晶體管共射極單管放大器

1、晶體管共射極單管放大器 湖南工業(yè)大學湖南工業(yè)大學戴圣偉戴圣偉v 一、實驗目的一、實驗目的1、 學會放大器靜態(tài)工作點的調(diào)試方法，分析靜態(tài)工作點對放大器性能的影響。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 試方法。 3、 熟悉常用電子儀器及模擬電路實驗設備的使用。v 二、實驗原理二、實驗原理 圖21為電阻分壓式工作點穩(wěn)定單管放大器實驗電路圖。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。當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U0，從而實現(xiàn)了電壓放大。

2、圖21 共射極單管放大器實驗電路 在圖21電路中，當流過偏置電阻RB1和RB2 的電流遠大于晶體管T 的 基極電流IB時（一般510倍），則它的靜態(tài)工作點可用下式估算 CCB2B1B1BURRRUCEBEBEIRUUIUCEUCCIC（RCRE） 電壓放大倍數(shù) beLCVrRRA / 輸入電阻 RiRB1 / RB2 / rbe 輸出電阻 RORC 由于電子器件性能的分散性比較大，因此在設計和制作晶體管放大電路時，離不開測量和調(diào)試技術。在設計前應測量所用元器件的參數(shù)，為電路設計提供必要的依據(jù)，在完成設計和裝配以后，還必須測量和調(diào)試放大器的靜態(tài)工作點和各項性能指標。一個優(yōu)質(zhì)放大器，必定是理論設計

3、與實驗調(diào)整相結合的產(chǎn)物。因此，除了學習放大器的理論知識和設計方法外，還必須掌握必要的測量和調(diào)試技術。 放大器的測量和調(diào)試一般包括：放大器靜態(tài)工作點的測量與調(diào)試，消除干擾與自激振蕩及放大器各項動態(tài)參數(shù)的測量與調(diào)試等。v 1 1、放大器靜態(tài)工作點的測量與調(diào)試、放大器靜態(tài)工作點的測量與調(diào)試v 1)1)靜態(tài)工作點的測量靜態(tài)工作點的測量測量放大器的靜態(tài)工作點，應在輸入信號ui0的情況下進行， 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IC以及各電極對地的電位UB、UC和UE。一般實驗中，為了避免斷開集電極，所以采用測量電壓UE或UC，然后算出IC的方

4、法，例如，只要測出UE，即可用 算出IC（也可根據(jù) ，由UC確定IC），同時也能算出UBEUBUE，UCEUCUE。為了減小誤差，提高測量精度，應選用內(nèi)阻較高的直流電壓表。EEECRUIICCCCCRUUIv 2)靜態(tài)工作點的調(diào)試靜態(tài)工作點的調(diào)試v 放大器靜態(tài)工作點的調(diào)試是指對管子集電極電流IC（或UCE）的調(diào)整與測試。 靜態(tài)工作點是否合適，對放大器的性能和輸出波形都有很大影響。如工作點偏高，放大器在加入交流信號以后易產(chǎn)生飽和失真，此時uO的負半周將被削底，如圖22(a)所示；如工作點偏低則易產(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

5、合不失真放大的要求。所以在選定工作點以后還必須進行動態(tài)調(diào)試，即在放大器的輸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足要求。如不滿足，則應調(diào)節(jié)靜態(tài)工作點的位置。 (a) (b) 圖22 靜態(tài)工作點對uO波形失真的影響v 改變電路參數(shù)UCC、RC、RB（RB1、RB2）都會引起靜態(tài)工作點的變化，如圖23所示。但通常多采用調(diào)節(jié)偏置電阻RB2的方法來改變靜態(tài)工作點，如減小RB2，則可使靜態(tài)工作點提高等。 圖23 電路參數(shù)對靜態(tài)工作點的影響 最后還要說明的是，上面所說的工作點“偏高”或“偏低”不是絕對的，應該是相對信號的幅度而言，如輸入信號幅度很小，即使工作點較高或較低也不一定會出

