單管放大電路實(shí)驗(yàn)123版課件

2023/3/141二、單管電壓放大電路2.2、：三極管9013×1、

電容10uF×3

、電位器10K×1、

電阻100×2、2K×2

、5.1K×1、

10K×2、100K×1。1、

實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.1、掌握單管放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)整與測(cè)試方法。1.2、掌握單管放大電路的電壓放大倍數(shù)AV、輸出電阻ro和輸入電阻ri的測(cè)試方法。學(xué)習(xí)測(cè)量最大不失真輸出電壓VOMax

。1.3、學(xué)習(xí)檢查三極管和排除放大電路故障的方法。2、實(shí)驗(yàn)儀器及器件2.1、儀器設(shè)備：示波器、函數(shù)發(fā)生器、穩(wěn)壓電源、萬(wàn)用表C9013H706EBC三極管極性E：發(fā)射極B：基極E：集電極2023/3/14長(zhǎng)江大學(xué)龍從玉2圖-1單管共射極放大電路3、實(shí)驗(yàn)原理3.1、單管放大電路的工作原理

三極管本是電流控制電流源器件(IC=β×IB)，本實(shí)驗(yàn)采用單管共射極放大電路如圖-1所示。通過(guò)合理設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)電壓的放大?；鶚O電壓通過(guò)電阻RB1RB2分壓獲取，基極串聯(lián)R2接分壓可減少分壓電阻對(duì)輸入電阻測(cè)量的影響。

輸入交流信號(hào)通過(guò)C1直接輸入基極。輸出交流信號(hào)通過(guò)C2輸出。CE為旁路電容。VCCRB110KRC2KRB210KRE100GNDR2100KViC110uFCE10uF電路主要?jiǎng)討B(tài)參數(shù)：電壓放大倍數(shù)Av

:(Av=-β*RL’/rbe=VoIVi)輸入電阻

ri（ri=rbe//RB）輸出電阻

ro

（ro=RC）。C210uFVo2023/3/14長(zhǎng)江大學(xué)龍從玉31）放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)工作點(diǎn)是指在電路輸入信號(hào)為零時(shí)，電路中各支路電流和各節(jié)點(diǎn)的電壓值。通常直流負(fù)載線(xiàn)與交流負(fù)載線(xiàn)的交點(diǎn)Q所對(duì)應(yīng)的參數(shù)IBQ、ICQ、VCEQ是主要觀測(cè)對(duì)象，如圖-2所示。3.2、電路的調(diào)試與測(cè)量原理圖-2靜態(tài)工作點(diǎn)

示意圖2023/3/14長(zhǎng)江大學(xué)龍從玉53.3、放大電路動(dòng)態(tài)參數(shù)的測(cè)量原理1）放大電路電壓放大倍數(shù)AV的測(cè)量：AV=VO/ViriRSRLroVsVOVOVi2）放大電路輸入電阻ri與輸出電阻ro的測(cè)量原理

單管放大電路的動(dòng)態(tài)參數(shù)測(cè)量電路如圖-3，其中的虛框部分為單管放大電路動(dòng)態(tài)參數(shù)的等效電路。單管放大電路

電阻的測(cè)量采用串聯(lián)電阻的間接測(cè)量法：串聯(lián)合適（阻值與輸入電阻同數(shù)量級(jí)）的固定電阻，測(cè)量分壓比，計(jì)算電阻：輸入電阻ri=RS*Vi/(Vs-Vi)

輸出電阻ro=RL*(VO-VOL)/VOL3）測(cè)量注意事項(xiàng)：信號(hào)源、示波器的輸入與輸出要共地。圖-3單管放大電路的動(dòng)態(tài)參數(shù)測(cè)量電路2023/3/14長(zhǎng)江大學(xué)龍從玉6VOR110KR2100kRE100RC2kRL2kC110uC210uC310uVCVEVCCVALUE=1240%RV110KVOQ9013SW2ABCD示波器+88.8ACVolts+88.8ACmVSW1*1）單管放大電路實(shí)時(shí)仿真圖

龍AMFM+-信號(hào)發(fā)生器+88.8ACmV44%RV210kf=1KHzVipp=100mVSW3單管放大電路①靜態(tài)工作點(diǎn)的測(cè)量SW1接地1，測(cè)量VE、VB、VC。②電壓放大倍數(shù)的測(cè)量SW1接3，短接RS，

