三極管共射極放大電路實驗報告

1、學(xué)生序號6專業(yè)： 姓名： 學(xué)號： 日期： 地點： 實驗報告課程名稱： 電路與模擬電子技術(shù)實驗 指導(dǎo)老師： 張冶沁 成績：_實驗名稱： 三極管共射極放大電路 實驗類型： 電路實驗 同組學(xué)生姓名：_一、實驗?zāi)康暮鸵螅ū靥睿┒?、實驗?nèi)容和原理（必填）三、主要儀器設(shè)備（必填）四、操作方法和實驗步驟五、實驗數(shù)據(jù)記錄和處理六、實驗結(jié)果與分析（必填）七、討論、心得一、實驗?zāi)康暮鸵?.學(xué)習(xí)共射放大電路的設(shè)計方法與調(diào)試技術(shù)；2.掌握放大器靜態(tài)工作點的測量與調(diào)整方法，了解在不同偏置條件下靜態(tài)工作點對放大器性能的影響；3.學(xué)習(xí)放大電路的電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻及頻率特性等性能指標(biāo)的測試方法；4.了解靜態(tài)

2、工作點與輸出波形失真的關(guān)系，掌握最大不失真輸出電壓的測量方法；5.進(jìn)一步熟悉示波器、函數(shù)信號發(fā)生器的使用。二、實驗內(nèi)容和原理1.靜態(tài)工作點的調(diào)整與測量2.測量電壓放大倍數(shù)3.測量最大不失真輸出電壓4.測量輸入電阻5.測量輸出電阻6.測量上限頻率和下限頻率7.研究靜態(tài)工作點對輸出波形的影響三、主要儀器設(shè)備示波器、信號發(fā)生器、萬用表共射電路實驗板4、 操作方法和實驗步驟1.靜態(tài)工作點的測量和調(diào)試實驗步驟：（1）按所設(shè)計的放大器的元件連接電路，根據(jù)電路原理圖仔細(xì)檢查電路的完整性。（2）開啟直流穩(wěn)壓電源，用萬用表檢測15V工作電壓，確認(rèn)后，關(guān)閉電源。（3）將放大器電路板的工作電源端與15V直流穩(wěn)壓電源

3、接通。然后，開啟電源。此時，放大器處于工作狀態(tài)。（4）調(diào)節(jié)偏置電位器，使放大電路的靜態(tài)工作點滿足設(shè)計要求ICQ6mA。為方便起見，測量ICQ時，一般采用測量電阻RC兩端的壓降VRc，然后根據(jù)ICQ=VRcRc計算出ICQ。（5）測量晶體管共射極放大電路的靜態(tài)工作點，并將測量值、仿真值、理論估算值記錄在下表中進(jìn)行比較。2.測量電壓放大倍數(shù)(RL=、RL=1k)實驗步驟：（1）從函數(shù)信號發(fā)生器輸出1kHz的正弦波，加到電路板上的Us端。（2）用示波器檢查放大電路輸出端是否有放大的正弦波且無失真。（3）用示波器測量輸入Ui電壓，調(diào)節(jié)函數(shù)信號發(fā)生器幅度，使電路輸入Ui= 10mV(有效值)。（4）負(fù)載

4、開路，用示波器測出輸出電壓Uo有效值，求出開路放大倍數(shù)。（5）負(fù)載接上1k，再次測Uo，求出帶載放大倍數(shù)。3.測量最大不失真輸出電壓(RL=、RL=1k)（1）負(fù)載開路，逐漸增大輸入信號幅度，直至輸出剛出現(xiàn)失真。（2）用示波器測出此時的輸出電壓有效值，即為最大不失真輸出電壓Vomax。（3）負(fù)載接上1k，再次測Vomax。4.測量輸入電阻Ri(RL=1k)測量原理：放大電路的輸入電阻可用電阻分壓法來測量，圖中R為已知阻值的外接電阻，分別測出Vs和Vi，則實驗步驟：（1）從函數(shù)信號發(fā)生器輸出正弦波，加到電路板上的Us端。（2）用示波器測出Us 和Ui電壓。（3）求出輸入電阻。5.測量輸出電阻RO

