單管交流放大電路實(shí)驗(yàn)任務(wù)書

1、實(shí)驗(yàn)二 單管交流放大電路一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）熟悉晶體管的管型、管腳和電解電容器的極性。（2）測(cè)量單管放大電路的電壓增益，并比較測(cè)量值與計(jì)算值。（3）測(cè)定單級(jí)共射放大電路輸入與輸出波形的相位關(guān)系。（4）測(cè)定負(fù)載電阻對(duì)電壓增益的影響。（5）熟悉放大器靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)試方法以及靜態(tài)工作點(diǎn)變化對(duì)放大器性能的影響。（6）研究放大器的動(dòng)態(tài)性能。 二、實(shí)驗(yàn)器材虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)備u 操作系統(tǒng)為Windows XP的計(jì)算機(jī) 1臺(tái)u Electronics Workbench Multisim 8.x9.x電子線路仿真軟件 1套u(yù) 示波器 Oscilloscope1臺(tái)u 直流穩(wěn)壓源1個(gè)u 數(shù)字萬用表1個(gè)u 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器1

2、臺(tái)u 電阻（2K，1/4W）2個(gè)u 電阻（5.1K，1/4W）1個(gè)u 電阻（680，1/4W）1個(gè)u 電阻（4.7K，1/4W）2個(gè)u 電解電容（10F，25V）2個(gè)u 電解電容（47F，25V）1個(gè)u NPN型晶體管2N39031個(gè)實(shí)際工程實(shí)驗(yàn)設(shè)備u 模擬實(shí)驗(yàn)箱1臺(tái)u 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器 DF1647 1臺(tái)u 雙蹤示波器 DF4320 1臺(tái)u 數(shù)字萬用表 DT9806 1個(gè)u 晶體管毫伏表 DF2173B1臺(tái)u 電阻（2K，1/4W）2個(gè)u 電阻（5.1K，1/4W）1個(gè)u 電阻（680，1/4W）1個(gè)u 電阻（4.7K，1/4W）2個(gè)u 電解電容（10F，25V）2個(gè)u 電解電容（47F，25

3、V）1個(gè)u NPN型晶體管2N39031個(gè)三、實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)電路晶體三極管由半導(dǎo)體材料硅或鍺制成。各種管的外形和管芯在制造工藝上各有不同，但最基本的結(jié)構(gòu)只有NPN型和PNP型兩種，管芯內(nèi)部包含由兩個(gè)PN結(jié)組成的三個(gè)區(qū)（發(fā)射區(qū)、基區(qū)、集電區(qū)）。三極管的工作狀態(tài)可以分為以下三個(gè)區(qū)域：（1）截止區(qū)減小基極電流IB、集電極電流IC也隨著減小，當(dāng)IB=0時(shí)，IC0，即特性曲線幾乎與橫軸重合，這時(shí)，三極管相當(dāng)于一個(gè)斷開的開關(guān)。（2）飽和區(qū)三極管的發(fā)射結(jié)、集電結(jié)均處于正向偏置，IC基本上不受IB控制（ICIB），晶體管失去了電流放大作用。這時(shí)，VCE很小，晶體管相當(dāng)于一個(gè)接通的開關(guān)，使電源電壓VCC幾乎全加

4、到集電極電阻RC上。（3）放大區(qū)發(fā)射結(jié)正向偏置、集電結(jié)反向偏置，IC的變化取決于IB（IC=IB），基本上與VCE無關(guān)，晶體管具有電流放大作用。這時(shí)晶體管工作于線性放大區(qū)。截止、放大、飽和三個(gè)區(qū)的VBE數(shù)值見表2-1。表2-1 VBE數(shù)值表管 型類 型截 止放 大飽 和鍺管NPN0.1V0.2V0.3VPNP0.1V0.2V0.3V硅管NPN0.5V0.6V0.7VPNP0.5V0.6V0.7V對(duì)放大器的基本要求是：有的電壓放大倍數(shù)，輸出電壓波形失真要小。放大器工作時(shí)，晶體管應(yīng)工作在放大區(qū)，如果靜態(tài)工作點(diǎn)選擇不當(dāng)，或輸入信號(hào)過大，都會(huì)使輸出波形產(chǎn)生非線性失真。一般采用改變偏置電阻RB的方法來調(diào)

5、節(jié)靜態(tài)工作點(diǎn)。當(dāng)放大器的輸入信號(hào)幅值較小時(shí)，在保證輸出電壓波形不失真的條件下，常選取較低的靜態(tài)工作點(diǎn)，以降低放大器噪聲和電源的能量損耗。實(shí)際使用中，常通過測(cè)量RC上電壓的方法來測(cè)量集電極電流IC。放大器的電壓增益Au可用交流輸出電壓峰值Uop除以輸入電壓峰值Uip來計(jì)算在單級(jí)共射放大器中，集電極等效交流負(fù)載電阻為晶體管的輸入電阻rbe可估算為式中，IE為靜態(tài)發(fā)射極電流，也可用靜態(tài)集電極電流ICQ來代替。當(dāng)發(fā)射極旁路電容CE的容量足夠大時(shí)，CE的容抗近似于零，CE與發(fā)射極電阻RE的并聯(lián)總阻抗也近似于零，晶體管的發(fā)射極相當(dāng)于交流接地，則電壓增益的計(jì)算公式為放大器的輸入電阻Ri為分壓電阻RB1，RB