測(cè)量VO、ViAV=VO/Vi。③輸入電阻的測(cè)量SW1空接2，

測(cè)量VS、

Viri=Rs*Vi/(VS-Vi)④輸出電阻的測(cè)量SW2接通，測(cè)量VOLrO=RL*(Vo-VOL)/VoL。VB斷開(kāi)SW3，則電流串聯(lián)負(fù)反饋電阻為REF。3.4、單管放大電路的仿真調(diào)試信號(hào)頻率信號(hào)幅值信號(hào)波形電壓時(shí)間同步觸發(fā)2023/3/14長(zhǎng)江大學(xué)龍從玉7Q2N222VB1VALUE=1VC1VALUE=10ICQ(B)三極管傳輸特性將變量IC添加至圖表中變量設(shè)置：VB1：起點(diǎn)：0.0終點(diǎn)：5.0橫步數(shù):100VC1：起點(diǎn)：0.0終點(diǎn)：5.0縱線(xiàn)數(shù)：10*2）

三極管傳輸特性與放大電路直流分析

龍Y軸標(biāo)尺設(shè)置：-10.0mA180.0mAQ19013RC2kR110kR3XRE100RR5100kVCCVALUE=12VVEVCR210k-X靜態(tài)工作點(diǎn)調(diào)試放大電路直流掃描掃變量：X起始：0終止：10K步數(shù)：100橫軸：電位器阻值.縱軸：VE.VB.VC電壓值.VB2023/3/14長(zhǎng)江大學(xué)龍從玉91）先用萬(wàn)用表二極管測(cè)量檔檢查并判斷所用三極管的好壞；2）按圖-4電路構(gòu)成單管放大電路。調(diào)節(jié)電位器Rw1，觀察電壓VCE的變化范圍，測(cè)量VCE的最大值和最小值，記錄在表-1中。3）對(duì)放大電路輸入f=1KHz、Vipp=100mV的正弦信號(hào)，用示波器觀測(cè)輸出波形變化，最后使VCE保持在正常的位置并記錄相關(guān)電壓值與波形，將測(cè)量結(jié)果填如表-1。4、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)步驟4.1、靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)整與測(cè)量表-1單管放大器靜態(tài)工作點(diǎn)調(diào)試測(cè)量表

VCC=12V

VCE/VVB/VVC/VIc/mAVipp/mv輸出電路狀態(tài)Vopp/V波形(6)7.3(1.5)1.0100正常范圍10↓↑↓100截止失真0.7↑↓100飽和失真參見(jiàn)操作示意圖-42023/3/14長(zhǎng)江大學(xué)龍從玉10àVF=-β*RL’/(rbe+β*RF)ri=rbe+β*RF圖-4單管放大電路實(shí)驗(yàn)操作步驟示意圖在電路接線(xiàn)前，先檢測(cè)三極管：用萬(wàn)用表二極管測(cè)量檔檢查PN結(jié)!

RS3KVs信號(hào)Vi輸入示波器CH1示波器CH2信號(hào)Vs輸入示波器CH2①測(cè)量三極管兩個(gè)PN結(jié)正向電壓應(yīng)為幾百毫伏(0.5-0.8V為硅管)。②確定基極：兩次測(cè)量為幾百毫伏時(shí),接同一表筆的管腳是基極(B)。③確定三極管的結(jié)構(gòu)類(lèi)型：紅表筆接基極的管子是NPN型的;

黑表筆接基極的管子則是PNP型的。④判斷發(fā)射極E極與集電極C極：比較2個(gè)正向幾百毫伏讀數(shù)，電壓稍小的PN結(jié)是集電結(jié)，對(duì)應(yīng)的集電極C。ViVOLRB210kRE100Vcc+12VRC2kC110uC210uCE47uRL2kRB110kQ9013VBVEVCVOGNDR2100K1、靜態(tài)測(cè)量VB=？

VC=？VCE=？IC=？2、電壓放大倍數(shù)的測(cè)量3、輸出電阻測(cè)量4、輸入電阻測(cè)量5、斷開(kāi)射極電容CE，重復(fù)動(dòng)態(tài)參數(shù)測(cè)量。2023/3/14長(zhǎng)江大學(xué)龍從玉114.2、測(cè)量單管放大器的放大倍數(shù)Au

