實(shí)驗(yàn)三晶體管共射極單管放大器

1、實(shí)驗(yàn)三 晶體管共射極單管放大器一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 學(xué)會(huì)放大器靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)試方法，分析靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)放大器性能的影響2. 掌握放大器電壓放大倍數(shù)AV、輸入電阻Ri、輸出電阻RO及最大不失真輸出電壓的測(cè)試方法。3. 熟悉常用電子儀器及模擬電路實(shí)驗(yàn)儀的使用方法。二、實(shí)驗(yàn)原理晶體管單級(jí)放大電路有三種基本接法，即共射電路、共集電路、共基電路。三種基本接法的特點(diǎn)分別為：1. 共射電路既能放大電流又能放大電壓，輸入電阻在三種電路中居中，輸出電阻大，頻帶較窄；常做為低頻電壓放大電路的單元電路。2. 共集電路只能放大電流不能放大電壓，是三種接法中輸入電阻最大、輸出電阻最小的電路，具有電壓跟隨的特點(diǎn)。常用于電壓放大

2、電路的輸入級(jí)和輸出級(jí)，在功率放大電路中也常采用射極輸出的形式。3. 共基電路只能放大電壓不能放大電流，輸入電阻小，電壓放大倍數(shù)和輸出電阻與共射電路相當(dāng)，但頻率特性是三種接法中最好的電路，常用于寬頻帶放大器。放大電路的主要性能指標(biāo)有：放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻、通頻帶等。而保證基本放大電路處于線性工作狀態(tài)（不產(chǎn)生非線性失真）的必要條件是設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)Q，Q點(diǎn)不但影響電路輸出是否失真，而且直接影響放大器的動(dòng)態(tài)參數(shù)。本實(shí)驗(yàn)所采用的放大電路為電阻分壓式工作點(diǎn)穩(wěn)定的單管放大電路（圖3-1）。它的偏置電路采用RB1和RB2組成分壓電路，因此基極電位UB幾乎僅決定于RB1與RB2對(duì)VCC的分壓，而與

3、環(huán)境溫度的變化無(wú)關(guān)；同時(shí)三極管的發(fā)射極中接有電阻RE，它將輸出電流IC的變化引回到輸入回路來(lái)影響輸入量UBE，以達(dá)到穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的目的。當(dāng)放大器的輸入端加入輸入信號(hào)ui后，在放大器的輸出端便可以得到一個(gè)與ui相位相反，幅值被放大了的輸出信號(hào)uO，從而實(shí)現(xiàn)了電壓放大。圖3-1電路的靜態(tài)工作點(diǎn)可用下式估算：而電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻分別為：注意：測(cè)量放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)時(shí)，應(yīng)在輸入信號(hào)ui=0的條件下進(jìn)行。單管放大電路的頻率響應(yīng)是描述放大電路對(duì)不同頻率信號(hào)的適應(yīng)能力。耦合電容和旁路電容使放大器的低頻段的放大倍數(shù)數(shù)值下降，且產(chǎn)生超前相移；晶體管的極間電容使放大器的高頻段的放大倍數(shù)數(shù)值下降，并

4、產(chǎn)生滯后相移。放大器的幅頻特性是指放大器的增益與輸入信號(hào)頻率之間的關(guān)系曲線。單管阻容耦合放大電路幅頻特性如圖3-2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)隨頻率變化下降到中頻電壓放大倍數(shù)的1/時(shí)，即0.707AVM所對(duì)應(yīng)的頻率分別為下限頻率fL和上限頻率fH，則通頻帶為：fBW=fH -fL。測(cè)量放大器的動(dòng)態(tài)指標(biāo)時(shí)，應(yīng)在輸出電壓uO不失真的條件下進(jìn)行。三、實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備1. DS1052E型數(shù)字示波器2. DG1022型雙通道函數(shù)/任意波形發(fā)生器3. YB2173F智能數(shù)字交流毫伏表4. DT9205型數(shù)字萬(wàn)用表5. EL-ELA-型模擬電路實(shí)驗(yàn)儀四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟實(shí)驗(yàn)電路如圖3-

5、1所示。各電子儀器可按實(shí)驗(yàn)一中圖1-1所示方式連接，為防止干擾，各儀器的公共端必須連接在一起，同時(shí)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、示波器和交流毫伏表的引線應(yīng)采用專用電纜線或屏蔽線，使用屏蔽線時(shí)，其外包金屬網(wǎng)應(yīng)接在公共地線上。圖3-1 分壓式單管放大電路 圖3-2 幅頻特性曲線1.測(cè)量靜態(tài)工作點(diǎn)在模擬電路實(shí)驗(yàn)儀上找到單管放大器的實(shí)驗(yàn)電路，使ui=0，接通+12V電源，調(diào)節(jié)RW使IC=2.0mA（即UE=2V），用數(shù)字萬(wàn)用表的直流電壓檔測(cè)量UB、UE、UC。然后，關(guān)斷實(shí)驗(yàn)儀的電源開關(guān)，將電路中接通RW的開關(guān)置于“OFF”，即斷開RB2與電路其他部分的連線，用萬(wàn)用表的電阻檔測(cè)量RB2之值，將以上測(cè)量值記入表3-1。

