三极管共射极放大电路PPT讲稿.ppt

三极管共射极放大电路第1页，共32页，编辑于2022年，星期三一、实验目的一、实验目的1.学习共射放大电路的设计方法与调试技术；学习共射放大电路的设计方法与调试技术；2.掌握放大器静态工作点的测量与调整方法，了解在不同偏掌握放大器静态工作点的测量与调整方法，了解在不同偏置条件下静态工作点对放大器性能的影响；置条件下静态工作点对放大器性能的影响；3.学习放大电路的电压放大倍数、输入电阻、输出电阻及频学习放大电路的电压放大倍数、输入电阻、输出电阻及频率特性等性能指标的测试方法；率特性等性能指标的测试方法；4.了解静态工作点与输出波形失真的关系，掌握最大不失真了解静态工作点与输出波形失真的关系，掌握最大不失真输出电压的测量方法；输出电压的测量方法；5.进一步熟悉示波器、函数信号发生器、交流毫伏表的使用。进一步熟悉示波器、函数信号发生器、交流毫伏表的使用。第2页，共32页，编辑于2022年，星期三二、相关知识二、相关知识实验准备：实验准备：阅读实验说明部分内容。阅读实验说明部分内容。使用使用EDA软件对电路进行仿真。软件对电路进行仿真。做好实验预习报告备查。做好实验预习报告备查。第3页，共32页，编辑于2022年，星期三在电路中静态工作点为：在电路中静态工作点为：动态参数：动态参数：电压放大倍数电压放大倍数其中：其中：二、相关知识二、相关知识第4页，共32页，编辑于2022年，星期三二、相关知识二、相关知识 要使放大器不失真地放大，工作点必须选择合适。初选静要使放大器不失真地放大，工作点必须选择合适。初选静态工作点时，可以选取直流负载线的中点，态工作点时，可以选取直流负载线的中点，即即VCE1/2VC或或IC1/2ICS。(ICS为集电极饱和电流，为集电极饱和电流，ICSVC/RC)。这样便可获得较大输出动态范围。当放大器输出端接有这样便可获得较大输出动态范围。当放大器输出端接有负载负载RL时，因交流负载线比直流负载线要陡，所以放大器时，因交流负载线比直流负载线要陡，所以放大器动态范围要变小，如图动态范围要变小，如图1所示。当发射极接有电阻时，也会所示。当发射极接有电阻时，也会使信号动态范围变小。要得到最佳静态工作点，还要通过调使信号动态范围变小。要得到最佳静态工作点，还要通过调试来确定，一般用调节偏置电阻试来确定，一般用调节偏置电阻RW1的方法来调整静态工作的方法来调整静态工作点。点。第5页，共32页，编辑于2022年，星期三二、相关知识二、相关知识图图1 放大器最佳静态工作点放大器最佳静态工作点第6页，共32页，编辑于2022年，星期三二、相关知识（测量线）二、相关知识（测量线）同轴连接器同轴连接器信号参考信号参考屏蔽线屏蔽线信号输入信号输入第7页，共32页，编辑于2022年，星期三二、相关知识（电路原理图）二、相关知识（电路原理图）第8页，共32页，编辑于2022年，星期三二、相关知识（二、相关知识（Pspice电路原理图）电路原理图）第9页，共32页，编辑于2022年，星期三二、相关知识二、相关知识 上页电路图共射放大电路的基极偏置电路采用上页电路图共射放大电路的基极偏置电路采用RB1=RW1+R3和和RB2=RW2+R4组成的分压电路，并在发组成的分压电路，并在发射级中接有电阻射级中接有电阻RE=R6，用来稳定静态工作点。当，用来稳定静态工作点。当在在放大电路输入端输入信号放大电路输入端输入信号Vi后，在放大电路输出端便后，在放大电路输出端便可得到与可得到与Vi相位相反、被放大了的输出信号相位相反、被放大了的输出信号Vo，实现了，实现了电压放大。