晶體管共射極單管放大電路實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)

晶體管共射極單管放大電路實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)（特別提醒：實(shí)驗(yàn)電路圖中可能存在有的元器件數(shù)值與實(shí)驗(yàn)電路板中的不相同，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)以實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)電路板中所標(biāo)的元器件數(shù)值也可能與元器件的實(shí)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(shí)驗(yàn)前，應(yīng)該先對元器件（尤其是電阻、電容、三極管）進(jìn)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(shí)際數(shù)值。否則，實(shí)驗(yàn)測得的數(shù)值與計(jì)算出的數(shù)值可能無法進(jìn)行科學(xué)分析。）單管放大電路C3470u+12VGND單管放大電路C3470u+12VGND單管放大電路實(shí)驗(yàn)電路板實(shí)物照片.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?學(xué)會放大器靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)試方法，分析靜態(tài)工作點(diǎn)對放大器性能的影響。.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。.熟悉常用電子儀器及電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)臺的使用。二.實(shí)驗(yàn)原理圖2—1為電阻分壓工作點(diǎn)穩(wěn)定單管放大器實(shí)驗(yàn)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(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。

圖2—1的電流遠(yuǎn)大于在圖2—1電路中，當(dāng)流過偏置電阻RB1（Rb1和電位器Rp的阻值）和Rb2晶體管的基極電流IB時(shí)（一般5?10倍），則它的靜態(tài)工作點(diǎn)可用下式估算的電流遠(yuǎn)大于U尤——^b2 ?VBR+RCCB1 b2UjUre°IRcEUCE=UCC-IC(RC+W電壓放大倍數(shù)A=—p

u輸入電阻

輸出電阻A=—p

u輸入電阻

輸出電阻rbe『RBi〃Rb2〃rber/Rc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(shí)，離不開測量和調(diào)試技術(shù)。在設(shè)計(jì)前應(yīng)測量所用元器件的參數(shù)，為電路設(shè)計(jì)提供必要的依據(jù)，在完成設(shè)計(jì)和裝配以后，還必須測量和調(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，必定是理論設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)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(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)的測量與調(diào)試，消除干擾與自激振蕩及放大器各項(xiàng)動態(tài)參數(shù)的測量與調(diào)試等。.放大器靜態(tài)工作點(diǎn)的測量與調(diào)試1）靜態(tài)工作點(diǎn)的測量測量放大器的靜態(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LC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ICxIE=UE算出1c（也可根據(jù)Ic=REUCC~UC，由“確定I0），同時(shí)也能算出U=U-UF，Ur=U-UF。為了減小誤差，提高CC BEBECECERC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(shí)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(diǎn)以后還必須進(jìn)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(diǎn)的位置。(c)(c)改變電路參數(shù)UCC、RC、RB（Rb1、Rb2）都會引起靜態(tài)工作點(diǎn)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(diǎn)，如減小rb1，則可使靜態(tài)工作點(diǎn)提高等。圖2—3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，如信號幅度很小，即使工作點(diǎn)較高或較低也不一定會出現(xiàn)失真。所以確切地說，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)載線的中點(diǎn)。.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(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ui和uo的有效值ui和uo,則1 'UA=-o

vU

i2）輸入電阻的測量為了測量放大器的輸入電阻，按圖2-4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UUnU八r=i=-—?R= i——?RiIUR US-U測量時(shí)應(yīng)注意：①由于電阻R兩端沒有電路公共接地點(diǎn)，所以測量R兩端電壓UR時(shí)必須分別測出US和Ui，然后接UR=Us—Ui求出UR值。②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(shí)驗(yàn)可取R=1KQ?2KQ。3）輸出電阻的測量按圖2—4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)RU=——一?ULr+R0

