單級(jí)低頻電壓放大電路(基礎(chǔ))

東南大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)中心實(shí)驗(yàn)報(bào)告課程名稱：模擬電子電路實(shí)驗(yàn)第3次實(shí)驗(yàn)單級(jí)低頻電壓放大電路（基礎(chǔ)）院（系）：生物科學(xué)與醫(yī)學(xué)工程學(xué)院專業(yè)：生物醫(yī)學(xué)工程姓名：學(xué)號(hào)：實(shí)驗(yàn)室：104實(shí)驗(yàn)組別：同組人員：實(shí)驗(yàn)時(shí)間：2014年4月17日評(píng)定成績(jī)：審閱教師：一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆諉渭?jí)放大電路的工程估算、安裝和調(diào)試；了解三極管各項(xiàng)基本器件參數(shù)、工作點(diǎn)、偏置電路、輸入阻抗、輸出阻抗、增益、幅頻特性等的基本概念以及測(cè)量方法；掌握基本的模擬電路的故障檢查和排除方法，深化示波器、穩(wěn)壓電源、交流電壓表、函數(shù)發(fā)生器的使用技能訓(xùn)練。二、預(yù)習(xí)思考器件資料：上網(wǎng)查詢本實(shí)驗(yàn)所用的三極管9013的數(shù)據(jù)手冊(cè)，畫出三極管封裝示意圖，標(biāo)出每個(gè)管腳的名稱，將相關(guān)參數(shù)值填入下表：參數(shù)符號(hào)參數(shù)值參數(shù)意義及設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該如何考慮VCBO<45V發(fā)射極開路時(shí)，集電極-基極的之間的反向擊穿電壓，是集電結(jié)所允許加的最高反向電壓VCEO<25V基極開路時(shí)，集電極-發(fā)射極之間的反向擊穿電壓，此時(shí)集電結(jié)承受反向電壓VEBO<5V集電極開路時(shí)，發(fā)射極-基極之間的反向電壓，是發(fā)射結(jié)所允許加的最高反向電壓IC<500mA最大集電極電流，使值明顯減小的為IE<-500mA最大發(fā)射極電流，使值明顯減小的為hFE96~246直流增益,共射直流電流系數(shù)VCE(sat)0.1(T)<0.25(MAX)V集電極-發(fā)射極飽和電壓VBE0.8(T)<1(MAX)V基極-發(fā)射極電壓fT>150MHz晶體管頻率,特征頻率，使值下降到1的信號(hào)頻率稱為特征頻率偏置電路：教材圖1-3中偏置電路的名稱是什么，簡(jiǎn)單解釋是如何自動(dòng)調(diào)節(jié)BJT的電流IC以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定直流工作點(diǎn)的作用的，如果R1、R2取得過大能否再起到穩(wěn)定直流工作點(diǎn)的作用，為什么？答：共發(fā)射極偏置電路。共發(fā)射極偏置電路。利用構(gòu)成的分壓器給三極管基極b提供電位,又,基極電位可近似地由下式求得：當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，增加，電阻上的壓降增大，由于基極電位固定，加到發(fā)射結(jié)上的電壓減小，減小，從而使減小，通過這樣的自動(dòng)調(diào)節(jié)過程使恒定，即實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定直流工作點(diǎn)的作用。如果取得過大，則減小，不能滿足支路中的電流的條件，此時(shí)，在溫度變化時(shí)無(wú)法保持不變，也就不能起到穩(wěn)定直流工作點(diǎn)的作用。電壓增益：對(duì)于一個(gè)低頻放大器，一般希望電壓增益足夠大，根據(jù)您所學(xué)的理論知識(shí)，分析有哪些方法可以提高電壓增益，分析這些方法各自優(yōu)缺點(diǎn)，總結(jié)出最佳實(shí)現(xiàn)方案。答：提高電壓增益的方法有：1）增大集電極電阻RC和負(fù)載RL。缺點(diǎn)：RC太大，受VCC的限制，會(huì)使電路不能正常工作。2）Q點(diǎn)適當(dāng)選高，即增大ICQ。缺點(diǎn)：電路耗電大、噪聲大3）選用多級(jí)放大電路級(jí)聯(lián)形式來(lái)獲取足夠大的電壓增益。缺點(diǎn)：電路較復(fù)雜，輸出信號(hào)易產(chǎn)生自激，需采取措施消除實(shí)驗(yàn)中測(cè)量電壓增益的時(shí)候用到交流毫伏表，試問如果用萬(wàn)用表或示波器可不可以，有什么缺點(diǎn)。答：在頻率低于100KHZ時(shí)萬(wàn)用表的交流檔和交流毫伏表都可以比較精確地測(cè)量交流電壓，當(dāng)頻率大于100KHZ小于1MHZ時(shí)，萬(wàn)用表的測(cè)量精度下降，只能采用交流毫伏表測(cè)量，對(duì)于更高頻率的信號(hào)，必須選擇高頻毫伏表測(cè)量。而示波器測(cè)量的電壓精度一般比毫伏表低一個(gè)數(shù)量級(jí),無(wú)法在需要精確測(cè)量電壓值時(shí)的時(shí)候使用。輸入阻抗：放大器的輸入電阻Ri反映了放大器本身消耗輸人信號(hào)源功率的大小，設(shè)信號(hào)源內(nèi)阻為RS，試畫出圖1-3中放大電路的輸入等效電路圖，回答下面的連線題，并做簡(jiǎn)單解釋：

