### 山东大学信院模电实验3-1知识点总结
#### 一、单管共发射极放大电路实验概述
本实验主要针对单管共发射极放大电路进行研究，包括静态工作点的测量、放大倍数的研究与测量、输入电阻与输出电阻的测量以及放大器频率特性的测量等内容。
#### 二、静态工作点测量
静态工作点是放大电路处于无信号输入状态时的工作状态，主要包括集电极电流\(I_C\)、基极电流\(I_B\)、发射极电流\(I_E\)以及各极间的电压等参数。静态工作点的选择对放大电路的性能有着重要的影响。
- **仿真值**：
- \(U_B = 3.76V\)
- \(U_E = 3.06V\)
- \(U_C = 7.47V\)
- \(U_{BE} = 0.7V\)
- \(U_{CE} = 4.41V\)
- \(I_C = 1.51mA\)
- \(I_B = 11.54μA\)
- \(R_{B1} = 9.1KΩ\)
- **估量值**：
- \(U_B = 3.1V\)
- \(U_E = 2.4V\)
- \(U_C = 8.4V\)
- \(U_{BE} = 0.76V\)
- \(U_{CE} = 1.24V\)
- \(I_C = 4.44mA\)
- \(I_B = 49μA\)
- **测量值**：
- \(U_B = 4.69V\)
- \(U_E = 3.93V\)
- \(U_C = 36.05V\)
- \(U_{BE} = 0.75V\)
- \(U_{CE} = 3.11V\)
- \(I_C = 1.98mA\)
- \(I_B = 6.923μA\)
- \(R_{B1} = 49.1KΩ\)
#### 三、放大倍数的研究与测量
1. **静态工作点对放大器放大倍数的影响**
放大器的放大倍数\(A_u\)与静态工作点有关。随着集电极电流\(I_C\)的减小，基极发射极之间的电阻\(r_{be}\)增大，从而导致放大倍数\(A_u\)减小。其数学表达式为：
\[
A_u = \frac{U_0}{U_i} = -\beta \left(\frac{R_C // R_L}{r_{be} + (1 + \beta)R_e}\right)
\]
其中，\(r_{be} \approx r_{bb'} + \frac{U_T}{I_{BQ}}\)。
2. **负载对放大倍数的影响**
负载的变化也会影响放大倍数。随着负载电阻\(R_L\)的增大，放大倍数也会有所变化。
- 当\(R_L = ∞\)时（即开路状态），\(A_u = -\beta \left(\frac{R_C}{r_{be} + (1 + \beta)R_e}\right)\)；
- 当\(R_L = 10KΩ\)时，\(A_u = -90.4\)；
- 当\(R_L = 2.3KΩ\)时，\(A_u = -59.2\)；
- 当\(R_L = 0.5KΩ\)时，\(A_u = -17.1\)。
3. **静态工作点对放大器输出波形的影响**
- 当\(R_{B1} = 51kΩ\)时，输出波形未出现失真；
- 当\(R_{B1} = 70kΩ\)时，输出波形未出现失真；
- 当\(R_{B1} = 90kΩ\)时，输出波形出现截止失真。
增大\(R_{B1}\)会导致基极等效电阻增大，使得静态工作点向左下方移动，当\(U_{BE}\)减小到小于开启电压\(U_{BE(on)}\)时，放大器将进入截止区，从而产生截止失真。
#### 四、输入电阻与输出电阻的测量
1. **输入电阻测量**
输入电阻反映了放大电路对信号源的影响程度。在本实验中，输入电阻的测量结果如下：
- 仿真值：\(R_i = 12.972KΩ\)
- 测量值：\(R_i = 954KΩ\)
2. **输出电阻测量**
输出电阻反映了放大电路带负载的能力。实验得到的数据如下：
- 仿真值：\(R_o = 2.927KΩ\)
- 测量值：\(R_o = 1.85KΩ\)
#### 五、放大器频率特性的测量
- **高频截止频率\(f_H\)**：仿真值为\(36.56kHz\)，测量值为\(31.4kHz\)。
- **低频截止频率\(f_L\)**：仿真值为\(834.4687Hz\)，测量值为\(824.1Hz\)。
- **通频带\(BW\)**：仿真值为\(535.73kHz\)，测量值为\(530.58kHz\)。
#### 六、实验后的思考题解析
1. **如何正确地选择放大器的静态工作点? 在调试中应注意什么?**
- 选择静态工作点时，理论上应位于交流负载线的中点，但实际上可以根据实际情况适当调整，以获得更大的输出电压动态范围。
- 调试过程中应注意通过调节偏置电阻来设置静态工作点，确保放大电路正常工作，同时不应过分追求静态工作点处于中点位置。
2. **负载变化时对放大器的静态工作点有无影响? 对电压放大倍数有无影响?**
- 本实验中由于负载之前有电容隔离，因此负载变化对静态工作点影响较小。但如果没有电容隔离，负载变化将会影响静态工作点。
- 负载变化对电压放大倍数有显著影响，因为电压放大倍数直接与负载电阻\(R_L\)的大小有关。
3. **放大器的静态与动态测试有何区别?**
- **静态测试**：在没有输入信号的情况下进行，目的是确定静态工作点，确保电路能够正常放大。
- **动态测试**：在静态测试确定良好静态工作点后，引入输入信号，用于测试放大电路的动态特性，如增益、带宽等关键参数。
