单管放大电路实验报告.doc

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1、-/单管放大电路一、实验目的1. 掌握放大电路直流工作点的调整与测量方法；2掌握放大电路主要性能指标的测量方法；3了解直流工作点对放大电路动态特性的影响；4掌握射极负反馈电阻对放大电路特性的影响；5了解射极跟随器的基本特性。二、实验电路 实验电路如图2.1所示。图中可变电阻RW是为调节晶体管静态工作点而设置的。三、实验原理1.静态工作点的估算将基极偏置电路，和用戴维南定理等效成电压源。开路电压，内阻则 ， 可见，静态工作点与电路元件参数及晶体管均有关。在实际工作中，一般是通过改变上偏置电阻RB1（调节电位器RW）来调节静态工作点的。RW调大，工作点降低（ICQ减小），RW调小，工作点升高（IC

2、Q增加）。一般为方便起见，通过间接方法测量，先测，。2.放大电路的电压增益与输入、输出电阻 式中晶体管的输入电阻rberbb（1）VT/IEQ rbb（1）26/ICQ（室温）。3.放大电路电压增益的幅频特性放大电路一般含有电抗元件，使得电路对不同频率的信号具有不同的放大能力，即电压增益是频率的函数。电压增益的大小与频率的函数关系即是幅频特性。一般用逐点法进行测量。测量时要保持输入信号幅度不变，改变信号的频率，逐点测量不同频率点的电压增益，以各点数据描绘出特性曲线。由曲线确定出放大电路的上、下限截止频率fH、fL和频带宽度BWfHfL。需要注意，测量放大电路的动态指标必须在输出波形不失真的条件

3、下进行，因此输入信号不能太大，一般应使用示波器监视输出电压波形。三、预习计算1. 当ICQ=1mA时由实验原理知计算结果如下：IEQ=+1ICQ=1mAIBQ=1ICQ=4.878AUCQ=VCC-ICQRC=8.7VUEQ=IEQRE=11.2=1.2VUCEQ=UCQ-UEQ=8.7-1.2=7.5Vrbe=rbb+1+UTIEQ=650+206261=6.006kUBQ=UEQ+0.7=1.9VVCC-UBQRw+Rb1=IBQ+UBQRb2可以解出Rw=40.78k由此可以计算出该放大电路的输入电阻Ri=Rw+Rb1Rb2rbe=4.06k输出电阻为RoRC=3.3k电压增益Au=Uo

4、Ui=-RCRLrbe=-68.392. 当ICQ=2mA时由实验原理知计算结果如下：IEQ=+1ICQ=2mAIBQ=1ICQ=9.76AUCQ=VCC-ICQRC=5.4VUEQ=IEQRE=21.2=2.4VUCEQ=UCQ-UEQ=5.4-2.4=3Vrbe=rbb+1+UTIEQ=650+206262=3.328kUBQ=UEQ+0.7=3.1V利用回路的分压特性UBQRb2Rw+Rb1+Rb2VCC可以解得Rw=5.12k由此可以计算出该放大电路的输入电阻Ri=Rw+Rb1Rb2rbe=2.5k输出电阻为RoRC=3.3k电压增益Au=UoUi=-RCRLrbe=-123.43.当

5、CE与RE2并联时ICQ=1mA时，可知Rw=40.78k仍然成立，而此时：Au=U0Ui=-RCRLrbe1RE1=-8.7Ri=Rw+Rb1Rb2rbe+1RE1=9.91 kRoRC=3.3k四、仿真结果搭建电路如下：1.静态工作点的调整用参数扫描找到静态时使ICQ=1mA的电阻Rw=38.9k同时测得：UCQ=8.7V UEQ=1.2V UCEQ=UCQ-UEQ=7.5V 如下：用参数扫描找到静态时使ICQ=2mA的电阻Rw=3.83k 如下图：同时测得：UCQ=5.4V UEQ=2.4V UCEQ=UCQ-UEQ=3V 如下：总结数据如下：ICQRw/kUCQ/VUEQ/VUCEQ/

