電子實習 ( 二 )

1. 電子實習(二)

4. 實習九 放大器偏壓電路之測試 一、實習目的 對電晶體放大器之固定偏壓電路，射極回授偏壓電路和自給偏壓電路有一基本的認識與了解 二、使用設備 1.電源供應器 x1 　　2.示波器 (含衰減棒) x1 3. 三用電表x1 4.麵包板x1

5. 三、使用材料 1.電阻器1KΩ x1 4.7KΩ x1 47KΩ X1 1MΩ X1 2.可變電阻 (VR) 100KΩ x1 　　 　　 1MΩ x1 3. 電晶體CS9012 x1 2N2222 x1

6. 四、原理說明 在數位系統中，電晶體操作於飽和區和截止區，然而在放大電路中電晶體則工作於作用區。當電晶體操作於作用區時，其功能近似於線性放大，所以電晶體當作放大器時，必須適當地提供直流電壓或電流，以建立操作點落於作用區。此提供直流電壓或電流的電路稱為偏壓電路，

7. 自給偏壓電路 圖 9-1為自給偏壓電路，其中 R3 為可變電阻，調整 R3 可改變偏壓電壓 VB 的大小。圖 9-1之電路分析如下： ……………….(9-1) ……………….(9-2) ……………….(9-3) ……………….(9-4)

8. 在正常的電路中 IB<<I2 ，所以 (9-1) 式可視為 I1 = I2 。利用 (9-2)式到 (9-4)式，可得 ……………….(9-5) ……………….(9-6) ……….(9-17)

9. 圖9-1

10. 五 、實習步驟 • 1.按圖所示接好電路。 • 2.Ic=20ma,求R1=?, R2=?

11. 理論值 則R2需至少為 由於IB非常小，因此流經R1的電流（I1）近似於流經R2的電流（I2）。所以 。 為配合選用實際電阻，可取用R2為 ，R1為

12. 六、習題 1.哪一種偏壓電路對於不同的電晶體所 造成的影響最小？ Ans：分壓器偏壓方式對於不同的電晶 體造成的變動最小。 2.基極偏壓方式有何缺點？ Ans：基極偏壓和 β有關。

13. 實習十 共射極放大器 一、實習目的 了解共射極放大器的交流分析。 二、使用設備 1.電源供應器 x1 2. 訊號產生器x1 　　3.示波器x1 4. 三用電表x1 5.麵包板x1

14. 三、使用材料 1.　電阻器　 　　 1KΩ x1 10 KΩ x2 20KΩ X1 100Ω X1 2. 電容器 1μF X2 47μF X1 2.可變電阻 (VR) 10KΩ x1 3. 電晶體CS9013 x1 2N2222 x1

15. 四、原理說明 在實習九，我們已經對電晶體放大器的直流偏壓電路有了初步的了解。現在，我們就來探討共射極放大器的交流分析。在本實習中，我們將以穩定性較好的自給偏壓電路為直流偏壓，如圖 10-1 所示。首先，我們先做直流分析，將電容視為開路，則可得和實習九之圖 9-1相似之等效電路，如圖 10-2 所示。利用實習九的分析可得到，在 IB<<I2 的情形下， ……………….(10-1) ……………….(10-2) ……………….(10-3)

18. 根據以上方法，可得圖 10-1 的交流等效電路，如圖 10-3 所示。 令 為負載電阻，或量測 V0 儀器之輸入電阻。此電路之分析如下： ……………….(10-4) ……………….(10-5) ……….(10-6)

20. 由(10-4)式和(10-6)式可得 ……………….(10-7) 當 RL = ∞ 時AV = AV0，則 ……………….(10-8)

21. 由於 且 ， 所以可得 ……………….(10-9) ……………….(10-10)

22. 五 、實習步驟 1. 按圖 10-1-1 所示接好電路。 2.vs由訊號產生器提供一個 的正弦波 ( vs 的大小以使的 v0波形不失真為原則 )，記錄 vs，及 v0 的波形，並求出 Av = v0/ vs 。注意測 vs及 v0 波形時示波器的訊號耦合模式使用 AC檔。

24. 實習結果 Vs：VOLT/DIV=50mV，VP-P=100 mV Vo：VOLT/DIV=200mV，VP-P=952 mV TIME/DIV=250μs，f=1KHz 放大倍率：9.52倍，相位差=180度

25. 六 、習題 1. 共射極的輸入與輸出波形兩者相位關係為何? Ans：輸出信號與輸入信號兩者會有180o的相位 差，即相位顛倒。 2.採用部份旁路射極電阻的目的何在？ Ans：部份旁路可抵消re的效應。 3.負載電阻經由電容器耦合到共射極放大器的集極，對增益有何影響？ Ans：有負載將使電壓增益降低。

26. 實習十一 共集極與共基極放大器 一、實習目的 了解共基極與共集極放大器的交流分析。 二、使用設備 1.電源供應器 x1 2. 訊號產生器x1 　　3.示波器x1 4. 三用電表x1 5.麵包板x1

