實(shí)驗(yàn)一 晶體管單管放大電路

1、深 圳 大 學(xué) 實(shí) 驗(yàn) 報 告 課程名稱： 模擬電子技術(shù) 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱： 晶體管共射單級放大器（實(shí)驗(yàn)一） 學(xué)院： 光 電 工 程 學(xué) 院 專業(yè)： 光 電 信 息 工 程 授課教師： 文僑 實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師： 報告人： 學(xué)號： 實(shí)驗(yàn)時間： 實(shí)驗(yàn)報告提交時間： 教務(wù)處制實(shí)驗(yàn)一 晶體管共射單級放大器一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握放大器靜態(tài)工作點(diǎn)調(diào)試方法及其對放大器性能的影響。2、學(xué)習(xí)測量放大器靜態(tài)工作點(diǎn)、放大倍數(shù)Av、輸入電阻ri、輸出電阻r。的方法，了解共射極電路特性。3、觀察靜態(tài)工作點(diǎn)和交、直流負(fù)載線對放大器和波形的影響。4、學(xué)習(xí)放大器的動態(tài)性能。5、熟悉常用電子儀器的使用方法及電子元器件的識別和模擬電路實(shí)驗(yàn)

2、設(shè)備的性能。二、實(shí)驗(yàn)儀器與器件1、示波器；2、毫伏表；3、函數(shù)信號發(fā)生器；4、萬用表；5、直流穩(wěn)壓電源；6、頻率計(jì)；7、9013（=50-100）、電阻器、電容器若干。（或模盒MK-1）三、實(shí)驗(yàn)原理圖2-1為電阻分壓式單管共射放大器實(shí)驗(yàn)電路圖。圖2-1共射極單管放大器實(shí)驗(yàn)電路它的偏置電路采用RB（RB11Rp1） 和RB12 組成的分壓電路，并在發(fā)射極中接有電阻Re（RE+RE1），以穩(wěn)定放大器靜態(tài)工作點(diǎn)。當(dāng)在放大器的輸入端加入輸入信號Ui后，在放大器的輸出端便可得到一個與Ui相位相反，幅值被放大了的輸出信號Uo，從而實(shí)現(xiàn)了電壓放大。在圖2-1電路中，當(dāng)流過偏置電阻RB和RB12的電流遠(yuǎn)大于三

3、極管BG1的基極電流Ib時（一般510倍），它的靜態(tài)工作點(diǎn)可用下式估算Ub（RB12/(RB+RB12)）×VccIe=（Ub-Ube）/ReIcUCE=Vcc-Ic(Rc+Re)電壓放大倍數(shù) AV =×（Rc/RL）/ rbe+ (1+)Re 輸入電阻 Ri=RB/RB12/rbe+ (1+)Re輸出電阻 RORC由于電子器件性能的分散性比較大，因此在設(shè)計(jì)和制作晶體管放大電路時，離不開測量和調(diào)試技術(shù)。在設(shè)計(jì)前應(yīng)測量所有元器件的參數(shù)，為電路設(shè)計(jì)提供必要的依據(jù)。在完成設(shè)計(jì)和裝配后，還要測量和調(diào)試放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)和各項(xiàng)性能指標(biāo)。一個優(yōu)質(zhì)放大器，必然是理論設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)調(diào)整相結(jié)合的

4、產(chǎn)物。因此，除了學(xué)習(xí)放大器理論知識與設(shè)計(jì)方法外，還必須掌握必要的測量和調(diào)試技術(shù)。放大器的測量和調(diào)試一般包括：放大器靜態(tài)工作點(diǎn)的測量和調(diào)試，消除干擾與自激振蕩及放大器動態(tài)性能指標(biāo)的測量和調(diào)試等。1、放大器靜態(tài)工作點(diǎn)的測量和調(diào)試（1）靜態(tài)工作點(diǎn)的測量測量放大器靜態(tài)工作點(diǎn)，應(yīng)在輸入信號Ui=0的情況下進(jìn)行，即將放大器輸入端短接，然后選用量程合適的直流毫安表和直流電壓表分別測量晶體管的集電極電流Ic以及各電極對地的電位Ub、Uc和Ue。一般實(shí)驗(yàn)中，為了避免斷開集電極，所以采用測量電壓，然后算出Ic的方法。例如，只要測出Ue，即可用IcIe=Ue/Re算出Ic（也可據(jù)Ic=（Vcc-Uc）/Rc，由Uc

