晶體管共射極單管放大電路實驗報告

1、廣州大學學生實驗報告院（系）名稱班別【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。【實驗儀器與材料】1.EL-ELA-IV的模擬電路實驗箱2.函數(shù)信號發(fā)生器3.雙蹤示波器4.交流毫伏表5.萬用電表6.連接線若干【實驗內(nèi)容與原理】查閱資料可知實驗箱中的三極管？=30-35,rbb,=200。圖1為電阻分壓式工作點穩(wěn)定單管放大器實驗電路圖。它的偏置電路采用所和RB2組成的分壓電路，并在發(fā)射極中接有電阻R,以穩(wěn)定放大器的靜態(tài)工作點。當在

2、放大器的輸入端加入輸入信號U后，在放大器的輸出端便可得到一個與U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。在右圖電路中，當流過基極偏置電阻的電流遠大于晶體管的基極電流時(一般510倍)，則它的靜態(tài)工作點可用下式估算：Uce=UCcIc(R+Re)電壓放大倍數(shù)：AvBRC/RL輸入電阻:Ri=RiRb2/rbe輸出電阻：RCrbe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，必定是理論設計與實驗

3、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。1.放大器靜態(tài)工作點的測量與調(diào)試(1)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Ui=0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，所以采用測量電壓廿或UC,然后算出IC的方法，例如，只要測出a,即可用IcIe4Re算出Ic(也可根據(jù)ICUCC

4、UC,由UC確定IC),同時也能算出：UBe=UB-UE,UCE=uc-UEo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。（2）靜態(tài)工作點的調(diào)試放大器靜態(tài)工作點的調(diào)試是指對管子集電極電流Ic（或Ue）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（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（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u,檢查輸

5、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2.靜態(tài)工作點對uo波形失真的影響改變電路參數(shù)UURe、RB（Ri、R2）都會引起靜態(tài)工作點的變化，如圖3所示。但通常多采用調(diào)節(jié)偏置電阻隹的方法來改變靜態(tài)工作點，如減小心,則可使靜態(tài)工作點提高等。圖3.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。2

6、、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。(1)電壓放大倍數(shù)A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U,在輸出電壓Uo不失真的情況下，單獨只用用交流毫伏表或者示波器測出Ui和Uo的有效值U和UO,則輸入電阻R的測量為了測量放大器的輸入電阻，按圖3電路在被測放大器的輸入端與信號源之間申入一已知電阻R,在放大器正常工作的情況下，單獨只用交流毫伏表或者示波器測出US和U,則根據(jù)輸入電阻的定義可得圖4輸入、輸出電阻測量電路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U

7、S和U,然后按UR=US-U求出U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R為同一數(shù)量級為好，本實驗可取R=12KQ。輸出電阻R0的測量按圖3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)R.UcUllU。即可求出Ro（°1）RLRORLUL在測試中應注意，必須保持RL接入前后輸入信號的大小不變。（4）最大不失真輸出電壓UOpp的測量（最大動態(tài)范圍）代二: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)即（改變靜態(tài)工作點）

8、，用示波器觀察u。，當輸出波形同時出現(xiàn)削底和縮頂現(xiàn)象（如圖4）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2/2Uoo或用示波器直接讀出UOp課。【實驗步驟】1 .調(diào)試靜態(tài)工作點在實驗箱上按電路圖連接好電路，接通直流電源前，先將R調(diào)至最大，不接入函數(shù)信號發(fā)生器。接通+12V電源、調(diào)節(jié)即使Ic=2.0mA（即U=2.0V）,用直流電壓表測量UB、UE、UC及用萬用電表測量也值。記錄于表一中。2 .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,在示波器的輸出端接入交流毫伏表，調(diào)節(jié)

