实验二_单级共射放大电路实验.pdf

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1、实验二实验二_ _单级共射放大电路实验单级共射放大电路实验实验二 单级共射放大电路实验原理图 2,1 为电阻分压式工作点稳定单管共射放大电路实验原理图。它的偏置电路采用 R 和 R 组 B1B2成的分压电路，并在发射极中接有电阻 R，以稳定放大电路的静态工作点。当在放大电路的输入端加 E入输入信号 u 后，在放大电路的输出端便可得到一个与 u 相位相反，幅值被放大了的输出信号 u，ii0从而实现了电压放大。RP1 RC1100K 2KR B114.7K 47F 47FR B1210K 510C 3R E151图 2,1 共射极单管放大电路实验电路在图 2,1 电路中，当流过偏置电阻 R 和 R

2、 的电流远大于晶体管 T 的 B1B2基极电流 I 时(一般 5,10 倍)，则它的静态工作点可用下式估算:BRB1U,U BCCR，RB1B2U,UBBEI,IECR EU,U,I(R，R)CECCCCE电压放大倍数R/RCLA,Vrbe输入电阻R,R/R/r iB1 B2 be实验二 单级共射放大电路输出电阻R?R OC由于电子电路件性能的分散性比较大，因此在设计和制作晶体管放大电路时，离不开测量和调试技术。在设计前应测量所用元电路件的参数，为电路设计提供必要的依据，在完成设计和装配以后，还必须测量和调试放大电路的静态工作点和各项性能指标。一个优质放大电路，必定是理论设计与实验调整相结合的

3、产物。因此，除了学习放大电路的理论知识和设计方法外，还必须掌握必要的测量和调试技术。放大电路的测量和调试一般包括:放大电路静态工作点的测量与调试，消除干扰与自激振荡及放大电路各项动态参数的测量与调试等。1、放大电路静态工作点的测量与调试1)静态工作点的测量测量放大电路的静态工作点，应在输入信号 u,0 的情况下进行，即将放大电路输入端与地端 i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 I 以及各电极 C 对地的电位 U、U 和 U。一般实验中，为了避免断开集电极，所以采用测量电压 U 或 U，然后算出 BCEECI 的方法，例如，只要测出 U，即可用 CEUU

4、,UECCCI,I,I,算出 I(也可根据，由 U 确定 I)，CCCCECRREC同时也能算出 U,U,U，U,U,U。BEBECECE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电路静态工作点的调试是指对管子集电极电流 I(或 U)的调整与测试。CCE静态工作点是否合适，对放大电路的性能和输出波形都有很大影响。如工作点偏高，放大电路在加入交流信号以后易产生饱和失真，此时 u 的负半周将被削底，如图 2,2(a)所示;如工作点偏低则 O易产生截止失真，即 u 的正半周被缩顶(一般截止失真不如饱和失真明显)，如图 2,2(b)所示。这 O些情况都不符合不失真

5、放大的要求。所以在选定工作点以后还必须进行动态调试，即在放大电路的输入端加入一定的输入电压 u，检查输出电压 u 的大小和波形是否满足要求。如不满足，则应调节静 iO态工作点的位置。实验二 单级共射放大电路(a)(b)图 2,2 静态工作点对 u 波形失真的影响 O改变电路参数 U、R、R(R、R)都会引起静态工作点的变化，如图 2,3 所示。但通常多采 CCCBB1B2用调节偏置电阻 R 的方法来改变静态工作点，如减小 R，则可使静态工作点提高等。B2B2图 2,3 电路参数对静态工作点的影响最后还要说明的是，上面所说的工作点“偏高”或“偏低”不是绝对的，应该是相对信号的幅度而言，如输入信号

