实验4晶体管共射极单管放大器

实验四晶体管共射级单管放大电路班级学号姓名成绩一、实验目的1、加深对共射极基本放大电路放大特性的理解。2、学会放大器静态工作点Q的调试方法，分析静态工作点对放大器性能的影响。3、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。4、观察静态工作点和交、直流负载对放大器放大倍数和波形的影响。5、熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的使用。二、实验设备与器件表5.1仪器仪表及元器件一览表序号名称型号数量规格备注1+12V直流电源普通12函数信号发生器S10111-10KHz3双踪示波器COS02014交流毫伏表DA-1615万用表16晶体三极管3DG61β=50～1007电阻器、电容器若干碳膜若干三、实验原理图5－1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RB1和RB2组成的分压电路，并在发射极中接有电阻RE，以稳定放大器的静态工作点。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u0，从而实现了电压放大。在图5－1电路中，当流过偏置电阻RB1和RB2的电流远大于晶体管T的基极电流IB时（一般5～10倍），则它的静态工作点可用下式估算：CEBEBEIRUUICCB2B1B1BURRRUUCE＝UCC－IC（RC＋RE）电压放大倍数beLCVrRRβA//输入电阻Ri＝RB1//RB2//rbe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。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ui＝0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UE或UC，然后算出IC的方法，例如，只要测出UE，即可用EEECRUII算出IC（也可根据CCCCCRUUI，由UC确定IC），同时也能算出UBE＝UB－UE，UCE＝UC－UE。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5－2(a)所示；如工作点偏低则易产生截止失真，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5－2(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加入一定的输入电压ui，检查输出电压uO的大小和波形是否满足要求。如不满足，则应调节静态工作点的位置。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AV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ui，在输出电压uO不失真的情况下，用交流毫伏表测出ui和uo的有效值Ui和UO，则i0VUU＝A2）输入电阻Ri的测量为了测量放大器的输入电阻，按图5－4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R，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：RUUU＝RUU＝IU＝RiSiRiiii测量时应注意下列几点:①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UR时必须分别测出US和Ui，然后按UR＝US－Ui求出UR值。②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Ri为同一数量级为好，本实验可取R＝1～2KΩ。3)输出电阻R0的测量按图3-4电路，在放大器正常工作条件下，测出输出端不接负载RL的输出电压UO和接入负载后的输出电压UL，根据：OLOLLURRRU即可求出：LLOO1)RUU(R在测试中应注意，必须保持RL接入前后输入信号的大小不变。四、实验内容实验电路如图5－1所示。各电子仪器可按实验要求方式连接，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，则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RW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RW，使IC＝2.0mA（即UE＝2.0V），用直流电压表测量UB、UE、UC及用万用电表测量RB2值。记入表5－1。表5-1IC＝2mA测量值计算值UB（V）UE（V）UC（V）RB2（KΩ）UBE（V）UCE（V）IC（mA）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US，调节函数信号发生器的输出旋钮使放大器输入电压Ui10mV，同时用示波器观察放大器输出电压UO波形，在波形不失真的条件下用交流毫伏表测量下述三种情况下的UO值，并用双踪示波器观察UO和Ui的相位关系，记入表5－2。表5－2Ic＝2.0mAUi＝mVRC（KΩ）RL(KΩ)Uo(V)AV观察记录一组uO和u1波形2.4∞2.43．03、观察静态工作点对输出波形失真的影响置RC＝2.4KΩ，RL＝3KΩ，ui＝0，调节RW使IC＝2.0mA，测出UC和UE，算出UCE=UC-UE，IC≈IE=UE/RE。注意，每次测量UC和UE时，都要输入电压Ui=0.然后，加上输入信号，使输入信号电压Ui≈10mV,在示波器上看到输入和输出信号的波形，适当调节垂直偏转因数，使得输入和输出波形高度适宜。便于观察。此后，保持输入信号电压Ui不变，调节电阻RW，当RW增大时，Ic减小，观察输出波形如何变化。然后，反向减小RW，使Ic增大，观察输出波形又如何变化？在观察输出波形变化过程中，可用万用表测量UC和UE，并计算出UCE=UC-UE，IC≈IE=UE/RE，在测量过程中，使输入信号Ui=0。通过上面实验，观察到静态工作点对输出波形的影响，请你简单地叙述，在输入信号不变的情况下，表态工作点对输出波形影响的规律是什么？从中你得到什么结论，请写在下面。