晶體管共射極單管放大電路 - 副本

1、實驗二 晶體管共射極單管放大電路（特別提醒：實驗電路圖中可能存在有的元器件數(shù)值與實驗電路板中的不相同，實驗時應(yīng)以實驗電路板中的為準(zhǔn)。另外，由于元器件老化、濕度變化、溫度變化等諸多因素的影響所致，實驗電路板中所標(biāo)的元器件數(shù)值也可能與元器件的實際數(shù)值不一致。有的元器件雖然已經(jīng)壞了，但僅憑肉眼看不出來。因此，在每次實驗前，應(yīng)該先對元器件（尤其是電阻、電容、三極管）進行單個元件的測量（注意避免與其它元器件或人體串聯(lián)或并聯(lián)在一塊測量）。并記下元器件的實際數(shù)值。否則，實驗測得的數(shù)值與計算出的數(shù)值可能無法進行科學(xué)分析。）單管放大電路實驗電路板實物照片一實驗?zāi)康?1學(xué)會放大器靜態(tài)工作點的調(diào)試方法，分析靜態(tài)工作

2、點對放大器性能的影響。 2掌握放大器電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻及最大不失真輸出電壓的測試方法。 3熟悉常用電子儀器及電子技術(shù)實驗臺的使用。二實驗原理圖21為電阻分壓工作點穩(wěn)定單管放大器實驗電路圖。它的偏置電路采用RB1和Rb2組成的分壓電路，并在發(fā)射極中接有電阻RE，以穩(wěn)定放大器的靜態(tài)工作點。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，從而實現(xiàn)了電壓放大。圖21 在圖21電路中，當(dāng)流過偏置電阻RB1 (Rb1和電位器Rp的阻值)和Rb2 的電流遠(yuǎn)大于晶體管的基極電流IB時(一般510倍)，則它的靜態(tài)工作點可用下式估算 電壓

3、放大倍數(shù) 輸入電阻 ri =RB1/Rb2/rbe 輸出電阻 ro » Rc 由于電子器件性能的分散性比較大，因此在設(shè)計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)計前應(yīng)測量所用元器件的參數(shù)，為電路設(shè)計提供必要的依據(jù)，在完成設(shè)計和裝配以后，還必須測量和調(diào)試放大器的靜態(tài)工作點和各項性能指標(biāo)。一個優(yōu)質(zhì)放大器，必定是理論設(shè)計與實驗調(diào)整相結(jié)合的產(chǎn)物。因此，除了學(xué)習(xí)放大器的理論知識和設(shè)計方法外，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)工作點的測量與調(diào)試，消除干擾與自激振蕩及放大器各項動態(tài)參數(shù)的測量與調(diào)試等。 1放大器靜態(tài)工作點的測量與調(diào)試 1) 靜態(tài)工作點

4、的測量 測量放大器的靜態(tài)工作點，應(yīng)在輸入信號ui =0的情況下進行，即將放大器輸入端與地端短接，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。一般實驗中，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IC » IE= 算出IC(也可根據(jù)IC= ，由UC確定IC)，同時也能算出UBE=UB-UE，UCE=UC-UE。為了減小誤差，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)工作點的調(diào)試 靜態(tài)工作點是否合適，對放大器的性能和輸出波形都有很大影響。如工作點偏高，放大器在加入交流信

5、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；如工作點偏低則易產(chǎn)生截止失真，即uo的正半周被縮頂(一般截止失真不如飽和失真明顯)，如圖2-2(b)所示。這些情況都不符合不失真放大的要求。所以在選定工作點以后還必須進行動態(tài)調(diào)試，即在放大器的輸入端加入一定的ui，檢查輸出電壓uo的大小和波形是否滿足要求。如不滿足，則應(yīng)調(diào)節(jié)靜態(tài)工作點的位置。(a) (b) (c)圖22 改變電路參數(shù)UCC、RC、RB(Rb1、Rb2)都會引起靜態(tài)工作點的變化，如圖2-3所示。但通常多采用調(diào)節(jié)偏電阻RB1的方法來改變靜態(tài)工作點，如減小RB1，則可使靜態(tài)工作點提高等。 圖23 最后還要說明的是，

