单管共射放大电路原理图解析

　　一、共射极放大电路

　　共射电路是放大电路中应用最广泛的三极管接法，信号由三极管基极和发射极输入，从集电极和发射极输出。因为发射极为共同接地端，故命名共射极放大电路。

　　上图为共射极放大电路，输入回路与输出回路以三极 管的发射极为公共端。输入信号ui通过电容C1加到三极管的基 极，引起基极电流iB的变化，iB的变化又使集电极电流ic发生变 化，且ic的变化量是iB变化量的β倍。由于有集电极电压，uCE= UCC-iCRC，uCE中的变化量经耦合电容C2传送到输出端，从而得 到输出电压uo。当电路中的参数选择恰当时，便可得到比输入信 号大得多的输出电压，以达到放大的目的。

　　1、输入信号和输出信号反相；

　　2、有较大的电流和电压增益；

　　3、一般用作放大电路的中间级。

　　4、共射极放大器的集电极跟零电位点之间是输出端，接负载电阻。

　　共射极放大电路信号传递

　　信号传递如图所示，共射极放大电路所要放大的是交流小信号Vi，Vi通过耦合电容C1以电压的形式加到三极管的B~E之间，以电流的形式通过B~E。电子（负电荷）的传递方向为E~B。Vcc和Rb用来提供B~E接面适当的正向偏压以及可使三极管进入线性工作区的电流。这个部分称为输入回路。Vcc和Rc用来提供B~C接面适当的反向偏压。电子（负电荷）的传递方向为B~C。集电极收集大量电子（负电荷），少数空穴（正电荷）漂移到基极与基极的空穴一起复合掉一部分E向C的电子（负电荷）。被复合掉的基区空穴由基极电源Eb重新补给。由于E的电子浓度大于B，电位小于B，电源Eb在补充空穴的同时带来了从E~B~C的大量电子。三极管完成放大电流作用。放大了的信号电流通过Rc在C极上产生压降。这个压降就是输出端信号电压，是交流，可以通过电容C2耦合出去。Vcc，Rc和三极管CE极构成输出回路。RL是负载电阻。

　　二、实验原理及电路

　　晶体三极管由半导体材料硅或锗制成。各种管的外形和管芯在制造工艺上各有不同，但最基本的结构只有NPN型和PNP型两种，管芯内部包含由两个PN结组成的三个区（发 射区、基区、集电区）。

　　三极管的工作状态可以分为以下三个区域：

　　（1）截止区 减小基极电流IB、集电极电流IC也随着减小，当IB=0时，IC≈0，即特性曲线几乎与横轴重合，这时，三极管相当于一个断开的开关。

　　（2）饱和区 三极管的发射结、集电结均处于正向偏置，IC基本上不受IB控制（IC≠βIB），晶体管失去了电流放大作用。这时，VCE很小，晶体管相当于一个接通的开关，使电源电压VCC几乎全加到集电极电阻RC上。

　　（3）放大区 发射结正向偏置、集电结反向偏置，IC的变化取决于IB（IC=βIB），基本上与VCE无关，晶体管具有电流放大作用。这时晶体管工作于线性放大区。 截止、放大、饱和三个区的VBE数值见表1-1。

　　表1-1 VBE数值表

　　对放大器的基本要求是：有的电压放大倍数，输出电压波形失真要小。放大器工作时，晶体管应工作在放大区，如果静态工作点选择不当，或输入信号过大，都会使输出波形产生非线性失真。一般采用改变偏置电阻RB的方法来调节静态工作点。当放大器的输入信号幅值较小时，在保证输出电压波形不失真的条件下，常选取较低的静态工作点，以降低放大器噪声和电源的能量损耗。实际使用中，常通过测量RC上电压的方法来测量集电极电流IC。

　　放大器的电压增益Au可用交流输出电压峰值Uop除以输入电压峰值Uip来计算

　　在单级共射放大器中，集电极等效交流负载电阻R’L为

　　晶体管的输入电阻rbe可估算为

　　式中，IE为静态发射极电流，也可用静态集电极电流ICQ来代替。

　　当发射极旁路电容CE的容量足够大时，CE的容抗近似于零，CE与发射极电阻RE的并联总阻抗也近似于零，晶体管的发射极相当于交流接地，则电压增益的计算公式为

　　放大器的输入电阻Ri为分压电阻RB1，RB2及晶体管输入电阻rbe三者的并联值，即

　　Ri=RB1∥RB2∥rbe

　　输出电阻Ro近似等于集电极负载电阻RE，则有

　　Ro=RE

　　当发射极旁路电容CE断开时，在发射极电阻上产生串联电流负反馈，则电压增益为

　　这时输入电阻Ri为RB1，RB2和［rbe+（1+β）RE］的并联值，即

　　Ri=RB1∥RB2∥［rbe+（1+β）RE］

　　输出电阻Ro仍近似等于集电极负载电阻RC。

　　图1-1 单管共射放大电路实验原理图

　　三、实验内容及步骤

　　1、晶体管工作在放大状态下有关参数的测量

　　（1）创建如图1-1所示单管共射放大电路。单击仿真开关，进行仿真分析。调节基极偏置电阻RW，观察示波器输出波形，使三极管工作在放大状态。用数字万用表或动态测试探针分别测量节点电压VB、VC、VE及输出电压Uo，并记录测量结果于表1-2中。

　　（2）在电路中加上负载电阻RL=4.7 KΩ。单击仿真开关，进行仿真分析。调节基极偏置电阻RW，观察示波器输出波形，使三极管工作在放大状态。用数字万用表或动态测试探针分别测量节点电压VB、VC、VE及输出电压Uo，并记录测量结果于表1-2中。

　　（3）把电路集电极偏置电阻RC改为5.1 KΩ。单击仿真开关，进行仿真分析。调节基极偏置电阻RW，观察示波器输出波形，使三极管工作在放大状态。用数字万用表或动态测试探针分别测量节点电压VB、VC、VE及输出电压Uo，并记录测量结果于表1-2中。

　　表1-2 单管放大电路测量数据记录表格

　　2.实物焊接与测试

　　（1）熟悉电路图后，在万用板上按要求焊接电路，经检查无误后方可接通电源。

　　（2）调整静态工作点

　　此电路实际上是由一个偏置电阻构成的固定偏置电路，结构简单，调试方便。只要改变RW就改变了静态工作点。为调整最佳工作点可借助示波器观测输出波形。