晶体管共射极单管放大器实验报告

1晶体管共射极单管放大器实验报告班级：姓名：学号：一、实验目的（1）学会放大器静态工作点的调试，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（1）所示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1BR和2BR组成的分压电路，并在发射极中接有电阻ER。以稳定放大器的静态工作点。在放大器的输入端加入输入信号iu后，在放大器的输出端便可得到一个与iu相位相反、幅值被放大了的输出信号ou，从而实现了电压放大。图（1）共射极单管放大器实验电路在图(1)所示的电路图中，当流过偏置电阻1BR和2BR的电流远大于晶体管T的基极电流BI2时（一般为5～10倍），则它的静态工作点可用下式估算UB≈URRRCCBBB211IRUUICEBEBE)(RRIUUECCCCCE电压放大倍数为rRRAbeLCV//式中，ber为三极管动态输入电阻。输入电阻为rRRRbeBBi////21输出电阻为RRCo由于电子技术性能的分散性比较大，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件的参数，为设计电路提供必要的依据；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。一个优质的放大器，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案外，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0iu的情况下进行，即将放大器输入端与地端短接，然后选用量程合适的直流电流表和直流电压表，分别测量晶体管的集电极电流cI以及各电极对地的电位。和、ECBUUU一般试验中，为避免断开集电极，所以采用测量电压CEUU或,然后算出CI的方法获得。例如，只要测出EU,即可用RUIIEEEC算出CI，也可根据3RUUICCCCC由CU确定cI。同时，也能算出UUUEBBE,UUUECCE为减小误差，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CI（或CEU)的调整与测试。静态工作点是否合适，对放大器的性能和输出波形都有很大影响。如果工作点偏高，放大器在加交流信号以后易产生饱和失真，此时ou的负半周被削底，如图（2)a所示；如果工作点偏低，则易产生截止失真，即ou的正半周被缩顶（一般截止失真不如饱和失真明显），如图（2)b所示。这些情况都不符合不失真放大的要求，因而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加入一定的输入电压iu，检查输出电压ou的大小和波形是否满足。如不满足，则应调节静态工作点的位置。图（2）静态工作点对ou波形失真的影响改变电路参数)(21BBBCCCCRRRRU、、、都会引起静态工作点的变化，如图（3）所示。但通常多采用调节偏置电阻2BR的方法对改变静态工作点，如减小2BR，则可使静态工作点提高等。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的。如果输入信号幅度很小，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，静态工作点应尽量靠近交流负载线的中点4图(3)电路参数对静态工作点的影响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UA的测量调整放大器到合适的静态工作点，然后加入输入电压iu，在输出电压ou不失真的情况下，用交流电流表测出iu和ou有效值iU和oU，则UUAiou2)输入电阻iR的测量为了测量放大器的输入电阻，按图（4)所示电路在被测放大器的输入端与信号源之间串入一已知电阻oR在放大器正常工作的情况下，用交流电流表测出sU和iU，根据输入电阻的定义可得RRUUUUUIURisiRiiii5图（４）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点，所以测量R两端电压RU时必须分别测量sU和iU，然后按isRUUU求出值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iR的值在同一数量级为好，本实验可取Ｒ＝１～２。３）输出电阻oR的测量按图（４）所示电路，在放大器正常工作条件下，测出输出端不接负载LR的输出电压oU和接入负载后的输出电压LU，根据URRRUOLoLL即可求出RUURLOOO)1(在测试中应注意，必须保持LR接入前后输入信号的大小不变。４）最大不失真输出电压oPPU的测量（最大动态范围）6如上所述，为得到最大动态范围，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，同时调节WR（改变静态工作点），用示波器观察ou，当输出波形同时出现削底和缩顶现象时，如图（５）所示，说明静态工作点已调到交流负载线的中点。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，用交流毫伏表测出OU（有效值），则动态范围等于22OU；或用示波器直接读出oPPU来。图（５）静态工作点正常输入信号过大引起的失真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uA与输入信号频率ƒ之间的关系曲线。单管阻容耦合放大器的幅频特性曲线如图（６）所示，umA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21倍，即０．７０７umA所对应的频率分别称为下限频率Lf和上限频率Hf，则通频带fffLHBW放大器幅率特性的测量就是测量不同频率信号时的电压放大倍数uA。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，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。7图（６）幅频特性曲线三、实验设备及仪器所需实验设备及仪器列于表（１）中。表（1）序号名称型号与规格数量备注112V直流电源2函数信号发生器3双踪示波器4交流电压表5直流电压表6直流电流表7频率计8万用电表9晶体三极管3DG6（β=50～100）或９０１１（管脚排列如图（７）所示110电阻器若干11电容器若干8图(7)晶体三极管管脚排列四、实验内容与步骤1、调试静态工作点接通直流电源前，先将WR调至最大，函数信号发生器输出旋钮旋至零。接通12V电源，调节WR，使mIc0.2（即VUE0.2)；用直流电压表BU、EU、CU,用万用电表测量2BR值并记入表（2)中。表（2）mAIc22、测量电压放大倍数在放大器输入端加入频率为1KHz的正弦信号su，调节函数信号发生器的输出旋钮使放大器输入端输入电压mVUi10，同时用示波器观察放大器输出电压ou波形；在波形不9失真的条件下，用交流电压表测量下述3种情况的OU值，用双踪示波器观察ou和iu的相位关系并记入表(3）中。表（3）mAIc0.2mVUi103、观察静态工作点对电压放大倍数的影响置kRC4.2，LR,iU适量，调节WR，用示波器监视输出电压波形，在ou不失真的条件下，测量数组cI和OU值，记入表（4）中。表(4)kRC4.2LRiU=mV注意:测量cI时，要先将信号源输出旋钮旋至零（即使iU=0)4、观察静态工作点对输出波形失真的影响置kRC4.2，kRL4.2，0iu，调节WR使mAIc0.2，测出CEU值，再逐步加大输入信号，使输出电压ou足够大但不失真；然后保持输入信号不变，分别增大和减小WR，使波形出现失真，绘出ou的波形，并测出失真情况下的cI和CEU值，记入表（5）10中，每次测cI和CEU值时都要将信号源的输出旋钮选至零。表（5）kRC4.2CRiU=mV5、测量最大不失真输出电压置kRC4.2，kRL4.2，调节输入信号的幅度和电位器WR，用示波器和交流电压表测量oPPU及oU值，记入表（6）中。表（6）kRC4.2kRL4.2思考题1、假设:3DG6的β=100，1BR=20k，kRB602，kRkRLC4.2,4.2。试估算放大器的静态工作点、电压放大倍数uA、输入电阻iR和输出电阻oR。112、能否用直流电压表直接测量晶体管的BEU?为什么试验中要采用测EBUU、，再间接算出BEU的方法？3、怎么样测2BR阻值？4、当调节偏置电阻2BR，使放大器输出波形出现饱和失真或截止失真时，晶体管的管压降CEU怎样变化？5、改变静态工作点对放大电器的输入电阻iR有否影响？改变外接电阻LR对输出电oR有否影响？126、在测试oivRRA和、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，而不选100kHz或更高?7、测试中，如果将函数信号发生器、交流电压表、示波器中任一仪器的两个测试端子接线换位，将会出现什么问题？13