6、上面所說的工作點“偏高”或“偏低”不是絕對的，應(yīng)該是相對信號的幅度而言，如信號幅度很小，即使工作點較高或較低也不一定會出現(xiàn)失真。所以確切地說，產(chǎn)生波形失真是信號幅度與靜態(tài)工作點設(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)工作點最好盡量靠近交流負(fù)載線的中點。 2放大器動態(tài)指標(biāo)測試 放大器動態(tài)指標(biāo)測試有電壓放大倍數(shù)、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的測量 調(diào)整放大器到合適的靜態(tài)工作點，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ui和uo的有效值ui和uo，則2)輸入電阻的測量 為了測量放大器的輸入電阻，按圖2-4

7、電路在被測放大器的輸入端與信號源之間串入一已知電阻R，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： 由于電阻R兩端沒有電路公共接地點，所以測量R兩端電壓UR時必須分別測出Us和Ui，然后接UR=UsUi求出UR值。 電阻R的值不易取得過大或過小，以免產(chǎn)生較大的測量誤差，通常取R與ri為同一數(shù)量級為好，本實驗可取R=1 KW2 KW。 3) 輸出電阻的測量 按圖24電路，在放大器正常工作條件下，測出輸出端不接負(fù)載RL的輸出電壓Uo和接入負(fù)載后的輸出電壓UL，根據(jù)即可求出ro在測試中應(yīng)注意，必須保持RL接入前后輸入信號的大小不變。 圖24 4) 最大

8、不失真輸出電壓Uopp的測試(最大動態(tài)范圍) 如上所述，為了得到最大動態(tài)范圍，應(yīng)將靜態(tài)工作點調(diào)在交流負(fù)載線的中點。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)RP(改變靜態(tài)工作點)，用示波器觀察uo，當(dāng)輸出波形同時出現(xiàn)削底和縮頂現(xiàn)象時，說明靜態(tài)工作點已調(diào)在交流負(fù)載線的中點。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2Uo?；蛴檬静ㄆ髦苯幼x出Uopp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之間的關(guān)系曲線。單管阻容耦合放大電路的幅頻特性曲線如圖25所示，Avm為中頻

9、電壓放大倍數(shù)，通常規(guī)定電壓放大倍數(shù)隨頻率變化下降到中頻放大倍數(shù)的1/倍，即0.707Aum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=fHfL放大器的幅率特性就是測量不同頻率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)注意取點要恰當(dāng)，在低頻段與高頻段應(yīng)多測幾點，在中頻段可以少測幾點。此外，在改變頻率時，要保持輸入信號的幅度不變。圖25 圖26三實驗設(shè)備與器件 1萬用表； 2信號源； 3示波器； 4交流毫伏表； 5直流電壓表； 69011或9013。四實驗內(nèi)容 實驗電路如圖21所示。為防止干擾，各電子儀器的公

10、共端必須連在一起，同時信號源、交流毫伏表和示波器的引線應(yīng)采用專用電纜線或屏蔽線，如使用屏蔽線，則屏蔽線的外包金屬網(wǎng)應(yīng)接在公共接地端上。 1測量靜態(tài)工作點接通電源前，先將RP調(diào)到最大，信號源輸出旋鈕旋至零。接通+12V電源，調(diào)節(jié)RP使IC=2.0mA(即UE=3.0V)，用數(shù)字電壓表測量UB、UE、UC及用萬用表測量Rb2值。記入表21中。表21 Ic =2.0mA測 量 值計 算 值UB(V)UE(V)UC(V)Rb2(KW)UBE(V)UCE(V)IC(mA) 2測量電壓放大倍數(shù)在放大器輸入端加入頻率為1KHZ的正弦信號us，調(diào)節(jié)信號源的輸出旋鈕使Ui=15mV，同時用示波器觀察放大器輸出電

