模電實驗報告

重慶郵電大學實驗報告

實驗課程：電工電子（2）模電

實驗名稱：射極跟隨器

實驗時間：第9星期三9-12節

學院：自動化

專業：電氣工程及其自動化類

班級：0801313

學號：2013212807

姓名：黃添林

指導老師：劉雙臨

2023年5月3日

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模擬電子電路實驗報告

一、實驗目的

1．熟悉射極跟隨器的工程估算，掌握射極跟隨器靜態工作點的調整與測試方法；

2．熟悉電路引數變化對靜態工作點的影響；熟悉靜態工作點對放大器效能的影響；

3．掌握放大器電壓放大倍數、輸入電阻、輸出電阻及幅頻特性的測試方法； 4．掌握放大器動態範圍的調整方法及最大輸出動態範圍的測試方法； 5．了解自舉電路在提高射極跟隨器輸入電阻中的作用。

二、實驗儀表及器材 1．數字儲存示波器 2．雙路直流穩壓電源 3．函式訊號發生器 4．數字萬用表

三、實驗電路圖

圖1.1所示為射極跟隨器電路原理圖。其中t 是npn 型電晶體9014，是整個電路的核心。

+v cc 是直流工作電源，為電路提供工作電流，是訊號放大的能源。r w 和r b1組成基極偏置電阻，r e 為發射極偏置電阻。三者共同組成直流偏置電路，和v cc 一起共同決定合適的電晶體基極工作電流，使發射結電壓大於開啟電壓而處於正向偏置；同時v cc 又使集電結處於反向偏置，從而保證電晶體工作在放大狀態，能夠不失真的放大訊號。

v cc 直接加在集電極

上，用以提供集電極電流和輸出電流。 r l 為外接負載電阻。電容c 1、c 2為耦合電容，用以將訊號源、放大電路和負載連線成乙個整體；同時電容c 1、c 2具有「隔離直流，通過交流」的作用，從而保證訊號源與放大電路、放大電路與負載之間沒有直流通過。

四、知識準備

圖1.1 射極跟隨器

1．複習單管共集電極組態放大器的相關理論知識。

2．根據理論知識對實驗電路的靜態工作點、電壓增益、輸入電阻、輸出電阻進行工程估算。

五、實驗原理

共集電極組態放大電路又稱射極輸出器。由於它的輸出訊號取自於發射極，電壓放大倍數小於且接近於1，且輸入訊號與輸出訊號是同相位，因此它的輸出訊號基本上是隨輸入訊號的變化而變化，故它又稱為射極跟隨器。

與電晶體單管放大電路的其它兩種基本組態相比，射極跟隨器具有以下特點：

1．只能放大工作電流，不能放大工作電壓；

2．輸入電阻最大；

3．輸出電阻最小；

4．具有電壓跟隨的特點。

雖然射極跟隨器的電壓放大倍數小於且接近於1，無電壓放大能力；但是它的輸出電流遠大於輸入電流，仍具有電流和功率放大作用。

鑑於射極跟隨器的特點，它常被用作於多級放大電路的輸入級、輸出級或具有隔離作用的中間級。

1．由於射極跟隨器的輸入電阻高，向訊號源索取的電流小，因此它可以作為訊號源或低阻負載的緩衝級和多級放大電路的輸入級，以提高輸入電阻，減小向訊號源索取的電流，保證放大精度；

2．作為被測電路的輸入級，以減小對被測電路的影響，提高測量精度；

3．由於射極跟隨器輸出電阻小，有較強的帶負載能力；因此它可作為多級放大電路的輸出級，以增大帶負載的能力；

4．射極跟隨器可作為中間級，以減小前後兩級電路之間的相互影響，起隔離作用。

在圖1.1所示電路中，由於基極偏置電阻的存在會使電路的輸入電阻降低，從而發揮不出輸入電阻高的優點；通常採用自舉電路（例如圖1.2所示電路）來起到大大提高輸入電阻的作用。

