晶體管共射極單管放大電路實驗報告

1、廣州大學學生實驗報告院（系）名稱班 別姓名專業(yè)名稱學號:實驗課程名稱模擬電路實驗實驗項目名稱晶體管共射極單管放大電路實驗時間實驗地點實驗成績指導老師簽名1【實驗目的】1. 學會放大器靜態(tài)工作點的調試方法，分析靜態(tài)工作點對放大器性能的影響。2. 掌握放大器電壓放大倍數、輸入電阻、輸出電阻及最大不失真輸出電壓的測試方法。3. 熟悉常用電子儀器及模擬電路實驗設備的使用?！緦嶒瀮x器與材料】1. EL七LA-IV的模擬電路實驗箱2.函數信號發(fā)生器3.雙蹤示波器4. 交流毫伏表5.萬用電表6.連接線若干【實驗內容與原理】查閱資料可知實驗箱中的三極管 ？30-35,rbb 心200 Q圖1為電阻分壓式工作點

2、穩(wěn)定單管放大器實驗電路圖。它的偏置電路采用陽和氐組成的分壓電路，并在發(fā)射極中接有電阻 FE,以穩(wěn)定放大器的靜態(tài)工作 點。當在放大器的輸入端加入輸入信號 U后，在放大器的輸出端便可彳得到一個 與U相位相反，幅值被放大了的輸出信號從而實現了電壓放大。在右圖電路中，當流過基極偏置電阻的電流遠大于晶體管的基極電流時（一般510倍），則它的靜態(tài)工作點可用下式估算:Uce= U=C I C （ F+ Re）電壓放大倍數：A-B RC Rl 輸入電阻R = FBi / Rb2 5 輸出電阻：甩 rbeRd由于電子器件性能的分散性比較大，因此在設計和制作晶體管放大電路 時，離不幵測量和調試技術。在設計前應測量

3、所用元器件的參數，為電路設計 提供必要的依據，在完成設計和裝配以后，還必須測量和調試放大器的靜態(tài)工 作點和各項性能指標。一個優(yōu)質放大器，必定是理論設計與實驗調整相結合的 產物。因此，除了學習放大器的理論知識和設計方法外，還必須掌握必要的測 量和調試技術。放大器的測量和調試一般包括：放大器靜態(tài)工作點的測量與調試，消除干 擾與自激振蕩及放大器各項動態(tài)參數的測量與調試等。1. 放大器靜態(tài)工作點的測量與調試(1) 靜態(tài)工作點的測量測量放大器的靜態(tài)工作點，應在輸入信號Ui = 0的情況下進行，即將放大器輸入端與地端短接，然后選用量程合適的直流毫安表和直流電壓表，分別測 量晶體管的集電極電流I c以及各電

4、極對地的電位 UB、UC和IE。一般實驗中，為 了避免斷幵集電極，所以采用測量電壓UE或LL,然后算出Ic的方法，例如，只要測出Lk,即可用1丨e二算出Ic (也可根據I。= UCC W，由UC確定Ic)，ReRc同時也能算出：UBE= UB-UE，UCe= UC- UE。為了減小誤差，提高測量精度，應選 用內阻較高的直流電壓表。(2) 靜態(tài)工作點的調試放大器靜態(tài)工作點的調試是指對管子集電極電流I c(或UCe)的調整與測試。靜態(tài)工作點是否合適，對放大器的性能和輸出波形都有很大影響。如工作 點偏高，放大器在加入交流信號以后易產生飽和失真， 此時Ud的負半周將被削 底,如圖 所示；如工作點偏低則

