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：刖，上學(xué)實驗報告地點(diǎn)：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?必填)二、實驗內(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(diǎn)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(diǎn)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)工作點(diǎn)與輸出波形失真的

2、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(diǎn)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(diǎn)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四、操作方法和實驗步驟8 .靜態(tài)工作點(diǎn)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)壓電源接通。

3、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(diǎn)滿足設(shè)計要求Ica6mA為方便起見，測量Icq時，一般采用測量電阻 的兩端的壓降 出c,然后根據(jù)Icq=Vrc/Rc計算出Icq)(5)測量晶體管共射極放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)，并將測量值、仿真值、理論估算值記錄在下表中進(jìn) 行比較。9 .測量電壓放大倍數(shù)(Rl=8、R.=1kQ)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

4、)負(fù)載開路，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)。10 測量最大不失真輸出電壓 (Rl=8、R. = 1kQ )(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 Q ,再次測 Vomax4 .測量輸入電阻 Ri(R L=1kQ)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

5、出輸入電阻。5 .測量輸出電阻Ro 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V'和帶上負(fù)載 R后的輸出電壓 Vo,則v = -Rl -k4十 %凡二才一 1 %I匕)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=8、Rl=1 k Q)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。Vo=1V。(取1V有什么好處？)0.707V

6、o時(用什么測？)得到下限頻0.707 Vo時得到上限頻率fH2)用交流毫伏表測輸出電壓，調(diào)節(jié)輸入信號幅度，使輸出3)保持輸入信號幅度不變，降低信號頻率，使輸出幅度下降至率fLo4)保持輸入信號幅度不變，增大信號頻率，使輸出幅度下降至7 .研究靜態(tài)工作點(diǎn)對輸出波形的影響（Rl=oo）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

7、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，測量并記錄集電極靜態(tài)電流。Tek動作儲存府區(qū)像,格式j(luò)隧關(guān)于 存圖像選擇先出現(xiàn)削底失真M 冏* O.OOOf SAVE REC動彳乍當(dāng)前目錄是f6）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。五、實驗數(shù)據(jù)記錄和處理1.靜態(tài)工作點(diǎn)的測量和調(diào)試WVV/VVC/VI cc/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/mVV/mVVO/V

8、AVR=oo35100.97897.892.3490.604FL=1kQ35100.49349.346.1746.3403.測量最大不失真輸出電壓GAVE RECM P帆 C ODOiJL先出現(xiàn)縮頂失真格式關(guān)于 存圖像 選擇 文件夾 儲存 TEKC002JPG同時出現(xiàn)縮頂和削底失真測試條件實測值理論值仿真值VOMAX （后效值）VOMAX （峰值）VoMAX（峰值）VOMAX （峰值）R=oo2.29V3.06V3.75 V3.69VRL=1kQ2.78V3.79V4.27V4.16V4.測量輸入電阻R輸入電阻（實測值）理論值仿真值VS/mVV/mVRRR35102040 a1334 a139

9、3 Q5.測量輸出電阻RO輸出電阻（實測值）理論值仿真值Vo' /VVO/VRRORO0.9780.493984 a1000 a1000 Q6.測量上限頻率和下限頻率測試條件實測值仿真值fLf HfLf HR=oo91.5Hz29.7kHz172.12Hz34.58MHzRL=1kQ92.1Hz51.9kHz175.47Hz63.30MHz7.研究靜態(tài)工作點(diǎn)對輸出波形的影響I CQ先現(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(diǎn)在實驗中隨可變電阻Rbi的阻值而改變，實驗中和仿真均調(diào)整電位器使IcQ=6

10、mA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be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=1kQ ,外接R=1kQ時，等效負(fù)載為500 Q,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1kQ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

11、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(diǎn)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機(jī)經(jīng)過一個5.1k 的電阻 R分壓，另一部分 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：匕-匕而R比較大，可見 Vs和V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

12、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(diǎn)的輸出特T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寸先出現(xiàn)了截止失真，I cQ=7mA寸先出現(xiàn)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

13、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+ 3)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？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1c減

14、小，使電流穩(wěn)定；Rbi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，Rbi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(diǎn)，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10MQ,比被測的 R=1kQ大4個數(shù)量級，由電表誤差公式Afr_ U RiHi代入數(shù)據(jù)得A U=6X 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

15、零電勢點(diǎn)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??？為什么使輸出電壓為1V?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)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 X 97.8 51.9kHz X 49.3符合通頻

16、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

17、時，為什么不能直接測Rs兩端的壓降？答：因為R兩端沒有和電路共地的點(diǎn)，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(diǎn)？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(diǎn)左移 (Icq減小)；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(diǎn)右移(Icq增大)。(9)在共射放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)測量時，測得VCEQ：0.5V,說明三極管已處于飽和狀態(tài);若VCE年+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

18、電解里查在共射放大電路實驗我們選用的D882是NPNT對嗎？描述怎樣從外觀判別 e、b、c三個管腳。答：D882是NPNt,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=10mVAC=20mVVOFF=30mVVAMPL 40mV FREQ=1KHz 則在進(jìn)行靜態(tài)工作點(diǎn)計算時，采用的電壓值是10mV急壓值;進(jìn)行交流掃描分析時，采用的電壓值是20mV有效值;進(jìn)行瞬態(tài)分析時，采用的電壓值是 30mVW值。Pspice仿真本實驗內(nèi)容較豐富，實驗室中示波器功能和操作時間有限，于是在仿真中再現(xiàn)了一些有意思的圖像 靜態(tài)工作點(diǎn)及后續(xù)仿真的接線圖如下：輸出特性曲線:，DV'13 BV1,皿IDRHz1C口= 07775RtTSSrtVOFF - 0 VAfu1pL - FR£Q *AC "li Jiri3l D V-12nV V it out 負(fù)載為1k Q時的通頻帶寬:亦DnVV 1.1ft)L0KH3S1 QGKHZ-Ri rearnro觸守E 7H)0 V out I f Vtinl1OQufl.ODCmA14.C3V»uo