晶体管共射极单管放大器实验报告 .docx

实验二晶体管共射极单管放大器一、实验目的1、 学会放大器静态工作点的调试方法，分析静态工作点对放大器性能的影响。2、掌握放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻及最大不失真输出电压的测试方法。3、 熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的使用。二、实验原理图 21 为电阻分压式工作点稳定单管放大器实验电路图。它的偏置电路采用R 和 RB1B2组成的分压电路，并在发射极中接有电阻 R ，以稳定放大器的静态工作点。当在放大器的输E入端参加输入信号 u 后，在放大器的输出端便可得到一个与 u 相位相反，幅值被放大了的ii输出信号u ，从而实现了电压放大。0图 21共射极单管放大器实验电路在图 21 电路中，当流过偏置电阻 R 和 RB1B2的电流远大于晶体管 T 的 基极电流 IB时一般 510 倍，那么它的静态工作点可用下式估算RU »B1UBR+ RCCB1B2V » UB - UBE » IER + RCEF 1U U I R R +R 电压放大倍数CECCCCEF1R / RA = -CL输入电阻Vr + (1 + b )RbeF 1R R/ R /r +(1+)R 输出电阻iB1B2beF1R ROC由于电子器件性能的分散性比拟大，因此在设计和制作晶体管放大电路时，离不开测量.和调试技术。在设计前应测量所用元器件的参数，为电路设计提供必要的依据，在完成设计和装配以后，还必须测量和调试放大器的静态工作点和各项性能指标。一个优质放大器，必定是理论设计与实验调整相结合的产物。因此，除了学习放大器的理论知识和设计方法外， 还必须掌握必要的测量和调试技术。放大器的测量和调试一般包括：放大器静态工作点的测量与调试，消除干扰与自激振荡及放大器各项动态参数的测量与调试等。1、 放大器静态工作点的测量与调试1) 静态工作点的测量测量放大器的静态工作点，应在输入信号 u 0 的情况下进行， 即将放大器输入端与i地端短接，然后选用量程适宜的直流毫安表和直流电压表，分别测量晶体管的集电极电流I 以及各电极对地的电位U 、U 和 U 。一般实验中，为了防止断开集电极，所以采用测量电CBCE压 U 或 U ，然后算出I 的方法，例如，只要测出U ，即可用ECCEI » UB - UBE » II =U - UCCCER + RCEF 1算出 I 也可根据 CR，由 U 确定 I ，同时也能算出 UU U ，U U U 。CCCCBEBECECE为了减小误差，提高测量精度，应选用内阻较高的直流电压表。2) 静态工作点的调试放大器静态工作点的调试是指对管子集电极电流I 或UC的调整与测试。CE静态工作点是否适宜，对放大器的性能和输出波形都有很大影响。如工作点偏高，放大器在参加交流信号以后易产生饱和失真，此时u 的负半周将被削底，如图 22(a)所示；O如工作点偏低那么易产生截止失真，即 uO的正半周被缩顶一般截止失真不如饱和失真明显，如图 22(b)所示。这些情况都不符合不失真放大的要求。所以在选定工作点以后还必须进行动态调试，即在放大器的输入端参加一定的输入电压 u ，检查输出电压 u 的大小iO和波形是否满足要求。如不满足，那么应调节静态工作点的位置。(a) (b)图 22静态工作点对u 波形失真的影响O.改变电路参数U、R 、R R 、R都会引起静态工作点的变化，如图23 所示。但CCCBB1B2通常多采用调节偏置电阻R 的方法来改变静态工作点，如减小R ，那么可使静态工作点提B2B2高等。图 23电路参数对静态工作点的影响最后还要说明的是，上面所说的工作点“偏高或“偏低不是绝对的，应该是相对信号的幅度而言，如输入信号幅度很小，即使工作点较高或较低也不一定会出现失真。所以确切地说，产生波形失真是信号幅度与静态工作点设置配合不当所致。如需满足较大信号幅度的要求，静态工作点最好尽量靠近交流负载线的中点。