《電工電子基本技能操作項目教程》課件項目十九

項目十九單管共射放大電路與開關(guān)電路能力目標(biāo)通過本次項目的訓(xùn)練，你應(yīng)能夠：1．調(diào)整放大電路的靜態(tài)工作點；2．分析并排除放大電路中出現(xiàn)的故障；3．正確選用儀器儀表對電路進(jìn)行檢測；4．具有縝密的邏輯思維能力和解決實際問題的能力。知識目標(biāo)1．知道單管放大電路的構(gòu)成及放大原理；2．知道靜態(tài)工作點的意義及對放大電路的影響；3．加深對放大器工作特性的理解。單管共射放大電路與開關(guān)電路一、分壓式偏置單管共射放大電路

1、電路的構(gòu)成圖19-1所示為分壓偏置式單管共射放大電路圖，由圖可知，三極管是放大電路的核心元件，利用它的電流放大作用，將基極的電流進(jìn)行放大從集電極輸出；基極偏置電阻的作用是保證三極管的發(fā)射結(jié)正偏；集電極負(fù)載電阻一方面保證三極管的集電結(jié)反偏，另一方面還將集電極電流的變化變換成電壓的變化，以實現(xiàn)電壓放大。發(fā)射極電阻的作用是實現(xiàn)負(fù)反饋，穩(wěn)定靜態(tài)工作點；電容起到隔直通交的作用。項目內(nèi)容與原理單管共射放大電路與開關(guān)電路單管共射放大電路與開關(guān)電路圖19-1分壓偏置式單管共射放大電路單管共射放大電路與開關(guān)電路

2、靜態(tài)工作點的設(shè)置

放大電路的任務(wù)是不失真地對輸入信號進(jìn)行放大。為了使放大電路能夠正常工作，必須設(shè)置合適的靜態(tài)工作點Q。

靜態(tài)工作點是指放大器在靜態(tài)(無信號輸入)時，晶體管各級的直流量，即IB、IC和UCE，它們可以用萬用表的直流擋進(jìn)行測量。這三個量是互相關(guān)聯(lián)的。

分壓式偏置放大電路工作點較穩(wěn)定。偏置電阻是由固定電阻和可變電阻RB1串聯(lián)組成。改變RB1值，可以調(diào)節(jié)偏置電流，使靜態(tài)工作點發(fā)生變化。適當(dāng)選擇RB1值，以便得到一個合適的靜態(tài)工作點，使放大器的輸出信號既不失真又有一定的電壓放大倍數(shù)。單管共射放大電路與開關(guān)電路從實際角度來講，在信號幅度較小時，在保證輸出信號不失真的條件下，常選擇較低的靜態(tài)工作點，以降低放大器的噪聲和減少電源的能量損耗。在輸入信號較大時，工作點適當(dāng)提高。靜態(tài)工作點的計算：單管共射放大電路與開關(guān)電路

3、放大原理如圖19-2電路波形所示，從基極輸入的正弦交流信號產(chǎn)生的基極電流與基極靜態(tài)工作電流疊加，由三極管進(jìn)行電流放大，從集電極輸出放大了的電流信號。放大的電流信號經(jīng)集電極負(fù)載電阻進(jìn)行轉(zhuǎn)換成電壓信號并倒相180°，經(jīng)電容隔直后，輸出放大了的電壓信號。在分壓式偏置放大電路中，此放大器的交流電壓放大倍數(shù)為其中，RL?=?RC∥RL單管共射放大電路與開關(guān)電路圖19-2分壓偏置放大電路電流電壓波形單管共射放大電路與開關(guān)電路

4、放大電路的通頻帶放大電路在某一段頻率范圍內(nèi)，其電壓放大倍數(shù)是不變的，與頻率無關(guān)，輸出電壓相對輸入電壓的相位移為180°。隨著信號頻率的升高或降低，電壓放大倍數(shù)都要減小，相位移也要發(fā)生變化。當(dāng)放大倍數(shù)下降為時所對應(yīng)的兩個頻率，分別為下限頻率f1和上限頻率f2。在這兩個頻率之間的頻率范圍，稱為放大電路的通頻帶，如圖19-3所示。單管共射放大電路與開關(guān)電路圖19-3放大器幅頻特性曲線單管共射放大電路與開關(guān)電路二、三極管開關(guān)電路