6、其中計(jì)算值：UBE = UB-UE UCE = UC-UE ICIE=表3-1 靜態(tài)工作點(diǎn)測(cè)量記錄測(cè) 量 值計(jì) 算 值IC（mA）UB（V）UE（V）UC（V）RB2（K）UBE（V）UCE（V）2.測(cè)量電壓放大倍數(shù)AV 保持IC=2.0mA，用函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，在放大器的uS端輸入uRMS=100mV（如輸出波形出現(xiàn)失真，可適當(dāng)減小此值，直至失真消失為止）、f=10kHZ的正弦信號(hào)，同時(shí)用示波器觀察記錄uS和uO的波形，在輸出波形不失真的條件下，用交流毫伏表測(cè)量不同RC和RL時(shí)的ui、uO值，計(jì)算放大倍數(shù)AV，并記錄ui、uO的相位關(guān)系。將以上測(cè)量值記入表3-2。表3-2 電壓放大倍數(shù)測(cè)量記錄

7、RC（k）RL（k）ui（mV）uO（V）AV記 錄 波 形2.4 2.4/2.4 2.4 2.4 3.測(cè)量輸入電阻Ri和輸出電阻RO使RC=2.4k，RL=，IC=2.0mA，在US端輸入f=10kHZ的正弦信號(hào)，在輸出波形不失真的條件下，用交流毫伏表測(cè)量輸入電壓uS、ui和輸出電壓uO。保持輸出電壓uO數(shù)值不變，接入負(fù)載電阻RL=2.4k，測(cè)量此時(shí)帶負(fù)載的輸出電壓uL，記入表3-3中。根據(jù)以上測(cè)量值計(jì)算輸入電阻Ri和輸出電阻RO，與理論值比較。其中，Ri、RO根據(jù)下式計(jì)算：， 表3-3 輸入電阻Ri和輸出電阻RO測(cè)量記錄uS（mV）ui（mV）Ri（k）uL（V）uO（V）RO（k）測(cè)量值

8、理論值測(cè)量值理論值4.測(cè)量最大不失真輸出電壓UOPP使RC=2.4k，RL=2.4k，在放大器的uS端輸入頻率為f=10kHZ的正弦信號(hào)，用示波器觀察輸出端uO的波形，調(diào)節(jié)輸入信號(hào)的幅度，并同時(shí)調(diào)節(jié)電位器RW（改變靜態(tài)工作點(diǎn)），當(dāng)輸出波形同時(shí)出現(xiàn)削底和削頂現(xiàn)象時(shí)（如圖3-3所示），說(shuō)明靜態(tài)工作點(diǎn)已調(diào)在交流負(fù)載線的中點(diǎn)。然后反復(fù)調(diào)整輸入信號(hào)uS的大小，在輸出波形幅度最大，且無(wú)明顯失真時(shí)，用交流毫伏表測(cè)量此時(shí)的uO，即為最大不失真輸出電壓uOmax，則動(dòng)態(tài)范圍為uOPP=2uO；再用示波器直接測(cè)量uOPP（峰-峰值）。同時(shí)，測(cè)量集電極電流IC、輸入允許最大電壓uim，將以上測(cè)量 圖3-3 靜態(tài)工作

9、點(diǎn)正常， 結(jié)果記入表3-4中。 輸入信號(hào)過(guò)大引起的失真表3-4 最大不失真輸出電壓測(cè)量記錄IC（mA）uim（mV）uUOmax（V）uOPP（V）5.觀察靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)輸出波形失真的影響使RC=2.4k，RL=， IC=2.0mA，在放大器的uS端輸入頻率為f=10kHZ的正弦信號(hào)，用示波器觀察輸出端uO的波形，然后逐步加大uS的幅度，使輸出電壓uO足夠大但不失真。保持輸入信號(hào)uS不變，分別增大和減小RW之值（可根據(jù)電流IC的大小判斷），使輸出波形出現(xiàn)明顯失真，描繪兩種失真波形，記錄相應(yīng)的IC (ICIE=UE/RE)和UCE值，將測(cè)試結(jié)果記入表3-5中。6.測(cè)量幅頻特性曲線使RC=2.4k，

10、RL=，IC=2.0mA，在放大器的uS端輸入f=10kHZ的正弦信號(hào)，用示波器觀察輸出波形不失真，用交流毫伏表測(cè)量并記錄相應(yīng)的輸出電壓uO；改變輸入信號(hào)的頻率，記錄不同頻率時(shí)所對(duì)應(yīng)的輸出電壓，分別找出fL、fH，將結(jié)果記錄于表3-6中，然后根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)繪出幅頻特性曲線。注意：為了保證曲線的準(zhǔn)確性，在fL、fH附近測(cè)量點(diǎn)應(yīng)密集一些。五、預(yù)習(xí)報(bào)告要求回答思考題：1. 調(diào)節(jié)偏置電阻RB2，使放大器輸出波形出現(xiàn)飽和或截止失真時(shí)，晶體管的管壓降UCE將怎樣變化？2. 改變靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)放大器的輸入電阻Ri有無(wú)影響？改變外接電阻RL對(duì)輸出電阻RO有無(wú)影響？表3-5 靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)輸出波形失真的影響測(cè)量記錄RWIC（mA）UCE（V）輸出波形uO三極管 工作狀態(tài)RW增大RW減小表3-6 幅頻特性曲線測(cè)量記錄ffL（kHZ）f1（kHZ）f2（kHZ）f3（kHZ）f4（kHZ）