电压放大。注意：注意：Vi与与Vs的区别，的区别，Vi是输入信号，是输入信号，Vs是为了是为了测量输入电阻的附加信号。测量输入电阻的附加信号。第10页，共32页，编辑于2022年，星期三二、相关知识（晶体管管脚图）二、相关知识（晶体管管脚图）第11页，共32页，编辑于2022年，星期三四、实验内容四、实验内容1.静态工作点的调整和测量静态工作点的调整和测量2.RL及及RL2K时，电压放大倍数的测量时，电压放大倍数的测量3.3.最大不失真输出电压最大不失真输出电压Vomax（有效值）（有效值）4.输入电阻和输出电阻的测量输入电阻和输出电阻的测量5.放大电路上限频率放大电路上限频率fH、下限频率、下限频率fL的测量的测量6.观察静态工作点对输出波形的影响观察静态工作点对输出波形的影响第12页，共32页，编辑于2022年，星期三1.静态工作点的静态工作点的调整和测量调整和测量1.按所设计的放大器的元件连接电路，根据电路原理图仔细检按所设计的放大器的元件连接电路，根据电路原理图仔细检查电路的完整性。查电路的完整性。2.开启实验箱电源，用万用表检测开启实验箱电源，用万用表检测15V工作电压，确认后，工作电压，确认后，关闭实验箱电源。关闭实验箱电源。3.将放大器电路板的工作电源端与将放大器电路板的工作电源端与15V直流稳压电源接通。直流稳压电源接通。然后，开启实验箱电源。此时，放大器处于工作状态。然后，开启实验箱电源。此时，放大器处于工作状态。第13页，共32页，编辑于2022年，星期三1.静态静态工作点的调整和测量工作点的调整和测量4.将将K1用连接线短路（闭合），用连接线短路（闭合），RW2用连接线短路，调节电位用连接线短路，调节电位器器RW1，使电路满足设计要求（，使电路满足设计要求（ICQ1.5mA）。为方便起）。为方便起见，测量见，测量ICQ时，一般采用测量电阻时，一般采用测量电阻Rc两端的压降两端的压降VRc，然后根据然后根据ICQ=VRcRc计算出计算出ICQ。5.测量测量晶体管共射极晶体管共射极放大电路的静态工作点，并将测量值放大电路的静态工作点，并将测量值与理论估算值记录在下表中。与理论估算值记录在下表中。6.要充分考虑到万用表直流电压档内阻对被测电路的影响要充分考虑到万用表直流电压档内阻对被测电路的影响。7.如果测出如果测出VCEQ0.5V，则说明三极管已经饱和；如果，则说明三极管已经饱和；如果VCEQ+VC则说明则说明三极管已经截止。三极管已经截止。8.晶体管若晶体管若VBEQ 2V，估计该晶体管已被击穿。，估计该晶体管已被击穿。第14页，共32页，编辑于2022年，星期三1.静态静态工作点的调整和测量工作点的调整和测量测量值测量值理论估算值理论估算值VBQ(V)VBEQ(V)VCEQ(V)ICQ(mA)VBQ(V)VBEQ(V)VCEQ(V)ICQ(mA)第15页，共32页，编辑于2022年，星期三2.电压放大倍数的测量电压放大倍数的测量测量电压放大倍数测量电压放大倍数Au的方框图的方框图（放大电路的工作电源未表示）（放大电路的工作电源未表示）第16页，共32页，编辑于2022年，星期三2.电压放大倍数的测量电压放大倍数的测量测量最大不失真输出测量最大不失真输出电压电压Vomax方框图方框图（放大电路的工作电源未表示）（放大电路的工作电源未表示）第17页，共32页，编辑于2022年，星期三2.电压放大倍数的测量电压放大倍数的测量1.