9、函數(shù)信號發(fā)生器的輸出旋鈕使放大器輸入電壓U10mV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，記錄于表二中。3 .測量放大電路輸入電阻和輸出電阻(1)置Rc=2.4kQ,R=2.4KQ,Ic=2.0mA輸入f=1kHz的正弦信號電壓ui=10mV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,記錄于表三中。(2)保持us不變，斷開R,測量輸出電壓uo,記錄于表三中?！緦嶒灁?shù)據(jù)整理】表一Ic=2mA測量值計算值UB(V)UE(V)UC(V)R2(KQ)UBe(V)UCe(V)Ic(m

10、A2.662.007.6668.00.675.202.00表二Ic=2.0mAUi=10mV在舁廳pRC(KQ)R(KQ)UO(V)A觀察記錄一組uo和ui波形12.4oo0.20020.021.2oo0.11711.732.42.40.12312.3表三次數(shù)us/mVui/mVRi(kQ)uo/mVuL/mVRo(kQ)119.110.0測量值計算值196100測量值計算值217.69.60.9430.87519096.75.214.89320.510.4212104平均19.110.0199.3100.2【實驗結果與分析】:表一測量結果中：U-Ue=2.66V-2.00V=0.66V=Ub

11、eUC-UE=7.76V-2.00V=5.76V=UCe實測的靜態(tài)工作點與理論值基本T,相差并不大，說明電路理論值與計算值接近，是較為理想的工作狀態(tài)。實測UBe=UB-UE=0.66V,而理論為0.70V,產(chǎn)生誤差的原因可能是UB、UE的值接近，這種接近的兩個量相減的間接測量，則合成相對誤差就比較大了，因電路實驗模型老化等各種原因、電路中各個原件參數(shù)與標注參數(shù)有偏差、導致計算理論值與實際測量值有一些誤差、在可接受范圍內(nèi)可認為測量值有效。產(chǎn)生誤差的原因主要有以下幾點：（1）實驗連線有一定的阻值導致誤差存在；靜態(tài)工作點調(diào)試不準確，沒調(diào)到正確的靜態(tài)工作點。（3）溫度影響實驗器材的阻值；（4）信號不穩(wěn)

12、定，測量時信號過大導致靜態(tài)工作點失真；（5）在測量時沒有去掉輸入信號，導致測量存在誤差。二.查閱資料可知實驗箱中的三極管？=30-35,rbb,=200。表二中：取？=33,rbe=rbb,+（1+?）26mA/Ieg=200Q+（1+33）乂26+2Q=642Q對于測量電壓放大倍數(shù)理論值中Au=-bRC5,但實驗過程中無法直接得出b；而在實際放大倍數(shù)中，序號rbe1,2,3的電壓放大倍數(shù)分別為為20.0,11.7,12.3倍?？闯鼋尤腚娐返呢撦d對實際放大倍數(shù)有影響，與空載時的放大倍數(shù)相比，影響較大。晶體管共射極單管放大器中Rc,Rl及靜態(tài)工作點對放大器電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻的影響：

13、Rc越大，電壓放大倍數(shù)越大、輸入電阻不受影響、輸出電阻越大。Ri越大,電壓放大倍數(shù)越小、輸入電阻越小、輸出電阻不受影響。靜態(tài)工作點中電流越大，電壓放大倍數(shù)越大、輸入電阻越小、輸出電阻不受影響。但靜態(tài)工作太大或太小容易導致三極管進入飽和或截止。3 .表三中：計算輸入電阻公式：RRbi/（Rb2Rw）/be根據(jù)定義：輸入電阻RiuiuiRsIiusui輸出電阻Ro（巴1）RlUl3.1 放大電路直流工作點主要參數(shù)包括|BQ、|CQ、UCEQ,與電路元件參數(shù)Vcc、Rc、Rb、Re及晶體管的均有關，在實際工作中一般通過上偏置電阻Rbi來調(diào)節(jié)靜態(tài)工作點。放大電路主要性能參數(shù)中，靜態(tài)參數(shù)主要借助萬用表直

