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1、实验三 晶体管共射极单管放大器一、实验目的1、 学会放大器静态工作点的调试方法,分析静态工作点对放大器性能的影响。2、 掌握放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻及最大不失真输出电压的测试方法。 3、 熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的使用。二、实验原理图31为电阻分压式工作点稳定单管放大器实验电路图。它的偏置电路采用RB1和RB2组成的分压电路,并在发射极中接有电阻RE,以稳定放大器的静态工作点。当在放大器的输入端B点加入输入信号ui后,在放大器的输出端便可得到一个与ui相位相反,幅值被放大了的输出信号u0,从而实现了电压放大。只有测量放大器输入电阻时,才可以从A点加入输入信号。图31 共
2、射极单管放大器实验电路在图31电路中,当流过偏置电阻RB1和RB2 的电流远大于晶体管T 的 基极电流IB时(一般510倍),则它的静态工作点可用下式估算 UCEUCCIC(RCRE)电压放大倍数输入电阻RiRB1 / RB2 / rbe输出电阻 RORC1、 放大器静态工作点的测量与调试1)静态工作点的测量测量放大器的静态工作点,应在输入信号ui0的情况下进行, 即将放大器输入端与地端短接,然后选用量程合适的直流毫安表和直流电压表,分别测量晶体管的集电极电流IC以及各电极对地的电位UB、UC和UE。一般实验中,为了避免断开集电极,所以采用测量电压UE或UC,然后算出IC的方法,例如,只要测出
3、UE,即可用算出IC(也可根据,由UC确定IC),同时也能算出UBEUBUE,UCEUCUE。为了减小误差,提高测量精度,应选用内阻较高的直流电压表。2)静态工作点的调试 放大器静态工作点的调试是指对管子集电极电流IC(或UCE)的调整与测试。静态工作点是否合适,对放大器的性能和输出波形都有很大影响。如工作点偏高,放大器在加入交流信号以后易产生饱和失真,此时uO的负半周将被削底,如图32(a)所示;如工作点偏低则易产生截止失真,即uO的正半周被缩顶(一般截止失真不如饱和失真明显),如图32(b)所示。这些情况都不符合不失真放大的要求。所以在选定工作点以后还必须进行动态调试,即在放大器的输入端加
4、入一定的输入电压ui,检查输出电压uO的大小和波形是否满足要求。如不满足,则应调节静态工作点的位置。 (a) (b)图32 静态工作点对uO波形失真的影响改变电路参数UCC、RC、RB(RB1、RB2)都会引起静态工作点的变化,如图33所示。但通常多采用调节偏置电阻RB2的方法来改变静态工作点,如减小RB2,则可使静态工作点提高等。图33 电路参数对静态工作点的影响2、放大器动态指标测试放大器动态指标包括电压放大倍数、输入电阻、输出电阻、最大不失真输出电压(动态范围)和通频带等。1)电压放大倍数AV的测量调整放大器到合适的静态工作点,然后加入输入电压ui,在输出电压uO不失真的情况下,用交流毫
5、伏表测出ui和uo的有效值Ui和UO,则 2)输入电阻Ri的测量为了测量放大器的输入电阻,按图34 电路在被测放大器的输入端与信号源之间串入一已知电阻R,在放大器正常工作的情况下, 用交流毫伏表测出US和Ui,则根据输入电阻的定义可得 图34 输入、输出电阻测量电路测量时应注意下列几点: 由于电阻R两端没有电路公共接地点,所以测量R两端电压 UR时必须分别测出US和Ui,然后按URUSUi求出UR值。 电阻R的值不宜取得过大或过小,以免产生较大的测量误差,通常取R与Ri为同一数量级为好,本实验可取R12K。3)输出电阻R0的测量按图10-4电路,在放大器正常工作条件下,测出输出端不接负载 RL
6、的输出电压UO和接入负载后的输出电压UL,根据即可求出在测试中应注意,必须保持RL接入前后输入信号的大小不变。4)最大不失真输出电压UOPP的测量(最大动态范围)如上所述,为了得到最大动态范围,应将静态工作点调在交流负载线的中点。为此在放大器正常工作情况下,逐步增大输入信号的幅度,并同时调节RW(改变静态工作点),用示波器观察uO,当输出波形同时出现削底和缩顶现象(如图35)时,说明静态工作点已调在交流负载线的中点。然后反复调整输入信号,使波形输出幅度最大,且无明显失真时,用交流毫伏表测出UO(有效值),则动态范围等于。或用示波器直接读出UOPP来。图 35 静态工作点正常,输入信号太大引起的
7、失真三、实验设备与器件1、实验电路板 2、函数信号发生器3、双踪示波器4、交流毫伏表 5、万用表 6、模拟实验箱四、实验内容按图3-1接线。先将实验板固定到实验箱面板上。电路板上是两级放大电路,本实验用第一级(左边)放大器,实验前用导线短接发射极100电阻和+12V供电支路上开路点,交流毫伏表和示波器的屏蔽线信号线黑笔都联公共端(发射极为公共端,即接地端),信号源输出信号线红笔接B点(与耦合电容C1相连),交流毫伏表的红笔接B点时测量Ui,接输出端(与耦合电容C2相连),则测量Uo。从示波器CH1、CH2引出信号线的两个红笔(探针)分别接放大器的输入端和输出端,可观察ui和uo波形。1、调试静
8、态工作点接通直流电源前,先将RW调至最大,函数信号发生器输出旋钮旋至零。接通12V电源、调节RW,使IC2.0mA(即UE2.0V),用直流电压表测量UB、UE、UC及用万用电表测量RB2值。记入表31。表3-1 IC2mA测 量 值计 算 值UB(V)UE(V)UC(V)RB2(K)UBE(V)UCE(V)IC(mA)2、测量电压放大倍数在放大器输入端加入频率为1KHz的正弦信号uS,调节函数信号发生器的输出旋钮使放大器输入电压Ui10mV,同时用示波器观察放大器输出电压uO波形,在波形不失真的条件下用交流毫伏表测量下述三种情况下的UO值,并用双踪示波器观察uO和ui的相位关系,记入表32。
9、表32 Ic2.0mA Ui mVRC(K)RL(K)Uo(V)AV观察记录一组uO和u1波形2.42.42.3、观察静态工作点对电压放大倍数的影响置RC2.4K,RL,Ui设为20mV,调节RW,改变大小IC,用示波器监视输出电压波形,在uO不失真的条件下,测量数组UO和AV值,记入表33。表103RC2.4K RL IC(mA)0.82.2.6UO(V)AV测量IC时,要先将信号源输出旋钮旋至零(即使Ui0)。4、观察静态工作点对输出波形失真的影响置RC2.4K,RL2 K,调节RW使IC2.0mA,再逐步加大输入信号,使输出电压u0 足够大但不失真。 然后保持输入信号不变,分别增大和减小RW,使波形出现失真,绘出u0的波形,并测出失真情况下的IC和UCE值,记入表34中。每次测IC和UCE 值时都要将信号源的输出旋钮旋至零。表34 RC2.4K RL UimVIC(mA)UCE(V)u0波形失真情况管子工作状态2.0五、实验总结 1、 列表整理测量结果,并把实测的静态工作点、电压放大倍数、输入电阻、输出电阻之值与理论计算值比较(取一组数据进行比较),分析产生误差原因。 2、总结RC,RL及静态工作点对放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻的影响。3、讨论静态工作点变化对放大器输出波形的影响。4、分析讨论在调试过程中出现的问题。
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