單管放大電路實驗指導書

1、單管放大電路實驗指導書一、實驗目的1 了解晶體管及相關器件的基本特性；2 熟悉常用儀器的使用方法；3 掌握放大電路的主要指標和測試方法；4 掌握放大電路指標與電路參數(shù)的相互關系。二、實驗儀器及器件設備條件：萬用表，示波器，函數(shù)發(fā)生器，直流穩(wěn)壓電源實驗器材 表1.1 器材名稱晶體管電容電位器電阻導線型號/參數(shù)901310uF10K1002K5.1K10K100K數(shù)量13122111若干三、 預習要求1什么是靜態(tài)工作點，如何測量靜態(tài)工作點，如何調(diào)節(jié)靜態(tài)工作點； 2電路放大倍數(shù)的定義和測量方法； 3輸入電阻、輸出電阻的測量方法； 4最大不失真輸出電壓的測量方法； 5 實驗電路器件布局。四、實驗原理基

2、本放大電路有共射極、共基極、共集電極三種構成方式，本次實驗采用共射極放大電路,如圖1.1所示。三極管是一個電流控制電流源器件（即ICIB），通過合理設置靜態(tài)工作點，實現(xiàn)對交流電壓信號的放大。放大電路的主要參數(shù)有電壓放大倍數(shù)Av、輸入電阻ri、輸出電阻ro。.(1) .(2) .(3)式（1）中： RC為集電極電阻，RL為負載電阻。 .(4)由式（1）（2）（4）可以看出：IBIErberiAV由式（1）（3）可以看出：RCrOAV在負載開路（RL）時： ,忽略偏置電路對輸入電流的影響rirbe 式（1）可以寫成：上式表明電路放大倍數(shù)Av與輸出電阻ro成正比，與輸入電阻ri成反比。VccR1RC

3、Rw1R2REGNDVC10K10K100K2K100C110uFC10uFC10uFVVi 圖1.1 單管放大器共射極電路圖1.1所示的放大電路中，在靜態(tài)工作點的設置電路上與教材中的常見電路有所不同，電位器與固定電阻串聯(lián)接在電源和地之間構成基極電流調(diào)節(jié)電路，優(yōu)點1降低了對電位器的阻值的要求，只要R1和RW阻值相等電位器滑動端的電壓就可以在0-0.5VCC之間調(diào)節(jié)；優(yōu)點2觀察飽和失真和截止失真比較方便；優(yōu)點3串聯(lián)電阻R2大大降低偏置電路對交流輸入電阻的影響，使測量結果與實測結果更加接近。五、實驗內(nèi)容5.1 靜態(tài)工作點的設置VccR1RCRw1R2REGNDVC10K10K100K2K100圖1

4、.2 單管放大器直流（靜態(tài)）電路5.1.1什么是靜態(tài)工作點靜態(tài)工作點是指在電路輸入信號為零時，電路中各支路電流和各節(jié)點的電壓值。通常直流負載線與交流負載線的交點Q所對應的參數(shù)IBQ、ICQ、VCEQ是主要觀測對象，如圖1.3所示，在電路調(diào)試過程中，電路參數(shù)確定以后，對工作點起決定作用的是IB，測量比較方便的是VCE，通過調(diào)節(jié)RW1改變電流IB，通過測量VCE判斷工作點是否合適。5.1.2靜態(tài)工作點的設置原則在有負載的情況下，輸入信號的變化使工作點沿交流負載線變化，從圖1.2中VCE的變化規(guī)律可以看出：在不考慮三極管的飽和壓降時，VCE向減小方向的變化幅度為VCEQ，向增大方向的變化幅度為ICQ

5、×RL,要獲得最大的不失真輸出幅度則: VCEQICQ×RL由于VCEQ和ICQ滿足直流負載線方程VCEQVCC ICQ×RC 代入上式得：VCEQVCC×RL/(RC+2RL)上式表明：當RL=RC時：VCEQVCC/3是獲得電壓最大不失真輸出幅度。當無負載時（RL）：VCEQVCC/2是獲得電壓最大不失真輸出幅度。在電壓輸出幅度滿足不失真的要求的條件下，減小ICQ可以適當提高輸入電阻，電壓放大倍數(shù)隨之減小，反之，增大ICQ可以適當增大電壓放大倍數(shù)，輸入電阻隨之減小。 圖 1.3 靜態(tài)工作點示意圖 圖1.4 電路布局參考5.1.3 靜態(tài)工作點的測量用萬

6、用表可以測量直流電壓，用示波器同樣可以測量直流電壓。萬用表，有效位數(shù)多，測量精度高，示波器可以同時測量直流電壓和交流電壓，比萬用表方便，能夠滿足測量精度要求。測量方法是： 將示波器的輸入端短路，調(diào)整垂直旋鈕，將掃描軌跡設置在合適的位置，作為零電壓線； 將示波器探頭接入被測式點（注意地線必需先連接好），記錄掃描軌跡的偏移距離，讀取示波器的垂直靈敏度； 計算被測電壓，比如：示波器的垂直靈敏度為每格1伏，垂直偏轉(zhuǎn)為3格則：直流電壓垂直靈敏度×偏轉(zhuǎn)格數(shù)3伏。工作點調(diào)試和測量過程 按圖1.2和圖1.4所示連接電路。 調(diào)節(jié)直流電源輸出12伏電壓，關閉電源輸出開關。 連接實驗電路到直流電源，打開電