14、接或間接測量，動態(tài)參數(shù)則主要借助示波器測量。單管放大電路中直流工作點的設置會影響動態(tài)參數(shù)如電壓增益、輸入電阻、頻帶寬度等。發(fā)射極負反饋電阻會對放大電路的動態(tài)特性造成影響，如減小電壓增益，展寬頻帶等，但會穩(wěn)定靜態(tài)工作點。4 .討論靜態(tài)工作點變化對放大器輸出波形的影響。答：靜態(tài)工作點要選擇適合。若不適合的話，放大器輸出波形會失真。放大器的功能就是在不失真的情況下放大信號，失真了得放大信號是沒有意義的。具體來講：（1）靜態(tài)工作點在特性曲線的位置如果上升（變大），那么Q點會達到飽和區(qū)，會出現(xiàn)飽和失真，也就是正弦波信號上半部分會缺失；（2）靜態(tài)工作點在特性曲線的位置如果下降（變?。?，那么Q點會達到截止區(qū)

15、，會出現(xiàn)截止失真，也就是正弦波信號下半部分會缺失。5 .分析討論在調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題。我在調(diào)試中主要出現(xiàn)以下問題：（1）起初電源正負極接反了，導致表1、表2、表3出現(xiàn)奇怪數(shù)據(jù)，當時沒發(fā)現(xiàn)。做實驗時不管怎么調(diào)靜態(tài)工作點，輸出放大信號不會失真，此時檢查電路才發(fā)現(xiàn)。此類錯誤由粗心所造，以后應避免。（2）負載電阻插座接觸不良，可以對實驗儀器進行改造，負載電阻RLM以采用夾住的方法連接方可減少避免接觸不良問題。（3）實驗引出的測量線生銹，可能對實驗會造成較大的測量誤差。（4）RB2沒有調(diào)到合適阻值導致在調(diào)輸入信號時候正弦波在最大不失真情況下沒有達到上下同時失真。6 .分析靜態(tài)工作點對放大器性能的影響。

16、答：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；如工作點偏低則易產(chǎn)生截止，即uo的正半周被縮頂（一般截止失真不如飽和失真明顯）。這些情況都不符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)測試，即在放大器的輸入端加入一定的ui,以檢查輸出電壓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。7 .怎樣測量RL阻值？答：測量在線電阻時，要確認被測電路沒有并聯(lián)支路并且被測電路所有電源已關斷及所有電容已完全放電時，才可進行；因此本實驗測量隹時要將開關K斷開。測量前先將開關轉到電阻X1

17、K檔，然后把紅、黑表筆短路，調(diào)整“0Q”調(diào)整器，使指針指在0Q位置上（萬用表測量電阻時不同倍率檔的零點不同，每換一檔都應重新進行一次調(diào)零。），再把紅、黑表筆分開去測被測電阻的兩端，即可測出被測電阻R2的阻值八.總結放大器的參數(shù)對電壓放大倍數(shù)的影響及輸入輸出波形的相位變化情況答：由表22的實驗結果可知：在靜態(tài)工作點相同情況下1 .Rl越大,A越大；R越小，A越?。? .Rc越大，Av越大；R越小，Av越??；Av與R/Rc成正比。實驗滿足AVRl/Rcrbe公式。3 .輸入Ui與輸出uo的波形相位相反?！緦嶒炐牡谩勘敬螌嶒炇俏易龅牡诙€完整的電子電路實驗，從開始的預習理論計算到實際實驗，到實際搭建電路測量，在這整個過程中，我更深入的了解了單管放大電路的工作原理以及每個變量對放大電路的影響情況。在實驗中我也發(fā)現(xiàn)提前明白實驗測量原理的必要性，只有清楚自己該做什么了才能在實驗中有條不紊，才能在規(guī)定的時間內(nèi)及時完成實驗。第一次去的時候，由于預習不到位，導致最后最后都沒做完。第二次的時候我吸取上次的教訓，搭好電路。由