东北大学数字信号实验一

实验一：共射极单管放大器：一：实验目的：（1）学会放大电路静态工作点的调试方法，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、输出电阻及最大不是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：如图为电阻分压式工作点稳定的单管放大器实验电路图。它的偏执电路采用Rb1和RB2组成分压电路，在发射极中接有Re，以稳定放大器的静态工作点。当在放大器的输入端加输入信号ui后，在放大器的输入端变可得到一个与ui相位相反、幅值被放大了的输出信号u。，从而实现了电压放大。图中，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（一般为5~10倍），则它的静态工作点可用下式估算：UbccBBBURRR211)(EccccCECEBEBERRIUUIRUUI电压放大倍数beLcurRR//.输入电阻beBBirRRR////21输出电阻cRR。在设计前应测量和调试放大器的静态工作点和各项性能指标。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）放大器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（或由ccccCRUUI，得Ic），同时也能算出ECCEEBBEUUUUUU,。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（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U。的负半周将被削底。工作点偏低则易产生截至失真，即U。的正半周被缩顶，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输入电压Ui，检查输出电压U。的大小和波形是否满足要求。改变电路参数Ucc、Rc、Rb（Rb1、Rb2）都会引起静态工作点的变化，但通常多采用调节偏置电阻Rb2的方法来改变静态工作点。另外，工作点的偏高或偏低应该是相对于信号的幅度而言，静态工作点最好尽量靠近交流负载线的中点。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、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Au的测量调整放大器到适合的静态工作点，绕后加入输入电压Ui，在输出电压U。不是真的情况下，用交流毫伏表测出Ui和U。的有效值Ui和U。，则iuUUA。(2)输入电阻Ri的测量为了测量放大器的输入电阻，按如图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是和Ui，则可得：RUUURUUIRRisiRIiii测量时应注意：（1）由于电阻R两端没有电路公共接地点，所以测量R连端电压Ur时必须分别测出Us和Ui，然后按isRUUU求出Ur值。（2）电阻R的值不宜取得过大或过小，以免产生较大测量误差，通常取R与Ri为同一数量级，本试验可取R=1~2。（3）输出电阻R。的测量按图所示电路，在放大器正常工作条件下，测出输出端不接负载Rl的输出电压U。和接入负载后输出电压Ul，根据。。URRRULLL即可求出LLRUUR1。。在测试中应注意，必须保持Rl接入前后信号的大小不变。（4）最大不失真输出电压Uopp的测量（最大动态范围）为了得到最大动态范围，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，并同时调节Rw（改变就动态动作点），用示波器观察U。，当输入波形同时出现削底和缩顶现象时，说明静态工作点已调在交流负载线的中点。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U。（有效值），则动态范围等于22U。。或用示波器值直接读出Uopp来。(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Au与输入信号频率f之间的关系曲线。单管阻容耦合放大电路的幅频特性曲线如图，Aum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0.707Aum所对应的频率分别称为下限频率fL和上限频率fH，则通频带为LHBWfff。放大器的幅频特性就是测量不同频率信号时的电压放大倍数Au。为此，可采用前述测量Au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us呼入信号的幅度不变，且输出波形不能失真。三．实验设备与器件（1）+12V直流电源；（2）函数信号发生器；（3）双踪示波器；（4）交流毫伏表；（5）直流电压表；（6）直流毫安表；（7）频率计；（8）万用电表；（9）晶体三极管3DG61（=50~100）或90111，电阻器、电容器若干。四．实验内容1.调试静态工作点条件下，测量Ic和U。值，记录入表五．实验总结（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、输出电阻的值域理论值比较，分析产生误差的原因。（2）总结Rc、RL及静态工作点对放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻的影响。（3）讨论静态工作点变化对放大器输出波形的影响。（4）分析讨论在调试过程中出现的问题。