5、易產生截止失真， 即Ub的正半周被縮頂（一 般截止失真不如飽和失真明顯），如圖（b）所示。這些情況都不符合不失真放 大的要求。所以在選定工作點以后還必須進行動態(tài)調試，即在放大器的輸入端 加入一定的輸入電壓 Ui，檢查輸出電壓Uo的大小和波形是否滿足要求。如不滿足，則應調節(jié)靜態(tài)工作點的位置。（a）（b）圖2.靜態(tài)工作點對uo波形失真的影響改變電路參數 UCc、R、金（RBi、甩）都會引起靜態(tài)工作點的變化，如圖3所示。但通常多米用調節(jié)偏置電阻RB2的方法來改變靜態(tài)工作點，如減小 吊2，則可使靜態(tài)工作點提高等。圖3.電路參數對靜態(tài)工作點的影響最后還要說明的是，上面所說的工作點“偏高”或“偏低”不是絕

6、對的，應該 是相對信號的幅度而言，如輸入信號幅度很小，即使工作點較高或較低也不一 定會出現失真。所以確切地說，產生波形失真是信號幅度與靜態(tài)工作點設置配 合不當所致。如需滿足較大信號幅度的要求，靜態(tài)工作點最好盡量靠近交流負 載線的中點。2、放大器動態(tài)指標測試放大器動態(tài)指標包括電壓放大倍數、輸入電阻、輸出電阻、最大不失真輸 出電壓（動態(tài)范圍）和通頻帶等。（1）電壓放大倍數 A的測量調整放大器到合適的靜態(tài)工作點，然后加入輸入電壓 Ui,在輸出電壓 UO 不失真的情況下，單獨只用用交流毫伏表或者示波器測出Ui和Uo的有效值U和匕，則輸入電阻R的測量為了測量放大器的輸入電阻，按圖3電路在被測放大器的輸入

7、端與信號源 之間串入一已知電阻 R,在放大器正常工作的情況下，單獨只用交流毫伏表或者示波器測出US和U，則根據輸入電阻的定義可得圖4輸入、輸出電阻測量電路測量時應注意下列幾點由于電阻R兩端沒有電路公共接地點，所以測量R兩端電壓Ur時必須分別測出US和U，然后按UR= US-U求出U，值。 電阻R的值不宜取得過大或過小，以免產生較大的測量誤差，通常取R與R為同一數量級為好，本實驗可取 R= 12KQ。輸出電阻R的測量Rl的輸出曲-1審巒工作晨 正*. SS.M*號衣 大引起旳啊2按圖3電路，在放大器正常工作條件下，測出輸出端不接負載 電壓UO和接入負載后的輸出電壓 UL,根據Ul Rl Uo 即

8、可求出Ro =( Uo -1)R lRo + RlUL在測試中應注意，必須保持R接入前后輸入信號的大小不變。(4)最大不失真輸出電壓Udpp的測量(最大動態(tài)范圍)如上所述，為了得到最大動態(tài)范圍，應將靜態(tài)工作點調在交流負載線的中點。為此在放大器正常工作情況下，逐步增大輸入信號的幅度，并同時調節(jié)Rw(改變靜態(tài)工作點)，用示波器觀察 UO,當輸出波形同時出現削底和縮頂現象（如圖4）時，說明靜態(tài)工作點已調在交流負載線的中點。然后反復調整輸入信號，使波形輸出幅度最大，且無明顯失真時，用交流毫伏表測出U（有效值）， 則動態(tài)范圍等于2 2Uo?；蛴檬静ㄆ髦苯幼x出 UOpp來?！緦嶒灢襟E】1. 調試靜態(tài)工作點

9、在實驗箱上按電路圖連接好電路，接通直流電源前，先將FW調至最大，不接入函數信號發(fā)生器。接通+ 12V電源、調節(jié) R,使lc= 2.0mA（即卩UE= 2.0V ）， 用直流電壓表測量 UB、UE、UC及用萬用電表測量 甩2值。記錄于表一中。2. 測量電壓放大倍數在放大器輸入端加入頻率為 1KHz的正弦信號us,在示波器的輸出端接入 交流毫伏表，調節(jié)函數信號發(fā)生器的輸出旋鈕使放大器輸入電壓U舟10mV同時用示波器觀察放大器輸出電壓Uo波形，在波形不失真的條件下，用交流毫伏表測量下述三種情況下的 UO值，并用雙蹤示波器觀察 uo和Ui的相位關系，記 錄于表二中。3. 測量放大電路輸入電阻和輸出電阻