5、測定Ic），同時也能算出Ube =Ub-UE ，Uce=Uc-Ue。為了減少誤差，提高測量精度，應(yīng)選用內(nèi)阻較高的直流電壓表。2）靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)試測量放大器靜態(tài)工作點(diǎn)是指對管子集電極電流Ic（或Uce）的調(diào)整與測試。靜態(tài)工作點(diǎn)是否合適，對放大器的性能和輸出波形都有很大影響。如工作點(diǎn)偏高，放大器在加入交流信號以后易產(chǎn)生飽和失真，此時UO 的負(fù)半周將被削底，如圖2-2（a）所示；如工作點(diǎn)偏低則易產(chǎn)生截止失真，即UO 的正半周將被削頂（而截止失真不如飽和失真明顯），如圖2-2（b）所示。所以在選定工作點(diǎn)以后還必須進(jìn)行動態(tài)調(diào)試，即在放大器輸入端加入一定的Ui，檢查輸出電壓UO 的大小和波形是否滿足要求。

6、如不滿足，則應(yīng)調(diào)整靜態(tài)工作點(diǎn)的位置。 (a) (b) 圖2-2 靜態(tài)工作點(diǎn)對Uo波形失真的影響改變電路參數(shù)Vcc、Rc、RB（RB11+Rp1）、Rb2都會引起靜態(tài)工作點(diǎn)的變化。但通常都采用調(diào)節(jié)偏置電阻Rp1的方法來改變靜態(tài)工作點(diǎn)，如減少Rp1，可使靜態(tài)工作點(diǎn)提高。最后還要說明的是，上面所說的工作點(diǎn)“偏高”或“偏低”不是絕對的。應(yīng)該是相對信號的幅度而言，如信號幅度小，即使工作點(diǎn)較高或較低也不一定會出現(xiàn)失真。所以確切的說，產(chǎn)生波形失真是信號幅度與靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置配合不當(dāng)所致。如需滿足較大信號幅度的要求，靜態(tài)工作點(diǎn)最好盡量靠近交流負(fù)載線的中心。2、放大器的動態(tài)指標(biāo)測試放大器的動態(tài)指標(biāo)包括電壓放大倍數(shù)

7、、輸入電阻、輸出電阻、最大不失真輸出電壓（動態(tài)范圍）和通頻帶等。（1）電壓放大倍數(shù)Av測量調(diào)整放大器到合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，然后加入輸入電壓Ui，在輸出電壓Uo不失真的情況下，用交流毫伏表測出和的有效值Ui和Uo，則（2）輸入電阻ri的測量為了測量放大器的輸入電阻，按圖2-3所示電路在放大器的輸入端與信號源的之間串入一已知電阻Rs，在放大器正常工作的情況下，用交流毫伏表測出Us和Ui，則根據(jù)輸入電阻的定義可得測量時應(yīng)注意:a、由于電阻Rs兩端沒有電路公共接地點(diǎn)，所以測量Rs兩端電壓時必需分別測出Us和Ui，然后按=Us-Ui求出值。b、電阻Rs的值不宜取得過大過小，以免產(chǎn)生較大的測量誤差，通常取R

8、與Ri為一級數(shù)量級，本實(shí)驗(yàn)可取R=1-5K。圖2-3 輸入、輸出電阻的測量電路 (3）輸出電阻Ro的測量按圖2-3所示電路，在放大器正常工作條件下，測出輸出端不接負(fù)載RL 時的輸出電壓UO 和接入負(fù)載的輸出電壓UL ，根據(jù)即可求出Ro在測試中應(yīng)注意，必需保持RL 接入前后輸入信號的大小不變。(4）最大不失真輸出電壓Uop-p的測量（最大動態(tài)范圍）如上所示，為了得到最大動態(tài)范圍，應(yīng)將靜態(tài)工作點(diǎn)最好盡量調(diào)到靠近交流負(fù)載線的中心點(diǎn)上。為此在放大器正常工作情況下，逐步增大輸入信號的幅度，并同時調(diào)節(jié)Rp1（改變靜態(tài)工作點(diǎn)），用示波器觀察Uo，當(dāng)輸出波形同時出現(xiàn)削底和削頂現(xiàn)象時（如圖2-4）時,說明靜態(tài)工

9、作點(diǎn)已調(diào)到靠近交流負(fù)載線的中心點(diǎn)上。然后反復(fù)調(diào)整輸入信號，使波形輸出幅度最大，且無明顯失真時，用交流毫伏表測出Uo（有效值），則動態(tài)范圍等于，或用示波器直接讀出Uop-p來。（5）放大器頻率特性的測量放大器的頻率特性是指放大器的電壓放大倍數(shù)Av與輸入信號頻率f之間關(guān)系的曲線。 圖2-4靜態(tài)工作點(diǎn)正常，輸入信號太大引起的失真單管阻容耦合放大電路的幅頻特性曲線如圖2-5所示，Avm為中頻電壓放大倍數(shù)，通常規(guī)定電壓放大倍數(shù)隨頻率的變化下降到中頻放大倍數(shù)的1/2倍，即0.707Avm時所對應(yīng)的頻率分別稱為下限頻率fL 和上限頻率fH ，則通頻帶fBW=fH-fL放大器的幅頻特性曲線就是測量輸入不同頻率

