三、晶體管單級(jí)放大器實(shí)驗(yàn)1模擬電路,實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)三、晶體管單級(jí)放大器實(shí)驗(yàn)1實(shí)驗(yàn)?zāi)康臏y(cè)定如實(shí)驗(yàn)圖共射接法的單級(jí)放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)及電壓放大倍數(shù)。觀察靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)放大器輸出波形的影響。學(xué)習(xí)按照電路接線和查線，熟悉儀器的使用。二、 實(shí)驗(yàn)儀器：

實(shí)驗(yàn)板（含相關(guān)電阻、電容和三極管） 1塊 示波器 1臺(tái) 信號(hào)發(fā)生器 1臺(tái) 萬(wàn)用表 1只 直流電源 1臺(tái) 實(shí)驗(yàn)電路圖：

圖3－1 單管放大器實(shí)驗(yàn)原理圖

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟：

1. 首先我們介紹如何測(cè)定靜態(tài)工作點(diǎn)：由于三極管的靜態(tài)工作點(diǎn)是可以根據(jù)情況可調(diào)的，我們可以看到在上述原理圖中有一可變電阻Rw3，當(dāng)我們調(diào)節(jié)該電阻接入的阻值大小，三極管的基極電壓將會(huì)有所改變，這是三極管的集電極、發(fā)射極電壓以及相應(yīng)的電流都會(huì)改變，這樣三極管的靜態(tài)工作點(diǎn)就將改變。接下來(lái)我們可以看書(shū)上的靜態(tài)工作的估算，在SW3可調(diào)的情況下，靜態(tài)工作點(diǎn)是可以自由選取的。如下圖所示，當(dāng)靜態(tài)工作點(diǎn)選取在Q1時(shí)，，雖然Q1本身處于放大區(qū)，但是當(dāng)加入交流信號(hào)后，由于正電壓部分和它的疊加，此時(shí)產(chǎn)生的電壓將落入飽和區(qū)，于是將產(chǎn)生飽和失真。同樣的，若選在Q2，則會(huì)出現(xiàn)截至失真。所以一般我們將靜態(tài)工作點(diǎn)選在臨界點(diǎn)Q1、Q2的中點(diǎn)附近，如書(shū)上所述，就是選定VB＝1/4×Ec，IR9=10IB。實(shí)際上，當(dāng)VB以后，整個(gè)電路的靜態(tài)工作點(diǎn)也已經(jīng)固定，所以在實(shí)際中只需要測(cè)定VB即可，而IR9不用考慮。圖3-2靜態(tài)工作點(diǎn)不合適引起放大器失真 在調(diào)節(jié)靜態(tài)工作點(diǎn)時(shí)，需要使用萬(wàn)用表來(lái)測(cè)量，要求此時(shí)不要加入信號(hào)發(fā)生器的信號(hào)。 由于靜態(tài)工作點(diǎn)是估算的，所以要求學(xué)生們會(huì)估算，考試時(shí)不會(huì)給出。 特別強(qiáng)調(diào)，9V電源一定要接入，并且信號(hào)發(fā)生器的輸出黑色夾子一定要接。輸入電源：9V。調(diào)節(jié)VB點(diǎn)電壓為2.25V，測(cè)VC、VE、VCE的電壓，圖中R1L選定為2k。電源線的規(guī)范使用：紅、黑線；香蕉插頭對(duì)電源，鱷魚(yú)夾對(duì)實(shí)驗(yàn)板。單放電路圖的說(shuō)明，強(qiáng)調(diào)K4點(diǎn)的接入和R13電阻短路。實(shí)驗(yàn)板的電源插座連入電路。測(cè)量用萬(wàn)用表的直流檔。三極管的e、b、c三個(gè)管腳的識(shí)別。（所用標(biāo)號(hào)為教學(xué)課件上的標(biāo)號(hào)，下同） 2. 測(cè)定電壓放大倍數(shù)：在已經(jīng)選定靜態(tài)工作點(diǎn)以后，整個(gè)電路的放大倍數(shù)已經(jīng)基本確定了，按照書(shū)上的要求，只需在IN口上加入信號(hào)即可（注意：書(shū)上的電路圖和實(shí)際電路板圖不同）。而書(shū)上的要求是1kHz，5mV的信號(hào)，對(duì)于5mV的測(cè)定不是直接測(cè)定信號(hào)發(fā)生器的輸出端，而是測(cè)定輸入處開(kāi)關(guān)出電壓，而且指的是有效值，所以應(yīng)該用萬(wàn)用表的交流檔測(cè)量。注意不能直接測(cè)量輸入的電壓，這是因?yàn)樵撾娐返那岸擞幸粋€(gè)分壓電路，是不屬于單管電路部分的，所以在計(jì)算放大倍數(shù)時(shí)，也應(yīng)該用輸出電壓除以開(kāi)關(guān)處電壓（對(duì)于交流信號(hào)等于B的電壓），而不是直接除以輸入電壓。注意要用示波器檢測(cè)輸出，觀測(cè)輸出波形是否正確，最重要的是是否出現(xiàn)了失真。輸入1KHZ、50~60mV的正弦波信號(hào)（in端），測(cè)K17點(diǎn)與K7點(diǎn)之間的電壓比。鱷魚(yú)夾不能直接夾在板子的接線柱上，要用導(dǎo)線引出。9V電壓不能撥掉，一直要加在板子上面。加入交流信號(hào)先用示波器監(jiān)視輸入、輸出波形，再用表來(lái)測(cè)量。觀察非線性失真：在前文測(cè)定工作點(diǎn)部分已經(jīng)提到過(guò)，靜態(tài)工作點(diǎn)的改變會(huì)引起失真，向Q2點(diǎn)靠近引起截至失真，反之，引起飽和失真。（注意，圖3－2中Q1、Q2標(biāo)號(hào)與書(shū)上不同）。 另外，當(dāng)輸入電壓過(guò)大，將會(huì)在信號(hào)的正峰值和負(fù)峰值的附近同時(shí)產(chǎn)生飽和失真與截至失真。在判定失真方式時(shí)，參考圖3－2時(shí)，應(yīng)注意坐標(biāo)軸的方向，同時(shí)，應(yīng)強(qiáng)調(diào)的是，由于單管電路放大倍數(shù)是一個(gè)“負(fù)數(shù)”，即有一個(gè)反相的作用，在判定失真方式時(shí)，應(yīng)注意。增大輸入信號(hào)；調(diào)節(jié)偏置電阻：飽和、截止失真；需量出RW3最大、最?。ㄕ襅4點(diǎn)與100KΩ之間）。實(shí)驗(yàn)報(bào)告寫(xiě)清什么失真、RW3如何。 4．簡(jiǎn)單介紹該電路：其中RW3、R9、R10三個(gè)電阻組成對(duì)電源的分壓，以得到合適的B點(diǎn)的基極電壓，調(diào)節(jié)靜態(tài)工作點(diǎn)。R12是引入一個(gè)直流負(fù)反饋，提高E點(diǎn)的電壓，擴(kuò)大放大工作區(qū)，而同時(shí)C10是旁路直流信號(hào)，若無(wú)此電容，通過(guò)R12將同時(shí)引入交流負(fù)反饋。C9、C11等都是隔直作用。 介紹如何畫(huà)直流通路圖和交流通路圖。 最后，對(duì)學(xué)生簡(jiǎn)單重復(fù)各種儀器的使用。（主要是示波器和信號(hào)發(fā)生器）五、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

