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晶体管

ADALM2000实验:共发射极放大器

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  共发射极放大器是三种基本单级放大器拓扑之一。BJT共发射极放大器一般用作反相电压放大器。晶体管的基极端为输入,集电极端为输出,而发射极为输入和输出共用(可连接至参考地端或电源轨),所谓“共射”即由此而来。 欧宝体育

  图1所示配置展现了用作共发射极放大器的NPN晶体管。选择适当的输出负载电阻RL,用于产生合适的标称集电极电流IC,VCE电压约为VP(5 V)的一半。通过可调电阻RPOT与RB来设置晶体管(IB)的标称偏置工作点,进而设置所需的IC。选择适当的分压器R1/R2,以便通过波形发生器W1提供足够大的输入激励衰减。考虑到在晶体管VBE的基极上会出现非常小的信号,这样做更容易查看发生器W1信号。衰减波形发生器W1信号通过4.7 uF电容交流耦合到晶体管基极,以免干扰直流偏置条件。

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  波形发生器输出W1配置为1 kHz正弦波,峰峰值幅度为3 V,偏移为0 V。并将其连接在示波器通道1+上,以显示发生器输出的信号W1。示波器通道2 (2+)用于交替测量Q1基极和集电极的波形。

  共发射极放大器的电压增益A可以表示为负载电阻RL与小信号发射极电阻re的比值。晶体管的跨导gm是集电极电流IC和所谓的热电压kT/q的函数,在室温下其近似值约为25 mV或26 mV。

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  小信号发射极电阻为1/gm且可视为与发射极串联。现在,在基极上施加电压信号,相同的电流(忽略基极电流)会流入re和集电极负载RL。因此,由RL与re的比值可得到增益A。 欧宝体育官网

  图5所示为另一种共发射极放大器测试电路方案。除了两个小优势之外,所有属性基本相同。其中一个优势是基极电流偏置不再取决于指数基极电压(VBE)。第二个优势是AWG1衰减后输出的交流小信号与基极偏置电路无关,并且无需交流耦合。当把交流小信号接在运算放大器的同相端子时,由于负反馈的作用,它也会出现在晶体管的基极端(反相运算放大器输入)。 欧宝体育网址

  本节旨在研究添加负反馈对稳定直流工作点的效果。晶体管电路最常用的一种偏置电路是发射极自偏置电路,它使用一个或多个偏置电阻来设置晶体管IB、IC和IE三个初始直流电流。

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  波形发生器输出W1配置为1 kHz正弦波,峰峰值幅度为3 V,偏移为0 V。并将其连接在示波器通道1+上,以显示发生器输出的信号W1。示波器通道2 (2+)用于交替测量Q1基极和集电极的波形。 欧宝体育

  共发射极放大器为放大器提供反相输出,具有极高增益,而且各晶体管之间的差异很大。此外,由于与温度和偏置电流密切相关,增益有时无法预测。可以通过在放大器级配置一个小值反馈电阻来改善电路的性能。 欧宝体育网址

  如图13所示,断开Q1发射极的接地连接,插入RE(一个5 kΩ电位计)。调整RE,同时注意观察晶体管集电极上的输出信号。

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  波形发生器输出W1配置为1 kHz正弦波,峰峰值幅度为3 V,偏移为0 V。并将其连在接示波器通道1+上,以显示发生器输出的信号W1。示波器通道2 (2+)用于交替测量Q1基极和集电极的波形。 欧宝体育网址

  添加发射极负反馈电阻提高了静态工作点的稳定性,但降低了放大器增益。可通过在负反馈电阻RE上添加电容C2,在一定程度上恢复了交流信号的较高增益,如图17所示。 欧宝体育网址

  波形发生器输出W1配置为1 kHz正弦波,峰峰值幅度为3 V,偏移为0 V。并将其设连接在示波器通道1+上,以显示发生器输出的信号W1。示波器通道2 (2+)用于交替测量Q1基极和集电极的波形。

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  Doug Mercer于1977年毕业于伦斯勒理工学院(RPI),获电子工程学士学位。自1977年加入ADI公司以来,他直接或间接贡献了30多款数据转换器产品,并拥有13项专利。他于1995年被任命为ADI研究员。2009年,他从全职工作转型,并继续以名誉研究员身份担任ADI顾问,为“主动学习计划”撰稿。2016年,他被任命为RPI ECSE系的驻校工程师。 欧宝体育

  Antoniu Miclaus现为ADI公司的系统应用工程师,从事ADI教学项目工作,同时为Circuits from the Lab®、QA自动化和流程管理开发嵌入式软件。他于2017年2月在罗马尼亚克卢日-纳波卡加盟ADI公司。他目前是贝碧思鲍耶大学软件工程硕士项目的理学硕士生,拥有克卢日-纳波卡科技大学电子与电信工程学士学位。 欧宝体育

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