5、測量原理：放大電路的輸出電阻可用增益改變法來測量，保持信號源幅度不變，分別測出負(fù)載開路時的輸出電壓VO'和帶上負(fù)載RL后的輸出電壓VO，則實驗步驟：（1）從函數(shù)信號發(fā)生器輸出正弦波（幅度和頻率?），加到共射放大電路的輸入端。（2）斷開負(fù)載，用示波器測出輸出電壓Vo'。（3）接上負(fù)載，用示波器測出輸出電壓Vo。（4）計算輸出電阻Ro6. 測量上限頻率和下限頻率(RL=、RL=1 k)1)從函數(shù)信號發(fā)生器輸出1kHz的正弦波，加到放大電路輸入端。2)用交流毫伏表測輸出電壓，調(diào)節(jié)輸入信號幅度，使輸出Vo=1V。（取1V有什么好處？）3)保持輸入信號幅度不變，降低信號頻率，使輸出幅度下

6、降至0.707Vo時（用什么測？）得到下限頻率fL。4)保持輸入信號幅度不變，增大信號頻率，使輸出幅度下降至0.707 Vo時得到上限頻率fH7. 研究靜態(tài)工作點對輸出波形的影響( RL=)1)負(fù)載開路，輸入1kHz、幅度合適的正弦信號，用示波器監(jiān)視輸出電壓。2)調(diào)節(jié)電位器RWb，使靜態(tài)電流ICQ增大到足夠大，測量并記錄集電極靜態(tài)電流。（ICQ用什么測？如何測？）3)逐漸增大輸入信號，使輸出波形出現(xiàn)明顯的失真。記錄此時的示波器波形，測量剛出現(xiàn)失真時的最大不失真輸出電壓。4)減小輸入信號，使電路回到正常的放大狀態(tài)（輸出電壓無失真）。5)調(diào)節(jié)電位器RWb，使靜態(tài)ICQ下降到足夠小，測量并記錄集電極

7、靜態(tài)電流。6)逐漸增大輸入信號，使輸出波形出現(xiàn)明顯的失真。記錄此時的示波器波形，測量剛出現(xiàn)失真時的最大不失真輸出電壓。5、 實驗數(shù)據(jù)記錄和處理1. 靜態(tài)工作點的測量和調(diào)試VB/VVE/VVC/VICQ/mA理論值5.2584.55896仿真值5.2714.55896實測值5.154.548.9962.測量電壓放大倍數(shù)（絕對值）測試條件實測值理論值A(chǔ)V仿真值A(chǔ)VVS/mVVi/mVVO/VAVRL=35100.97897.892.3490.604RL=1k35100.49349.346.1746.3403.測量最大不失真輸出電壓 先出現(xiàn)縮頂失真 先出現(xiàn)削底失真同時出現(xiàn)縮頂和削底失真測試條件實測值

8、理論值仿真值VOMAX（有效值）VOMAX（峰值）VOMAX（峰值）VOMAX（峰值）RL=2.29V3.06V3.75V3.69VRL=1k2.78V3.79V4.27V4.16V4. 測量輸入電阻Ri輸入電阻（實測值）理論值仿真值VS/mVVi/mVRiRiRi35102040133413935. 測量輸出電阻RO輸出電阻（實測值）理論值仿真值VO/VVO/VRiRORO0.9780.493984100010006.測量上限頻率和下限頻率測試條件實測值仿真值fLfHfLfHRL=91.5Hz29.7kHz172.12Hz34.58MHzRL=1k92.1Hz51.9kHz175.47Hz6

9、3.30MHz7. 研究靜態(tài)工作點對輸出波形的影響ICQ先出現(xiàn)VOMAX正/負(fù)半周形狀7.68mA飽和977mV負(fù)削底2.55mA截止1.51V正縮頂六、實驗結(jié)果與分析共射放大電路的靜態(tài)工作點在實驗中隨可變電阻Rb1的阻值而改變，實驗中和仿真均調(diào)整電位器使ICQ=6mA，而且理論值根據(jù)仿真的參數(shù)計算，實際上并不合理，因為仿真使用的三極管規(guī)格和實驗不同，理論計算的值更適用于仿真結(jié)果，實驗結(jié)果僅能用作參考。電壓放大倍數(shù)的實驗值、理論值和仿真值都較為接近，由共射放大電路的放大倍數(shù)表達(dá)式其中rbe已確定，RL為等效負(fù)載，當(dāng)負(fù)載增大時放大倍數(shù)也會增大，但本實驗電路中最大的負(fù)載電阻為RC=1k,外接RL=