6、幅度很小，即使工作点较高或较低也不一定会出现失真。所以确切地说，产生波形失真是信号幅度与静态工作点设置配合不当所致。如需满足较大信号幅度的要求，静态工作点最好尽量靠近交流负载线的中点。放大电路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 A 的测量 V调整放大电路到合适的静态工作点，然后加入输入电压 u，在输出电压 u 不失真的情况下，用 iO交流毫伏表测出 u 和 u 的有效值 U 和 U，则:ioiOU0A,VUi2)输入电阻 R 的测量 i为了测量放大电路的输入电阻，按图 2,4 电路在被测放大电路的输入端与信号源之间串入一已知

7、电阻 R，在放大电路正常工作的情况下，用交流毫伏表测出 U和 U，则根据输入电阻的定义可得:Si实验二 单级共射放大电路UUUiiiR,R iUIU,URiSiR图 2,4 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 U 时必须分别测出 U 和 U，然后 RSi 按 U,U,U 求出 U 值。RSiR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 R为同一数量级为 i 好，本实验可取 R,1,2K。3)输出电阻 R 的测量 0按图 2-4 电路，在放大电路正常工作条件下，测出输出端不接负载 R 的输出电压

8、U 和接入负载 LO 后的输出电压 U，根据 LRL U,ULOR，ROL即可求出:UOR,(,1)R OLUL在测试中应注意，必须保持 R 接入前后输入信号的大小不变。L4)最大不失真输出电压 U 的测量(最大动态范围)OPP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。为此在放大电路正常工作情况下，逐步增大输入信号的幅度，并同时调节 R(改变静态工作点)，用示波电路观察 u，WO 当输出波形同时出现削底和缩顶现象(如图2,5)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 U(有效值)，O 则动态范

9、围等于。或用示波电路直接读出 U 来。22UOPP0实验二 单级共射放大电路图 2,5 静态工作点正常，输入信号太大引起的失真5)放大电路幅频特性的测量放大电路的幅频特性是指放大电路的电压放大倍数 A 与输入信号频率 f 之间的关系曲线。单管 U阻容耦合放大电路的幅频特性曲线如图 2,6 所示，A 为中频电压放大倍数，通常规定电压放大倍数 um随频率变化下降到中频放大倍数的倍，即 0.707A 所对应的频率分别称为下限频率 f 和上限频 1/2umL 率 f，则通频带 f,f,f HBWHL放大电路的幅率特性就是测量不同频率信号时的电压放大倍数 A。为此，可采用前述测 A 的方 UU 法，每改

10、变一个信号频率，测量其相应的电压放大倍数，测量时应注意取点要恰当，在低频段与高频段应多测几点，在中频段可以少测几点。此外，在改变频率时，要保持输入信号的幅度不变，且输出波形不得失真。1、调试静态工作点接通直流电源前，先将 R 调至最大，函数信号发生电路输出旋钮旋至零。接通，12V 电源、调 W节 R，使 I,2.0mA(即 U,4.0V)，用直流电压表测量 U、U 及用万用电表测量R(R=R+R)pCCBECEB BP1B11 值;分别用万用表测量 I、I 填入表 2,1。BC2、测量电压放大倍数在放大电路输入端加入频率为 1KHz 的正弦信号 u，调节函数信号发生电路的输出旋钮使放大电 S路

11、输入电压 U10mV，同时用示波电路观察放大电路输出电压 u 波形，在波形不失真的条件下用交流,iO毫伏表测量下述三种情况下的 U 值，并用双踪示波电路观察 u 和 u 的相位关系，记入表 2,2。OOi3、观察静态工作点对电压放大倍数的影响置 R,?，U 适量，调节 R，用示波电路监视输出电压波形，在 u 不失真的条件下，测量五组数 LiPO据 I 和 U 值，记入表 2,3。CO测量 I 时，要先将信号源输出旋钮旋至零(即使 U,0)。Ci4、观察静态工作点对输出波形失真的影响置 R,5.1K，u,0，调节 R 使 I,2.0mA，测出 U 值，再逐步加大输入信号，使输出电压 u LipC