保持放大器的静态工作点不变保持放大器的静态工作点不变，调节函数信号发生器，使其，调节函数信号发生器，使其输出频率输出频率f1kHz、幅度为、幅度为10mV的正弦波的正弦波，并将它加到放大电，并将它加到放大电路的输入端，作为信号源电压路的输入端，作为信号源电压Vs。不接输出负载电阻，即：。不接输出负载电阻，即：RL(开路开路)。放大电路的输出端接示波器，观察示波器所显示放大电路的输出端接示波器，观察示波器所显示的输出电压的输出电压Vo，当波形无失真现象时，用，当波形无失真现象时，用交流毫伏表分别测出交流毫伏表分别测出Vs、Vi、V o（RL）的大小，将其值记录在下表中。然后）的大小，将其值记录在下表中。然后根据公式算出电压放大倍数根据公式算出电压放大倍数Au。2.增大输入信号幅度，用示波器监视输出波形、交流毫伏表增大输入信号幅度，用示波器监视输出波形、交流毫伏表测出最大不失真输出电压测出最大不失真输出电压Vomax，并记录在下表中。，并记录在下表中。第18页，共32页，编辑于2022年，星期三2.电压放大倍数的测量电压放大倍数的测量3.放大电路输出端接入负载电阻放大电路输出端接入负载电阻RL=2K，保持函数信号发生，保持函数信号发生器输出频率器输出频率f1kHz、幅度为、幅度为10mV的正弦波不变，测出此的正弦波不变，测出此时的输出电压时的输出电压Vo（RL=2K），将其值记录在下表中。），将其值记录在下表中。然后根据公式计算电压放大倍数然后根据公式计算电压放大倍数Au，并分析负载对放大，并分析负载对放大电路电压放大倍数的影响。电路电压放大倍数的影响。4.增大输入信号幅度，用示波器监视输出波形、交流毫伏表增大输入信号幅度，用示波器监视输出波形、交流毫伏表测出最大不失真输出电压测出最大不失真输出电压Vomax，并记录在下表中。，并记录在下表中。第19页，共32页，编辑于2022年，星期三2.电压放大倍数的测量电压放大倍数的测量5.用示波器双踪观察用示波器双踪观察Vo和和Vi的波形，测出它们的大小和相位。的波形，测出它们的大小和相位。并将波形画在同一坐标纸上。并将波形画在同一坐标纸上。测试条件测试条件实测值（有效值）实测值（有效值）理论值理论值Vs（mV）Vi（mV）Vo或或Vo（V）Vomax（V）AuAuRL=RL=2K表：表：注意注意 在做最后一个实验之前，应一直保持静态工作点不变。如果不在做最后一个实验之前，应一直保持静态工作点不变。如果不小心调了电位器小心调了电位器RW1，则应重新进行静态调试，然后再继续完成各，则应重新进行静态调试，然后再继续完成各个实验。个实验。第20页，共32页，编辑于2022年，星期三3.输入电阻和输出电阻的测量输入电阻和输出电阻的测量(1)放大电路的输入电阻放大电路的输入电阻Ri 的测量的测量 放大电路的输入放大电路的输入电阻电阻Ri可用电阻可用电阻分分压法压法来测量，图中来测量，图中R为已知阻值的外接电阻，用交流毫伏表分别测出为已知阻值的外接电阻，用交流毫伏表分别测出Vs和和Vi，则，则图图 放大电路输入电阻的测量放大电路输入电阻的测量若若R为可变电阻，调节为可变电阻，调节R的阻值，使的阻值，使Vi=1/2Vs，则，则Ri=R。这种方法。这种方法称为称为半压法半压法测输入电阻。测输入电阻。第21页，共32页，编辑于2022年，星期三3.输入电阻和输出电阻的测量输入电阻和输出电阻的测量输入电阻测量原理方框图输入电阻测量原理方框图（放大电路的工作电源未表示）（放大电路的工作电源未表示）按图接线，用示波器监视输出波形，交流毫伏表测出按图接线，用示波器监视输出波形，交流毫伏表测出Vs和和Vi有效值。有效值。