10、（1）置 Rc=2.4k Q，R=2.4K Q，lc = 2.0 mA。輸入 f=1 kHz 的正弦信號電壓ui10mV在輸出電壓uo不失真的情況下，用交流毫伏表測出us、ui和uL，記錄于表三中。（2） 保持us不變，斷幵R，測量輸出電壓uo，記錄于表三中?！緦嶒灁祿怼勘硪籌c= 2mA測量值計算值UB (V)UE (V)UC (V)FB2 ( KUBe (V)UCe (V)I c (mAQ)2.662.007.6668.00.675.202.00表二 Ic = 2.0mA U i = 10mV序號眩(KQ )R-(KQ )UO(V)A觀祭記錄組UO和U1波形12.4oo0.20020.

11、021.2oo0.11711.732.42.40.12312.3表三次數us/mVui / mVRi( kQ )uo / mVuL/ mVRo( k Q)119.110.0測量值計算值196100測量值計算值217.69.619096.7320.510.40.9430.8752121045.214.89平均19.110.0199.3100.2【實驗結果與分析】一. 表一測量結果 中：UB-Ue=2.66V-2.00V=0.66V=U beUC-UE=7.76V-2.00V=5.76V二Uce實測的靜態(tài)工作點與理論值基本一致，相差并不大，說明電路理論值與計算值接近，是較為理想的工作狀態(tài)。實測UB

12、e= UB- UE= 0.66V，而理論為0.70V, 產生誤差的原因可能是 UB、UE的值接近，這種接近的兩個量相減的間接測量， 則合成相對誤差就比較大了 ，因電路實驗模型老化等各種原因、電路中各個原 件參數與標注參數有偏差、導致計算理論值與實際測量值有一些誤差、在可 接受范圍內可認為測量值有效。產生誤差的原因主要有以下幾點：（1）實驗連線有一定的阻值導致誤差存在；（2）靜態(tài)工作點調試不準確，沒調到正確的靜態(tài)工作點。（3）溫度影響實驗器材的阻值；（4）信號不穩(wěn)定，測量時信號過大導致靜態(tài)工作點失真；（5）在測量時沒有去掉輸入信號，導致測量存在誤差。二. 查閱資料可知實驗箱中的三極管？30-35

13、,rbb 心200 Q表二中：取?=33, rbe= rbb +（1+?）26mA/I ec=200Q +（1+33） x 26-2Q =642Q對于測量電壓放大倍數理論值中，但實驗過程中無法直接得出；而在實際放大倍數中，序號1, 2,3的電壓放大倍數分別為為 20.0,11.7,12.3 倍?？闯鼋尤腚娐返呢?載對實際放大倍數有影響，與空載時的放大倍數相比，影響較大。晶體管共射極單管放大器中Rc,RI及靜態(tài)工作點對放大器電壓放大倍數、輸入電阻、輸出電阻的影響:Rc越大，電壓放大倍數越大、輸入電阻不受影響、輸出電阻越大。Ri越大，電壓放大倍數越小、 輸入電阻越小、輸出電阻不受影響。靜態(tài)工作點

14、中電流越大，電壓放大倍數越大、 輸入電阻越小、輸出電阻不受影響。但靜態(tài) 工作太大或太小容易導致三極管進入飽和或截止。三. 表三中：計算輸入電阻公式：R = Rb1（ Rb2 +Rw） rbe根據定義：輸入電阻 R =Ui = UiRsI i Us Ui輸出電阻 RO =（出-1） RlUl3.1放大電路直流工作點主要參數包括 |BQ、Icq、Uceq，與電路元件參數Vcc、 RC、Rb、Re及晶體管的均有關，在實際工作中一般通過上偏置電阻RB1來調節(jié)靜態(tài)工作點。放大電路主要性能參數中，靜態(tài)參數主要借助萬用表直接或間 接測量，動態(tài)參數則主要借助示波器測量。單管放大電路中直流工作點的設置 會影響動