12、CE0实验二 单级共射放大电路足够大但不失真。然后保持输入信号不变，分别增大和减小 R，使波形出现失真，绘出 u 的波形，p0 并测出失真情况下的 I 和 U 值，记入表 2,4 中。每次测 I和 U 值时都要将信号源的输出旋钮旋至 CCECCE零。5、测量最大不失真输出电压置 R,5.1K，按照实验原理 2.4 中所述方法，同时调节输入信号的幅度和电位器 R，用示波电 Lp 路和交流毫伏表测量 U 及 U 值，记入表 2,5。OPPO*6、测量输入电阻和输出电阻置 R,5.1K，I,2.0mA。输入 f,1KHz 的正弦信号，在输出电压 u 不失真的情况下，用交流 LCo 毫伏表测出 U，U

13、 和 U 记入表 2-6。SiL保持 U 不变，断开 R，测量输出电压 U，记入表 2-6。SLo*7、测量幅频特性曲线取 I,2.0mA，R,5.1K。保持输入信号 u 的幅度不变，改变信号源频率 f，逐点测出相应的 CLi，记入表 2,7。输出电压 UO为了信号源频率 f 取值合适，可先粗测一下，找出中频范围，然后再仔细读数。说明:本实验内容较多，其中 6、7 可作为选作内容。六、预习要求1、阅读教材中有关单管放大电路的内容并估算实验电路的性能指标。估算放大电路的静态工作点，电压放大倍数 A，输入电阻 R 和输出电阻 R ViO2、能否用直流电压表直接测量晶体管的 U,BE直接测会很不准确

14、Ube 的电压非常小 Ib 也很小普通万用表低电压的档位内阻很小所以直接测量对这里影响非常大 如果分开测量因为产生 Ue 的 Ie 电流比较大低电压档位也没有关系 Ub 的电压比较高需要用高电压的档位这样电压表的内阻就大了影响会小一些为什么实验中要采用测 U、U，再间接算出 U 的方法,BEBE因为测量仪器本身就是个电阻，尽管这个电阻很大，但是如果直接并接于 BE端，就会破坏原来的工作状态。所以要采取间接测量的方式。任何测量都会引起原电路的改变只不过是改变的程度不同，采用 B、E 分别测量，可以尽量的减少测量引起的误差。3、怎样测量 R 阻值,B实验二 单级共射放大电路4、当调节偏置电阻 R，

15、使放大电路输出波形出现饱和或截止失真时，晶体管的管压降 U 怎样 B2CE 变化,出现饱和失真时，管压降 UCE 变得很小(小于 1V);出现截止失真时，UCE 增大，变得接近 Vcc。5、改变静态工作点对放大电路的输入电阻 R 有否影响,改变外接电阻 R 对输出电阻 R 有否影 iLO 响,改变静态工作点对放大器的输入电阻 Ri 有否影响,改变外接电阻 RL 对输 出电阻 RO 有否影响,改变静态工作点，基极电流会改变，输入电压也会随着改变，由于 Ri=uiRS/(us-ui)，因此输入电阻会受到影响。改变外接电阻 RL，由于Ro=(uo?/uo3k-1)RL3K，因此输出电阻也会改变。6、

16、在测试 A，R 和 R 时怎样选择输入信号的大小和频率,ViO为什么信号频率一般选 1KHz，而不选 100KHz 或更高,7、测试中，如果将函数信号发生器、交流毫伏表、示波器中任一仪器的二个测试端子接线换位(即各仪电路的接地端不再连在一起)，将会出现什么问题,三极管放大电路中，三极管静态工作点就是交流输入信号为零时，电路处于直流工作状态，这些电流、电压的数值可用 BJT 特性曲线上一个确定的点表示，该点习惯上称为静态工作点 Q，设置静态工作点的目的就是要保证在被放大的交流信号加入电路时，不论是正半周还是负半周都能满足发射结正向偏置，集电结反向偏置的三极管放大状态可以通过改变电路参数来改变静态