在使用射極跟隨器的時候，要注意最大不失真輸出電壓的幅度（即最大跟蹤範圍）。為了盡可能增大跟蹤範圍，應當把靜態工作點安排在交流負載線的中點。

六、實驗內容及步驟

1．搭接實驗電路

按圖1.1所示正確搭接實驗電路，檢查無誤後方可通電實驗。

2．測量靜態工作點

(1) 將電路的交流輸入端接地；

(2) 調節r

w 使i

eq為2.5ma左右；

(3) 按表1.1的要求，測量電路的靜態工作點；計算相應資料，判斷三極體的工作狀態；將資料記錄於表1.1中。

資料處理：

v beq= v bq- v eq=0.58v v ceq= v cq- v bq=1.68v i eq= v eq /r=3.64v

資料分析及總結：

從表 1.1中的資料可判斷出三極體的發射結正偏，集電結反偏，且發射結電壓大於其導通電壓，因此實驗電路的三極體工作在放大區。

3．測量輸入電阻r i

(1) 按表1.3的要求調整電路；

(2) 選取合適的輔助電阻r 。輸入正弦訊號（頻率選擇在中頻段，幅度以輸出波形不失真為準）並保持不變；用示波器觀察輸入訊號u i 與輸出訊號u o 的波形；在輸出波形不失真的情況下，測量r 不接入時的輸出值u o1和r 接入時的輸出值u o2，計算輸入電阻r i ；將相關資料記錄於表1.3中；

(3) 完成測試後按圖1.1恢復電路。

資料處理：

auu=uo1/ui=0.99 ri=r×uo2/(uo1-uo2)=

資料分析及總結：

從表1.2 中的資料可看出，射極跟隨器的電壓放大倍數小於約等於1，沒有電壓放大能力；輸入電阻比較大，且輸入與輸出訊號同相位，具有電壓跟隨的特點。

4．測量輸出電阻r o

表1.1 測量靜態工作點

表1.3 測量電壓放大倍數a uu 及入電阻r i

(1) 按表1.4的要求調整電路；

(2) 選取合適的輔助電阻r l 。輸入正弦訊號（頻率選擇在中頻段，幅度以輸出波形不失真為準）並保持不變；用示波器觀察輸入訊號u i 與輸出訊號u o 的波形；在輸出波形不失真的情況下，測量電路空載（即r l 不接入）時的輸出值u o 和有載（即r l 接入）時的輸出值u ol ，計算輸出電阻r o ；將相關資料記錄於表1.4中；

(3) 完成測試後按圖1.1恢復電路。

資料處理：

ro=rl×(uo -uol)/uol= 資料分析及總結：

從表1.3 中的資料可看出，射極跟隨器的輸出電阻比較小。

七、思考與分析

1．如何提高射極跟隨器的輸入電阻？

解：由於基極偏置電阻的存在會使電路的輸入電阻降低，從而發揮不出輸入電阻高的優點；通常採用自舉電路來起到大大提高輸入電阻的作用。

2．分析圖1.1所示電路中基極偏置電阻對輸入電阻的影響。

解：由估算公式ri ≈rs+(rb1+rw)∥[rbe+(1+β)re]≈rs+(rb1+rw)∥[βut/icq +(1+β)re]可以看出，當基極偏置電阻增加時，ibq 減小，ieq 減小，icq 減小，ri 增加；反之則ri 減小。

3．將測試資料與理論估算值相比較，分析誤差產生的原因。

解：誤差產生的原因主要有：(1)元器件的精度；(2)人為讀數誤差；(3)測試儀表自身的測試誤差；(4)儀表自身阻抗的引入。

表1.3 測量輸入電阻r i

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6 / 6 4．分析圖1.2所示電路的結構及作用。

圖1.2 所示電路為具有自舉作用的共集放大電路，要作用就是大幅度提高電路的輸入電阻。

八、心得體會及建議

在實驗中,示波器的波形不穩定,受外界干擾,可以將乙個大電容和電壓源相連。熟悉了電路引數變化對靜態工作點的影響；熟悉了靜態工作點對放大器效能的影響。

圖1.2

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