：從信號(hào)源輸入f=1khz、Vipp=100mV正弦波，(萬(wàn)用表測(cè)量交流電壓有效值U≈34mV)。示波器CH1端測(cè)輸入Vi；CH2端測(cè)輸出VO。放大器電壓放大倍數(shù)依據(jù)測(cè)量值

計(jì)算：AV=VO/Vi。觀測(cè)輸入/輸出信號(hào)Vi

/Vo波形圖。記錄在表-2中。4.3、測(cè)量輸出電阻ro：分別斷開(kāi)與接入RL，測(cè)量輸出電壓VO與VoL。計(jì)算輸出電阻ro=RL*(VO

-VOL)

/VoL，記錄在表-2中。4.4、測(cè)量輸入電阻ri:將輸入信號(hào)VS串聯(lián)電阻RS以后，再接入放大器輸入端，分別測(cè)量VS和Vi。計(jì)算輸入電阻ri=Rs*Vi/(VS-Vi)

。記錄在表-2中。4.5、將實(shí)驗(yàn)中的測(cè)量條件、直接測(cè)量的原始數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)計(jì)算公式及實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分別記錄在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表-2中。2023/3/14長(zhǎng)江大學(xué)龍從玉131）斷開(kāi)負(fù)載電阻RL，按表-3測(cè)試條件，先設(shè)置VCC=12V；2）增大輸入信號(hào)，觀察輸出信號(hào)波形變化，當(dāng)出現(xiàn)飽和失真或截止失真時(shí)，再次調(diào)整工作點(diǎn)，使飽和失真和截止失真同時(shí)出現(xiàn)，回調(diào)輸入信號(hào)大小，在飽和失真和截止失真將出現(xiàn)之前的輸出電壓為最大不失真輸出電壓VOMax。參見(jiàn)表-1。3）再將電源電壓下調(diào)至VCC=9V，再次測(cè)量放大電路最大不失真輸出電壓幅度。記錄在表-3中。表-3最大不失真輸出電壓測(cè)量表測(cè)試條件信號(hào)源VS輸入電壓Vi輸出電壓VOMax輸入電阻ri電壓放大倍數(shù)AVVCC=12VVCC=9V分析說(shuō)明：電源電壓VCC與最大不失真輸出電壓VOMax的關(guān)系；

工作電壓VCC對(duì)輸入電阻ri及電壓放大倍數(shù)AV的影響。4.6、最大不失真輸出電壓VOMax的測(cè)量2023/3/14長(zhǎng)江大學(xué)龍從玉14圖-5單管放大電路安裝參考圖+12VGNDVSVIVO2023/3/14長(zhǎng)江大學(xué)龍從玉156.1、靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)輸入電阻和放大倍數(shù)有影響嗎？說(shuō)明理由。6.2、單管放大電路的最大不失真輸出電壓幅度和電路的電源電壓VCC有關(guān)嗎？6.3、電路參數(shù)保持不變，提高電源電壓VCC，放大電路的電壓放大倍數(shù)Av將如何變化？5.1、在無(wú)射極旁路電容CE的條件下，測(cè)量發(fā)射極電阻為50Ω、100Ω時(shí)的放大電路特性參數(shù)，研究射極電阻對(duì)Av、ri、ro的影響。5.2、在有射極旁路電容CE的條件下，測(cè)量VCEQ等于4伏、6伏、9伏時(shí)的放大電路特性參數(shù)，研究靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)Av、ri、

ro的影響。6、思考題5、擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2023/3/14長(zhǎng)江大學(xué)龍從玉17★7.2、負(fù)反饋放大電路的構(gòu)成ViVoLRB210kRE100Vcc+12vRC2kC110uC210uCE47uRL2kRB110kQ9013BECVoGNDR2100KRF電路的電壓放大倍數(shù)為：àVF=-β*RL’/(rbe+β*RF)

將圖-2放大電路中的射極串聯(lián)反饋電阻RF或者斷開(kāi)旁路電容，構(gòu)成電流串聯(lián)負(fù)反饋放大電路，如圖-6。反饋系數(shù)F=VF/VO≈-RF/RL’同理電路的輸入阻抗ri為：ri=rbe+β*RF