三極管共射極放大電路實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、三極管共射極放大電路實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)報(bào)告課程名稱：電路與模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師：張冶沁成績(jī)：實(shí)驗(yàn)名稱：三極管共射極放大電路實(shí)驗(yàn)類型：電路實(shí)驗(yàn)同組學(xué)生姓名：一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵螅ū靥睿┒?、?shí)驗(yàn)內(nèi)容和原理（必填）三、主要儀器設(shè)備（必填）四、操作方法和實(shí)驗(yàn)步驟五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和處理六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析（必填）七、討論、心得一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵髮W(xué)習(xí)共射放大電路的設(shè)計(jì)方法與調(diào)試技術(shù)；掌握放大器靜態(tài)工作點(diǎn)的測(cè)量與調(diào)整方法，了解在不同偏置條件下靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)放大器性能的影響；學(xué)習(xí)放大電路的電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻及頻率特性等性能指標(biāo)的測(cè)試方法；了解靜態(tài)工作點(diǎn)與輸出波形失真的關(guān)系，掌握最大不失真輸出電壓的測(cè)量方

2、法；進(jìn)一步熟悉示波器、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的使用。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和原理靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)整與測(cè)量測(cè)量電壓放大倍數(shù)測(cè)量最大不失真輸出電壓測(cè)量輸入電阻測(cè)量輸出電阻測(cè)量上限頻率和下限頻率研究靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)輸出波形的影響三、主要儀器設(shè)備示波器、信號(hào)發(fā)生器、萬(wàn)用表共射電路實(shí)驗(yàn)板四、操作方法和實(shí)驗(yàn)步驟.靜態(tài)工作點(diǎn)的測(cè)量和調(diào)試實(shí)驗(yàn)步驟：1）按所設(shè)計(jì)的放大器的元件連接電路，根據(jù)電路原理圖仔細(xì)檢查電路的完整性。（2）開啟直流穩(wěn)壓電源，用萬(wàn)用表檢測(cè)15V工作電壓，確認(rèn)后，關(guān)閉電源。3）將放大器電路板的工作電源端與15V直流穩(wěn)壓電源接通。然后，開啟電源。此時(shí)，放大器處于工作狀態(tài)。4）調(diào)節(jié)偏置電位器，使放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)滿足設(shè)計(jì)

3、要求ICQ=6mo為方便起見(jiàn)，測(cè)量ICQ時(shí)，一般采納測(cè)量電阻RC兩端的壓降VRc，然后根據(jù)ICQ=VRcRc計(jì)算出ICQ。5）測(cè)量晶體管共射極放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)，并將測(cè)量值、仿真值、理論估算值記錄在下表中進(jìn)行比較。.測(cè)量電壓放大倍數(shù)（RL=2rl=1kQ）實(shí)驗(yàn)步驟：1）從函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸出1kHz的正弦波，加到電路板上的Us端。2）用示波器檢查放大電路輸出端是否有放大的正弦波且無(wú)失真。3）用示波器測(cè)量輸入U(xiǎn)i電壓，調(diào)節(jié)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器幅度，使電路輸入U(xiǎn)i=10mV（有效值）。4）負(fù)載開路，用示波器測(cè)出輸出電壓Uo有效值，求出開路放大倍數(shù)。5）負(fù)載接上1kQ,再次測(cè)Uo,求生帶載放大倍數(shù)。.測(cè)量

4、最大不失真輸由電壓（RL=s、RL=1kQ）1）負(fù)載開路，逐漸增大輸入信號(hào)幅度，直至輸出剛出現(xiàn)失真。2）用示波器測(cè)出此時(shí)的輸出電壓有效值，即為最大不失真輸出電壓Vomx。3）負(fù)載接上1kQ,再次測(cè)Vomx。.測(cè)量輸入電阻Ri（RL=1kQ）測(cè)量原理：放大電路的輸入電阻可用電阻分壓法來(lái)測(cè)量，圖中R為已知阻值的外接電阻，分別測(cè)出Vs和Vi，則實(shí)驗(yàn)步驟：1）從函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸出正弦波，加到電路板上的Us端。2）用示波器測(cè)出Us和Ui電壓。3）求出輸入電阻。.測(cè)量輸出電阻RO測(cè)量原理：放大電路的輸出電阻可用增益改變法來(lái)測(cè)量，保持信號(hào)源幅度不變，分別測(cè)出負(fù)載開路時(shí)的輸出電壓VO和帶上負(fù)載RL后的輸出電壓

