BJT共发射极配置的研究方案

2020-08-13来源: EEWORLD关键字:BJT  共发射极配置

背景知识

 

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。

 

 材料

 

►      ADALM2000主动学习模块

►      无焊面包板

►      五个电阻

►      一个50 kΩ可变电阻、电位计

►      一个小信号NPN晶体管(2N3904)

 

指导

 

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。

 

图1.共发射极放大器测试配置。

 

硬件设置

 

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。

 

程序步骤

 

打开连接到BJT晶体管集电极(VP = 5 V)的电源。

配置示波器以捕获多个周期的输入信号和输出信号。

图3和图4是使用LTspice® 得到的仿真电路波形图示例。

 

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。

 

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。

 

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)。

 

提供负反馈 的自偏置配置

 

目标

 

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。

 

 

硬件设置

 

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。

 

程序步骤

 

打开连接到BJT晶体管集电极(VP = 5 V)的电源。

 

配置示波器以捕获多个周期的输入信号和输出信号。

 

图11和图12是使用LTspice® 得到的仿真电路波形图示例。

 

 

添加发射极负反馈

 

目标

 

本活动的目的是研究添加发射极负反馈的影响。

 

背景知识

 

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。

 

附加材料

 

一个5 kΩ可变电阻、电位计

 

指导

 

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。

 

图13.添加了发射极负反馈。

 

硬件设置

 

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。

 

程序步骤

 

打开连接到BJT晶体管集电极(VP = 5 V)的电源。

配置示波器以捕获多个周期的输入信号和输出信号。

图15和图16是使用LTspice® 得到的仿真电路波形图示例。

 

 

提高发射极负反馈放大器的交流增益

 

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。

 

硬件设置

 

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。

 

程序步骤

 

打开连接到BJT晶体管集电极(VP = 5 V)的电源。

配置示波器以捕获多个周期的输入信号和输出信号。

图19和图20是使用LTspice® 得到的仿真电路波形图示例。


 

 

关键字:BJT  共发射极配置 编辑:muyan 引用地址:http://news.eeworld.com.cn/mndz/ic506127.html 本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。

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