晶體管共射極單管放大器

1、 南昌大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)報(bào)告 學(xué)生姓名：李淑萬(wàn) 學(xué)號(hào)： 5502211037 專(zhuān)業(yè)班級(jí)：應(yīng)用物理111 班級(jí)編號(hào)： s008 試驗(yàn)時(shí)間：10:00-12:00 第 15周 星期 2座位號(hào)： 教師編號(hào)： 成績(jī)： 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)、輸入電阻、輸出電阻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)設(shè)備的使用。二、實(shí)驗(yàn)原理圖21為電阻分壓式工作點(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

2、加入輸入信號(hào)ui后，在放大器的輸出端便可得到一個(gè)與ui相位相反，幅值被放大了的輸出信號(hào)u0，從而實(shí)現(xiàn)了電壓放大。圖21 共射極單管放大器實(shí)驗(yàn)電路在圖21電路中，當(dāng)流過(guò)偏置電阻rb1和rb2 的電流遠(yuǎn)大于晶體管t 的 基極電流ib時(shí)（一般510倍），則它的靜態(tài)工作點(diǎn)可用下式估算uceuccic（rcre+rf1）電壓放大倍數(shù)輸入電阻rirb1 / rb2 / rbe+(1+)rf1 輸出電阻 rorc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(kāi)測(cè)量和調(diào)試技術(shù)。在設(shè)計(jì)前應(yīng)測(cè)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(cè)量和調(diào)試放大器的靜態(tài)工

3、作點(diǎn)和各項(xiàng)性能指標(biāo)。一個(gè)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(shí)和設(shè)計(jì)方法外，還必須掌握必要的測(cè)量和調(diào)試技術(shù)。放大器的測(cè)量和調(diào)試一般包括：放大器靜態(tài)工作點(diǎn)的測(cè)量與調(diào)試，消除干擾與自激振蕩及放大器各項(xiàng)動(dòng)態(tài)參數(shù)的測(cè)量與調(diào)試等。1、 放大器靜態(tài)工作點(diǎn)的測(cè)量與調(diào)試1)靜態(tài)工作點(diǎn)的測(cè)量測(cè)量放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)，應(yīng)在輸入信號(hào)ui0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(cè)量晶體管的集電極電流ic以及各電極對(duì)地的電位ub、uc和ue。一般實(shí)驗(yàn)中，為了避免斷開(kāi)集電極，所以采用測(cè)量電壓ue或uc，然后算出ic的方法，例如，只

4、要測(cè)出ue，即可用算出ic（也可根據(jù)，由uc確定ic），同時(shí)也能算出ubeubue，uceucue。為了減小誤差，提高測(cè)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 放大器靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)試是指對(duì)管子集電極電流ic（或uce）的調(diào)整與測(cè)試。靜態(tài)工作點(diǎn)是否合適，對(duì)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(hào)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22(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22(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(dòng)態(tài)調(diào)試，即在放大器的輸

5、入端加入一定的輸入電壓ui，檢查輸出電壓uo的大小和波形是否滿(mǎn)足要求。如不滿(mǎn)足，則應(yīng)調(diào)節(jié)靜態(tài)工作點(diǎn)的位置。(a) (b)圖22 靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)uo波形失真的影響改變電路參數(shù)ucc、rc、rb（rb1、rb2）都會(huì)引起靜態(tài)工作點(diǎn)的變化，如圖23所示。但通常多采用調(diào)節(jié)偏置電阻rb2的方法來(lái)改變靜態(tài)工作點(diǎn)，如減小rb2，則可使靜態(tài)工作點(diǎn)提高等。圖23 電路參數(shù)對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響最后還要說(shuō)明的是，上面所說(shuō)的工作點(diǎn)“偏高”或“偏低”不是絕對(duì)的，應(yīng)該是相對(duì)信號(hào)的幅度而言，如輸入信號(hào)幅度很小，即使工作點(diǎn)較高或較低也不一定會(huì)出現(xiàn)失真。所以確切地說(shuō)，產(chǎn)生波形失真是信號(hào)幅度與靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置配合不當(dāng)所致。如需滿(mǎn)足較大

6、信號(hào)幅度的要求，靜態(tài)工作點(diǎn)最好盡量靠近交流負(fù)載線(xiàn)的中點(diǎn)。2、放大器動(dòng)態(tài)指標(biāo)測(cè)試放大器動(dòng)態(tài)指標(biāo)包括電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻、最大不失真輸出電壓（動(dòng)態(tài)范圍）和通頻帶等。1)電壓放大倍數(shù)av的測(cè)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(cè)出ui和uo的有效值ui和uo，則 2)輸入電阻ri的測(cè)量為了測(cè)量放大器的輸入電阻，按圖24 電路在被測(cè)放大器的輸入端與信號(hào)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(cè)出us和ui，則根據(jù)輸入電阻的定義可得 圖24 輸入、輸出電阻測(cè)量電路測(cè)量時(shí)應(yīng)注意下列幾點(diǎn): 由于電阻r兩端沒(méi)有電路

7、公共接地點(diǎn)，所以測(cè)量r兩端電壓 ur時(shí)必須分別測(cè)出us和ui，然后按urusui求出ur值。 電阻r的值不宜取得過(guò)大或過(guò)小，以免產(chǎn)生較大的測(cè)量誤差，通常取r與ri為同一數(shù)量級(jí)為好，本實(shí)驗(yàn)可取r12k。3)輸出電阻r0的測(cè)量按圖2-4電路，在放大器正常工作條件下，測(cè)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)即可求出在測(cè)試中應(yīng)注意，必須保持rl接入前后輸入信號(hào)的大小不變。4)最大不失真輸出電壓uopp的測(cè)量（最大動(dòng)態(tài)范圍）如上所述，為了得到最大動(dòng)態(tài)范圍，應(yīng)將靜態(tài)工作點(diǎn)調(diào)在交流負(fù)載線(xiàn)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(hào)的幅度，并同時(shí)調(diào)節(jié)rw（改變靜態(tài)工作點(diǎn)）