6、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)工作點設置配合不當所致。如需滿足較大信號幅度的要求，靜態(tài)工作點最好盡量靠近交流負載線的中點。 v 2 2、放大器動態(tài)指標測試、放大器動態(tài)指標測試 放大器動態(tài)指標包括電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻、最大不失真輸 出電壓（動態(tài)范圍）和通頻帶等。v 1) 1) 電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)AVAV的測量的測量 調(diào)整放大器到合適的靜態(tài)工作點，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v 2) 2) 輸入電阻輸入電阻RiRi的測量的測量 為了測量放大器的輸入電阻，按圖24 電路在被測放大器的輸入端

7、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 i0VUUARUUURUUIURiSiRiiii 測量時應注意下列幾點: 由于電阻R兩端沒有電路公共接地點，所以測量R兩端電壓 UR時 必須分別測出US和Ui，然后按URUSUi求出UR值。 電阻R的值不宜取得過大或過小，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，本實驗可取R12K。v 3)輸出電阻輸出電阻R0的測量的測量 按圖2-4電路，在放大器正常工作條件下，測出輸出端不接負載 RL的 輸出電壓UO和接入負載后的輸出電壓UL， 根據(jù) 即可求出 在測試中應注意，

8、必須保持RL接入前后輸入信號的大小不變。圖24 輸入、輸出電阻測量電路 OLOLLURRRULLOO1)RUU(Rv 4)最大不失真輸出電壓最大不失真輸出電壓UOPP的測量（最大動態(tài)范圍）的測量（最大動態(tài)范圍） 如上所述，為了得到最大動態(tài)范圍，應將靜態(tài)工作點調(diào)在交流負載線的中點。為此在放大器正常工作情況下，逐步增大輸入信號的幅度，并同時調(diào)節(jié)RW（改變靜態(tài)工作點），用示波器觀察uO，當輸出波形同時出現(xiàn)削底和縮頂現(xiàn)象（如圖25）時，說明靜態(tài)工作點已調(diào)在交流負載線的中點。然后反復調(diào)整輸入信號，使波形輸出幅度最大，且無明顯失真時，用交流毫伏表測出UO（有效值），則動態(tài)范圍等于 ?；蛴檬静ㄆ髦苯幼x出UO

9、PP來。 0U22圖 25 靜態(tài)工作點正常，輸入信號太大引起的失真 v 5)放大器幅頻特性的測量放大器幅頻特性的測量 放大器的幅頻特性是指放大器的電壓放大倍數(shù)AU與輸入信號頻率f 之間的關系曲線。單管阻容耦合放大電路的幅頻特性曲線如圖26所示，Aum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 倍，即0.707Aum所對應的頻率分別稱為下限頻率fL和上限頻率fH，則通頻帶fBWfHfL 放大器的幅率特性就是測量不同頻率信號時的電壓放大倍數(shù)AU。為此，可采用前述測AU的方法，每改變一個信號頻率，測量其相應的電壓放大倍數(shù)，測量時應注意取點要恰當，在低頻段與高頻段應多測幾點

10、，在中頻段可以少測幾點。此外，在改變頻率時，要保持輸入信號的幅度不變，且輸出波形不得失真。v 6)干擾和自激振蕩的消除干擾和自激振蕩的消除 參考實驗附錄2/ 1圖 26 幅頻特性曲線 3DG 9011(NPN) 3CG 9012(PNP) 9013(NPN)圖27晶體三極管管腳排列 v 三、實驗設備與器件三、實驗設備與器件 1、THM-3型模擬電路實驗箱 2、雙蹤示波器 3、交流毫伏表 4、直流電壓表 5、直流毫安表 6、萬用電表 7、單管/負反饋兩級放大電路固定線路板v 四、實驗內(nèi)容四、實驗內(nèi)容 將單管/負反饋兩極放大器固定線路板插入THM-3實驗箱四個綠色固定插孔中，按實驗電路圖21接線。