15、態(tài)參數如電壓增益、輸入電阻、頻帶寬度等。發(fā)射極負反饋電阻會對 放大電路的動態(tài)特性造成影響，如減小電壓增益，展寬頻帶等，但會穩(wěn)定靜態(tài) 工作點。四. 討論靜態(tài)工作點變化對放大器輸出波形的影響。答：靜態(tài)工作點要選擇適合。若不適合的話，放大器輸出波形會失真。放大器 的功能就是在不失真的情況下放大信號，失真了得放大信號是沒有意義的。具 體來講：（1）靜態(tài)工作點在特性曲線的位置如果上升（變大），那么Q點會達到飽和區(qū)，會出現飽和失真，也就是正弦波信號上半部分會缺失；（2）靜態(tài)工作點在特性曲線的位置如果下降（變?。?，那么Q點會達到截止區(qū)，會出現截止失 真，也就是正弦波信號下半部分會缺失。五. 分析討論在調試過

16、程中出現的問題。我在調試中主要出現以下問題：（1）起初電源正負極接反了， 導致表1、表2、 表3出現奇怪數據，當時沒發(fā)現。做實驗時不管怎么調靜態(tài)工作點，輸出放大 信號不會失真，此時檢查電路才發(fā)現。此類錯誤由粗心所造，以后應避免。（2） 負載電阻插座接觸不良，可以對實驗儀器進行改造，負載電阻RL可以采用夾住的方法連接方可減少避免接觸不良問題。（3）實驗引出的測量線生銹，可能對實驗會造成較大的測量誤差。（4）RB2沒有調到合適阻值導致在調輸入信號時候 正弦波在最大不失真情況下沒有達到上下同時失真。六分析靜態(tài)工作點對放大器性能的影響。答：靜態(tài)工作點是否合適，對放大器的性能和輸出波形都有很大影響。如工

17、作點偏高，放大器在加入交流信號以后易產生飽和失真，此時u。的負半周將被削底；如工作點偏低則易產生截止，即 u。的正半周被縮頂（一般截止失真不如飽 和失真明顯）。這些情況都不符合不失真放大的要求。所以在選定工作點以后 還必須進行動態(tài)測試，即在放大器的輸入端加入一定的ui，以檢查輸出電壓u。的大小和波形是否滿足要求。如不滿足，則應調節(jié)靜態(tài)工作點的位置。七. 怎樣測量民2阻值？答：測量在線電阻時，要確認被測電路沒有并聯支路并且被測電路所有電 源已關斷及所有電容已完全放電時，才可進行；因此本實驗測量RB2時要將幵關K斷幵。測量前先將幵關轉到電阻 X1K檔，然后把紅、黑表筆短路，調整“0 Q”調整器，使

18、指針指在 0Q位置上（萬用表測量電阻時不同倍率檔的零點不 同，每換一檔都應重新進行一次調零。），再把紅、黑表筆分幵去測被測電阻的兩端，即可測出被測電阻 Rb2的阻值。八. 總結放大器的參數對電壓放大倍數的影響及輸入輸出波形的相位變化情 況。答：由表22的實驗結果可知：在靜態(tài)工作點相同情況下1. Rl越大，A越大；R越小，A越??；2. Rc越大，Av越大；R越小，A越?。籄v與R/R c成正比。實驗滿足 氏Rl/Rcrbe 公式。3. 輸入Ui與輸出Uo的波形相位相反?！緦嶒炐牡谩勘敬螌嶒炇俏易龅牡诙€完整的電子電路實驗，從幵始的預習理論計算到 實際實驗，到實際搭建電路測量，在這整個過程中，我更深入的了解了單管放 大電路的工作原理以及每個變量對放大電路的影響情況。在實驗中我也發(fā)現提前明白實驗測量原理的必要性，只有清楚自己該做什么了才能在實驗中有條不紊，才能在規(guī)定的時間內及時完成實驗。第一次去的時候，由于預習不到位， 導致最后最后都沒做完。第二次的時候我吸取上次的教