由于由于R两端没有电路的公共接地点，若用交流毫伏表直接测两端没有电路的公共接地点，若用交流毫伏表直接测R上的上的压降，则会引入干扰，造成测量误差。压降，则会引入干扰，造成测量误差。第22页，共32页，编辑于2022年，星期三3.输入电阻和输出电阻的测量输入电阻和输出电阻的测量图图 放大电路输出电阻的测量放大电路输出电阻的测量(2)放大电路的输出电阻放大电路的输出电阻Ro 的测量的测量 放大电路的输出电阻可用增益放大电路的输出电阻可用增益改变法改变法来测量，分别测来测量，分别测出负载开路时的输出电压出负载开路时的输出电压V o和带上负载和带上负载RL后的输出电压后的输出电压Vo，则，则也可采用也可采用半压法半压法测输出电测输出电阻。阻。第23页，共32页，编辑于2022年，星期三3.输入电阻和输出电阻的测量输入电阻和输出电阻的测量输出电阻测量原理方框图输出电阻测量原理方框图（放大电路的工作电源未表示）（放大电路的工作电源未表示）按图接线，用示波器监视输出波形，用交流毫伏表分别测出按图接线，用示波器监视输出波形，用交流毫伏表分别测出空载和带载时的输出有效值。空载和带载时的输出有效值。第24页，共32页，编辑于2022年，星期三4.放大电路上限频率放大电路上限频率fH、下限频率、下限频率fL的测量的测量放大电路的通频带放大电路的通频带 通常当电压增益下降到中频增益通常当电压增益下降到中频增益0.707倍时倍时(按功率分贝数即下降按功率分贝数即下降3dB)所对应的上下限频率用所对应的上下限频率用 fH和和 fL表示，如图所示，则表示，如图所示，则fH与与fL之间的范之间的范围就称为放大电路的通频带宽度围就称为放大电路的通频带宽度BW 。即即频率特性曲线图频率特性曲线图第25页，共32页，编辑于2022年，星期三4.放大电路上限频率放大电路上限频率fH、下限频率、下限频率fL的测量的测量测量方法测量方法（1）在）在ICQ1.5mA，RL=情况下，将频率为情况下，将频率为1KHz的正弦的正弦信号加在放大器的输入端，增大输入信号幅度，监视输出电压信号加在放大器的输入端，增大输入信号幅度，监视输出电压Vo仍保持不失真的正弦波。仍保持不失真的正弦波。用交流毫伏表测出此时输出电压用交流毫伏表测出此时输出电压值值Vo；（2）保持信号源输出信号幅度不变，改变信号源输出频率（增）保持信号源输出信号幅度不变，改变信号源输出频率（增加或减小）加或减小），当交流毫伏表测数的输出电压值达到，当交流毫伏表测数的输出电压值达到Vo0.707值时，值时，停止信号源频率的改变，此时信号源所对应的输出频率即为上限停止信号源频率的改变，此时信号源所对应的输出频率即为上限频率频率fH或下限频率或下限频率fL。第26页，共32页，编辑于2022年，星期三4.放大电路上限频率放大电路上限频率fH、下限频率、下限频率fL的测量的测量上下限频率测量原理方框图上下限频率测量原理方框图（放大电路的工作电源未表示）（放大电路的工作电源未表示）第27页，共32页，编辑于2022年，星期三静态工作点对输出电压波形的影响静态工作点对输出电压波形的影响:I ICQCQ，v vo o出现饱和失真，形状为出现饱和失真，形状为“削顶削顶”失真。失真。I ICQCQ，v vo o出现截止失真，形状为出现截止失真，形状为“缩顶缩顶”失真。失真。I ICQCQ正常，当加大输入信号时，正常，当加大输入信号时，v vo o同时出现饱和与截止失真。同时出现饱和与截止失真。5.观察观察静态工作点对输出波形的影响静态工作点对输出波形的影响第28页，共32页，编辑于2022年，星期三5.