1、電路構(gòu)成三極管開關(guān)電路如圖19-4所示。圖19-4三極管開關(guān)電路單管共射放大電路與開關(guān)電路

2、工作原理

如圖19-5所示，當(dāng)基極輸入方波信號時，三極管交替工作在截止區(qū)和飽和區(qū)，類似于一個可控開關(guān)。當(dāng)基極b輸入一個高電位控制信號時，三極管VT進(jìn)入飽和導(dǎo)通狀態(tài)，集電極c與發(fā)射極e之間的電位差幾乎為零，相當(dāng)于c、e之間閉合。當(dāng)基極b高電位控制信號撤離后，三極管VT進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)，集電極c與發(fā)射極e之間幾乎沒有電流流過，相當(dāng)于c、e之間斷開。利用三極管的這種特性，就構(gòu)成了三極管的開關(guān)電路。圖中Rb是基極限流電阻，防止基極電流過大。Rc是集電極電阻，防止三極管導(dǎo)通時，電源短路。在實際開關(guān)電路中，Rc的位置由被控電子元件取代。單管共射放大電路與開關(guān)電路圖19-5項目訓(xùn)練準(zhǔn)備(1)函數(shù)信號發(fā)生器一臺；(2)萬用表一塊；(3)示波器一臺；(4)交流毫伏表一臺；(5)電路元器件一套；(6)連接導(dǎo)線若干；(7)直流毫安表一塊；(8)直流微安表一塊。單管共射放大電路與開關(guān)電路項目操作與測量(一)熟悉實驗操作臺(1)調(diào)整靜態(tài)工作點。①按圖19-1連接電路。②檢查電路無誤后，將直流穩(wěn)壓電源調(diào)至12?V，再用萬用表的電壓擋確認(rèn)后接入電路中。③調(diào)節(jié)RB1，使UCEQ?=?6?V左右。④讀取微安表所測IBQ，毫安表所測量電流ICQ，用萬用表測得UBEQ并填入表中。單管共射放大電路與開關(guān)電路單管共射放大電路與開關(guān)電路⑤在輸入端加入有效值U1?=?30?mV，頻率f?=?1?kHz的正弦交流信號，用示波器觀察輸入與輸出波形是否失真，如有失真再重新調(diào)節(jié)RB至不失真為止。⑥切斷輸入信號，用萬用表測靜態(tài)值UCE，將測量數(shù)據(jù)記錄于表19-1中。⑦計算IC值。IC?=?

A單管共射放大電路與開關(guān)電路調(diào)整元件靜態(tài)工作點測量值三極管的工作狀態(tài)判斷

IBQ

ICQ

UCEQ

UBEQ

表19-1單管共射放大電路與開關(guān)電路(2)測量放大器的電壓放大倍數(shù)，并觀察RL的大小對放大器電壓放大倍數(shù)的影響。①取R4?=?5.1?k

，給放大器輸入f?=?1?kHz，Ui?=?30?mV的信號電壓，用示波器觀察Uo的波形。②在輸出波形不失真的情況下(用示波器觀察)，用毫伏表分別測量空載RL?=?

和負(fù)載RL時的放大器輸出電壓Uo，并計算放大倍數(shù)，記錄于表19-2中。單管共射放大電路與開關(guān)電路負(fù)

載電

壓Ui/mVUo/mVAu空載RL?=?

負(fù)載RL?=?30?k

負(fù)載RL?=?10?k

表19-2單管共射放大電路與開關(guān)電路(3)觀察靜態(tài)工作點對輸出波形的影響。①把RB調(diào)大，觀察輸出電壓波形，直至出現(xiàn)明顯的失真為止，并測量ICQ、UCEQ值，記錄于表19-3中。②把RB調(diào)小，觀察輸出電壓波形，直至出現(xiàn)明顯的失真為止，并測量ICQ、UCEQ值，記錄于表19-3中。③將RB1調(diào)到合適(如表19-1的狀態(tài))，再將輸入波形增大到300?mA，觀察輸出波形，記錄于表19-3中。單管共射放大電路與開關(guān)電路

Ui/mVUo的波形靜態(tài)工作點RB1增大30

RB1減小30

RB1合適300

表19-3單管共射放大電路與開關(guān)電路(4)測量放大器的幅頻特性曲線。

①按圖19-1接線，并設(shè)置好靜態(tài)工作點，保證放大器在不失真的狀態(tài)下工作，空載。②將函數(shù)信號發(fā)生器的正弦波輸出調(diào)到30?mV，1kHz送到放大器基極進(jìn)行放大，記下此時的輸出電壓。③將正弦波頻率逐漸調(diào)高，直到輸出電壓信號下降至空載時的0.707倍，記下此時的頻率。④將正弦波頻率又逐漸調(diào)低，直到輸出電壓信號下降至空載時的0.707倍，記下此時的頻率。⑤計算該放大電路的通頻帶，并描繪幅頻特性曲線。(二)三極管開關(guān)電路(1)按圖19-3所示連接電路。(2)從函數(shù)信號發(fā)生器取出3V矩形波送入基極。(3)用示波器觀察集電極輸出波形。單管共射放大電路與開關(guān)電路(三)故障分析與排除(1)故障排除。如圖19-1電路，就操作過程當(dāng)中出現(xiàn)的故障進(jìn)行分析、檢測并排除，將情況填入表19-4中。故障現(xiàn)象理論分析選用檢測儀器檢測點檢測數(shù)據(jù)或波形故障排除

表19-4單管共射放大電路與開關(guān)電路(2)故障演示與分析。故障演示與分析情況列入表19-5中。故障元件靜態(tài)工作點的變化趨勢波形變化趨勢理論分析備

注基極上偏置電阻開路

基極下偏置電阻開路

集電極負(fù)載電阻開路

三極管發(fā)射極