10、1k時，等效負(fù)載為500，因此開路的放大倍數(shù)應(yīng)該為接1k負(fù)載時的兩倍，實驗中開路放大倍數(shù)為97.8倍，負(fù)載1k的放大倍數(shù)為49.3倍，97.8/49.3=1.98，非常符合預(yù)期。最大不失真輸出電壓實際上在示波器難以測量，因為通過人眼判斷正弦波形是否失真偏于主觀，往往無法準(zhǔn)確判定在某靜態(tài)工作點下波形失真的臨界輸出電壓，且當(dāng)負(fù)載不同時，截止失真和飽和失真出現(xiàn)的先后可能不同，故實驗中測得的數(shù)據(jù)僅作娛樂。另外還保存了幾種失真在不同位置出現(xiàn)的圖片，也可以在仿真中進(jìn)行觀察。輸入電阻和輸出電阻的理論值和仿真值非常吻合，但輸入電阻的實驗值差距較大，可能的原因是輸入電壓VS經(jīng)過一個5.1k的電阻RS分壓，另一部

11、分Vi作為放大電路的輸入信號，但實驗中的VS和Vi沒有反復(fù)測量，可能在操作過程中已經(jīng)變化，由輸入電阻的計算公式如下： 而R比較大，可見VS和Vi的數(shù)量級相同，而且為比值形式，所以它們?nèi)≈档妮^小變化對結(jié)果也會有較大影響，實驗中應(yīng)更加注重這兩個數(shù)據(jù)的測量準(zhǔn)確性。通頻帶寬的測量，實驗結(jié)果比仿真帶寬更窄，也是三極管特性不同的原因，而且實驗中由于結(jié)電容效應(yīng)更加顯著，通頻帶寬也會變窄。對于不同靜態(tài)工作點的輸出特性，可以看出下圖中當(dāng)ICQ較小時，負(fù)載線斜率大小較小，正弦波形更靠近截止方向；當(dāng)ICQ增大時，負(fù)載線斜率變大，正弦波更靠近飽和方向。因此實驗中ICQ=2mA時先出現(xiàn)了截止失真，ICQ=7mA時先出現(xiàn)

12、了飽和失真。七、討論、心得本次實驗有較多心得，主要是鞏固了理論課的知識，前面用到的很多理論計算都不太容易，但最后跟仿真都符合得很好，但另一方面我認(rèn)為本實驗的仿真對實驗沒有太大的對比價值，因為三極管元件型號不同，且電位器位置也未必和實驗一樣，測算的數(shù)據(jù)自然也有很多不同。但某些測量值存在較大的偏差，為了解釋這些偏差需要了解電路里一些在實際實驗中可能顯著的現(xiàn)象比如結(jié)電容效應(yīng)等，也加深了我對電路元件特性的認(rèn)識。另外，在老師所給實驗PDF的第8頁中，放大倍數(shù)的公式里不應(yīng)該出現(xiàn)(1+)Rb2的項，而rbe的計算公式中按照前面的約定，300應(yīng)該改為200。（1）試分析電路中的Re2、Rb1、Cb起什么作用？

13、答：Re2作為發(fā)射極電阻，起到了很好的負(fù)反饋作用，當(dāng)由于某些外部原因（如溫度改變）引起電路內(nèi)部參數(shù)變化，假設(shè)IC增大，相當(dāng)于IE增大，則射極電阻Re2兩端電壓也增大，由于VCC不變，所以VBE減小，從而IC減小，使電流穩(wěn)定；Rb1在電路中起到了保護(hù)電位器的作用，當(dāng)電位器調(diào)節(jié)到0時，IC可能比較大燒壞管子，Rb1可以限流；Cb實現(xiàn)了低頻信號隔離作用，輸入信號中的直流成分無法通過電容，因此不會影響三極管的靜態(tài)工作點，而交流信號可以通過電容并被放大。（2） 當(dāng)靜態(tài)工作電流ICQ通過測量VE或VC來間接地得到時，分析萬用表內(nèi)阻對測量誤差的影響。答：查手冊得萬用表在20V量程下內(nèi)阻為10M，比被測的RC