5、VO，則實(shí)驗(yàn)步驟：1）從函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸出正弦波（幅度和頻率?），加到共射放大電路的輸入端。2）斷開負(fù)載，用示波器測(cè)出輸出電壓Vo。3）接上負(fù)載，用示波器測(cè)出輸出電壓Vo。4）計(jì)算輸出電阻Ro.測(cè)量上限頻率和下限頻率（RL=00、RL=1kQ）從函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸出1kHz的正弦波，加到放大電路輸入端。用交流毫伏表測(cè)輸出電壓，調(diào)節(jié)輸入信號(hào)幅度，使輸出Vo=1V1V 有什么好處？）保持輸入信號(hào)幅度不變，降低信號(hào)頻率，使輸出幅度下降至0.707Vo時(shí)（用什么測(cè)？）得到下限頻率fL。保持輸入信號(hào)幅度不變，增大信號(hào)頻率，使輸出幅度下降至0.707Vo時(shí)得到上限頻率fH.研究靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)輸曲波形的影響（R

6、L=oo）負(fù)載開路，輸入1kHz、幅度合適的正弦信號(hào)，用示波器監(jiān)視輸出電壓。調(diào)節(jié)電位器RWb，使靜態(tài)電流ICQ增大到足夠大，測(cè)量并記錄集電極靜態(tài)電流。（ICQ用什么測(cè)？如何測(cè)？）3）逐漸增大輸入信號(hào)，使輸出波形出現(xiàn)明顯的失真。記錄此時(shí)的示波器波形，測(cè)量剛出現(xiàn)失真時(shí)的最大不失真輸出電壓。減小輸入信號(hào)，使電路回到正常的放大狀態(tài)（輸出電壓無(wú)失真）。調(diào)節(jié)電位器RWb，使靜態(tài)ICQ下降到足夠小，測(cè)量并記錄集電極靜態(tài)電流。逐漸增大輸入信號(hào)，使輸出波形出現(xiàn)明顯的失真。記錄此時(shí)的示波器波形，測(cè)量剛出現(xiàn)失真時(shí)的最大不失真輸出電壓。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和處理測(cè)量最大不失真輸出電壓先出現(xiàn)縮頂失真先出現(xiàn)削底失真同時(shí)出現(xiàn)縮

7、頂和削底失真測(cè)量輸入電阻RiO7.研究靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)輸出波形的影響六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析共射放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)在實(shí)驗(yàn)中隨可變電阻Rb1的阻值而改變，實(shí)驗(yàn)中和仿真均調(diào)整電位器使ICQ=6m，而且理論值根據(jù)仿真的參數(shù)計(jì)算，實(shí)際上并不合理，因?yàn)榉抡媸褂玫娜龢O管規(guī)格和實(shí)驗(yàn)不同，理論計(jì)算的值更適用于仿真結(jié)果，實(shí)驗(yàn)結(jié)果僅能用作參考。電壓放大倍數(shù)的實(shí)驗(yàn)值、理論值和仿真值都較為接近，由共射放大電路的放大倍數(shù)表達(dá)式其中rbe已確定，RL為等效負(fù)載，當(dāng)負(fù)載增大時(shí)放大倍數(shù)也會(huì)增大，但本實(shí)驗(yàn)電路中最大的負(fù)載電阻為RC=1kQ,外接RL=1kQ時(shí)，等效負(fù)載為500Q,因此開路的放大倍數(shù)應(yīng)該為接1kQ負(fù)載時(shí)的兩倍，實(shí)驗(yàn)中開路

8、放大倍數(shù)為97.8倍，負(fù)載1kQ的放大倍數(shù)為49.3倍，97.8/49.3=1.98，非常符合預(yù)期。最大不失真輸出電壓實(shí)際上在示波器難以測(cè)量，因?yàn)橥ㄟ^(guò)人眼推斷正弦波形是否失真偏于主觀，往往無(wú)法準(zhǔn)確判定在某靜態(tài)工作點(diǎn)下波形失真的臨界輸出電壓，且當(dāng)負(fù)載不同時(shí)，截止失真和飽和失真出現(xiàn)的先后可能不同，故實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的數(shù)據(jù)僅作娛樂(lè)。另外還保存了幾種失真在不同位置出現(xiàn)的圖片，也可以在仿真中進(jìn)行觀察。輸入電阻和輸出電阻的理論值和仿真值非常吻合，但輸入電阻的實(shí)驗(yàn)值差距較大，可能的原因是輸入電壓VS經(jīng)過(guò)一個(gè)5.1kQ的電阻RS分壓，另一部分Vi作為放大電路的輸入信號(hào)，但實(shí)驗(yàn)中的VS和Vi沒(méi)有反復(fù)測(cè)量，可能在操作過(guò)

