电晶体放大器与偏压.DOC

單元十 電晶體放大器與偏壓 A(s)=AMFH(s)FL(s)，放大器中頻帶之分析步驟： (1) 放大器電路之直流偏壓點( DC Bias )：VA、VT、IB、IC (2) 小訊號等效電路參數值( ，，…等 ) (3) 繪出ac小訊號等效電路： (a) DC電流源斷路、電壓源短路( 一般即接地 ) 電晶體以等效電路取代 CE、CC：π模型，CB：T模型 耦合與旁路電容：短路( 低頻分析時不可忽略 ) 電晶體內部電容：開路( 高頻分析時不可忽略 ) (4) 克希荷夫、歐姆定理分析電路以求增益與輸出入阻抗等 實習10-1：共射極放大器偏壓電路 偏壓之目的：建立穩定的工作點。 BJT固定的IC (IE)：(1)可計算，(2)可預測，(3)對溫度變化(VT)不敏感， (4)β值變化時不會漂移很多。 共射極組態固定偏壓電路，又稱為基極偏壓。 輸入電流： 輸出電流：IC=(1+β)ICO+βIB≒βIB 輸出電壓VCE：VCE=VCC-ICRC 於作用區有最大訊號振幅，VCE設在電壓軸中央VCE=1/2VCC 偏壓電路的設計： 集極電阻RC： 基極電阻RB： ≒／β， 圖10-9 共射極固定偏壓電路 實習步驟 (1) 圖10-10電路。 (2) 調整VR，使=1/2Ｖcc=5V。 (3) 測﹑﹑﹑值，並計算β值，填於表10-1中。 (4) 烙鐵加熱電晶體20秒，測及值，填於表10-1中。 (5) 以電阻5.1k(取代射極電阻1k(，重覆(2)～(4)。 (6) 以另一顆同型電晶體取代原電晶體，重覆(2)～(5)，比較兩者之差異。 圖10-10 共射極固定偏壓之實驗電路 表10-1 共射極固定偏壓之實驗數據 RE RB (() IB (uA) IC (mA) β VE (V) VCE (V) VCE(V) (加熱) IC(mA) (加熱) CS9013或 1k( Q2N2222(1) 5.1k( CS9013或 1k( Q2N2222(2) 5.1k( 實習10-2：共射極放大器 圖10-11之CE放大器射極電阻RE可以穩定偏壓點，但放大率衰減。 1. RE兩端接射極旁路電容( Bypass Capacitor )C3，交流頻率範圍如短路，訊號電流ie流經C3，RE旁路沒效應。直流IE，C3阻抗變大，IE流經RE。 2. 耦合電容C1、C2及旁路電容C3在交流頻率下，阻抗很小，視為短路。直流穩態下，因高阻抗而斷路，隔離級間DC電源，使不互相影響偏壓工作點。 3. 由圖10-13得： ( 10-2 ) (1). Ri=RBB//hie 或 Ri=RBB//rπ ( 10-3 ) (2). RO=RC ( 10-4 ) (3). vo=-ioRC=-hfeibRC 或 =-βibRC ( 10-4 ) =hfe〔vi/hie〕RC=-hfe/hie×Rcvi=-gmRCvi Av=vo/vi=-hfeRC/hie=-gmRC ( 10-5 ) (4). 分流定理：輸出端：io=hfeib，故io/ib=hfe ( 10-6 ) 圖10-11 共射極組態放大器 圖10-13 共射極組態放大器的近似混合模型電路 4. CE放大器：高增益，高輸入電阻。要得到較穩定操作點，需加射極電阻，代價為降低增益。若有By-Pass電容，則可保高增益之優點。 5. 在有旁路射極電容的CE電路，保留一部份射極電阻無旁路 (1) 增加輸入電阻。 (2) 減少訊號源耦合到放大器的訊號損失，總電壓增益降低很多。 (3) 延展放大器頻寬。 (4) 可用較大振幅的訊號，不會引起非線性失真，可以增加訊號處理能力。 實習步驟 (1) 圖10-15電路，開關SW open，不加CE。 (2) 調整VR 10 k(，使VCE=1/2VCC=6V。 (3) 輸入信號(S為信號產生器1kHz的正弦波。 (4) 調整(S(函數產生器之輸出振幅)使放大器輸出達最大不失真波形。 (5) 示波器觀測放大器各點波形，繪於表10-1中。 (6) 利用表10-1之數據，計算表10-2各值。 (7) 開關SW關閉( on )，電容CE=47uF，重覆(4)～(6)。vS=80~120mV (8) 示波器置於雙軌跡AC檔，觀測(O與(S相位。 圖10-15 共射極放大器實驗電路 表10-1 共射極放大器實驗結果波形 未接CE 接上CE 波形 VP-P值 波形 VP-P值 (S DC檔(DC+ac) ac檔 vS需要調小 vO才不會失真 (i 比vs小 (C (E