6、V1mA38.98.69451.20777.48692mA3.835.4002.4122.98772.工作点对放大电路动态特性的影响当ICQ=1mA时，电路如下：示波器显示如下：故放大倍数Au=-480.5097.069=-68.0测量输入电阻时电路如下：示波器显示如下：故Ri=5.5817.070-5.581=3.75 k 测量输出电阻。当负载电阻接入时电路如下：示波器显示如下：当负载电阻不接入时，电路如下：示波器显示如下：故输出电阻R0=U0U0-1RL=774.155480.642-1*5.1 k=3.114 k当ICQ=2mA时，电路如下：示波器显示如下：故放大倍数Au=-884.27

7、67.070=-125.1测量输入电阻时电路如下：示波器显示如下：故Ri=4.7937.068-4.793=2.11 k 测量输出电阻。当负载电阻接入时电路如下：示波器结果如下：当负载电阻不接入时，电路如下：示波器显示如下：故输出电阻R0=U0U0-1RL=1393884.2-1*5.1 k=2.935 k综上结果如下（表中电压均为最大值）：电压增益输入电阻输出电阻ICQUi/mVUo/mVAuUi1/mVUi2/mVRi/kUo1/mVUo2/mVRo/k1mA7.069480.509-68.05.5917.0703.75774.155490.6423.1142mA7.070884.276-

8、125.14.7937.0682.114.7937.0682.113.幅频特性由于隔直电容比较小，此处近似认为输入电压的幅值变化不大，仿真输出曲线与数据见附图，整理如下：ICQ=1mA时的幅频特性曲线ICQ=2mA时的幅频特性曲线数据统计如下表：ICQAuAu/2fL/Hzfh/HzBW/Hz1mA-73.3-51.83130.181.181.12mA-138.05-97.60248.0172.8872.88五、实验内容与数据记录1.利用学习机上的晶体管输出特性测出三极管的放大倍数= 205 2. 调节Rw，使ICQ=1mA、2mA、，测量UCEQ的值。ICQRw/kUCEQ/V1mA43.4

9、7.472mA5.362.913.ICQ=1mA、2mA情况下，测量放大电路的动态特性（电压增益、输入电阻、输出电阻）和幅频特性。动态特性（电压均为有效值）：电压增益输入电阻输出电阻ICQUi/mVUo/mVAuUi1/mVUi2/mVRi/kUo1/mVUo2/mVRo/k1mA5341-68.24.1054.565553403.232mA51582-116.43.752.859405793.18幅频特性：ICQAuAu/2fL/Hzfh/MHzBW/Hz1mA68-48.08146.13.333.33M2mA124.4-87.96296.32.2472.247MICQ理论计算仿真结果实验数

10、据仿真与理论误差实验与理论误差实验与仿真误差Rw/k1mA40.838.943.44.657%-11.568%11.568%2mA5.123.835.3625.195%-39.948%39.948%UCEQ/V1mA7.57.48697.470.175%0.226%-0.226%2mA32.98772.910.410%2.601%-2.601%Au1mA68.3968.068.20.570%-0.294%0.294%2mA123.4125.1116.4-1.378%6.954%-6.954%Ri/k1mA4.063.754.567.635%-21.600%21.600%2mA2.552.112

11、.8517.255%-35.071%35.071%Ro/k1mA3.33.1143.235.636%-3.725%3.725%2mA3.32.9353.1811.061%-8.348%8.348%fl/Hz1mA130.1146.112.298%2mA248.01296.319.471%fh/Hz1mA81.1M3.33M-95.894%2mA72.88M2.247M-96.917%4.数据汇总与误差分析由表格可以看出：1.理论计算、仿真数据与实验数据较为接近，部分数据与理论值相差较大，主要是理论值对于晶体管设定为理想，与实际元件有所差别。2.比较仿真与实际实验的频率响应可以看到下限截止频率可

12、比，而上限截止频率差别较大，这应该与两个因素有关：第一，实验中所使用的晶体管不够理想，级间电容与仿真软件中元件差别较大；第二，实验中使用实际示波器，而仿真中采用的是理想示波器，示波器的电容对于上限截止频率造成影响。但是静态电流增加时，上限截止频率变小，下限截止频率增加，频带变窄的特性仍然不变。3.整体上看来，理论计算和仿真实验可以在一定范围符合实际情况，指导实际实验。【分析实验误差产生的原因】：1.实验仪器的误差实际试验的示波器并不理想，有内阻也有电容，测上限截止频率时，会受到示波器中电容等内部元件的影响，并且由于示波器分辨率的问题导致数据不准确；此外频率信号发生器也会给电路带来影响；用数字万

