共发射极放大器

零件和材料

• 一个 NPN 晶体管 - 推荐使用 2N2222 或 2N3403 型（Radio Shack 目录号 # 276-1617 是一个包含 15 个 NPN 晶体管的封装，非常适合此实验和其他实验）
• 两节 6 伏电池
• 一个 10 kΩ 电位器，单圈，线性锥形（Radio Shack 目录 # 271-1715）
• 一个 1 MΩ 电阻器
• 一个 100 kΩ 电阻器
• 一个 10 kΩ 电阻器
• 一个 1.5 kΩ 电阻器

交叉引用 电路课程 ，第 3 卷第 4 章：“双极结晶体管”学习目标

• 一个简单的共发射极放大器电路的设计
• 如何测量放大器电压增益
• 反相放大器和同相放大器的区别
• 在放大器电路中引入负反馈的方法

原理图

插图

说明

构建此电路并测量输出电压（在晶体管集电极端子和地之间测量的电压）和输入电压（在电位器的滑动端子和地之间测量的电压），以设置电位器的多个位置。我建议在电位计在其整个运动范围内进行调整时确定输出电压范围，然后选择跨越该输出范围的多个电压进行测量。

例如，如果电位器完全旋转驱动放大器电路的输出电压从 0.1 伏（低）到 11.7 伏（高），则在这些限制之间选择几个电压电平（1 伏、3 伏、5 伏、7 伏、9 伏） , 和 11 伏）。用电表测量输出电压，调整电位器以获得输出端的每个预定电压，记下准确数​​字以供日后参考。

然后，测量产生该输出电压的准确输入电压，并记录该电压值。最后，你应该有一个数字表，代表几种不同的输出电压以及它们对应的输入电压。

取任意两对电压值并通过将输出电压差除以输入电压差来计算电压增益。例如，如果 1.5 伏的输入电压为我提供 7.0 伏的输出电压，而 1.66 伏的输入电压为我提供 1.0 伏的输出电压，则放大器的电压增益为 (7.0 - 1.0)/(1.66 - 1.5) , 或 6 除以 0.16：增益比为 37.50。

在进行这些电压测量时，您应该立即注意到两个特征：第一，输入到输出的影响是“反向的”；也就是说，增加 输入电压导致下降 输出电压。这种效应被称为信号反相，这种放大器称为反相 放大器。

其次，该放大器具有很强的电压增益：输入电压的微小变化会导致输出电压的巨大变化。这应该与前面讨论的“电压跟随器”放大器电路形成鲜明对比，后者的电压增益约为 1。

共发射极放大器因其高电压增益而被广泛使用，但它们很少以这种粗糙的形式使用。尽管此放大器电路用于演示基本概念，但它非常容易受到温度变化的影响。

尝试将电位计留在一个位置，然后用手紧紧抓住晶体管加热晶体管，或使用其他热源（例如电吹风）加热晶体管（警告 ：小心不要让它太热以至于你的塑料面包板融化！）。

您还可以通过冷却晶体管来探索温度效应：将冰块接触其表面并注意输出电压的变化。当晶体管的温度变化时，其基极-发射极二极管特性发生变化，从而导致相同输入电压的基极电流量不同。

这反过来会改变通过集电极端子的受控电流，从而影响输出电压。通过使用信号反馈可以最大限度地减少这种变化 ，从而将一部分输出电压“反馈”到放大器的输入端，从而对电压增益产生负面影响或抵消影响。

以电压增益为代价提高了稳定性，这是一种折衷的解决方案，但仍然实用。向共发射极放大器添加负反馈的最简单方法也许是在发射极端子和地之间添加一些电阻，以便输入电压在基极-发射极 PN 结和新电阻两端的压降之间分配：

在安装 1.5 kΩ 电阻器的情况下重复相同的电压测量和记录练习，计算新的（降低的）电压增益。再次尝试改变晶体管的温度并注意输出电压以获得稳定的输入电压。

与没有 1.5 kΩ 电阻器相比，它的变化更多还是更少？向该放大器电路引入负反馈的另一种方法是通过高值电阻将输出“耦合”到输入。在晶体管的集电极和基极之间连接一个 1 MΩ 的电阻效果很好：

尽管这种不同的反馈方法通过减小增益实现了增加稳定性的相同目标，但两个反馈电路的行为不会相同。请注意每种反馈方案的可能输出电压范围（输入电压电位计的完整扫描获得的低电压值和高电压值），以及这两个电路之间的差异。

计算机模拟

SPICE 节点编号示意图：

网表（制作一个包含以下文本的文本文件，逐字逐句）：

共发射极放大器 vs 电源 1 0 dc 12 vin 3 0 rc 1 2 10k rb 3 4 100k q1 2 4 0 mod1 .model mod1 npn bf=200 .dc vin 0 2 0.05 .plot dc v(2,0) v(3,0) .end 

这个 SPICE 仿真建立了一个带有可变直流电压源 (vin ) 作为输入信号并测量节点 2 和 0 之间的相应输出电压。输入电压在 0 到 2 伏之间变化，或“扫描”，以 0.05 伏为增量。

结果显示在曲线图上，输入电压显示为一条直线，输出电压显示为“阶跃”图，其中电压开始和结束电平，中间急剧变化，此时晶体管处于活动模式操作。

相关工作表：

• A类BJT放大器工作表