分压式共射极放大电路的研究

模拟电子技术实验123实验2.2分压式共射极放大电路的研究一、实验目的1、掌握放大电路静态工作点的调试和测量方法。2、了解静态工作点对放大电路输出波形失真的影响。3、掌握放大电路动态参数（AV、ro、ri）的测量与计算。4、了解分压式共射单极放大电路的特性。二、实验原理1、静态工作点对于三极管电压放大电路来说，至关重要的一点就是必须设置合适的静态工作点，保证三极管工作在线性区，以实现对输入信号的不失真放大。通常，总是将静态工作点调整在放大器交流负载线的中点，以获得最大不失真输出的动态范围。当然，若输入信号幅度较小，为了较低静态功耗，也可将静态工作点设置得低一些。静态工作点的高低与电源电压VCC及电路参数RC、Rb等有关。由于VCC以及RC（决定着电压放大倍数与输出电阻）在电路设计中已根据技术要求确定，在电路调试中是不已改变的。因此，在调试中总是通过改变基极偏置电阻Rb来调整静态工作点，当增大Rb时，IB、IC将减小，UCE升高，Q点下降，这时容易出现截止失真。反之，Q点上升，容易出现饱和失真。合适的工作点，就是在一定限度的输入信号下，以既不出现截止失真也不出现饱和失真为标准。2、动态参数主要有电压放大倍数Au、输入电阻ri和输出电阻ro。对于图2.2.3所示的分压式可调偏置单极放大电路而言，当K合上时，其电压放大倍数为，改变RC或RL之值，均可改变AV（当三极1)1(//ebeLCVRrRRA模拟电子技术实验124管参数一定时）。输入电阻ri是从图2.2.3中A、B两端看进去的等效电阻，即ri=ui/ii，由于ii较小，直接测量有困难，故实验中可在输入端接入一个5.1K电阻如图2.2.1所示，用交流毫伏表分别测量Us与Ui，即可计算输入电阻ri。还应当指出的是US不应取得太大，否则晶体管工作在非线性状态，使测量误差较大，通常可在输出波形不失真的情况下测量，为了保证测量的准确度，还应注意RS值的选取，一般使RS接近于ri值为宜，取值太大或太小都将带来较大的测量误差。输出电阻ro是从图2.2.3中C、D两端看进去的等效电阻，在C、D两端接入一个RL电阻作为负载如图2.2.2所示，选择合适的RL值使放大器输出不失真（接示波器监视），首先测量放大器的开路输出电压，再测量放大器接入已知负载RL时的输出电压则输出电阻三、实验设备1、模拟电路实验箱一套2、示波器一台sisiiRUUUr'OULLoooRUURUUUr)1()(000RSUsUiri图2.2.1输入电阻测量RLUoro图2.2.2输出电阻测量信号源放大器放大器'OUOU特别注意：上述各种动态参数的测量均在输出电压不失真的条件下进行。模拟电子技术实验1253、函数发生器一台4、晶体管毫伏表一块5、数字万用表一块四、实验任务及步骤1．静态工作点的确定、动态参数的测量（1）动态参数的测量按图2.2.3连线，接线后仔细检查，确认无误后再接通电源。在输入端加入正弦波为uS信号（uS来自函数信号发生器，调节函数信号发生器频率为f=1KHz、输出衰减为40dB，uS≈60mV），使放大器工作在中频状态。VCC由THM-14模拟电路实验箱自己供给+12V电压。同时调节Rb及输入信号uS的幅度，用示波器观察uo波形的变化。当Rb调到某一位置UCE=≈6V时，若加大信号幅度能使uo正负两半波同时出现失真，而减小信号幅度又能使正负两半波的失真同时消失，则说明此时的静态工作点已基本处于放大器交流负载线的中点，放大器的动态范围已趋向最大。保持最大动态范围下图2.2.3分压式可调偏置共射极单管放大电路图+-uiVCCRb1Rb220kΩR1470kΩ20kΩ2.4kΩRcRe21kΩC1C2C310μF10μF100μFuoQ2N2222Re1100Ω+-Rs5kΩABCDuSRb2.4kΩRLKii模拟电子技术实验126的Rb值不变，按表2.2.1和表2.2.2中所给定的RL及RC的不同数值，在输入端加入一定量的输入信号，用示波器同时观察ui和uo的波形（两波形的零电位线应重合），并比较相位。在uo波形不失真的条件下，用晶体管毫伏表分别测量US、Ui及Uo（RL=时的Uo即为'oU）将上述测量及计算填入表2.2.1和表2.2.2，即可得到动态参数。表2.2.1给定参数实测实测计算理论估算RCRLUi(mV)Uo(mV)AuAu2.4K2.4K2.4K表2.2.2测量输入电阻RS=5K测量输出电阻实测测算估算实测测算理论估算Us(mV)Ui(mV)ri(K)ri(K)'oURL=UoRL=2.4kro(K)ro(K)（2）静态工作点的测量保持最大动态范围下的Rb值不变，用数字式万用表的直流电压档（DC）或电阻档，按表2.2.3的要求进行测量，即可得到静态工作点测试。表2.2.3实测（V）实测（K)用测量计算URbUb2UCEURcRCRbRb2IB(A)IC(mA)模拟电子技术实验1272．研究静态工作点对放大器失真的影响（1）按图2.2.3连线，将开关K打开（不接负载），电位器Rb1调至接近最小，在放大器输入端加入1KHz正弦波信号，并由零开始逐渐增大，用示波器观察放大器输出电压uo的波形，直至uo的某个半波产生较明显的失真为止。记下此时的波形，并测量三极管集射极两端的直流电压UCE，记入表2.2.4中。（2）将电位器Rb1调至接近最大，再测出此时的输出波形及UCE，同样将数据及波形记入表2.2.4中。表2.2.4失真Rb较小时较大时UCE(直流)uo波形失真类型五、实验报告要求1、写出实验中感受最深的体会，并讨论RC及RL对电压放大倍数的影响。2、根据表2.2.1和表2.2.2所测数据，计算出放大器的AV、ro及ri，并与理论计算结果（由放大器的微变等效电路求得）进行比较、分析产生误差的原因。3、根据表2.2.4实验结果，分析失真的类型及失真的原因。六、注意事项1.实验中测试静态工作点电流IC和IB是用间接方法测量。模拟电子技术实验1282．用万用表测量电阻的阻值时，电阻不得带电（关断直流电压电源），且至少应有一端从电路中断开（即不能有回路）。3．测量动态参数时，一定要在uo波形不失真的情况下进行。七、思考题1、为什么要给放大器设置静态工作点？应如何正确设置静态工作点？2、实验电路中，电容C3的作用是什么？取值有无要求？若该电容开路，电压放大倍数如何变化？3.本实验是利用公式ro=('oU/Uo-1)RL来计算ro的，若RL取值不同，则ro是否会随之而变？4、用示波器和晶体管毫伏表测试输入、输出信号时得到的量值结果有什么不同？它们之间的关系如何？5、图2.2.3电路中Rb支路为何要串接一个固定电阻R1？如果直接用电位器，会出现什么情况？