晶體管共射極單管放大器實驗報告材料

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1、word 實驗二　晶體管共射極單管放大器 一、實驗?zāi)康? 　　1、 學(xué)會放大器靜態(tài)工作點的調(diào)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)、輸入電阻、輸出電阻與最大不失真輸出電壓的測試方法。 3、 熟悉常用電子儀器與模擬電路實驗設(shè)備的使用。 　　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(dāng)在放大器的輸入端參加輸入信號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－

2、1 共射極單管放大器實驗電路 在圖2－1電路中，當(dāng)流過偏置電阻RB1和RB2 的電流遠(yuǎn)大于晶體管T 的 基極電流IB時〔一般5～10倍〕，如此它的靜態(tài)工作點可用下式估算 UCE＝UCC－IC〔RC＋RE+RF1〕 電壓放大倍數(shù) 輸入電阻　 Ri＝RB1 //RB2 // [ rbe+(1+β)RF1 ] 輸出電阻 RO≈RC 　　由于電子器件性能的分散性比擬大，因此在設(shè)計和制作晶體管放大電路時，離不開測量和調(diào)試技術(shù)。在設(shè)計前應(yīng)測量所用元器件的參數(shù)，為電路設(shè)計提供必要的依據(jù)，在完成設(shè)計和裝配以后，還必須測量和調(diào)試放大器的靜態(tài)工作點和各項性能指標(biāo)。一個優(yōu)

3、質(zhì)放大器，必定是理論設(shè)計與實驗調(diào)整相結(jié)合的產(chǎn)物。因此，除了學(xué)習(xí)放大器的理論知識和設(shè)計方法外，還必須掌握必要的測量和調(diào)試技術(shù)。 　　放大器的測量和調(diào)試一般包括：放大器靜態(tài)工作點的測量與調(diào)試，消除干擾與自激振蕩與放大器各項動態(tài)參數(shù)的測量與調(diào)試等。 　　1、 放大器靜態(tài)工作點的測量與調(diào)試 　　1)　靜態(tài)工作點的測量 　　測量放大器的靜態(tài)工作點，應(yīng)在輸入信號ui＝0的情況下進(jìn)展， 即將放大器輸入端與地端短接，然后選用量程適宜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以與各電極對地的電位UB、UC和UE。一般實驗中，為了防止斷開集電極，所以采用測量電壓UE或UC，然后算出IC的方法

4、，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(yīng)選用阻較高的直流電壓表。 　　2)　靜態(tài)工作點的調(diào)試 放大器靜態(tài)工作點的調(diào)試是指對管子集電極電流IC〔或UCE〕的調(diào)整與測試。 靜態(tài)工作點是否適宜，對放大器的性能和輸出波形都有很大影響。如工作點偏高，放大器在參加交流信號以后易產(chǎn)生飽和失真，此時uO的負(fù)半周將被削底，如圖2－2(a)所示；如工作點偏低如此易產(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

5、要求。所以在選定工作點以后還必須進(jìn)展動態(tài)調(diào)試，即在放大器的輸入端參加一定的輸入電壓ui，檢查輸出電壓uO的大小和波形是否滿足要求。如不滿足，如此應(yīng)調(diào)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 改變電路參數(shù)UCC、RC、RB〔RB1、RB2〕都會引起靜態(tài)工作點的變化，如圖2－3所示。但通常多采用調(diào)節(jié)偏置電阻RB2的方法來改變靜態(tài)工作點，如減小RB2，如此可使靜態(tài)工作點提高等。 圖2－3 電路參數(shù)對靜態(tài)工作點的影響 　　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，

6、應(yīng)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(shè)置配合不當(dāng)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(fù)載線的中點。 　　2、放大器動態(tài)指標(biāo)測試 　　放大器動態(tài)指標(biāo)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)圍〕和通頻帶等。 　　1)　電壓放大倍數(shù)AV的測量 　　調(diào)整放大器到適宜的靜態(tài)工作點，然后參加輸入電壓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，如此 　　2)　輸入電阻Ri的測量 　　為了測量放大器的輸入電阻，