9、程中已經(jīng)變化，由輸入電阻的計(jì)算公式如下：而R比較大，可見(jiàn)VS和Vi的數(shù)量級(jí)相同，而且為比值形式，所以它們?nèi)≈档妮^小變化對(duì)結(jié)果也會(huì)有較大影響，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)更加注重這兩個(gè)數(shù)據(jù)的測(cè)量準(zhǔn)確性。通頻帶寬的測(cè)量，實(shí)驗(yàn)結(jié)果比仿真帶寬更窄，也是三極管特性不同的原因，而且實(shí)驗(yàn)中由于結(jié)電容效應(yīng)更加顯著，通頻帶寬也會(huì)變窄。對(duì)于不同靜態(tài)工作點(diǎn)的輸出特性，可以看出下圖中當(dāng)ICQ較小時(shí)，負(fù)載線斜率大小較小，正弦波形更靠近截止方向；當(dāng)ICQ增大時(shí)，負(fù)載線斜率變大，正弦波更靠近飽和方向。因此實(shí)驗(yàn)中ICQ=2m時(shí)先出現(xiàn)了截止失真，ICQ=7m時(shí)先出現(xiàn)了飽和失真。七、討論、心得本次實(shí)驗(yàn)有較多心得，主要是鞏固了理論課的知識(shí)，前面用到的

10、很多理論計(jì)算都不太容易，但最后跟仿真都符合得很好，但另一方面我認(rèn)為本實(shí)驗(yàn)的仿真對(duì)實(shí)驗(yàn)沒(méi)有太大的對(duì)比價(jià)值，因?yàn)槿龢O管元件型號(hào)不同，且電位器位置也未必和實(shí)驗(yàn)一樣，測(cè)算的數(shù)據(jù)自然也有很多不同。但某些測(cè)量值存在較大的偏差，為了解釋這些偏差需要了解電路里一些在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中可能顯著的現(xiàn)象比如結(jié)電容效應(yīng)等，也加深了我對(duì)電路元件特性的認(rèn)識(shí)。另外，在老師所給實(shí)驗(yàn)PDF的第8頁(yè)中，放大倍數(shù)的公式里不應(yīng)該由現(xiàn)（1+B）Rb2的項(xiàng)，而rbe的計(jì)算公式中按照前面的約定，300應(yīng)該改為200。（1）試分析電路中的Re2、Rb1、Cb起什么作用？答：Re2作為發(fā)射極電阻，起到了很好的負(fù)反饋?zhàn)饔?，?dāng)由于某些外部原因（如溫度改變

11、）引起電路內(nèi)部參數(shù)變化，假設(shè)IC增大，相當(dāng)于IE增大，則射極電阻Re2兩端電壓也增大，由于VCC不變，所以VBE減小，從而IC減小，使電流穩(wěn)定；Rb1在電路中起到了保護(hù)電位器的作用，當(dāng)電位器調(diào)節(jié)到0時(shí)，IC可能比較大燒壞管子，Rb1可以限流；Cb實(shí)現(xiàn)了低頻信號(hào)隔離作用，輸入信號(hào)中的直流成分無(wú)法通過(guò)電容，因此不會(huì)影響三極管的靜態(tài)工作點(diǎn)，而交流信號(hào)可以通過(guò)電容并被放大。（2）當(dāng)靜態(tài)工作電流ICQ通過(guò)測(cè)量VE或VC來(lái)間接地得到時(shí)，分析萬(wàn)用表內(nèi)阻對(duì)測(cè)量誤差的影響。答：查手冊(cè)得萬(wàn)用表在20V量程下內(nèi)阻為10MQ,比被測(cè)的RC=1kQ大4個(gè)數(shù)量級(jí)，由電表誤差公式代入數(shù)據(jù)得AU=6X10-4V,基本上可以忽