11、壓uo的波形，在波形不失真的條件下用交流毫伏表測量下述三種情況下的Uo值，并用示波器同時觀察uo和ui的相位關(guān)系，把結(jié)果記入表22中。表2 2 Ic =2.0mA Ui = 15mVRc(KW)RL(KW)Uo(V)Av觀察記錄一組uo和ui波形3¥1.5¥33 3觀察靜態(tài)工作點對電壓放大倍數(shù)的影響 置Rc=3KW，RL=¥，ui適當(dāng)，調(diào)節(jié)RP，用示波器監(jiān)視輸出的電壓波形，在uo不失真的條件下，測量數(shù)組Ic和Uo值，記入表23中。表23 Rc=3KW RL=¥ Ui= mVIc(mA)2.0Uo(mV)Au 測量Ic時，要先將信號源輸出旋鈕旋至零(即使U

12、i=0)。 4觀察靜態(tài)工作點對輸出波形失真的影響 置RC=3KW，RL=3KW，ui=0，調(diào)節(jié)RP使IC=2.0mA（可通過測量UE來估算IC）測出UCE值，再逐步加大輸入信號，使輸出電壓uo足夠大但不失真。然后保持輸入信號不變，分別增大和減小RP，使波形出現(xiàn)失真，繪出uo的波形，并測出失真情況下的IC和UCE值，把結(jié)果計入表24中。每次測IC和UCE值時都要將信號源的輸出旋鈕旋至零。表24 Rc=3KW RL=3KW Ui= mVIc(mA)UCE(V)uo波形失真情況管子工作狀態(tài) 5測量最大不失真輸出電壓 置RC=3KW，RL=3KW，按照實驗原理(4)中所述方法，同時調(diào)節(jié)輸入信號的幅度和

13、電位器RP，用示波器和交流毫伏表測量Uopp及Uo，記入表25中。表25 Rc=3K RL=3KIc(mA)Ui (mV)UO(V)Uopp(V) 6測量輸入電阻和輸出電阻 置RC=3KW，RL=3KW，IC=2.0mA。輸入1KHZ正弦信號，在輸出電壓uo不失真的情況下，用交流毫伏表測出Us.Ui和UL記入表26中。保持Us不變，斷開RL，測量輸出電壓Uo，記入表26中。表26 Ic=2mA Rc=3KW RL=3KWUs(mV)Ui(mV)ri(KW)UL(V)Uo(V)ro(KW)測量值計算值測量值計算值 7測量幅頻特性曲線 取Ic=2.0mA，RC=3KW，RL=3KW。保持輸入信號u

14、i或us的幅度不變，改變信號源頻率f，逐點測出相應(yīng)的輸出電壓Uo，記入表27中。表27fLfOfHf(KHZ)Uo(V)Au=Uo/Ui 為了頻率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)。說明：本實驗內(nèi)容較多，讀者可根據(jù)擴展板上給出的不同條件做進一步研究。其中6和7可作為選作內(nèi)容。五實驗報告 1列表整理測量結(jié)果，并把實測的靜態(tài)工作點、電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻之值與理論計算值相比較(取一組數(shù)據(jù)進行比較)，分析產(chǎn)生誤差原因。 2總結(jié)Rc，RL及靜態(tài)工作點對放大器電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻的影響。 3討論靜態(tài)工作點變化對放大器輸出波形的影響。4分析討論在調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題。六預(yù)習(xí)要求 1閱讀教材中有關(guān)單管放大電路的內(nèi)容并估算實驗電路的性能指標(biāo)。 假設(shè)：3DG6的b=100，Rb1=20KW，Rb2=60KW，RC=2.4KW，RL=2.4KW。 估算放大器的靜態(tài)工作點，電壓放大倍數(shù)Au，輸入電阻ri和輸出電阻ro。 2了解放大器干擾和自激振蕩消除的方法。 3能否用數(shù)字電壓表直接測量晶體管的UBE? 為什么實驗中要采用測UB、UE，再間接算出UBE