō),非線性電阻元件的直流電阻由伏安特性在靜態(tài)工作點(diǎn)處的割線斜率決定,而交流電阻則由伏安特性在靜態(tài)工作點(diǎn)處的切線斜率決定。晶體管的發(fā)射結(jié)是PN結(jié),它的伏安特性是非線性的。,其中第二部分就是PN結(jié)的伏安特性在靜態(tài)工作點(diǎn)處切線斜率的倒數(shù)折合到基極回路后的值,是發(fā)射結(jié)的交流(動(dòng)態(tài))電阻,當(dāng)然不能用,也不能由靜態(tài)的VBEQ和IBQ來(lái)求來(lái)求靜態(tài)電流。否則,就是混淆了放大電路中直流量和交流量的區(qū)別,混淆了非線性元件直流(靜態(tài))電阻和交流(動(dòng)態(tài))電阻的區(qū)別。
九、在的放大電路中,如果RL→∞(空載),調(diào)節(jié)Rb使電路在一定的vi時(shí)產(chǎn)生最大不失真輸出電壓,問(wèn)Rb應(yīng)為多大?怎樣才能調(diào)到最佳位置?
答:在RL→∞時(shí),放大電路的直流負(fù)載線與交流負(fù)載線重合。為了產(chǎn)生最大不失真輸出電壓,Q點(diǎn)應(yīng)選在負(fù)載線中央。此時(shí)必有
即所以。在實(shí)際工作中,通過(guò)調(diào)節(jié)Rb來(lái)調(diào)整Q點(diǎn)是比較簡(jiǎn)單可行因而也是經(jīng)常使用的方法。在調(diào)節(jié)時(shí),應(yīng)使輸出電壓既無(wú)飽和失真(對(duì)NPN型管是波形底部削平),又無(wú)載止失真(對(duì)NPN型管是波形頂部削平)。同時(shí),在充分加大Vi時(shí),輸出波形又同時(shí)在預(yù)部和底部出現(xiàn)失真。
十、在采用NPN型管組成放大電路時(shí),如何判斷輸出波形的失真是由于飽和還是截止?如果是PNP型管,判斷的結(jié)果又如何?
答:這也是初學(xué)時(shí)容易混淆而又不易記住的問(wèn)題。實(shí)際上,由于采用NPN管和PNP管時(shí),電壓的極性相反,所以判斷的方法也將相反。在左圖,畫(huà)出了兩種管子工作在截止失真的情況。對(duì)于NPN 管,因?yàn)殡妷簶O性為正,截止失真發(fā)生的輸出波形正半周的頂部。對(duì)于PNP管,因?yàn)殡妷簶O性為負(fù),截止失真發(fā)生在輸出波形負(fù)半周的底部。如果是飽和失真,則 判斷結(jié)果與上述相反。
十一、對(duì)于圖(a)的放大電路如果要用圖解法求最大不失真輸出電壓幅值,應(yīng)該怎樣進(jìn)行?
答:這里的主要問(wèn)題在射極上有電阻Re和R`e。在動(dòng)態(tài)時(shí),R`e被短路,但Re還在。畫(huà)交流負(fù)載線時(shí)應(yīng)該考慮它,而且用交流負(fù)載線上的動(dòng)態(tài)范圍決定出來(lái)的最大不失真電壓幅值不是(Vcm)M,而是(Vcem)M,兩者還相差Re上的電壓。
1.作直流負(fù)載線,如圖(b)上的虛線。用分析射極偏置電路的方法求出ICQ=2.71mA,用它和直流負(fù)載線的交點(diǎn)定出Q點(diǎn)。
2.作交流負(fù)載線
過(guò)Q點(diǎn)作斜率為的直線(如圖(b)上的交流負(fù)載線。注意:對(duì)應(yīng)于這條線,橫坐標(biāo)表示的將是vo而不是vCE)。由此定出(Vom)M=12.3-6.9=5.4V。十二、一般認(rèn)為放大電路的輸入電阻Ri愈大愈好,但在某些情況下則要求Ri小些。這些是什么情況?
答:一般情況下,放大電路的信號(hào)源是一個(gè)電壓源,它的內(nèi)阻ro很小。為了使放大電路的輸入電壓Vi盡可能不失真地復(fù)現(xiàn)信號(hào)源電壓Vs,希望放大電路的輸入電阻Ri盡可能大,使。在把放大電路用在測(cè)量電壓的儀器內(nèi)時(shí),這一點(diǎn)尤為重要。在陰極射線示波器內(nèi)用放大電路驅(qū)動(dòng)磁偏轉(zhuǎn)線圈時(shí),也是這樣。但是,當(dāng)信號(hào)源是一個(gè)內(nèi)阻Ro很大的電流源時(shí),就要求放大電路的輸入電阻Ri比信號(hào)源內(nèi)阻Ro小得多,使流入放大電路輸入端的電流Ii盡可能接近信號(hào)源電流
。例如,光電管和硅光電池都以高內(nèi)阻提供電流。為了把電流變換為低內(nèi)阻電壓源,就使用輸入電阻小的放大電路。另外,為了減小外界干擾對(duì)放大電路的影響時(shí),也 希望放大電路的輸入電阻小。必須指出:輸入電阻的要領(lǐng)是對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)附近的變化信號(hào)來(lái)說(shuō)的,屬于交流動(dòng)態(tài)電阻,不能用來(lái)計(jì)算放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。
十三、“共射放大電路的交流輸入量和輸出量反相”,這種說(shuō)法確切嗎?
答:這種說(shuō)法不確切,因?yàn)樗鼪](méi)有指明輸入量和輸出量是什么。在放大電路的分析中,經(jīng)常是講電壓增益。這時(shí),輸出量和輸入量都是電壓。在這種情況下,共射 放大電路從集電極輸出的交流電壓是和從基極輸入的交流電壓反相的。如果講的是基極輸入電壓和射極輸出電流(約等于集電極輸出電流)的相位關(guān)系,則在共射放 大電路中兩者是同相的。
十四、在用微變等效電路求放大電路的輸出電阻時(shí),對(duì)受控電流源應(yīng)該如何處理?
答:對(duì)不同接法組態(tài)的放大電路,決定輸出電阻的微變等效電路不同,對(duì)受控電流源的處理也不同。例如,對(duì)
共射電路決定輸出電阻的等效電路如圖,圖中的Rs是信號(hào)源內(nèi)阻,rce是三極管的輸出電阻.在這個(gè)電路中,由于流過(guò)rbe的,受控源β
也是零。所以,輸出電阻又如,對(duì)上圖的共基電路,決定輸出電阻的等效電路如下圖(a).如果不考慮rbe,則因,而Ro=Rc。如果考慮rbe,則可將有內(nèi)阻rbe的受控電流源變換為有內(nèi)阻rbe的受控電壓源,其方向?yàn)樽笳邑?fù)(圖(b)).令R=Rs//Re//rbe,則得,所以或從而求得
可見(jiàn)Ro很大,是(1+β)rce量級(jí),而
十五、共射放大電路的電壓增益是否可以提高放大電路的電壓增益? 答:從
。選擇電流放大系數(shù)β大的管子的表達(dá)式看,似乎加大β就可以提高
。實(shí)際上還應(yīng)考慮到管子的參數(shù)rbe和β有關(guān),即。如果不考慮rbb’,并認(rèn)為1+β≈β,則。提高
.由此可見(jiàn),加大β并不能有效地提高的有效途徑是調(diào)整放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)以增大IEQ,這是在實(shí)踐中經(jīng)常采用的方法。