7、按圖2－4 電路在被測放大器的輸入端與信號源之間串入一電阻R，在放大器正常工作的情況下， 用交流毫伏表測出US和Ui，如此根據(jù)輸入電阻的定義可得 圖2－4 輸入、輸出電阻測量電路 　　測量時應(yīng)注意如下幾點: ① 由于電阻R兩端沒有電路公共接地點，所以測量R兩端電壓 UR時必須分別測出US和Ui，然后按UR＝US－Ui求出UR值。 ② 電阻R的值不宜取得過大或過小，以免產(chǎn)生較大的測量誤差，通常取R與Ri為同一數(shù)量級為好，本實驗可取R＝1～2KΩ。 　　3)　輸出電阻R0的測量 　　按圖2-4電路，在放大器正常工作條件下，測出輸出端不接負(fù)載 RL的輸出電壓UO和接入

8、負(fù)載后的輸出電壓UL，根據(jù) 即可求出 　　在測試中應(yīng)注意，必須保持RL接入前后輸入信號的大小不變。 　　4)　最大不失真輸出電壓UOPP的測量〔最大動態(tài)圍〕 如上所述，為了得到最大動態(tài)圍，應(yīng)將靜態(tài)工作點調(diào)在交流負(fù)載線的中點。為此在放大器正常工作情況下，逐步增大輸入信號的幅度，并同時調(diào)節(jié)RW〔改變靜態(tài)工作點〕，用示波器觀察uO，當(dāng)輸出波形同時出現(xiàn)削底和縮頂現(xiàn)象〔如圖2－5〕時，說明靜態(tài)工作點已調(diào)在交流負(fù)載線的中點。然后反復(fù)調(diào)整輸入信號，使波形輸出幅度最大，且無明顯失真時，用交流毫伏表測出UO〔有效值〕，如此動態(tài)圍等于?；蛴檬静ㄆ髦苯幼x出UOPP來。 圖 2－5 靜態(tài)工

9、作點正常，輸入信號太大引起的失真 　　5)　放大器幅頻特性的測量 放大器的幅頻特性是指放大器的電壓放大倍數(shù)AU與輸入信號頻率f 之間的關(guān)系曲線。單管阻容耦合放大電路的幅頻特性曲線如圖2－6所示，Aum為中頻電壓放大倍數(shù)，通常規(guī)定電壓放大倍數(shù)隨頻率變化下降到中頻放大倍數(shù)的um所對應(yīng)的頻率分別稱為下限頻率fL和上限頻率fH，如此通頻帶：fBW＝fH－fL 放大器的幅率特性就是測量不同頻率信號時的電壓放大倍數(shù)AU。為此，可采用前述測AU的方法，每改變一個信號頻率，測量其相應(yīng)的電壓放大倍數(shù)，測量時應(yīng)注意取點要恰當(dāng)，在低頻段與高頻段應(yīng)多測幾點，在中頻段可以少測幾點。此外，在改變頻率時，要保持輸入信

10、號的幅度不變，且輸出波形不得失真。 圖 2－6 幅頻特性曲線 3DG 9011(NPN) 3CG 9012(PNP) 9013(NPN) 圖2－7晶體三極管管腳排列 　　三、實驗設(shè)備與器件 　　1、＋12V直流電源　　　　　　　 2、函數(shù)信號發(fā)生器 　　3、雙蹤示波器　　　　　　　　　 4、交流毫伏表 5、直流電壓表 6、直流毫安表 　　7、頻率計　　　　 　　　　　 8、萬用電表 　　9、晶體三極

11、管3DG6×1(β＝50～100)或9011×1 〔管腳排列如圖2－7所示〕 電阻器、電容器假如干 　　四、實驗容 　　實驗電路如圖2－1所示。各電子儀器可按實驗一中圖1－1所示方式連接，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(yīng)采用專用電纜線或屏蔽線，如使用屏蔽線，如此屏蔽線的外包金屬網(wǎng)應(yīng)接在公共接地端上。 　 　1、調(diào)試靜態(tài)工作點 　　接通直流電源前，先將RW調(diào)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(diào)節(jié)RW，使IC＝2.0mA〔即UE＝2.0V〕， 用直流電壓表測量UB、UE、UC與用萬用電表測量RB2值。記