观察观察静态工作点对输出波形的影响静态工作点对输出波形的影响 在在ICQ1.5mA，RL=情况下，将频率为情况下，将频率为1KHz的正弦信号加在放大的正弦信号加在放大器的输入端，增大输入信号幅度，监视输出电压器的输入端，增大输入信号幅度，监视输出电压Vo仍保持不失真的正弦仍保持不失真的正弦波。波。将电位器将电位器RW1的滑动端调到最下端，使静态电流的滑动端调到最下端，使静态电流ICQ下降，用示波下降，用示波器观察输出波形是否出现失真、记录此时的波形，并测出相应的集电器观察输出波形是否出现失真、记录此时的波形，并测出相应的集电极静态电流极静态电流。若失真不够明显，可适当增大输入信号。若失真不够明显，可适当增大输入信号。将电位器将电位器RW1的滑动端调到最上端，此时静态电流的滑动端调到最上端，此时静态电流ICQ增大，观增大，观察输出波形失真的变化，记录此时的波形，并测出相应的集电极察输出波形失真的变化，记录此时的波形，并测出相应的集电极静态电流静态电流。根据上述两种情况下所观察到的波形，说明集电极偏置电流的大小对根据上述两种情况下所观察到的波形，说明集电极偏置电流的大小对放大电路输出动态范围的影响。放大电路输出动态范围的影响。第29页，共32页，编辑于2022年，星期三五、思考题五、思考题1.在测试放大器的各项参数时，为什么要用示波器监视输出在测试放大器的各项参数时，为什么要用示波器监视输出波形不失真？波形不失真？2.在测试在测试Au、Ri和和Ro时，怎样选择输入信号时，怎样选择输入信号Vi的大小和频的大小和频率？率？3.测试中，如果将信号源、毫伏表、示波器中的任一仪器的测试中，如果将信号源、毫伏表、示波器中的任一仪器的二个测试端上接线换位（即各仪器的接地端不再连在一起）二个测试端上接线换位（即各仪器的接地端不再连在一起）。此时示波器上的波形将发生什么变化？。此时示波器上的波形将发生什么变化？第30页，共32页，编辑于2022年，星期三五、思考题五、思考题4.用示波器同时观察放大电路输入、输出波形的相位关系用示波器同时观察放大电路输入、输出波形的相位关系时，示波器上有关按钮应置什么位置？时，示波器上有关按钮应置什么位置？5.当静态工作电流当静态工作电流ICQ通过测量通过测量VE或或VC来间接地得到时，分析来间接地得到时，分析万用表内阻对测量误差的影响。万用表内阻对测量误差的影响。6.试分析电路中的试分析电路中的Re、Ce起什么作用？起什么作用？7.如何判断放大器的截止和饱和失真？当出现这些失真时应如何判断放大器的截止和饱和失真？当出现这些失真时应如何调整静态工作点？如何调整静态工作点？第31页，共32页，编辑于2022年，星期三六、实验报告要求六、实验报告要求1.实验目的、实验器材、实验电路及主要内容。实验目的、实验器材、实验电路及主要内容。2.EDA电路图与仿真波形。电路图与仿真波形。3.画出测试放大电路的画出测试放大电路的Au、Vomax、Ri和和Ro等电路时，有关仪器的接线图。等电路时，有关仪器的接线图。4.整理实验数据（列表或作图表示），并与理论计算值相比较。整理实验数据（列表或作图表示），并与理论计算值相比较。5.分析输出电压波形与输入电压波形的相位关系、静态工作点对输出波分析输出电压波形与输入电压波形的相位关系、静态工作点对输出波形的影响，画出失真的波形。形的影响，画出失真的波形。6.记录最大不失真输出电压幅度。记录最大不失真输出电压幅度。7.简述实验体会及收获。简述实验体会及收获。第32页，共32页，编辑于2022年，星期三