基极电阻变化对阻容耦合共射放大电路的影响

    研究基极电阻的变化对阻容耦合共射放大电路的静态工作点和电压放大倍数的影响。

    实验仿真元件及其对应名称见表6-4-1。

    表6-4-1　实验仿真元件及其对应名称

    在阻容耦合共射放大电路的仿真电路图6-4-1a中，RB增大时，ICQ减小，UCEQ增大，减小。

    若

    

    则电压放大倍数为

    

    表明几乎与晶体管无关，而仅与电路中的电阻值和温度有关，且与静态的集电极电流ICQ成正比。因此，调节电阻RB以改变ICQ，是改变阻容耦合共射放大电路电压放大倍数最有效的方法；而利用换管子以增大β的方法，对的影响是不明显的。

    实际的最大不失真输出电压值小于理论分析值。产生这种误差的主要原因在于晶体管的输入特性、输出特性总是存在非线性，而理论分析是将晶体管特性做了线性化处理。

    对于实际电路，失真后的波形并不是顶部成平底或底部成平底，而是一条圆滑的曲线。测试放大电路时，可以通过输出电压波形正、负半周幅值是否相等来判断电路是否产生失真。

    仿真电路所用的信号发生器所输出的电压信号的设置方法，仿真模拟电路时常用的虚拟示波器的使用方法，请阅读本章第一节半导体二极管特性的研究中有关内容。

    阻容耦合共射放大电路的仿真电路如图6-4-1所示，晶体管采用NPN型。

    （a）电路和测试仪器的接线

    （b）电路的输入-输出电压波形

    （c）输入电压增大后输出电压的波形

    图6-4-1　阻容耦合共射放大电路的仿真电路

    分别测量RB＝3MΩ和3.2MΩ时的静态工作点UCEQ及电压放大倍数。由于输入正弦电压信号的幅值很小，设为1mV，此时的输出电压不失真。从万用表直流电压挡读出静态管压降UCEQ。左边万用表显示RB＝3MΩ时的UCEQ，右边万用表显示RB＝3.2MΩ时的UCEQ，从示波器可读出输出电压的峰-峰值。

    当输入正弦电压的幅值逐渐增大至20mV时，用示波器观察输出电压波形的变化情况。

    （1）点击拾取元器件的按钮，单击按钮，输入所需的元件名或型号，并将各元件拖动至编辑窗口。

    （2）点击终端按钮，在对象选择器中列出各种终端，其中包含了GROUND（地）、POWER（直流稳压电源）在内的多个元件，选中并拖动至编辑窗口。

    （3）点击虚拟仪器按钮，选择所需的仪表，如信号发生器、示波器、电压表、电流表等。

    放置元器件后的界面如图6-4-2所示。

    图6-4-2　放置元器件后的界面

    （4）用导线将各个元器件及测量仪表按照仿真电路图6-4-1a连接起来。注意，一定要点击连接，不能将两个元件的触点放在一起，此时电路仍是不通的。

    （5）双击或右键单击元件，选择“Edit Properties”（编辑属性）选项，修改所需元件的参数。

    （6）右键点击信号发生器，选择“VSM Signal Generator”（信号发生器），弹出信号调整对话框，在电阻RB＝3MΩ和3.2MΩ时，将信号源V1峰-峰值逐渐增大到30mV，观察示波器的波形。注意，要将信号的频率调整至1kHz。

    （7）右键点击示波器，选择“Digital Oscilloscope”（数字示波器），弹出波形框，选择调整相应的挡值等，如图6-4-1a所示。

    （1）电阻RB＝3MΩ和3.2MΩ时，将静态工作点UCEQ的读数和电压放大倍数等仿真数据填入表6-4-2中，并与理论值比较。

    表6-4-2　静态工作点和电压放大倍数的仿真数据

    （2）将信号源V1峰-峰值逐渐增大到30mV时，输出电压波形正、负半周幅值有明显差别。当V1峰-峰值为20mV时，输出电压波形仿真结果如图6-4-1c所示，可以得到正、负半周幅值的大小，可见波形明显失真。

    （1）在使用POWER（直流稳压电源）器件作为直流电压源时，必须标注电源电压的正负极性。

    （2）在阻容耦合共射放大电路中，其中的耦合电容要选取极性电容。电容器图示中的直线为正极、弧线为负极。

    （3）在输入小信号正弦波的过程中，要注意输出电压波形处于最大不能失真状态，这时的晶体管工作在最佳静态工作点。

    （4）断开电路输入的正弦交流小信号，使晶体管工作在直流作用下，用直流电表测量最佳静态工作点，可以计算得到电流放大倍数。