8、，用示波器觀(guān)察uo，當(dāng)輸出波形同時(shí)出現(xiàn)削底和縮頂現(xiàn)象（如圖25）時(shí)，說(shuō)明靜態(tài)工作點(diǎn)已調(diào)在交流負(fù)載線(xiàn)的中點(diǎn)。然后反復(fù)調(diào)整輸入信號(hào)，使波形輸出幅度最大，且無(wú)明顯失真時(shí)，用交流毫伏表測(cè)出uo（有效值），則動(dòng)態(tài)范圍等于?；蛴檬静ㄆ髦苯幼x出uopp來(lái)。圖 25 靜態(tài)工作點(diǎn)正常，輸入信號(hào)太大引起的失真三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件1、12v直流電源 2、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器3、雙蹤示波器 4、交流毫伏表 5、直流電壓表 6、直流毫安表7、頻率計(jì) 8、萬(wàn)用電表9、晶體三極管3dg6×1(50100)或9011×1 （管腳排列如圖27所 示）電阻器、電容器若干四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)電路如圖21所示。各電子儀器可按

9、實(shí)驗(yàn)一中圖11所示方式連接，為防止干擾，各儀器的公共端必須連在一起，同時(shí)信號(hào)源、交流毫伏表和示波器的引線(xiàn)應(yīng)采用專(zhuān)用電纜線(xiàn)或屏蔽線(xiàn)，如使用屏蔽線(xiàn)，則屏蔽線(xiàn)的外包金屬網(wǎng)應(yīng)接在公共接地端上。 1、調(diào)試靜態(tài)工作點(diǎn)接通直流電源前，先將rw調(diào)至最大， 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸出旋鈕旋至零。接通12v電源、調(diào)節(jié)rw，使ic2.0ma（即ue2.0v）， 用直流電壓表測(cè)量ub、ue、uc及用萬(wàn)用電表測(cè)量rb2值。記入表21。表2-1 測(cè) 量 值計(jì) 算 值 2、測(cè)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(hào)us，調(diào)節(jié)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的輸出旋鈕使放大器輸入電壓ui10mv，同時(shí)用示波器觀(guān)察放大器輸出電壓uo波形

10、，在波形不失真的條件下用交流毫伏表測(cè)量下述三種情況下的uo值，并用雙蹤示波器觀(guān)察uo和ui的相位關(guān)系，記入表22。表22 觀(guān)察記錄一組uo和u1波形2.41.22.42.43、觀(guān)察靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)電壓放大倍數(shù)的影響置rc2.4k，rl，ui適量，調(diào)節(jié)rw，用示波器監(jiān)視輸出電壓波形，在uo不失真的條件下，測(cè)量數(shù)組ic和uo值，記入表23。表23ic(ma)2.0uo(v)av測(cè)量ic時(shí)，要先將信號(hào)源輸出旋鈕旋至零（即使ui0）。 4、觀(guān)察靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)輸出波形失真的影響置rc2.4k，rl2.4k， ui0，調(diào)節(jié)rw使ic2.0ma，測(cè)出uce值，再逐步加大輸入信號(hào)，使輸出電壓u0 足夠大但不失真。

11、然后保持輸入信號(hào)不變，分別增大和減小rw，使波形出現(xiàn)失真，繪出u0的波形，并測(cè)出失真情況下的ic和uce值，記入表24中。每次測(cè)ic和uce 值時(shí)都要將信號(hào)源的輸出旋鈕旋至零。 ic(ma）uce(v)u0波形失真情況管子工作狀態(tài)2.0 5、測(cè)量最大不失真輸出電壓置rc2.4k，rl2.4k，按照實(shí)驗(yàn)原理2.4)中所述方法，同時(shí)調(diào)節(jié)輸入信號(hào)的幅度和電位器rw，用示波器和交流毫伏表測(cè)量uopp及uo值，記入表25。 表25 ic(ma)uim(mv)uom(v)uopp(v) 五、實(shí)驗(yàn)總結(jié) 1、 列表整理測(cè)量結(jié)果，并把實(shí)測(cè)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)算值比較（取一組

12、數(shù)據(jù)進(jìn)行比較），分析產(chǎn)生誤差原因。 2、總結(jié)rcrl及靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)放大器電壓放大倍數(shù)、輸入、輸出電阻的影響。3、討論靜態(tài)工作點(diǎn)變化對(duì)放大器輸出波形的影響。4、分析討論在調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)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(shí)驗(yàn)電路的性能指標(biāo)。2、能否用直流電壓表直接測(cè)量晶體管的ube？ 為什么實(shí)驗(yàn)中要采用測(cè)ub、ue，再間接算出ube的方法？ 3、怎樣測(cè)量rb2阻值？4、當(dāng)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怎樣變化？ 5、改變靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)放大器的輸入電阻ri有否影響？改變外接電阻rl對(duì)輸出電阻ro有否影響？ 6、在測(cè)試av，ri和ro時(shí)怎樣選擇輸入信號(hào)的大小和頻率？為什么信號(hào)頻率一般選1khz，而不選100khz或更高？