应用电子学试验.DOC

Cascode Amplifier 在課堂上，我們已經介紹過Cascode Amp.，他的優點包括有避免early effect(故有較大的輸出阻抗)，有較小的Miller Effect(故有較佳之頻率響應)。這個實驗我們就接一個Cascode Amp. 來測測看。 先從最簡單的CE Amp.接起，如圖一電路: 用電表測直流偏壓的值，包括Q1的VCE，IC，及VB，IB 確定Q1偏壓在順向活性后。VC的靜態偏壓點是幾伏?和你計算的一不一樣?Q1的β是多少? 用訊產生器提拱一小的訊號(使得輸出沒有明顯的失真)，改變頻率，測此放大器的放大率(A1)對頻率的關係。你的訊號產生器頻率只能到2MHZ，可魴不夠高。怎麼辦呢?在做數位電路部分不是做過Ring Oscillator嗎?頻率頗高，接起來用吧!改變振盪器的直流電壓源或反閘個數均可調整頻率。此振盪器振幅太大，請用如圖二之衰減器接在後面，然後再輸入放小器(A點) 找出CE Amp.的低頻及高頻3dB點，fL3dB及fH3dB 註:此CE AMP.(圖一)之 where CEQCbc·Amid，Amid＝ Cbc大約為2pf，Amid fH3dB＝大概在 我們把圖一中RC1的部份，換成一個CB Amp，如圖三，就形成有名的CasCode Amp.，可圖三，就形成有名的CasCode Amp. 同樣地電表測量電晶体Q1和Q2的偏壓，包括VCE1，VCE2，IB1(IB1，IB2如何得到?不能用電流計唷!)VC1、VC2(對地)，確認Q1和Q2在順向活性區。 和前面1中之步驟相同，測此放大器的增益對頻率的關係，找出fL3dB和fH3dB。 fL3dB可能會高到我們的儀器測不出來。怎麼辦呢?也就是當我們自製的Ring Oscillutor 也不夠看的時候。 我們可以在每一個2N3904的基極和集極間加上一個電容，當作2N3904的一部份，也就是”製造”一個fT很低的電晶體求用，讓我們實驗室中便宜的儀器可以使用，且不影響同學的學習樂趣。取約500pF,重做1和2。(圖一和圖三電路個別接!!!) Cascode接法的輸出阻抗 Cascode接法除了用在放大器外，還寰在電流源或電流鏡中用到，例如Wilson電流鏡。這個實驗是要測量Cascode接法的輸出阻抗(集極的!!)，和一般CE接法比較。(CE接法的輸出阻抗是由Early Effect來決定，在測2N3904的特性時就已經測過了，拿出來參考一下。) 4.1 為了清楚比較起見，CE的輸出阻我們再量一次吧!測法很簡單，托成如圖四的電路， 圖四 簡易測r0的辦法 IB大約為。Sw1先保持開路(open)，測得。SW閕路(close)，測得 和你在已前得到的結果比較一下，是否相同? 測量時要注意，Q1不要飽和了。假如Q1飽和的話，可以加大RB。 2下面圖五是cascode接法的測式電路: 圖五 Cascode接法輸出組抗測試電路。 測試方程和4.1部分相同，同樣可以使用(eq.4)求Rout 測量時注意Q1和Q2不可以進入飽和狀態(即VCE1和VCE2均須0.2V)。這部分的VC和RC()要用數位電表量準一點，不然誤差會很大。 預習問題 假設2N3904的為100，計算圖一、圖三、圖四、圖五個電路中電晶體的IC和VCE。若2N93904變成，重算一次。差別大嗎? 估算圖四，圖五CE和cascode接法之Rout有何不同?使用2N3904 data sheet上的typical值來做做算。 解釋Miller’s effect。 解釋cascode放大器的頻寬較CE放大器寬。前若是如格減小Miller’s effect? 討論問題 仔細分析1.2.3.部分的結果，將實驗值與理論值做比較。 推導(eq.4) 比較4.1和4.2結果，和估算值有何差異?那裡來的?分析一下。 應用電子學實驗（II） Cascode-1 A CB RE1 + CE1 RC1 IB Source Signal VCC=+15V Vout + 圖一 基本CE放大器 +VCC A 衰減器(輸出阻抗~1k?) Ring Oscillator 圖二 加衰減器的高頻震盪器 IB RB Vc +Vcc=+15V 2N3904 1MΩ SW1 Rc1 5.1k Rc1’ 5.1k Q1 Rc1 , Rc1’ 用精密電阻1% Vs 1KΩ 1μF CB + 5.6K R2 56K R1 VB1 R3 33K VB2 R4 6.8K RC2 7.5K Vcc=+15Volts + 1μF C’bc C’bc 680 RE1 68μF CE1 + Vout VC2 VC1 Q1 Q2 2N3904 2N3904 圖三 Cascode Amp