CE放大器

Project 4 CE放大器

实验目的：这个实验将告诉我们一个BJT的H参数应该如何测量，以及如何在BIJ等效电路中使用。设计一个共射小信号放大器能够偏置并且被设计成在高低频率下均能响应和调试的规格，反馈系统在这次实验当中也将被用来调控CE放大器的带宽和输入阻抗。

实验要求：设计一个共射放大器：

1、 使用一个2N2222BJT和12V直流电源 2、 VO/VS≥50

3、 低截止频率在100~200赫兹 4、 输入电阻大于1KΩ 5、 VO峰值大于2.0V 6、 负载RL等于1.5KΩ 7、 源电阻RS为50Ω

实验步骤：

1、从示踪器中，找到共射放大器所设计Q点条件下，βDC和βAC 。记住βDC=IC/IB，βAC=△IC/△IB。

首先，2N2222的β值是一个未知量，要进行相关计算或者搭建电路，需要知道β的数值，先测出BIJ管的输出特性曲线：

从图中可知，工作点Q应该在3V左右。

任取其中一线，可取线4，其中

IB=4mA IC=450.209mA，

故我们可以算得：

β

以及：

β

AC=△IC/△IB=（459.209-369.072）/1=90.137

DC=IC/IB≈112.5

2、从示踪器中确定hoe和hie的值。IC—VCE曲线的斜率为hoe。通过在示踪器上观察二极管BE极间找到hie。在IBQ时IB—VBE曲线的切线斜率为1/hie。

同样选取编号为4的曲线，由IC—VCE的曲线斜率为hoe，任意取其中两点，可得到hoe=5.15×10-3。而hie为IB—VBE曲线斜率的倒数，如图：

其中曲线近似于一条直线， hie=2.737

3、建立共射放大器。记得RS是除去示踪器中电阻的50Ω的。其中的（RE1+RE2）应该等于设计值的RE，且RE1≈RE2。通过测量Q点，电压增益，峰值电压来验证所需条件。记录一切失真现象。

接下来就可以根据测得的β来估计所需电阻大小： 已知原电压增益要大于50，而对于CE放大器

AVS=AV·Ri/（Ri+RS）

又由于RS=50Ω，故可以忽略，

AVS=AV

根据CE放大器基本性质：

AV=-βR′L/rbe(R′L=R1∥R2)

rbe=rbb′+β26/IEQ

IEQ=（VCC-VCE）/（RC+RE） IEQ=[VB-VBE(on)]/RE VBE(on)=0.7V

VB=12R2/(R1+R2)

选用元件以及搭建电路方式如下图所示：

R1,R2选用滑动变阻器，方便调节电阻。

测得此时静态工作点：VCE=2.97V，IEQ=7.401mA。 输入信号为：

所得到波形，如图：

其中输入电压为50mV，输出大约为2.6V，放大倍数约为52倍。

4、 通过使用150Ω和15KΩ的负载电阻来观测负载的影响。记录输出信号的变化并对负载

影响做出评论。

150Ω的负载情况下：

15kΩ负载条件下：

可以从以上图看出，负载越大，相对的输出电压就越大，放大倍数也就越大。

5、 用电脑记录并描绘频率响应曲线，找到转折频率和通频带，以验证是否满足条件。

由以上两图可以看出，FL=139Hz，FH=6.69MHz 通频带宽度，约为FH- FL=6.69MHz。

6、 从电源处测量输入电阻，观察通过RS的电流和RS在晶体管处的节点电压，从负载电

阻处测输出电阻，观察RL=1.5KΩ的开路电压和电流，验证是否满足条件。

通过使用万用电表，可以测得，输入电阻大小为2.4kΩ，满足实验所要求的条件。测得负载处开路电压为2.55V，电流为3.833mA，算得输出电阻约为：

RO=VO/IO=652.23Ω

7、 现在调整旁路电容器CE使RE1不被绕过（反馈系统）。测量Q点和增益。记录输出

信号的一切失真现象。

8、 重复步骤4-6

所得到波形如图所示：

150Ω负载：

15kΩ负载情况下：

可以得到频率图，

从图中可以得到

FL=30Hz,FH=15.60MHz，可以得到通频带带宽约为15.60MHz。

9、 去除旁路电容CE。测量Q点和电压增益。记录一切波形失真。

去除CE后，对直流通路无影响，故所测得Q点应该与之前所得基本一致。在此，为节约时间，就不再重复，沿用之前测得Q点。 搭建好如图电路：

得到此时的输出波形：

根据此时所得到的波形，可发现，输入等于输出，说明此时的放大倍数AV=1。说明此时未达到拐点

频率。

150Ω负载情况下：

15kΩ负载情况下：

测试此时的频率特性为：

而在此时FH=69MHz。

FL=9.4Hz，

故此时通频带带宽约为69MHz。

对所给出的提问做出回答：

1、 比较在实验3-10的测量和理论值，记录反馈是如何逐渐影响增益，通频带和输入输出

电阻的。

可以在3-10发现，通过反馈系统，增益会有所减小，通频带宽度增大，

减小RE或增大RC会使反馈增益增大，R1和R2增大会使输入电阻增大，Rc=Ro增大Rc会使输出阻抗增大。

2、 你可以想到一个方法，使用一个数值等于RE的电位器改变反馈量而不影响Q点吗？

将此电位器与C串联将会改变反馈量，但是却不会影响Q点大小。

3、减少使用外部电容，FH将会如何被影响？

由公式

FH是高频率拐角频率，nc是内部电容的编号，Ci是第i个电容的数值，单位为法拉。Rio是在第i个电容被移除并且所有内部晶体管电容被开路所代替，输入信号为零时所面对电容的阻抗。仅从其计算公式看来，当减少外部电容时，FH基本不会受到影响。

4、 为什么在实验中测得的FH值普遍不同于（低于）用软件测得的理论值？

因为在实验过程中电阻会产生一些热效应，由FH的公式也可以大概看出，温度升高，一般电阻的阻值也会上升，此时，FH的数值也就随之减少。

学习心得体会：

在这次的综合训练当中，运用了CE放大器基本原理，首先构造了一个简单的CE放大器，放大器参数是由实验产生数据所得到的。最初所输入的信号过大，使得波形产生了失真，但是当输入合适的时候，所得输出的波形不满足实验的要求。于是，我们本次实验的多数时间用于计算和调试电阻，最开始，B极处并联的两个电阻分别是用了固定电阻，但是在电阻未确定的情况下，利用固定电阻调试显得较为麻烦，于是我们使用了滑动变阻器，使得电阻可调，易于确定怎样的电阻阻值才满足所需的条件。

本次实验当中，在模拟电路课程中所学的知识得以体现并得到了应用，当波形出现截止失真时，我们发现是输入的电压过大了，于是想办法移动静态工作点，其最有效的方法之一就是改变R1、R2的阻值，C极电阻和E极电阻主要用于影响E极电流大小。这就是我们对于设置静态工作点找到的最为便捷的方法。

本次实验当中体现了团队合作的精神，小组成员被合理分工，分别做翻译、搭建电路和调试电路和报告书写工作。合理的工作分配才使得工作得以有效的展开，提高团队的工作效率。