7、源輸出開關。調(diào)節(jié)位器Rw1，觀察電壓VC的變化范圍，（忽略射極電阻RE上的壓降近似認為VC=VCE）記錄最大值和最小值，最后使VC保持在你認為合適的位置并記錄值的大小，將測量結果填如表1.2。表1.2 靜態(tài)工作點測量（電源電壓12V）最大值最小值工作點VCEQ集電極電壓VCE集電極電路IC（計算）分析說明：該電路集電極電壓變化范圍和集電極電流變化范圍。5.2 單管放大電路動態(tài)參數(shù)測量5.2.1動態(tài)參數(shù)測試電路交流放大電路如圖1.5所示，電路中C1為輸入耦合電容，C2為輸出耦合電容，C3為交流旁路電容。在工作點調(diào)整好后，關閉電源，調(diào)節(jié)信號源輸出頻率為1KHz，輸出幅度為100mV的正弦波，通過R

8、S連接到放大電路輸入端。根據(jù)電壓放大倍數(shù)的定義Av=Vo/Vi Vo 放大電路輸出電壓幅度，Vi 放大電路輸入電壓幅度。VccR1RCRw1R2REGNDVC10K10K100K2K100C110uFC10uFC10uFV100R5.1KVSViVSRS圖1.5 單管放大器動態(tài)測試電路VsVoVsRsriroRLViAvVo放大電路圖1.6 動態(tài)等效電路5.2.2放大倍數(shù)測量原理根據(jù)電壓放大倍數(shù)的定義：Av=Vo/Vi （無負載時的電壓放大倍數(shù)）AvL=VoL/Vi (有負載時的電壓放大倍數(shù))測量輸出電壓Vo和輸入電壓Vi就可以計算出電壓放大倍數(shù)。5.2.3 輸入輸出電阻的測量原理電阻的測量采

9、用串聯(lián)電阻法，操作方法1串聯(lián)合適（阻值與輸入電阻同數(shù)量級）的固定電阻，測量分壓比，計算輸入電阻或輸出電阻。有動態(tài)等效電路可知，串聯(lián)已知電阻RS測量Vs和Vi（Vs-Vi）: RS = Vi : ri 則 ri=RS×Vi /（Vs-Vi）測量輸出電阻時接已知阻值的負載電阻RL測量有負載電阻的輸出電壓VOL和無負載電阻時的輸出電壓VO(VO-VOL) : ro = VOL : RL則 ro=RL×(VO-VOL ) / VOL操作方法2將RS（或RL）用電位器（可變電阻）替代，調(diào)節(jié)電位器使Vi0.5Vs 則riRS（或VOL=0.5VO則 roRL），關閉電源，取下電位器用萬

10、用表測量電位器值就是被測參數(shù)ri或 ro 。5.2.4 動態(tài)參數(shù)的測量表1.3 動態(tài)參數(shù)測量記錄表 （電源電壓12V ）測試條件射極電容開路接射極電容Ce 10uFRL開路RL2KRL開路RL2K信號源幅度Vs輸入幅度Vi輸出幅度Vo放大倍數(shù) Av輸入電阻ri輸出電阻ro分析說明：電容對放大倍數(shù)的影響。當接入射極電容時，輸入電壓和輸出電壓的相位不是180度，說明原因。操作步驟：電路如圖1.5連接好后，用示波器監(jiān)視測量點Vi和Vo 調(diào)節(jié)輸入信號幅度，觀測輸出信號Vo的幅度變化，保持輸入和輸出信號不失真。在無Ce時Vi約200mV，有Ce時Vi約100mV同時測量并記錄輸入信號VS.、Vi的幅值和

11、輸出信號VO 、VOL的幅值，填入表1.3。并比較V和VO的相位關系，畫出V和VO的對比波形，如果有相移，分析說明產(chǎn)生的原因并測試證明其正確性。用示波器同時測量VC和VO，比較兩者的差別，畫出VC和VO的對比波形。計算電路的輸入輸出電阻和有負載及無負載的電壓放大倍數(shù)，說明電容e對放大倍數(shù)的影響。5.2.5 最大不失真輸出電壓測量表1.4 最大不失真輸出電壓記錄表（RL開路）測試條件VCC=12伏VCC=10伏VCC=8伏信號源輸出電壓S放大器輸入電壓Vi放大器輸出電壓VOmax輸入電阻電壓放大倍數(shù)分析說明：電源電壓與不失真幅度的關系。 操作步驟： 斷開負載電阻RL，按表1.4條件改變電路工作電

12、壓。 增大輸入信號，觀察輸入和輸出信號波形變化，當出現(xiàn)飽和失真或截止失真時，再次調(diào)節(jié)工作點，使飽和失真和截止失真同時出現(xiàn)，飽和失真和截止失真出現(xiàn)之前的最大輸出電壓幅度為最大不失真輸出幅度。 計算說明工作電壓對輸入電阻和放大倍數(shù)的影響。六、擴展實驗內(nèi)容1 在無射極旁路電容Ce、 Vcc=12V的條件下，測量發(fā)射極電阻為50歐姆、100歐姆時的放大電路特性參數(shù)，研究說明射極電阻對Av、ri、ro的影響。2在射極旁路電容Ce、Vcc=12V的條件下，測量VCEQ等于4伏、6伏、9伏時的放大電路特性參數(shù)，研究說明工作點對Av、ri、ro的影響。七、思考題1.靜態(tài)工作點對輸入電阻和放大倍數(shù)有影響嗎？說明理由。2.放大電路的最大不失真輸出電壓幅度和電路的VCC有關嗎？3.電路參數(shù)保持不變，提高VCC放大倍數(shù)將如何變化？發(fā)件人: 佘新平 主題: 單管實驗反饋時間: 2011年3月24日 11:41:28建議：（1）最大不失真電壓的測量做兩種情況