1-實驗箱-晶體管共射極單管放大器

模擬電子技術基礎實驗教程實驗箱部分晶體管共射極單管放大器一、實驗目的1.學會放大器靜態(tài)工作點的調試方法，分析靜態(tài)工作點對放大器性能的影響。2.掌握放大器電壓放大倍數(shù)。二、實驗原理圖2-1為電阻分壓式工作點穩(wěn)定單管放大器實驗電路圖。它的偏置電路采用RB1和RB2組成的分壓電路，并在發(fā)射極中接有電阻RE，以穩(wěn)定放大器的靜態(tài)工作點。當在放大器的輸入端加入輸入信號ui后，在放大器的輸出端便可得到一個與ui相位相反，幅值被放大了的輸出信號u0，從而實現(xiàn)了電壓放大。圖2-1共射極單管放大器實驗電路在圖2-1電路中，當流過偏置電阻RB1和RB2的電流遠大于晶體管T的基極電流IB時（一般5～10倍），則它的靜態(tài)工作點、交流等效特性可用下式估算靜態(tài)工作點交流等效特性Ri＝RB1RB2rbeUCE=UCC-ICQ(RC＋RE)RO≈RC由于電子器件性能的分散性比較大，因此在設計和制作晶體管放大電路時，離不開測量和調試技術。在設計前應測量所用元器件的參數(shù)，為電路設計提供必要的依據(jù)，在完成設計和裝配以后，還必須測量和調試放大器的靜態(tài)工作點和各項性能指標。一個優(yōu)質放大器，必定是理論設計與實驗調整相結合的產(chǎn)物。因此，除了學習放大器的理論知識和設計方法外，還必須掌握必要的測量和調試技術。1.放大器靜態(tài)工作點的測量與調試1)靜態(tài)工作點的測量測量放大器的靜態(tài)工作點，應在輸入信號ui＝0的情況下進行，即將放大器輸入端與地端短接，然后選用量程合適的直流毫安表和直流電壓表，分別測量晶體管的集電極電流IC以及各電極對地的電位UB、UC和UE。一般實驗中，為了避免斷開集電極，所以采用測量電壓UE或UC，然后算出IC的方法，例如，只要測出UE，即可用算出IC（也可根據(jù)，由UC確定IC），同時也能算出UBE＝UB－UE，UCE＝UC－UE。為了減小誤差，提高測量精度，應選用內(nèi)阻較高的直流電壓表。2)靜態(tài)工作點的調試放大器靜態(tài)工作點的調試是指對管子集電極電流IC（或UCE）的調整與測試。靜態(tài)工作點是否合適，對放大器的性能和輸出波形都有很大影響。如工作點偏高，放大器在加入交流信號以后易產(chǎn)生飽和失真，此時uO的負半周將被削底，如圖2-2(a)所示；如工作點偏低則易產(chǎn)生截止失真，即uO的正半周被縮頂（一般截止失真不如飽和失真明顯），如圖2-2(b)所示。這些情況都不符合不失真放大的要求。所以在選定工作點以后還必須進行動態(tài)調試，即在放大器的輸入端加入一定的輸入電壓ui，檢查輸出電壓uO的大小和波形是否滿足要求。如不滿足，則應調節(jié)靜態(tài)工作點的位置。(a)(b)圖2-2靜態(tài)工作點對uO波形失真的影響通常多采用調節(jié)偏置電阻RB2的方法來改變靜態(tài)工作點，如減小RB2，則可使靜態(tài)工作點提高等。最后還要說明的是，上面所說的工作點“偏高”或“偏低”不是絕對的，應該是相對信號的幅度而言，如輸入信號幅度很小，即使工作點較高或較低也不一定會出現(xiàn)失真。所以確切地說，產(chǎn)生波形失真是信號幅度與靜態(tài)工作點設置配合不當所致。如需滿足較大信號幅度的要求，靜態(tài)工作點最好盡量靠近交流負載線的中點。2.放大器動態(tài)指標測試放大器動態(tài)指標包括電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻、最大不失真輸出電壓（動態(tài)范圍）和通頻帶等。1)電壓放大倍數(shù)AV的測量調整放大器到合適的靜態(tài)工作點，然后加入輸入電壓ui，在輸出電壓uO不失真的情況下，用交流毫伏表測出ui和uo的有效值Ui和UO，則三、實驗設備與器件1.