实验一晶体管单管放大电路

深圳大学实验报告课程名称：模拟电子技术实验项目名称：晶体管共射单级放大器（实验一）学院：光电工程学院专业：光电信息工程授课教师：文侨实验指导教师：报告人：学号：实验时间：实验报告提交时间：教务处制实验一晶体管共射单级放大器一、实验目的1、掌握放大器静态工作点调试方法及其对放大器性能的影响。2、学习测量放大器静态工作点、放大倍数Av、输入电阻ri、输出电阻r。的方法，了解共射极电路特性。3、观察静态工作点和交、直流负载线对放大器和波形的影响。4、学习放大器的动态性能。5、熟悉常用电子仪器的使用方法及电子元器件的识别和模拟电路实验设备的性能。二、实验仪器与器件1、示波器；2、毫伏表；3、函数信号发生器；4、万用表；5、直流稳压电源；6、频率计；7、9013（β=50-100）、电阻器、电容器若干。（或模盒MK-1）三、实验原理图2-1为电阻分压式单管共射放大器实验电路图。图2-1共射极单管放大器实验电路它的偏置电路采用RB（RB11＋Rp1）和RB12组成的分压电路，并在发射极中接有电阻Re（RE+RE1），以稳定放大器静态工作点。当在放大器的输入端加入输入信号Ui后，在放大器的输出端便可得到一个与Ui相位相反，幅值被放大了的输出信号Uo，从而实现了电压放大。RB114.7kRC12kRE51RB1212kRs4.7kRL22kRE1510S9013DG1RP1470kVcc+12VC147uFUoUiUsC247uFC747uF在图2-1电路中，当流过偏置电阻RB和RB12的电流远大于三极管BG1的基极电流Ib时（一般5~10倍），它的静态工作点可用下式估算Ub≈（RB12/(RB+RB12)）×VccIe=（Ub-Ube）/Re≈IcUCE=Vcc-Ic(Rc+Re)电压放大倍数AV=－β×（Rc//RL）/[rbe+(1+β)Re]输入电阻Ri=RB//RB12//[rbe+(1+β)Re]输出电阻RO≈RC由于电子器件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。在设计前应测量所有元器件的参数，为电路设计提供必要的依据。在完成设计和装配后，还要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，必然是理论设计与实验调整相结合的产物。因此，除了学习放大器理论知识与设计方法外，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和调试，消除干扰与自激振荡及放大器动态性能指标的测量和调试等。1、放大器静态工作点的测量和调试（1）静态工作点的测量测量放大器静态工作点，应在输入信号Ui=0的情况下进行，即将放大器输入端短接，然后选用量程合适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Ic以及各电极对地的电位Ub、Uc和Ue。一般实验中，为了避免断开集电极，所以采用测量电压，然后算出Ic的方法。例如，只要测出Ue，即可用Ic≈Ie=Ue/Re算出Ic（也可据Ic=（Vcc-Uc）/Rc，由Uc测定Ic），同时也能算出Ube=Ub-UE，Uce=Uc-Ue。为了减少误差，提高测量精度，应选用内阻较高的直流电压表。2）静态工作点的调试测量放大器静态工作点是指对管子集电极电流Ic（或Uce）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。如工作点偏高，放大器在加入交流信号以后易产生饱和失真，此时UO的负半周将被削底，如图2-2（a）所示；如工作点偏低则易产生截止失真，即UO的正半周将被削顶（而截止失真不如饱和失真明显），如图2-2（b）所示。所以在选定工作点以后还必须进行动态调试，即在放大器输入端加入一定的Ui，检查输出电压UO的大小和波形是否满足要求。如不满足，则应调整静态工作点的位置。(a)(b)图2-2静态工作点对Uo波形失真的影响改变电路参数Vcc、Rc、RB（RB11+Rp1）、Rb2都会引起静态工作点的变化。但通常都采用调节偏置电阻Rp1的方法来改变静态工作点，如减少Rp1，可使静态工作点提高。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，如信号幅度小，即使工作点较高或较低也不一定会出现失真。所以确切的说，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心。2、放大器的动态指标测试放大器的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Av测量调整放大器到合适的静态工作点，然后加入输入电压Ui，在输出电压Uo不失真的情况下，用交流毫伏表测出iu和ou的有效值Ui和Uo，则iOVUUA（2）输入电阻ri的测量为了测量放大器的输入电阻，按图2-3所示电路在放大器的输入端与信号源的之间串入一已知电阻Rs，在放大器正常工作的情况下，用交流毫伏表测出Us和Ui，则根据输入电阻的定义可得RsUiUsURsUUiIURiiRsii测量时应注意:a、由于电阻Rs两端没有电路公共接地点，所以测量Rs两端电压RSU时必需分别测出Us和Ui，然后按RSU=Us-Ui求出RSU值。U0U0TT00b、电阻Rs的值不宜取得过大过小，以免产生较大的测量误差，通常取R与Ri为一级数量级，本实验可取R=1-5KΩ。