13、用表测电阻以及静态工作点时，也会带入仪器误差。2.实验元器件的误差由于实际晶体管与理想晶体管有一定差别，其工作区的线性程度也不能完全得到保证，因此导致一定误差。3. Rw的理论值偏差较大分析若考虑射极电阻的影响，Rw的实测值和仿真值都很准确。 测量fH时，即使探头使用*10档，所测结果与实际仍有很大差距。示波器输入电容降低了原电路的上限截止频率。六、思考题1.若将图2.1 所示放大电路的直流工作点调至最佳状态（即当输入信号幅度增大时，输出波形同时出现饱和与截止失真），列表说明RC,RL各参量的单独变化（增大或减少）对输出信号动态范围有何影响。如果输入信号幅度增大， 在上述各种情况下输出信号波形

14、首先将产生什么性质的失真？ 答：列表如下所示：变化输出动态范围的影响首先失真RC增大增大饱和失真减小减小截止失真RL增大增大饱和失真减小减小截止失真2.能否用数字万用表测量图2.1 所示放大电路的增益及幅频特性，为什么？ 答：不能用数字万用表测量幅频特性。万用表的工作频率范围较小，不能完全满足测量要求。使用万用表可以在一定范围内测量增益。但是因为无法估计万用表内部电容对于所测增益点的频率响应，并不能保证万用表测量值的准确性。（即通频带较窄，不易找到合适的测量点）。并且使用数字万用表时测出的是电压的有效值，但因无法观察到波形，故无法判断波形是否失真，失真时算出的电压增益没有意义。示波器可以克服以

15、上问题，还可以保证较高精度，同时能显示相位差等相关特性，更实用方便。3、测量放大电路输入电阻时，若串联电阻的阻值比其输入电阻大得多或小得多，对测量结果会有什么影响？答：若电压表测量误差为+/-0.1，则当串联电阻的阻值比其输入电阻大得多或小得多时，必有一处电压值会过小，电压测量的相对误差0.1/U就会很大，造成所得输入电阻的相对误差增大。5、一般是改变上偏置电阻Rb1来调节工作点，为什么？改变Rb2或Rc可以吗？为什么？答： Vbb=Vcc*Rb2/（Rb2+Rb1）=Vcc/(Rb1/Rb2+1)所以可以通过调节Rb1来调节工作点； 从上述公式看来，改变Rb2也是可以的；但改变Rc不可以，调

16、节Rc只能改变管压降，改变不了Ic。七、实验结论放大电路直流工作点主要参数包括、，与电路元件参数、及晶体管的均有关，在实际工作中一般通过上偏置电阻来调节静态工作点。放大电路主要性能参数中，静态参数主要借助万用表直接或间接测量，动态参数则主要借助示波器测量。单管放大电路中直流工作点的设置会影响动态参数如电压增益、输入电阻、频带宽度等。发射极负反馈电阻会对放大电路的动态特性造成影响，如减小电压增益，展宽频带等，但会稳定静态工作点。八、实验小结与收获本次实验是我做的第一个完整的电子电路实验，从开始的预习理论计算到仿真模拟分析，再到时基搭建电路测量，在这整个过程中，我更深入的了解了单管放大电路的工作原

17、理以及每个变量对放大电路的影响情况。在本次实验中我也发现提前明白实验测量原理的必要性，只有清楚自己该做什么了才能在实验中有条不紊，才能在规定的时间内及时完成实验。第一次去的时候，由于我仿真预习不到位，导致最后最后仿真都没做完。第二周的时候我吸取上次的教训，提前完成了上次未完成的仿真，并提前搭好电路。在第二周的时候，由于准备充分，我及时完成了实验任务。总之，做电子电路实验前一定要做好预习，提前了解原理，为实际实验做好充分的准备。单纯的课本内容，并不能满足学生的需要，通过补充，达到内容的完善 教育之通病是教用脑的人不用手，不教用手的人用脑，所以一无所能。教育革命的对策是手脑联盟，结果是手与脑的力量都可以大到不可思议。