函數(shù)信號發(fā)生器2.雙蹤示波器3.萬用電表4.實驗箱四、實驗內(nèi)容實驗電路如圖2-1所示。為防止干擾，各儀器的公共端必須連在一起，同時信號源、交流毫伏表和示波器的引線應采用專用電纜線或屏蔽線，如使用屏蔽線，則屏蔽線的外包金屬網(wǎng)應接在公共接地端上。1.調試靜態(tài)工作點接通直流電源前，先將RW調至最大，函數(shù)信號發(fā)生器輸出旋鈕旋至零。接通＋12V電源、調節(jié)RW，使IC＝2.0mA（即UE＝2.0V），用直流電壓表測量UB、UE、UC及用萬用電表測量RB2值。記入表2－1。表2－1記錄靜態(tài)工作點（IC＝2mA）測量值計算值UB（V）UE（V）UC（V）RB2（KΩ）UBE（V）UCE（V）IC（mA）2.02.測量電壓放大倍數(shù)在放大器輸入端加入頻率為1KHz的正弦信號uS，調節(jié)函數(shù)信號發(fā)生器的輸出旋鈕使放大器輸入電壓Ui50mV，同時用示波器觀察放大器輸出電壓uO波形，在波形不失真的條件下用萬用電表測量下述三種情況下的UO值，并用雙蹤示波器觀察uO和ui的相位關系，記入表2－2。表2－2測量電壓放大倍數(shù)（Ic＝2.0mAUi＝50mV）RC（KΩ）RL(KΩ)Uo(V)AV觀察記錄一組uO和u1波形2.4∞1.2∞2.42.43.觀察靜態(tài)工作點對電壓放大倍數(shù)的影響置RC＝2.4KΩ，RL＝∞，Ui適量，調節(jié)RW，用示波器監(jiān)視輸出電壓波形，在uO不失真的條件下，測量數(shù)組IC*（測量Rc上電壓/Rc）和UO值，記入表2－3。測量IC時，要先將信號源輸出旋鈕旋至零（即使Ui＝0）。表2－3靜態(tài)工作點對電壓放大倍數(shù)的影響（RC＝2.4KΩRL＝∞Ui＝50mV）IC(mA)2.0UO(V)AV4.觀察靜態(tài)工作點對輸出波形失真的影響置RC＝2.4KΩ，RL＝2.4KΩ，ui＝0，調節(jié)RW使IC＝2.0mA，測出UCE值，再逐步加大輸入信號，使輸出電壓u0足夠大但不失真。然后保持輸入信號不變，分別增大和減小RW，使波形出現(xiàn)失真，繪出u0的波形，并測出失真情況下的IC和UCE值，記入表2－4中。每次測IC和UCE值時都要將信號源的輸出旋鈕旋至零。表2－4靜態(tài)工作點對輸出波形失真的影響（RC＝2.4KΩRL＝∞Ui＝50mV）IC(mA)UCE(V)u0波形失真情況管子工作狀態(tài)2.0五、實驗總結1.列表整理測量結果，并把實測的靜態(tài)工作點、電壓放大倍數(shù)與理論計算值比較（取一組數(shù)據(jù)進行比較），分析產(chǎn)生誤差原因。2.總結RC，RL及靜態(tài)工作點對放大器電壓放大倍數(shù)的影響。3.討論靜態(tài)工作點變化對放大器輸出波形的影響。4.分析討論在調試過程中出現(xiàn)的問題。六、預習要求1.閱讀教材中有關單管放大電路的內(nèi)容并估算實驗電路的性能指標。估算放大器的靜態(tài)工作點，電壓放大倍數(shù)AV，輸入電阻Ri和輸出電阻RO3.能否用直流電壓表直接測量晶體管的UBE？為什么實驗中要采用測UB、UE，再間接算出UBE的方法？4.怎樣測量RB2阻值？5.當調節(jié)偏置電阻RB2，使放大器輸出波形出現(xiàn)飽和或截止失真時，晶體管的管壓降UCE怎樣變化？6.改變靜態(tài)工作點對放大器的輸入電阻Ri有否影響？改變外接電阻RL對輸出電阻RO有否影響？7.在測試AV，Ri和RO時怎樣選擇輸入信號的大小和頻率？為什么信號頻率一般選1KHz，而不選100KHz或更高？8.測試中，如果將函數(shù)信號發(fā)生器、交流毫伏