分压偏置共射极放大电路实验的问题与改进措施探究

万 文，吴 敏

（1.武汉软件工程职业学院，湖北 武汉 430205；2.武汉船舶通信研究所，湖北 武汉 430205）

1 原分压偏置共射极放大电路原理图

在模拟电子技术教学中，对于共射极放大电路的讲解，大多教材均采用分压偏置式共射极放大电路[1-2]，如图1所示。其中，XFG1是信号发生器，按照课本的参数提供频率为1 kHz、大小为10 mV的正弦交流信号；XSC1是示波器，示波器的A通道连接电容C3，可检测放大电路的输出波形，示波器的B通道连接信号源XFG1的输出端，可检测放大电路输入信号的输出波形；电源电压为12 V，电阻和电容值如图1所示。

图1 原分压偏置共射极放大电路原理图

2 实验中出现的问题

2.1 理论波形

根据分压偏置电路的电压放大原理，电路能实现对输入电压的反向放大，即输出端的电压波形与输入端的信号源的波形相比，电压的绝对值被放大，相位相差180°[3]，理论波形如图2所示。图2中，横坐标表示相位，纵坐标表示电压值，ui表示输入波形，uo表示输出波形。

图2 理论波形

2.2 原参数仿真波形

参照图1中的参数，利用multisim软件对分压偏置共射极放大电路进行仿真，观测到的波形如图3所示[4-5]。结合图1可知，通道A表示输出信号的波形，通道B表示输入信号的波形，标识如图3所示。可以看出，输入电压大小为9.993 mV时，输出电压大小为1.24 V，说明电压的绝对值被放大了120倍。但是，仔细观察还可看出，输出和输入的波形并不是严格反相，而是产生了相移，导致输入和输出的相位差小于180°。

图3 原参数仿真波形

3 问题分析

讲解分压偏置共射极放大电路原理，分析交流通路计算电压增益时，常借用微变等效电路图。画微变等效图时，直流电源和电容都作短路处理[6]。经过处理后的微变等效电路可以通过所有频率的交流信号，即只要参数设置合适，信号源的频率不会对输出波形产生较大影响。事实上，分压偏置共射极放大电路的交流通路是一个RC通路，并不能将电容一直短路处理。该电路只能对一定频带的输入信号进行不失真放大，当输入信号的频率处于通频带之外时，放大电路的输出电压波形将产生相移。

4 改进措施

根据图1可看出，在交流通路中，3个电容均与输入和输出信号串联。由于电容具有通高频阻低频的性质，在此种情况下，输出波形出现相移必然是由于原电路中通频带中的下限频率fL不够小导致。

下限频率fL的计算为：

可以看出，要减小fL，可以通过增大电阻R和增大电容C两种方式。若增大电阻R，同时会改变电路的静态工作点，引起截止失真或者饱和失真，所以选择通过增大电路中电容值的方式解决放大电路的相移问题。

通过不断调试，最终将原图中的电容C2从10 μF改为10 mF，C3从47 μF改为40 mF，通过示波器可以观测到完全没有相移的波形，如图4所示。

图4 改变电路参数后的仿真波形

5 结 论

通过对分压偏置共射极放大电路中原电路参数的调整，解决了输出波形相移的问题，得到输入输出完全反相的波形图，有助于教学过程中学生对共射极放大电路的理解，提高学生分析问题和解决问题的能力。