Ri=RS 放大器從信號(hào)源獲取較大電壓

Ri<<RS 放大器從信號(hào)源吸取較大電流

Ri>>RS 放大器從信號(hào)源獲取最大功率答：，當(dāng)時(shí)，放大器從信號(hào)源獲取較大電流，當(dāng)時(shí)，放大器從信號(hào)源獲取較大電壓。教材圖1-4是實(shí)際工程中測(cè)量放大器輸入阻抗的原理圖，試根據(jù)該圖簡(jiǎn)單分析為什么串接電阻RS的取值不能太大也不能太小。答：若Rs取得過大，不滿足當(dāng)條件，較小，則放大器從信號(hào)源獲取較小電壓，電壓表測(cè)量小信號(hào)的時(shí)候由于噪聲干擾等原因測(cè)量精度下降，測(cè)量誤差增加。若RS取得過小，又不滿足條件，則放大器從信號(hào)源獲取較小電流，值將很大，同樣會(huì)引入較大誤差。對(duì)于小信號(hào)放大器來(lái)說(shuō)一般希望輸入阻抗足夠高，根據(jù)您所學(xué)的理論知識(shí)，分析有哪些方法可以提高教材圖1-3中放大電路的輸入阻抗。答： 適當(dāng)增大R1，R2的電阻值。使用電流放大系數(shù)大的三極管。在輸出信號(hào)不失真的情況下，降低靜態(tài)工作點(diǎn)。輸出阻抗：放大器輸出電阻RO的大小反映了它帶負(fù)載的能力，試分析教材圖1-3中放大電路的輸入阻抗受那些參數(shù)的影響，設(shè)負(fù)載為RL，畫出輸出等效電路圖，回答下面的連線題，并做簡(jiǎn)單解釋。

RO=RL 負(fù)載從放大器獲取較大電壓

RO<<RL 負(fù)載從放大器吸取較大電流

RO>>RL 負(fù)載從放大器獲取最大功率答：，當(dāng)時(shí)，負(fù)載從放大器獲取較大電流。，當(dāng)時(shí)，負(fù)載從放大器獲得較大電壓。教材圖1-5是實(shí)際工程中測(cè)量放大器輸出阻抗的原理圖，試根據(jù)該圖簡(jiǎn)單分析為什么電阻RL的取值不能太大也不能太小。答：若RL取值過大，電流源的電流只有一小部分流經(jīng)RL，輸出電流過小。但若RL過小，則通過RL的電流即通過集電極端的電流過大，將會(huì)損壞三極管。對(duì)于小信號(hào)放大器來(lái)說(shuō)一般希望輸出阻抗足夠小，根據(jù)您所學(xué)的理論知識(shí)，分析有哪些方法可以減小教材圖1-3中放大電路的輸出阻抗。答：交流輸出阻抗：，由于特別大，減小其并沒有太大影響，主要可以適當(dāng)減小的電阻值。計(jì)算教材圖1-3中各元件參數(shù)的理論值，其中

已知：VCC=12V，Vi=5mV，RL=3KΩ，RS=50Ω，T為9013

指標(biāo)要求：AV>50，Ri>1KΩ，RO<3KΩ，fL<100Hz，fH>100kHz（建議IC取2mA）答：如圖所示：四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容(I)研究靜態(tài)工作點(diǎn)變化對(duì)放大器性能的影響（1）調(diào)整RW，使靜態(tài)集電極電流ICQ=2mA，測(cè)量靜態(tài)時(shí)晶體管集電極-發(fā)射極之間電壓UCEQ。測(cè)得：UCEQ=4.27V（2）在放大器輸入端輸入頻率為f=1kHz的正弦波信號(hào)，調(diào)節(jié)信號(hào)源輸出電壓Us使Ui=5mV，測(cè)量并記錄Us、Uo和Uo'，并記入下表中。注意：用雙蹤示波器監(jiān)視Uo及Ui波形時(shí)，必須確保在Uo基本不失真時(shí)讀數(shù)。（3）重新調(diào)整RW使ICQ為設(shè)計(jì)的值(建議1.5mA至2.5mA)，重復(fù)上述測(cè)量，將測(cè)量結(jié)果與理論計(jì)算結(jié)果記入表中，并計(jì)算放大器的Au、Ri、Ro。(Uo和Uo’分別為Us不變的情況下接入和斷開負(fù)載RL時(shí)的輸出電壓)靜態(tài)工作點(diǎn)電流ICQ(mA)1mV1.5mV測(cè)量值測(cè)量值理論值誤差輸入端接地VBQ(V)1.682.192.20.45%VCQ(V)8.917.367.51.87%VEQ(V)1.0451.5461.53.00%輸入信號(hào)Vi=5mVVS(mV)7.07.17.170.98%VO(V)0.440.560.535.66%VO’(V)0.240.30.2711.1%計(jì)算值VBEQ0.6350.6440.78.00%VCEQ7.8655.8146.03.1%AV881121065.67%Ri/kΩ2.52.382.3580.93%RO/kΩ2.52.73.010%內(nèi)容4，觀察不同靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)輸出波形的影響完全截止截止失真飽和失真完全飽和測(cè)量值VBQ(V)1.1411.5103.8444.309VCQ(V)13.1712.143.4353.849VEQ(V)0.570.9253.1793.646計(jì)算值ICQ(mA)0.570.9253.1793.646VB