12、入表2－1。 表2-1 IC＝2mA 測 量 值 計 算 值 UB〔V〕 UE〔V〕 UC〔V〕 RB2〔KΩ〕 UBE〔V〕 UCE〔V〕 IC〔mA〕 　2、測量電壓放大倍數(shù) 　　在放大器輸入端參加頻率為1KHz的正弦信號uS，調(diào)節(jié)函數(shù)信號發(fā)生器的輸出旋鈕使放大器輸入電壓Ui10mV，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交流毫伏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(guān)系，記入表2－2。 表2－2 Ic＝2.0mA Ui＝

13、 mV RC 〔KΩ〕 RL (KΩ) Uo (V) AV 觀察記錄一組uO和u1波形 ∞ ∞ 3、觀察靜態(tài)工作點對電壓放大倍數(shù)的影響 　　置RCΩ，RL＝∞，Ui適量，調(diào)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和UO值，記入表2－3。 表2－3　　　　RC＝Ω RL＝∞ Ui＝　　mV IC(mA) UO(V) AV 　　測量IC時，要先將信號源輸出旋鈕旋至零〔即使Ui＝0〕。 　 　4、觀察靜態(tài)工作點對輸出波形

14、失真的影響 置RCΩ，RLΩ， ui＝0，調(diào)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 RCΩ RL＝2.4 KΩ Ui＝　　mV IC(mA) UCE(V) u0波形 失真情況 管子工作狀態(tài) 5、測量最大不失真輸出電壓 置RCΩ，RLΩ，按照實驗原理2.4)中所

15、述方法，同時調(diào)節(jié)輸入信號的幅度和電位器RW，用示波器和交流毫伏表測量UOPP與UO值，記入表2－5。 表2－5 RC＝2.4K RL IC(mA) Uim(mV) Uom(V) UOPP(V) *6、測量輸入電阻和輸出電阻 　置RCΩ，RLΩ，IC＝2.0mA。輸入f＝1KHz的正弦信號，在輸出電壓uo不失真的情況下，用交流毫伏表測出US，Ui和UL記入表2-6。 　　保持US不變，斷開RL，測量輸出電壓Uo，記入表2-6。 表2-6　 Ic＝2mA RcΩ RLΩ US(mv) Ui(mv) Ri〔KΩ〕

16、 UL 〔V〕 UO 〔V〕 R0〔KΩ〕 測量值 計算值 測量值 計算值 　　*7、測量幅頻特性曲線 取IC＝2.0mA，RCΩ，RLΩ。 保持輸入信號ui的幅度不變，改變信號源頻率f，逐點測出相應(yīng)的輸出電壓UO，記入表2－7。 表2－7 Ui＝ mV fl fo fn f〔KHz〕 UO〔V〕 AV＝UO/Ui 為了信號源頻率f取值適宜，可先粗測一下，找出中頻圍， 然后再仔細(xì)讀數(shù)。 說明

17、：本實驗容較多，其中6、7可作為選作容。 五、實驗總結(jié) 　1、 列表整理測量結(jié)果，并把實測的靜態(tài)工作點、電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻之值與理論計算值比擬〔取一組數(shù)據(jù)進(jìn)展比擬〕，分析產(chǎn)生誤差原因。 2、總結(jié)RC，RL與靜態(tài)工作點對放大器電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻的影響。 　　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(diào)試過程中出現(xiàn)的問題。 　　六、預(yù)習(xí)要求 　　1、閱讀教材中有關(guān)單管放大電路的容并估算實驗電路的性能指標(biāo)。 　假設(shè)：3DG6 的β＝100，RB1＝20KΩ，RB2＝60KΩ，RCΩ，RLΩ。 　　估算放大器的靜

18、態(tài)工作點，電壓放大倍數(shù)AV，輸入電阻Ri和輸出電阻RO 2、閱讀實驗附錄中有關(guān)放大器干擾和自激振蕩消除容。 　　3、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(dāng)調(diào)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、交流毫伏表、示波器中任一儀器的二個測試端子接線換位〔即各儀器的接地端不再連在一起〕，將會出現(xiàn)什么問題？ 注：附圖2－1所示為共射極單管放大器與帶有負(fù)反應(yīng)的兩級放大器共用實驗?zāi)K。如將K1、K2斷開，如此前級〔Ⅰ〕為典型電阻分壓式單管放大器；如將K1、K2接通，如此前級〔Ⅰ〕與后級〔Ⅱ〕接通，組成帶有電壓串聯(lián)負(fù)反應(yīng)兩級放大器。 附圖2－1 9 / 9