6、2及晶體管輸入電阻rbe三者的并聯(lián)值，即Ri=RB1RB2rbe輸出電阻Ro近似等于集電極負(fù)載電阻RE，則有Ro=RE當(dāng)發(fā)射極旁路電容CE斷開時(shí)，在發(fā)射極電阻上產(chǎn)生串聯(lián)電流負(fù)反饋，則電壓增益為這時(shí)輸入電阻Ri為RB1，RB2和rbe+（1+）RE的并聯(lián)值，即Ri=RB1RB2rbe+（1+）RE輸出電阻Ro仍近似等于集電極負(fù)載電阻RC。圖2-1 單管交流放大電路實(shí)驗(yàn)原理圖四、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)內(nèi)容1、閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書附錄中有關(guān)晶體管的管腳識(shí)別部分；根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，擬定晶體管的管腳識(shí)別測(cè)量實(shí)驗(yàn)的操作過程。2、了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，掌握放大器的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的測(cè)試方法，明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?、閱讀有關(guān)的實(shí)驗(yàn)測(cè)量?jī)x器設(shè)備的結(jié)構(gòu)原理

7、及使用方法。4、電路如圖2-1所示。設(shè)晶體管：=60，RB1=4.7K，RB2=2K，RC=2 K，RE=680，試計(jì)算：（1）靜態(tài)工作點(diǎn)值：IEQ、ICQ、UCEQ和rbe。（2）求RL=和RL=4.7 K兩種情況下，放大器的電壓放大倍數(shù)。五、實(shí)驗(yàn)步驟 1、晶體管工作在放大狀態(tài)下有關(guān)參數(shù)的測(cè)量。（1）創(chuàng)建如圖2-1所示單管交流放大電路。單擊仿真開關(guān)，進(jìn)行仿真分析。調(diào)節(jié)基極偏置電阻RW，觀察示波器輸出波形，使三極管工作在放大狀態(tài)。用數(shù)字萬用表或動(dòng)態(tài)測(cè)試探針分別測(cè)量節(jié)點(diǎn)電壓VB、VC、VE及輸出電壓Uo，并記錄測(cè)量結(jié)果于表2-2中。（2）創(chuàng)建如圖2-1所示單管交流放大電路（加上負(fù)載電阻RL=4.

8、7 K）。單擊仿真開關(guān)，進(jìn)行仿真分析。調(diào)節(jié)基極偏置電阻RW，觀察示波器輸出波形，使三極管工作在放大狀態(tài)。用數(shù)字萬用表或動(dòng)態(tài)測(cè)試探針分別測(cè)量節(jié)點(diǎn)電壓VB、VC、VE及輸出電壓Uo，并記錄測(cè)量結(jié)果于表2-2中。（3）創(chuàng)建如圖2-1所示單管交流放大電路（集電極偏置電阻RC改為5.1 K）。單擊仿真開關(guān)，進(jìn)行仿真分析。調(diào)節(jié)基極偏置電阻RW，觀察示波器輸出波形，使三極管工作在放大狀態(tài)。用數(shù)字萬用表或動(dòng)態(tài)測(cè)試探針分別測(cè)量節(jié)點(diǎn)電壓VB、VC、VE及輸出電壓Uo，并記錄測(cè)量結(jié)果于表2-2中。表2-2 單管放大電路測(cè)量數(shù)據(jù)記錄表格Ui= RL= f=工 作 狀 態(tài)測(cè) 量 數(shù) 據(jù)VB（V）VC（V）VE（V）UO

9、（V）輸出波形RC=2K調(diào)節(jié)RW使放大器工作在放大RL=4.7KRL=飽和RL=截止RL=RC=5.1K放大器工作在放大狀態(tài)RL= 2、晶體管工作在截止?fàn)顟B(tài)下有關(guān)參數(shù)的測(cè)量。創(chuàng)建如圖2-1所示單管交流放大電路。單擊仿真開關(guān)，進(jìn)行仿真分析。調(diào)節(jié)基極偏置電阻RW，觀察示波器輸出波形，使三極管工作在截止?fàn)顟B(tài)。用數(shù)字萬用表或動(dòng)態(tài)測(cè)試探針分別測(cè)量節(jié)點(diǎn)電壓VB、VC及VE，并記錄測(cè)量結(jié)果于表2-2中。3、晶體管工作在飽和狀態(tài)下有關(guān)參數(shù)的測(cè)量。創(chuàng)建如圖2-1所示單管交流放大電路。單擊仿真開關(guān)，進(jìn)行仿真分析。調(diào)節(jié)基極偏置電阻RW，觀察示波器輸出波形，使三極管工作在飽和狀態(tài)。用數(shù)字萬用表或動(dòng)態(tài)測(cè)試探針分別測(cè)量節(jié)點(diǎn)電壓VB、VC及VE，并記錄測(cè)量結(jié)果于表2-2中。六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析及討論 （1）在相關(guān)步驟中，將放大器電壓增益的測(cè)量值與計(jì)算值比較，情況如何？