oL即可求出roU八r=（—°-1）?RoU LL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2—44）最大不失真輸出電壓U0Pp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(diǎn)調(diào)在交流負(fù)載線的中點(diǎn)。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(shí)調(diào)節(jié)RP（改變靜態(tài)工作點(diǎn)），用示波器觀察uo,當(dāng)輸出波形同時(shí)出現(xiàn)削底和縮頂現(xiàn)象時(shí)，說明靜態(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，使波形輸出幅度最大，且無明顯失真時(shí)，用交流毫伏表測出uo（有效值），則動態(tài)范圍等于2梃Uo。或用示波器直接讀出U0Pp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)隨頻率變化下降到中頻放大倍數(shù)的1八；2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=fH-fL放大器的幅率特性就是測量不同頻率信號時(shí)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(shí)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(shí)，要保持輸入信號的幅度不變。9012(PNP)9013(NPN)9012(PNP)9013(NPN)9011(NPN)圖2圖2—5三.實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件圖2—61.萬用表；31.萬用表；3.示波器;5.直流電壓表;四.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2.4.6.信號源；交流毫伏表；9011或9013。實(shí)驗(yàn)電路如圖2—1所示。為防止干擾，各電子儀器的公共端必須連在一起，同時(shí)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(diǎn)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+12丫電源，調(diào)節(jié)Rp使1c=2.0mA^Ue=3.0V）,用數(shù)字電壓表測量UB、UE、UC及用萬用表測量九值。記入表2—1中。表2—1 1c=2.0mA c 測量值計(jì)算《直UD(V)UJV)UJV)R/K)UDJV)%匚（V）L(mA)BEC02BECEc2.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(shí)用示波器觀察放大器輸出電壓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(shí)觀察uo和ui的相位關(guān)系，把結(jié)果記入表2—2中。表2—2=2.0mAU.=15mVR(KQ)rc hR.(KQ)U(V)A觀察記錄一組u和u.波形c3L8ov o i 1.58333.觀察靜態(tài)工作點(diǎn)對電壓放大倍數(shù)的影響置Rc=3KQ,Rl=8,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2—3中。表2—3 R_=3KQ R,=gU尸mV測量Ic時(shí)，要先將信號源輸出旋鈕旋至零（即使Ui=0）。4.觀察靜態(tài)工作點(diǎn)對輸出波形失真的影響置RC=3KQ,Rl=3KQ,uj=0，調(diào)節(jié)RP使%=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，置RC=3KQ,Rl=3KQ,按照實(shí)驗(yàn)原理⑷中所述方法，同時(shí)調(diào)節(jié)輸入信號的幅度和電位器Rp，用示波器和交流毫伏表測量Uopp及以，記入表2—5中。.表2—5Rc=3K Rl=3K c I(mA) L—— U.(mV)U0(V)U(V)ciOopp.測量輸入電阻和輸出電阻置Rc=3KQ,Rl=3KQ,lc=2.0mAo輸入1KHZ正弦信號，在輸出電壓氣不失真的情況下，用交流毫伏表測出Us.Ui和UL記入表2—6中。保持Us不變，斷開RL，測量輸出電壓Uo，記入表2—6中。表2—61c=2mA Rc=3KQ Rl=3KQUs(mV)——c U.I(mV) c r(KQ)pL UL(V)Uo(V)r(KQ)I測量值計(jì)算值o測量值計(jì)算值.測量幅頻特性曲線取1c=2.0mA,加=30,『KQ。保持輸入信號q或4的幅度不變，改變信號源頻率f逐點(diǎn)測出相應(yīng)的輸出電壓Uo，記入表2—7中。表2—7fLfOfHf(KHZ)LOHUo(V)A=U/U.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(shí)驗(yàn)內(nèi)容較多，讀者可根據(jù)擴(kuò)展板上給出的不同條件做進(jìn)一步研究。其中6和7可作為選作內(nèi)容。五.實(shí)驗(yàn)報(bào)告.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、輸出電阻之值與理論計(jì)算值相比較（取一組數(shù)據(jù)進(jìn)行比較），分析產(chǎn)生誤差原因。.總結(jié)Rc，Rl及靜態(tài)工作點(diǎn)對放大器電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻的影響。.討論靜態(tài)工作點(diǎn)變化對放大器輸出波形的影響。.分析討論在調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題。六.預(yù)習(xí)要求.閱讀教材中有關(guān)單管放大電路的內(nèi)容并估算實(shí)驗(yàn)電路的性能指標(biāo)。假設(shè)：3DG6的。=100,Rb1=20KQ,Rb2=60KQ,Rc=2.4KQ,Rl=2.4KQ。估算放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)，電壓放大倍數(shù)A/輸入電阻r.和輸出電阻ro。.了解放大器干擾和自激振蕩消除的方法。.能否用數(shù)字電壓表直接測量晶體管的UBE?為什么實(shí)驗(yàn)中要采用測