图2-3输入、输出电阻的测量电路(3）输出电阻Ro的测量按图2-3所示电路，在放大器正常工作条件下，测出输出端不接负载RL时的输出电压UO和接入负载的输出电压UL，根据OLOLlURRRU即可求出RoLLOORUUR)1/(在测试中应注意，必需保持RL接入前后输入信号的大小不变。(4）最大不失真输出电压Uop-p的测量（最大动态范围）如上所示，为了得到最大动态范围，应将静态工作点最好尽量调到靠近交流负载线的中心点上。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Rp1（改变静态工作点），用示波器观察Uo，当输出波形同时出现削底和削顶现象时（如图2-4）时,说明静态工作点已调到靠近交流负载线的中心点上。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Uo（有效值），则动态范围等于OU22，或用示波器直接读出Uop-p来。（5）放大器频率特性的测量放大器的频率特性是指放大器的电压放大倍数Av与输入信号频率f之间关系的曲线。图2-4静态工作点正常，输入信号太大引起的失真UoUiRiRs4.7k信号源UsIi放大器RoRKLUo（UL）单管阻容耦合放大电路的幅频特性曲线如图2-5所示，Avm为中频电压放大倍数，通常规定电压放大倍数随频率的变化下降到中频放大倍数的1/√2倍，即0.707Avm时所对应的频率分别称为下限频率fL和上限频率fH，则通频带fBW=fH-fL放大器的幅频特性曲线就是测量输入不同频率信号时的电压放大倍数Av。为此，可采用前述测Av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，且输出波形不失真。图2-5幅频特性曲线四、实验内容及方法。1、连接线路（1）按图2-1所示，连接电路（注意：接线前先测量+12V电源，关断电源后再连线），将Rp1的阻值调到最大位置。（2）接线完毕仔细检查，确定无误后接通电源。2、静态工作点的测试实验电路图如图2-1所示，使函数信号发生器输出为零，调节RP1，使Ue=1.4V（此时Ic=2.5mA），记录用直流电压表测量Ub、Ue、Uc的值。填入表2-1：UbUeUc表2-13、电压放大倍数的测试在放大器输入端加入频率为1kHz的正弦波信号Us，调节信号发生器的输出幅度旋钮使放大器输入电压ui为10mV有效值，同时用示波器观察放大器输出电压Uo的波形，在不失真的情况下用交流毫伏表测量下述3种情况下的Uo值，fBWAvfLfHAvm0.707Avm记录填入表2-2，并用双踪示波器观察Uo与Ui的相位关系，进行比较。给定参数实测实测计算估算RcRLUi（mV）Uo（V）AvAv2k∞5.1k∞2k2k表2-24、测量最大不失真输出电压信号源频率不变，同时调节信号源的幅度和电位器PR1，用示波器测量输出最大不失真幅度Uop-p值，记录表2-3中。Uc/VUi/mVUo/V表2-35、观察静态工作点对输出波形失真的影响（4）取Rc为2k，RL为2k，ui=0，调节RP1，使Ue=1.4V（此时Ic=2.5mA），测出Uce值，再逐步增大输入信号幅度，输出幅度足够大但不失真，然后保持输入信号不变，分别增大和减小RP1，使放大器出现饱和和截止失真，并测出失真时的Ub、Uc、Ue值记录表2-4中。Rp1UbUcUe输出波形情况最大合适最小表2-46、测放大器输入，输出电阻。置Rc为2k，RL为2k，Ic为2.5mA。输入信号为1kHz正弦波，在输出幅度不失真的情况下，用交流毫伏表测量出Us、Ui和UL值。保持Us不变，断开RL，测量输出电压Uo，均记录表2-5中。Us/mVUi/mVRi/kΩUL/VUo/VRo/kΩ测量值计算值测量值计算值表2-57、测量幅频特性曲线置Rc为2k，RL为2k，Ic为2.5mA。保持输入信号Ui的幅度不变（一般取放大器输出幅度最大不失真时输入信号幅度的50％），改变信号源频率f，逐点测出相应的输出电压Uo，记录表2-6中。f(kHz)foUo（V）Av=Uo/Ui计算出放大器的下限频率fL和上限频率fH，描绘出幅频特性曲线，根据通频带的计算公式fBW=fH-fL求出通频带。测量时为了使信号源频率f取值合适，可先粗测一下，找出中频范围，然后再仔细读数。五、实验报告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、输出电阻的值与理论计算值比较（取一组数据进行比较），分析产生误差的原因。2、总结Rc、RL静态工作点对放大器电压放大倍数、输入电阻及输出电阻的影响。3、分析讨论在实验过程中出现的问题。实验过程与结果记录：要求：如实记录实验过程和实验结果，数据表格、图像应有相应的文字说明。实验结果分析及思考题：要求：对实验结果进行计算和分析，回答实验讲义或实验现场遇到的思考题。实验收获：要求：简要阐述实验的收获，或对实验提出自己的意见和建议。指导教师批阅意见：（在相应栏目中打）评价等级预习情况实验过程报告撰写总体评价掌握实验原理和实验要求实验态度动手能力和团队协作能力如实记录实验过程正确记录实验结果并有适当的文字说明对实验结果进行适当的分析并回答思考题好中差成绩评定：指导教师签字：年月日备注：注意事项：实验过程与结果记录、实验结果分析及思考题两项应实事求是按照实验过程的具体操作、实验观察到的现象以及记录的数据或图像撰写，对实验结果进行适当的分析，并回答实验讲义上的思考题和指导教师现场提出的思考题。