14、=1k大4個數(shù)量級，由電表誤差公式代入數(shù)據(jù)得U=6×10-4V，基本上可以忽略；（3） 各儀器的接地端不再連在一起，示波器上的波形將發(fā)生什么變化？答：會造成示波器不同頻道的參考零電勢點不同，于是波形會出現(xiàn)數(shù)值方向上的平移，形狀沒有影響。（4） 在測試各項參數(shù)時，為什么要用示波器監(jiān)視輸出波形不失真？答：若波形發(fā)生失真，表明三極管并未工作在線性放大區(qū)，所有的理論公式便不再適用。（5） 與負(fù)載開路相比，接上負(fù)載對放大電路的上下限頻率有什么影響？在測上限和下限頻率時，如何擇輸入信號的大?。繛槭裁词馆敵鲭妷簽?V?答：接上負(fù)載后，電路的等效負(fù)載變小，時間常數(shù)變小，因為上限截止頻率由高頻時間常數(shù)

15、中最大的一個決定，因此放大倍數(shù)降低了，而上限頻率會變大，通頻帶寬也更大，但下限頻率基本不受影響。且實驗中測得數(shù)據(jù)計算得：29.7kHz×97.851.9kHz×49.3符合通頻率帶寬積的公式。在接負(fù)載或開路的情況下，已知放大倍數(shù)，估算并調(diào)節(jié)輸入信號幅值使得輸出幅值不失真且不能太小，然后滿足為方便觀察的值即可。輸出為1V時，到截止頻率時的輸出應(yīng)該恰好變?yōu)?.707V，方便觀察示數(shù)；但實際上若先設(shè)置輸出為1.414V，截止頻率便恰好為1V也很方便，我認(rèn)為只要示數(shù)便于觀察都是可取的。（6） 用示波器同時觀察放大電路輸入、輸出波形的相位關(guān)系時，示波器上有關(guān)按鈕應(yīng)置什么位置？答：將放

16、大電路的輸入和輸出端分別接到示波器兩個通道并共地，此時要保持水平控制按鈕位于原位，兩個波形的顯示選項中不啟用反相等改變相位的功能，可適當(dāng)調(diào)節(jié)垂直控制使兩個波形的幅值利于觀察。（7） 在測量輸入電阻時，為什么不能直接測Rs兩端的壓降？答：因為RS兩端沒有和電路共地的點，若用一端接地的電表測量，會干擾電路信號，造成誤差。（8） 如何判斷放大器的截止和飽和失真？當(dāng)出現(xiàn)這些失真時應(yīng)如何調(diào)整靜態(tài)工作點？答：對共射放大電路而言，當(dāng)輸出信號波谷被削平時即為飽和失真，應(yīng)使靜態(tài)工作點左移（ICQ減?。?；當(dāng)輸出信號波峰曲率半徑變大時即為截止失真，應(yīng)使靜態(tài)工作點右移（ICQ增大）。（9）在共射放大電路的靜態(tài)工作點測量時，測得VCEQ0.5V，說明三極管已處于飽和狀態(tài)；若VCEQ +VCC（電源電壓），則說明三極管已處于截止?fàn)顟B(tài)；若VBEQ>2V，估計該晶體管已被擊穿。（10） 共射電路實驗中所用的耦合電容是電解電容。在共射放大電路實驗我們選用的D882是NPN管對嗎？描述怎樣從外觀判別e、b、c三個管腳。答：D882是NPN管，對于NPN三極管，箭頭指向的為e管腳，發(fā)出箭頭的為b管腳，第三個為c管腳。（11）仿真電路時，若將VSIN元件的屬性設(shè)置為：DC=10mV；AC=20mV；VOFF=30mV，VAMPL40mV，F(xiàn)REQ=1KHz。則在進(jìn)行靜