17、工作点，这就可以设置静态工作点若静态工作点设置的不合适，在对交流信号放大时就可能会出现饱和失真(静态工作点偏高)或截止失真(静态工作点偏低)。所谓静态工作点，是指当放大电路处于静态时，电路所处的工作状态。在 Ic/Uce 图上表现为一个点，即当确定的Vcc、Rb、Rc 和晶体管状态下产生的电路工作状态。当其中一项改变时引起 Ib 变化而引起 Q 点沿着直流负载线上下移动。认识静态工作点，先知道什么 是静态静态:当放大电路没有输入信号时的工作状态因为 Vcc、Rb、Rc、和晶体管不变，所以电路中各参数都是不变的。这就是静态静态工作点的作用实验二 单级共射放大电路1)确定放大电路的电压和电流的静态

18、值2)选取合适的静态工作点可以防止电路产生非线性失真。保证有较好的放大效果静态工作点的确定静态工作点是直流负载线与晶体管的某条输出特性曲线的交点。随 IB 的不同而静态工作点沿直流负载线上下移动。根据式 Uce=Ucc-RcIc，在 Ic/Ucc 图上画出直流负载线，再画出在 IB 情况下的晶体管输出特性曲线，交点即静态工作点。一、放大电路的组成与各元件的作用Rb 和 Rc:提供适合偏置-发射结正偏，集电结反偏。C1、C2 是隔直(耦合)电容，隔直流通交流。共射放大电路实验二 单级共射放大电路Vs，Rs:信号源电压与内阻;RL:负载电阻，将集电极电流的变化?ic 转换为集电极与发射极间的电压变

19、化?VCE二、放大电路的基本工作原理静态(Vi=0,假设工作在放大状态)分析，又称直流分析，计算三极管的电流和极间电压值，应采用直流通路(电容开路)。基极电流:IB=IBQ=(VCC-VBEQ)/Rb集电极电流:IC=ICQ=IBQ集-射间电压:VCE=VCEQ=VCC-ICQRc 动态(vi?0)分析:实验二 单级共射放大电路放大电路对信号的放大作用是利用三极管的电流控制作用来实现，其实质上是一种能量转换器。三、构成放大电路的基本原则放大电路必须有合适的静态工作点:直流电源的极性与三极管的类型相配合，电阻的设置要与电源相配合，以确保器件工作在放大区。输入信号能有效地加到放大器件的输入端，使三

20、极管输入端的电流或电压跟随输入信号成比例变化，经三极管放大后的输出信号(如 ic=*ib)应能有效地转变为负载上的输出电压信号。电压传输特性和静态工作点实验二 单级共射放大电路一、单管放大电路的电压传输特性 图解分析法:实验二 单级共射放大电路输出回路方程:输出特性曲线:AB 段:截止区，对应于输出特性曲线中 iB,0 的部分。BCDEFG 段:放大区GHI 段:饱和区作为放大应用时:Q 点应置于 E 处(放大区中心)。若 Q 点设置 C 处，易引起载止失真。若 Q 点设置 F 处，易引起饱和失真。用于开关控制场合:工作在截止区和饱和区上。实验二 单级共射放大电路二、单管放大电路静态工作点(公

21、式法计算)单电源固定偏置电路:选择合适的Rb，Rc，使电路工作在放大状态。工作点稳定的偏置电路:该方法为近似估算法。实验二 单级共射放大电路通过这次实验，让我了解到了晶体管共射极放大器的基本工作原理，学会了分析静态工作点对放大器的性能影响，掌握了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，还有就是熟悉了常用电子仪器及模拟电路实验设备的使用方法。在这次的实验操作过程中，我们要用到很多的实验器材，而且比较复杂，在连接的时候，比较容易出错，所以我们都非常认真的完成这次的实验操作。模拟电子电路是抽象的一门科学，在学习的过程中我们和实验相结合的方法来学习它，这让我们更加容易理解它