1. 靜態(tài)工作點(diǎn)的測(cè)量：Vb＝1/4Vcc＝2.25V；Vc＝5.68V，Ve=1.68V，Vce＝4.08V。其誤差主要是使用示波器的測(cè)量誤差和三極管的老化誤差，以及一定量的噪聲。 2． 測(cè)定放大倍數(shù)（注意要在不失真情況下測(cè)量）：Vi=10mV，Vo＝588mV，Av＝58.8。根據(jù)公式Av＝－βRi/rbe可知增大Rc可以提高電壓增益。 3．觀察非線性失真：見(jiàn)毫米方格紙圖。截至失真：只要是靜態(tài)工作點(diǎn)偏移，導(dǎo)致基極發(fā)射極電壓不足以使三極管完全導(dǎo)通，注意放大倍數(shù)是負(fù)數(shù)，所以截至失真的失真部分反而在橫軸上方。飽和失真主要是由于三極管進(jìn)入了飽和去，可以通過(guò)增大基極電阻（減小了基極電壓改變了靜態(tài)工作點(diǎn)）、減小集電極電阻Rc（改變交流負(fù)載線斜率增大管壓降Uceq），或者更換β較小的管子消除飽和失真。輸入電壓過(guò)大可能同時(shí)引起兩種失真。六、 思考題 1．直流負(fù)載線和交流負(fù)載線所表示的物理意義是什么？ 答：根據(jù)公式Uce＝Vcc－icRc而得到的曲線，稱為DCLL（直流負(fù)載線），其中Uce位為橫坐標(biāo)，ic為縱坐標(biāo)，當(dāng)ic＝0時(shí)，Uce＝Vcc，當(dāng)Uce＝0時(shí)，ic＝Vcc/Rc。交流負(fù)載線，通常也是確定兩點(diǎn)，其中一個(gè)為靜態(tài)工作點(diǎn)Q（Uceq，Icq）和（Vcc，0），其中Vcc＝Uceq＋I(xiàn)cqRl），Rl＝Rc//Rl。對(duì)于一般常見(jiàn)的CE電路，在已知靜態(tài)工作點(diǎn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)交流負(fù)載線上的Uceq點(diǎn)兩側(cè)線段的長(zhǎng)短比較，很容易得到電路的輸出幅度Uomax，同時(shí)，根據(jù)兩側(cè)線段的長(zhǎng)短分析輸出波形可能出現(xiàn)什么失真，若Uceq點(diǎn)左側(cè)線段短，即（Uceq－Uces）值小，為飽和失真；反之，右側(cè)短，即使（Vcc－Uceq）值小，為