12、略；3）各儀器的接地端不再連在一起，示波器上的波形將發(fā)生什么變化？答：會(huì)造成示波器不同頻道的參考零電勢(shì)點(diǎn)不同，于是波形會(huì)出現(xiàn)數(shù)值方向上的平移，形狀沒(méi)有影響。4）在測(cè)試各項(xiàng)參數(shù)時(shí)，為什么要用示波器監(jiān)視輸出波形不失真？答：若波形發(fā)生失真，表明三極管并未工作在線性放大區(qū)，所有的理論公式便不再適用。5）與負(fù)載開路相比，接上負(fù)載對(duì)放大電路的上下限頻率有什么影響？在測(cè)上限和下限頻率時(shí)，如何擇輸入信號(hào)的大小？為什么使輸出電壓為1V?答：接上負(fù)載后，電路的等效負(fù)載變小，時(shí)間常數(shù)變小，因?yàn)樯舷藿刂诡l率由高頻時(shí)間常數(shù)中最大的一個(gè)決定，因此放大倍數(shù)降低了，而上限頻率會(huì)變大，通頻帶寬也更大，但下限頻率基本不受影響。且

13、實(shí)驗(yàn)中測(cè)得數(shù)據(jù)計(jì)算得：29.7kHzX97.8V1.9kHzX49.3符合通頻率帶寬積的公式。在接負(fù)載或開路的情況下，已知放大倍數(shù)，估算并調(diào)節(jié)輸入信號(hào)幅值使得輸出幅值不失真且不能太小，然后滿足為方便觀察的值即可。輸出為1V時(shí)，到截止頻率時(shí)的輸出應(yīng)該恰好變?yōu)?.707V，方便觀察示數(shù)；但實(shí)際上若先設(shè)置輸出為1.414V，截止頻率便恰好為1V也很方便，我認(rèn)為只要示數(shù)便于觀察都是可取的。6）用示波器同時(shí)觀察放大電路輸入、輸出波形的相位關(guān)系時(shí)，示波器上有關(guān)按鈕應(yīng)置什么位置？答：將放大電路的輸入和輸出端分別接到示波器兩個(gè)通道并共地，此時(shí)要保持水平操縱按鈕位于原位，兩個(gè)波形的顯示選項(xiàng)中不啟用反相等改變相位

14、的功能，可適當(dāng)調(diào)節(jié)垂直操縱使兩個(gè)波形的幅值利于觀察。7）在測(cè)量輸入電阻時(shí)，為什么不能直接測(cè)Rs兩端的壓降？答：因?yàn)镽S兩端沒(méi)有和電路共地的點(diǎn)，若用一端接地的電表測(cè)量，會(huì)干擾電路信號(hào)，造成誤差。8）如何推斷放大器的截止和飽和失真？當(dāng)出現(xiàn)這些失真時(shí)應(yīng)如何調(diào)整靜態(tài)工作點(diǎn)？答：對(duì)共射放大電路而言，當(dāng)輸出信號(hào)波谷被削平時(shí)即為飽和失真，應(yīng)使靜態(tài)工作點(diǎn)左移（ICQ減小）；當(dāng)輸出信號(hào)波峰曲率半徑變大時(shí)即為截止失真，應(yīng)使靜態(tài)工作點(diǎn)右移（ICQ增大）。9）在共射放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)測(cè)量時(shí)，測(cè)得VCEQv0.5V,說(shuō)明三極管已處于飽和狀態(tài)；若VCEQq+VCC（電源電壓），則說(shuō)明三極管已處于截止?fàn)顟B(tài)；若VBEQ2V，估量該晶體管已被擊穿。10）共射電路實(shí)驗(yàn)中所用的耦合電容是電解電容。在共射放大電路實(shí)驗(yàn)我們選用的D882是NPN管對(duì)嗎？描述怎樣從外觀判別e、b、c三個(gè)管腳。答：D882是NPN管，對(duì)于NPN三極管，箭頭指向的為e管腳，發(fā)出箭頭的為b管腳，第三個(gè)為c管腳。11）仿真電路時(shí)，若將VSIN元件的屬性設(shè)置為：DC=10mV;C=20mV;VOFF=30mV,VMPL=40mV,FREQ=1KHz。則在進(jìn)行靜態(tài)工作點(diǎn)計(jì)算時(shí)，采納的電壓值是10mV穩(wěn)壓