11、各電子儀器可按實驗一中圖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，同時信號源、交流毫伏表和示波器的引線應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)應接在公共接地端上。v 1 1、調(diào)試靜態(tài)工作點、調(diào)試靜態(tài)工作點 接通直流電源前，先將單管/負反饋兩級放大器RW1電位器調(diào)至最大，接入電流表， 并將THM-3實驗箱上函數(shù)信號發(fā)生器輸出旋鈕旋至零（暫不接入信號源）。將實驗箱直流穩(wěn)壓電源12V用鎖緊線對應接入固定線路板+12V電源插孔中，調(diào)節(jié)RW1，使IC2.0mA（即UE2.0V）， 用直流電壓表測量UB、UE、UC及用萬用電表測量RB2值。記入表21。 表2-1 IC2

12、mA測 量 值計 算 值UB（V）UE（V）UC（V）RB2（K）UBE（V）UCE（V）IC（mA）v 2 2、測量電壓放大倍數(shù)、測量電壓放大倍數(shù) 調(diào)節(jié)THM-3實驗箱上函數(shù)信號發(fā)生器，在放大器輸入端加入頻率為1KHz的正弦信號uS，調(diào)節(jié)函數(shù)信號發(fā)生器的輸出旋鈕使放大器輸入電壓Ui10mV，同時用示波器觀察放大器輸出電壓uO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，并用雙蹤示波器觀察uO和ui的相位關系，記入表22。 表22 Ic2.0mA Ui mVRC（K）RL(K)Uo(V)AV觀察記錄一組uO和u1波形2.41.22.42.4v 3、觀察靜態(tài)工作點對電壓放大倍

13、數(shù)的影響、觀察靜態(tài)工作點對電壓放大倍數(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，測量數(shù)組IC和UO值，記入表23。 表23RC2.4K RL UimV IC(mA)2.0UO(V)AV測量IC時，要先將信號源輸出旋鈕旋至零（即使Ui0）。 v 4 4、觀察靜態(tài)工作點對輸出波形失真的影響、觀察靜態(tài)工作點對輸出波形失真的影響 置RC2.4K，RL2.4K， ui0，調(diào)節(jié)RW1使IC2.0mA，測出UCE值，再逐步加大輸入信號，使輸出電壓u0 足夠大但不失真。 然后保持輸入信號不變，分別增大和減小RW，使波形出現(xiàn)失真，繪出u0的波形，并測出失

14、真情況下的IC和UCE值，記入表24中。每次測IC和UCE 值時都要將信號源的輸出旋鈕旋至零。 表24 RC2.4K RL UimVIC(mA)UCE(V)u0波形失真情況管子工作狀態(tài)2.0v 5 5、測量最大不失真輸出電壓、測量最大不失真輸出電壓 置RC2.4K，RL2.4K，按照實驗原理2.4)中所述方法，同時調(diào)節(jié)輸入信 號的幅度和電位器RW，用示波器和交流毫伏表測量UOPP及UO值，記入表25。 表表2 25 R5 RC2.4K R2.4K RL2.4K2.4KIC(mA) Uim(mV)Uom(V)UOPP(V)v *6、測量輸入電阻和輸出電阻、測量輸入電阻和輸出電阻 置RC2.4K，RL2.4K，IC2.0mA。輸入f1KHz的正弦信號，在輸 出電壓uo不失真的情況下，用交流毫伏表測出US，Ui和UL記入表2-6。 保持US不變，斷開RL，測量輸出電壓Uo，記入表2-6。 表2-6 Ic2mA Rc2.4K RL2.4K US(mv)Ui(mv)Ri（K）UL（V）UO（V）R0（K）測量值計算值測量值計算值v * *7 7、測量幅頻特性曲線、測量幅頻特性曲線 取IC2.0mA，RC2.4K，RL2.4K。 保持輸入信號ui的幅度不變，改變信號源頻率f，逐點測出相應的輸出電壓UO，記入表27。 表27 Ui mV fl fo fn f（KHz）UO（V）AV