放大器之高頻響應

實驗 2

• 0-1 目錄.................................. P.01 第 零 章

• 1-1 實習名稱.......................... P.02

• 1-2 實習目的........................ P.02

• 1-3 實習設備........................ P.02

• 1-4 實習材料.......................... P.02

• 1-5 實習步驟...............P.03～P.04

• 1-6 實習紀錄............... P.05～P.06

• 1-7 實習結果............... P.06～P.07

第 壹 章

課程實習

• 2-1 心得與感想..................... P.07

第 貳 章

心得

壹●課程實驗：

一、實驗名稱：

放大器之高頻響應

二、實驗目的：

（一）學習針對一個共射極放大器計算其三個高頻轉折頻率並利用它們來

計算整體的臨界頻率。

（二）學習量測共射極放大器的整體高臨界頻率。

三、實驗設備：

（一）萬用電表

（二）雙軌示波器

（四）雙電源供應器

（五）信號產生器

四、實驗材料：

名稱 代號 規格 數量

電阻器

RA 5.6KΩ 1/4W 1

R B 680Ω 1/4W 1

R 1 68KΩ 1/4W 1

R 2，R L 10KΩ 1/4W 2

R C 3.9KΩ 1/4W 1

R E 560Ω 1/4W 1

電容器

C1，C3 1µF 25V 2

C2 100µF 25V 1

C4，C5 ，C6 100pF 25V 3

電晶體 Q1 C1815(NPN) 1

五、實驗項目及步驟：

項目一高頻響應

步驟 1：以萬用電表的 Ω 檔測量實驗報告的表 2-A 所列的電阻值並記錄於其上

。此測量值將使用於後續的計算式。

步驟 2：計算圖 2-12 所示的共射極放大器的交流和直流參數值並記錄於實驗報告

的表 2-B(前 5 個參數為直流參數值，後三個參數為交流參數值)，電路中

增加的電容器 C4，C5 和 C6 是用來降低高頻響應以方便測量，並不會影

響任何參數。

圖 2-12 放大器高頻響應電路

步驟 3：依圖 2-12 所示的放大器接線完成，並依實驗報告的表 2-B 所列的測量並

記錄於其上，同時確認你的計算值，假如計算值與測量值差距過大，請

重新檢查一遍。(RA 和 RB 的功能在於實驗室的信號產生器無法提供微

小信號時，可將 Vs 由 100mVp-p 衰減至 Vin=10mVp-p)。

步驟 4：計算輸入網路的上臨界頻率，首先依照 2-12 所示決定等效輸入電容 Cin。

由於外加的電容器及大於實際基-射極間電容，因此假設 Cbc 和 C6 相等，

電容器 Cbc 是和 Cin(Miller)並聯。因此，輸入電容可由下式來得：

Cin=Cbc+Cin(Miller)=C6+C4(AV+1)

基-集極間電容 Cbc 可以 C4 來代替。對小信號的電晶體，例如：2N3904

而言 Cbc 是很小的，約 3pF 至 5pF，這額外加入的電容 100pF 與其並聯，

已經大到足以忽略電晶體實際的內部電容，將求得的輸入電容記錄於實驗

報告的表 2-C 的第二行。

步驟 5：依圖 2-12 所式計算 Cin 所看到的等效電阻 Req(in)，並記錄於實驗報告

的表 2-C 的第二行。

步驟 6： 計算輸入網路的上臨界頻率 fc(in)，並記錄於實驗報告的表 2-C。

步驟 7：計算輸出網路的上臨界頻率 fc(out)，首先依圖 2-12 所示求等效的輸出

電容 Cout 由於額外加入的電容及大於實際的集-射間電容 Cce 和輸出米

勒電容並聯，因此，總輸出電容 Cout 可由下列式求得。

Cout=Cce+Cout(Miler)=C5+C4(|𝐴𝑉|+1

|𝐴𝑉|)

將輸出電容記錄於實驗報告的表 2-C。

步驟 8：依圖 2-12 所示，計算由 Cout 所看到的等效電阻 Rc，由於 電晶體組態

為一個電流源，因此電容的充放電路徑只有經 Rc//RL，將計算所得之值

記錄於實驗報告的表 2-C。

步驟 9：計算輸出網路的上臨界頻率 f(out)，並記錄於實驗報告的表 2-C。

步驟 10：放大器的總體上臨界頻率 fcu 將會小於輸入和輸出網路的最低頻率。其

值可使用輸入與輸出網路兩者上臨界頻率積/和準則求得並記錄於實驗

報告的表 2-C。

步驟 11：接著由信號產生器產生一個中頻信號(約 1KHZ)且振幅為 100mVp-p 的

弦波作為電路的 Vs 信號。示波器的 CH1 與 CH2 分別觀察輸入與輸出

的波形，並將兩者的峰對峰電壓(中頻十之輸出電壓)紀錄於實驗報告中

的圖 2-A，此時輸出應不會有失真。

步驟 12：緩慢地調升信號產生器的頻率直到電路的輸出信號振幅降為原來中頻

的輸出電壓 70.7%，此時輸出應不會有失真。將 CH1 的輸入波形與 CH2 的輸出

波形記錄於實驗報告的圖 2-B。舉例：假如中頻十之輸出峰對峰的電壓為 2Vp-p，

則 2Vp-p╳70.7%≅1.4Vp-p，即調升信號產生器之頻率直到輸出信號振幅為

1.4Vp-p。此時之頻率即為上臨界頻率 fcu，測量並記錄於實驗寶告的表 2-C。

六、實習紀錄：

表 2-A

名稱 色碼標示值 測量值

R A 5.6KΩ Ω

RB 680Ω Ω

R1 68KΩ Ω

R2 10KΩ Ω

RC 3.9KΩ Ω

RE 560KΩ Ω

RL 10KΩ Ω

表 2-B

參數值 計算值 測量值

VB V V

VE V V

IE A X

VC V V

VCE V V

Vin 10mVp-p mVp-p

re 11.447 X

AV=𝑅𝐶

𝑟𝑒+𝑅𝐸2 4.89 3.6

Vout(p-p)=Av 4.89 3.6

表 2-C

實驗步驟 參數 計算值 測量值

4 Cin 3.171nF X

5 Req(in) 2.396KΩ X

6 fc(in) 4771HZ X

7 Cout 203PF X

8 Rc 3.9KΩ X

9 fc(out) 4981HZ X

10 fcu 24.32HZ 32HZ

七、實驗結果

輸入(Vin)與輸出(Vout)信號波形

輸入(Vin)與輸出(Vout)信號波形

(輸出衰減至中頻增益的 70.7%)

參●心得與感想：

電子學實習(放大器之高頻響應)，從中領悟了元件的特性，

關於電晶體的相關電路，我想這是一個學電的人，該了解的基本功，

算重要的一環。

在過程中，除了要驗證課本上的理論以及學習專業實習的操作之

外，更重要的是，學習務實的精神。另外，我們互相討論實習內容以

及課本問題，使這次實習做得得心應手。