2、放大器动态指标测试放大器动态指标包括电压放大倍数、输入电阻、输出电阻、最大不失真输出电压动态范围和通频带等。1) 电压放大倍数A 的测量V调整放大器到适宜的静态工作点，然后参加输入电压 u ，在输出电压 u 不失真的情况iO下，用交流毫伏表测出u 和 u 的有效值U 和 U ，那么ioiAVO= U0 Ui2) 输入电阻R 的测量i为了测量放大器的输入电阻，按图 24 电路在被测放大器的输入端与信号源之间串入一电阻 R，在放大器正常工作的情况下， 用交流毫伏表测出 U 和 U ，那么根据输入电阻的定义可得R = Ui = Ui =SiUiRiIUiRU - USiR.图 24输入、输出电阻测量电路测量时应注意以下几点: 由于电阻 R 两端没有电路公共接地点，所以测量 R 两端电压 U 时必须分别测出 URS和 U ，然后按U U U 求出U 值。iRSiR 电阻R 的值不宜取得过大或过小，以免产生较大的测量误差，通常取R 与 R 为同一i数量级为好，本实验可取R12K。3) 输出电阻R 的测量0按图 2-4 电路，在放大器正常工作条件下，测出输出端不接负载 R 的输出电压U 和接入负载后的输出电压U ，根据LLOU =RLU即可求出LR + RO OLR =(OUO - 1)R ULL在测试中应注意，必须保持R 接入前后输入信号的大小不变。L4) 最大不失真输出电压UOPP的测量最大动态范围如上所述，为了得到最大动态范围，应将静态工作点调在交流负载线的中点。为此在放大器正常工作情况下，逐步增大输入信号的幅度，并同时调节R 改变静态工作点，用W示波器观察 u ，当输出波形同时出现削底和缩顶现象如图 25时，说明静态工作点已O调在交流负载线的中点。然后反复调整输入信号，使波形输出幅度最大，且无明显失真时，0用交流毫伏表测出U 有效值，那么动态范围等于2 2U 。或用示波器直接读出U 来。OOPP图 25静态工作点正常，输入信号太大引起的失真.5) 放大器幅频特性的测量放大器的幅频特性是指放大器的电压放大倍数A 与输入信号频率f 之间的关系曲线。U单管阻容耦合放大电路的幅频特性曲线如图26 所示，Aum为中频电压放大倍数，通常规定电压放大倍数随频率变化下降到中频放大倍数的1/ 2所对应的频率分别称为下限频率fumL和上限频率f ，那么通频带：f f fHBWHL放大器的幅率特性就是测量不同频率信号时的电压放大倍数 A 。为此，可采用前述测UA 的方法，每改变一个信号频率，测量其相应的电压放大倍数，测量时应注意取点要恰当，U在低频段与高频段应多测几点，在中频段可以少测几点。此外，在改变频率时，要保持输入信号的幅度不变，且输出波形不得失真。图 26幅频特性曲线3DG9011(NPN)3CG9012(PNP)9013(NPN)图 27 晶体三极管管脚排列三、实验设备与器件1、12V 直流电源2、函数信号发生器3、双踪示波器4、交流毫伏表5、直流电压表6、直流毫安表7、频率计8、万用电表9、晶体三极管 3DG6×1(50100)或 9011×1 管脚排列如图 27 所示电阻器、电容器假设干四、实验内容实验电路如图 21 所示。各电子仪器可按实验一中图 11 所示方式连接，为防止干扰，.各仪器的公共端必须连在一起，同时信号源、交流毫伏表和示波器的引线应采用专用电缆线或屏蔽线，如使用屏蔽线，那么屏蔽线的外包金属网应接在公共接地端上。1、调试静态工作点接通直流电源前，先将 R 调至最大， 函数信号发生器输出旋钮旋至零。接通12V 电W源、调节 R ，使 I 2.0mA即 U 2.0V， 用直流电压表测量 U 、U 、U 及用万用电表测WCEBEC量 R 值。记入表 21。B2表 2-1I 2mAC测量值计算值UV U V U V R K U VU VImABECB2BECEC2、测量电压放大倍数在放大器输入端参加频率为 1KHz 的正弦信号u ，调节函数信号发生器的输出旋钮使放S大器输入电压 Ui10mV，同时用示波器观察放大器输出电压 u 波形，在波形不失真的条件O下用交流毫伏表测量下述三种情况下的 U 值，并用双踪示波器观察 u 和 u 的相位关系，记入表 22。