設備與材料
電源供應器 × 1
三用電表 × 1
麵包板 × 1
電晶體 2SB507 × 1 (2SB688 × 1)
散熱片 × 1
1/4W 電阻 1kΩ × 1(改680Ω 會更好)
1/2W 電阻 0.5Ω × 2
可變電阻 10kΩ × 1
電容器 220μF × 2
陶瓷電容 104 × 2
電路圖
實習目標
1.了解 PNP 電晶體 共射極(CE) 放大電路原理
2.了解什麼是交連,直接交連,電容交連
3.了解什麼是回授
4.了解負載線與工作點
5.了解 什麼是 A類放大
實體接線圖
共射極(CE)放大
如圖3 所示電路,訊號從 基極(B) 與 射極(E) 輸入 ,從 集極(C) 與 射極(E) 輸出 ,輸入與輸出共用 射極(E),所以稱為 共射極(CE)放大器。共射極(CE)放大的特點是同時有 電壓放大(AV) 與 電流放大(AI),且 輸入 與 輸出的相位會反向放大。
負回授
1kΩ 電阻
接於電晶體的 集極(C) 與 基極(B)之間,放大器的輸入是從 基極(B) 進去,輸出是從 集極(C) 輸出,1kΩ 電阻 接於 輸出 與 輸入 之間,屬於 回授電阻,而且是 負回授。
當溫度或其它因素造成 IE 電流增加時,喇叭電壓變大,電晶體 C 腳電壓變高, 使得 E 到 B 經 1kΩ 電阻 的 IB 電流變小,放大後 IC 變小 造成 IE 變小,電晶體 C 腳電壓恢復正常。
當溫度或其它因素造成 IE 電流減少時,喇叭電壓變小,電晶體 C 腳電壓變低, 使得 E 到 B 經 1kΩ 電阻 的 IB 電流變大,放大後 IC 變大 造成 IE 變大,電晶體 C 腳電壓恢復正常。
0.25Ω 電阻
接於電晶體的 射極(E),屬於射極回授電阻(RE):
當溫度或其它因素造成 IE 電流增加時,RE 電阻壓降變大,電晶體 E 腳電壓變低, E 到 B 的 IB 電流變小,放大後 IC 變小 造成 IE 變小,電晶體 E 腳電壓恢復正常。
當溫度或其它因素造成 IE 電流減少時,RE 電阻壓降變小,電晶體 E 腳電壓變高, E 到 B 的 IB 電流變大,放大後 IC 變大 造成 IE 變大,電晶體 E 腳電壓恢復正常。
負回授會使放大器的放大倍率減少,但穩定度提高。
前置處理
耳機訊號先經過 10kΩ 可變電阻分壓,再經由 兩個 104 電容濾波,把耳機訊號中的高頻訊號濾掉,之後再送到放大器放大,因此可以藉由 10kΩ 可變電阻 來調整音量。電容對高頻訊號而言阻抗低(直流稱電阻,交流稱阻抗,阻抗包含電阻、感抗、容抗),因此高頻訊號會被電容直接導引到接地,無法進入放大器放大,104 電容功能是濾波,所以稱為濾波電容。把訊號從1級送到另1級的動作稱作 交連,此電路使用電容來交連。
交連電容
C1 電容、電容是屬於交連電容,C1 電容是耳機訊號要輸入到放大器之前的交連電容,可以防止放大器本身的直流進入到耳機;
直接交連
電晶體放大器將訊號放大後,直接輸出到喇叭,此部份屬於直接交連
旁路電容
C2 電容在交流訊號相當於短路,可以把 RE 電阻短路,直流的部份有 RE 電阻,工作點穩定,交流部份沒有 RE 電阻,提升放大器的放大倍率。
工作點
測量值:
VCC = 4.8V
VE = 4.75V
VB = 4.1V
VC = 0.94V
計算值:
IE = – (4.8 – 4.75) / 0.25 = – 200 (mA)
IB = – (4.1-0.94) / 1k = – 3.16 (mA)
IC = -200-(-3.16) = -196.84 (mA)
β = -196.84 / -3.16 =62.29
※ IC 不可以直接用 0.94 / 8 = 117.5 mA ,因為 8Ω 是喇叭的交流阻抗(事實上 8Ω 的喇叭,交流阻抗也不會剛好8Ω,會隨訊號頻率改變),直流工作點並沒有交流訊號,喇叭的直流電阻會比 8Ω 低。喇叭的直流電阻如果用電壓電流回推的話,大約是 0.94/196.84 = 4.7Ω
※ NPN 電晶體 IC IB 電流是流進電晶體,PNP 電晶體 IC IB 電流是流出電晶體 ,方相與 NPN 相反,所以電流會有 ─ 號
※ NPN 電晶體 IE 電流是流出電晶體, PNP 電晶體 IE 電流是流進電晶體 ,方相與 NPN 相反,所以電流會有 ─ 號
負載線
A點:當 IC = 0 時 VCE max = – 4.8V
B點:當 VCE =0 時 IC max = -4.8 / (0.25+4.7) = -969.69(mA) (假設飽和時電晶體 VCE=0V)
連接 A-B 兩點就是負載線
輸入輸出波形
如 圖6 ,藍色是輸入波形,黃色是輸出波形,輸入與輸出反相放大,不過放大倍率並不高,輸入 Vpp 約 8小格,每大格(5小格) 200mV 約320mV,輸出 Vpp 約 16小格,每大格(5小格) 200mV 約640mV,放大倍率約 640/320 = 2
如圖7 是 頻率10kHz時,的放大倍率,與圖6 頻率1kHz時 放大倍率無明顯差異,此放大器的頻率響應還可以。
增強型 MOSFET 接腳測量
增強型 MOSFET 特性曲線測量
MOSFET 觸控開關實習
MOSFET 計時電路實習
MOSFET 電壓調整電路實習
MOSFET 共源極放大器實習
MOSFET 調光電路實習
MOSFET 反相器 NOT 實習
MOSFET NOT閘-無穩態振盪器
MOSFET NOR 邏輯閘實習
MOSFET OR 邏輯閘實習
MOSFET NAND 邏輯閘實習
MOSFET AND 邏輯閘實習
XOR 邏輯閘實習
XNOR 邏輯閘實習
反RS正反器-觸摸開關實習
RS 正反器實習
4011 電子琴(無穩態)
運算放大器 On Timer
運算放大器 Off Timer
運算放大器 光控開關
運算放大器 反相放大實習
運算放大器 非反相放大實習
運算放大器 電壓隨耦器實習
運算放大器 韋恩電橋振盪器
運算放大器 RC相移振盪器
555 無穩態 1
555 無穩態 2
555 吸吸燈
555 單穩態
555 雙穩態
555 單鍵雙穩態