27. 三、使用材料 1.　電阻器　 　　 1KΩ x1 3.3 KΩ x1 10KΩ X2 22KΩ X1 100KΩ X1 2. 電容器 1μF X2 3.可變電阻 (VR) 1MΩ x1 4. 電晶體 CS9013 x1 2N2222 x1

28. 四、原理說明 (一) 共基極放大器 在前面的實習中，所探討的均為共射極之電晶體組態，在此將要介紹另外二種組態的電晶體放大電路，共基極放大器和共集極放大器。 ……………….(11-1) ……………….(11-2)

31. 由於直流偏壓使得電晶體操作於作用區，所以 。對矽之 NPN 電晶體而言 VBE = 0.7V，對鍺之 NPN 電晶體而言 VBE = 0.2V 。由於基極接地，所以 VB = 0。若以矽之 電晶體為例，則利用 (11-1) 式及 (11-2) 式可得 ……………….(11-3) ……………….(11-4) ……….(11-5)

32. 接著我們來做交流分析，將獨立的直流電源去掉，亦即 VBE = 0 且 VCC = 0 。適當地選擇交連電容，使其對交流訊號的阻抗非常地小而可視為短路。電晶體代入簡單之混合 模型，因此可得圖 11-3 之交流等效電路。令 R = RC //RL ，則圖 11-3 電路之交流分析如下： ……….(11-6)

33. 在E點取克希荷夫電流定律(KCL)則可得 ……………….(11-7) (11-7)式，化簡後可得 ……………….(11-8) 由於 vs = RS ii + ve ，利用 (11-8) 式可得 ……………….(11-8)

34. 利用 (11-6) 式，(11-8) 式和 (11-9) 式可得 ……………….(11-10) ……………….(11-11)

35. (二) 共集極放大器 圖 11-4 為共集極放大器。首先我們來做直流分析，將 Cs 和 CE視為開路，則可得圖 11-5 之等效電路。圖 11-5 之電路的直流分析如下： ……………….(11-12) ……………….(11-13) ……………….(11-14)

38. 由於 ，且 VBE<<VCC ，所以 (11-12) 式化簡後可得 ……………….(11-15) ……………….(11-16) ……………….(11-17) ……………….(11-18) ……………….(11-19)

39. 接著，我們來做交流分析，將獨立的直流電源去掉，亦即 VCC = 0 。適當地選擇交連電容，使其對交流訊號的阻抗非常地小而可視為短路。電晶體代入簡單之混合 模型，因此可得交流等效電路如圖 11-6 所示。圖 11-6 電路之交流分析如下： ……………….(11-20) ……………….(11-21) ……………….(11-22)

41. 令RB //RL =R ，則利用(11-20)式，(11-21)式和(11-22)式可得 ……………….(11-22) ……………….(11-23) ……………….(11-24)

42. 五 、實習步驟 (一) 共基極放大器 1.按圖 11-1-1 所示接好電路。 2.vs由訊號產生器提供一個正弦波 ( vs 的大小以 使的v0波形不 失真為原則 )，記錄 vs 及 v0 的波形。

44. 實習結果 Vs輸入：VOLT/DIV=2mV，Vin(p-p)=7.44mV Vo輸出：VOLT/DIV=100mV，Vout(p-p)=744mV TIME/DIV=250μs，相位差=0° f=1KHz，增益（AV）=100

45. (二) 共集極放大器 1.按圖 11-2-1 所示接好電路。 2. vs由訊號產生器提供一個正弦波 ( vs 的大小以使的 v0 波形不失真 為原則 )，記錄 vs及 v0 的波形。

47. 實習結果 Vs與Vo互相比較 輸入：VOLT/DIV=100mV，Vin(p-p)=200mV 輸出：VOLT/DIV=100mV Vout(p-p)=200mV TIME/DIV=250μs 相位差=0度，f=1KHz

48. 六、習題 比較電晶體（BJT）的三種基本組態，其各別的電壓增益（AV）的大小，以及輸出信號波形與輸入信號波形的相位關係。 Ans：共射極放大器：電壓增益AV大，相位差 180o（反相） 共集極放大器：電壓增益AV 1，相位差 0o （同相位） 共基極放大器：電壓增益AV大，相位差 0o（同相位）

49. 實習十二 串級放大器 一、實習目的 對電晶體串級放大器有一基本的認識與了解。 二、使用設備 1.電源供應器 x1 2. 訊號產生器x1 　　3.示波器x1 4. 三用電表x1 5.麵包板x1

50. 三、使用材料 1.電阻器220Ω x1 470Ω x2 1KΩ X1 1.2KΩ X1 4.7KΩ X1 5.1KΩ X1 10KΩ X1 33KΩ X1 47KΩ X1 2. 電容器 4.7μF X3 50μF X2