OOi表 22Ic2.0mAU mViRRCLUK(KoA观察记录一组u 和 u 波形)(V)VO13、观察静态工作点对电压放大倍数的影响置 R ，R ，U 适量，调节 R ，用示波器监视输出电压波形，在 u 不失真的条件下，CLiWO测量数组I 和 U 值，记入表 23。CO表 23R R U mVCLiI (mA)CU (V)OAV测量I 时，要先将信号源输出旋钮旋至零即使U 0。Ci4、观察静态工作点对输出波形失真的影响置 R ，R ， u 0，调节R 使 I 2.0mA，测出U 值，再逐步加大输入信号，使输CLiWCCE出电压u0足够大但不失真。然后保持输入信号不变，分别增大和减小 R ，使波形出现失真，W.绘出 u 的波形，并测出失真情况下的 I 和 U值，记入表 24 中。每次测 I 和 U值时都0要将信号源的输出旋钮旋至零。CCECCE表 24R R 2.4 KU mVCLi管子工作状I (mA)UC(V)u 波形失真情况CE0态5、测量最大不失真输出电压置 R ，R ，按照实验原理2.4)中所述方法，同时调节输入信号的幅度和电位器R ，CLW用示波器和交流毫伏表测量UOPP及U 值，记入表 25。O表 25R 2.4KRCLI (mA)U (mV)U (V)U(V)CimomOPP*6、测量输入电阻和输出电阻置 R ，R ，I 2.0mA。输入f1KHz 的正弦信号，在输出电压u 不失真的情况下，CLCo用交流毫伏表测出U ，U 和 U 记入表 2-6。SiL保持U 不变，断开R ，测量输出电压U ，记入表 2-6。SLo表 2-6I 2mAR R ccU (mv)U (mv)LUUR KiLOR K0Si测量值计算VV测量计算值值值*7、测量幅频特性曲线取 I 2.0mA，R ，R 。 保持输入信号u 的幅度不变，改变信号源频率f，逐点测CCLi出相应的输出电压U ，记入表 27。O表 27U mViffflon.fKHzU VOA U /UVOi为了信号源频率f 取值适宜，可先粗测一下，找出中频范围， 然后再仔细读数。说明：本实验内容较多，其中 6、7 可作为选作内容。五、实验总结1、 列表整理测量结果，并把实测的静态工作点、电压放大倍数、输入电阻、输出电阻之值与理论计算值比拟取一组数据进行比拟，分析产生误差原因。2、总结R ，R 及静态工作点对放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻的影响。CL3、讨论静态工作点变化对放大器输出波形的影响。4、分析讨论在调试过程中出现的问题。六、预习要求1、阅读教材中有关单管放大电路的内容并估算实验电路的性能指标。假设：3DG6 的100，R 20K，R 60K，R ，R 。B1B2CL估算放大器的静态工作点，电压放大倍数A ，输入电阻R 和输出电阻RViO2、阅读实验附录中有关放大器干扰和自激振荡消除内容。3、能否用直流电压表直接测量晶体管的U ？ 为什么实验中要采用测U 、U ，再间接算出 U 的方法？BE4、怎样测量RB2阻值？BEBE5、当调节偏置电阻 R ，使放大器输出波形出现饱和或截止失真时，晶体管的管压降 UB2CE怎样变化？6、改变静态工作点对放大器的输入电阻 R 有否影响？改变外接电阻 R 对输出电阻 R有否影响？iLO7、在测试 A ，R 和 R 时怎样选择输入信号的大小和频率？为什么信号频率一般选1KHz，ViO而不选 100KHz 或更高？8、测试中，如果将函数信号发生器、交流毫伏表、示波器中任一仪器的二个测试端子接线换位即各仪器的接地端不再连在一起，将会出现什么问题？注：附图 21 所示为共射极单管放大器与带有负反应的两级放大器共用实验模块。如将K 、K 断开，那么前级为典型电阻分压式单管放大器；如将 K 、K 接通，那么前级1212与后级接通，组成带有电压串联负反应两级放大器。.500k5 . 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