10、信號時的電壓放大倍數(shù)Av。為此，可采用前述測Av的方法，每改變一個信號頻率，測量其相應(yīng)的電壓放大倍數(shù)。測量時應(yīng)注意取點(diǎn)要恰當(dāng)，在低頻段與高頻段應(yīng)多測幾點(diǎn)，在中頻段可以少測幾點(diǎn)。此外，在改變頻率時，要保持輸入信號的幅度不變，且輸出波形不失真。 圖2-5 幅頻特性曲線四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及方法。1、連接線路（1）按圖2-1所示，連接電路（注意：接線前先測量+12V電源，關(guān)斷電源后再連線），將Rp1的阻值調(diào)到最大位置。（2）接線完畢仔細(xì)檢查，確定無誤后接通電源。2、靜態(tài)工作點(diǎn)的測試實(shí)驗(yàn)電路圖如圖2-1所示，使函數(shù)信號發(fā)生器輸出為零，調(diào)節(jié)RP1，使Ue=1.4V（此時Ic=2.5mA），記錄用直流電壓表測量U

11、b、Ue、Uc的值。填入表2-1：UbUeUc表2-13、電壓放大倍數(shù)的測試在放大器輸入端加入頻率為1kHz的正弦波信號Us，調(diào)節(jié)信號發(fā)生器的輸出幅度旋鈕使放大器輸入電壓ui為10mV有效值，同時用示波器觀察放大器輸出電壓Uo的波形，在不失真的情況下用交流毫伏表測量下述3種情況下的Uo值，記錄填入表2-2，并用雙蹤示波器觀察Uo與Ui的相位關(guān)系，進(jìn)行比較。給定參數(shù)實(shí)測實(shí)測計(jì)算估算RcRLUi（mV）Uo（V）AvAv2k5.1k2k2k表2-24、測量最大不失真輸出電壓信號源頻率不變，同時調(diào)節(jié)信號源的幅度和電位器PR1，用示波器測量輸出最大不失真幅度Uop-p值，記錄表2-3中。Uc/VUi/

12、mVUo/V 表2-35、觀察靜態(tài)工作點(diǎn)對輸出波形失真的影響（4）取Rc為2k，RL為2k，ui=0，調(diào)節(jié)RP1，使Ue=1.4V（此時Ic=2.5mA），測出Uce值，再逐步增大輸入信號幅度，輸出幅度足夠大但不失真，然后保持輸入信號不變，分別增大和減小RP1，使放大器出現(xiàn)飽和和截止失真，并測出失真時的Ub、Uc、Ue值記錄表2-4中。Rp1UbUcUe輸出波形情況最大合適最小表2-46、測放大器輸入，輸出電阻。置Rc為2k，RL為2k，Ic為2.5mA。輸入信號為1kHz正弦波，在輸出幅度不失真的情況下，用交流毫伏表測量出Us、Ui和UL值。保持Us不變，斷開RL，測量輸出電壓Uo，均記錄表

13、2-5中。Us/mVUi/mVRi/kUL/VUo/VRo/k測量值計(jì)算值測量值計(jì)算值表2-57、測量幅頻特性曲線置Rc為2k，RL為2k，Ic為2.5mA。保持輸入信號Ui的幅度不變（一般取放大器輸出幅度最大不失真時輸入信號幅度的50），改變信號源頻率f，逐點(diǎn)測出相應(yīng)的輸出電壓Uo，記錄表2-6中。f(kHz)foUo（V）Av= Uo/Ui計(jì)算出放大器的下限頻率fL和上限頻率fH，描繪出幅頻特性曲線，根據(jù)通頻帶的計(jì)算公式fBW=fH-fL求出通頻帶。測量時為了使信號源頻率f取值合適，可先粗測一下，找出中頻范圍，然后再仔細(xì)讀數(shù)。五、實(shí)驗(yàn)報告1、列表整理測量結(jié)果，并把實(shí)測的靜態(tài)工作點(diǎn)、電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻的值與理論計(jì)算值比較（取一組數(shù)據(jù)進(jìn)行比較），分析產(chǎn)生誤差的原因。2、總結(jié)Rc、RL靜態(tài)工作點(diǎn)對放大器電壓放大倍數(shù)、輸入電阻及輸出電阻的影響。3、分析討論在實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的問題。實(shí)驗(yàn)過程與結(jié)果記錄：要求：如實(shí)記錄實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，數(shù)據(jù)表格、圖像應(yīng)有相應(yīng)的文字說明。實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析及思考題：要求：對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行計(jì)算和分析，回答實(shí)驗(yàn)講義或?qū)嶒?yàn)現(xiàn)場遇到的思考題。實(shí)驗(yàn)收獲：要求：簡要闡述實(shí)驗(yàn)的收獲，或?qū)?shí)驗(yàn)提出自己的意見和建議。指導(dǎo)教師批閱意見：（在相應(yīng)欄目中打Ö ）