模电实验一BJT单管共射电压放大电路

XXX模电实验一BJT单管共射放大电压放大电路模电实验报告1XXX1实验一BJT单管共射电压放大电路一、实验目的1．掌握放大电路静态工作点的测试方法，并分析静态工作点对放大器性能的影响。2．掌握放大电路动态性能（电压增益、输入电阻、输出电阻、最大不失真输出电压以及幅频特性等）的测试方法。3．进一步熟练常用电子仪器的使用。二、实验仪器及器件仪器及器件名称数量+12V直流稳压电源1函数信号发生器1示波器1数字万用表1晶体三极管1电阻器若干电容器若干三、实验原理图1-1为射极偏置单管放大电路。图1-1静态工作点可用下式估算：CCb2b1b2BVRRRV模电实验报告1XXX2eBEBECRVVII)R(RIVRIRIVVeCCCCeECCCCCE电压增益beLCi0VrRRβVVA∥输入电阻Ri=Rb1∥Rb1∥rbeRV-VVRVVIVRiSiRiiii输出电阻Ro≈RcLL01)R-VVR(oIc的测量EEECRVII四、实验内容及实验步骤实验电路如图1-1所示。为防止干扰，各电子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VE=2.0V)，测量VB、VE、VC及RB1值。计入表1-1。表1-1IC=2.0mA测量值理论计算值VB(V)VE(V)VC(V)RB1(KΩ)VBE(V)VCE(V)IC(mA)2.6222.0079.43160.600.7068.02.0计算过程：由题可知：IC=2.0mA；VB=Rb2/(Rb1+Rb2)VCC=2.706V由公式VBE=VB-ICRE=0.706V模电实验报告1XXX3由)R(RIVRIRIVVeCCCCeECCCCCE得：VCE=12-2*（1+1）=8.0(V);而由测量值所得VCE=9.431-2.007=7.424(V)有一定的误差但在可接受范围内。2.测量电压放大倍数。在放大电路输入端加入频率为1KHz的正弦信号vs，调节函数信号发生器的输出旋钮使放大电路的输入电压vi≈5mV，同时用示波器观察放大电路输入电压v0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v0值，并用双踪示波器观察V0和Vi的相位关系，计入表1-2.表1-2IC=2.0mAVi=4.938mVRC(KΩ)RL(KΩ)V0(V)AV观察记录一组V0和Vi的波形2∞0.48999.031∞0.251250.87120.1673533.89（黄色为输出波形，蓝色为输入波形）计算过程：AV=VO/Vi；分别带入三组数据得到三组AV值。分析：图中黄色输出波形和蓝色输入波形正好呈反相位的关系，且输出波形幅值相比于输入波形被放大。符合反相放大的特性。3.观察静态工作点对电压放大倍数的影响置RC=1KΩ，RL=∞，Vi适量，调节RW，用示波器监视输出电压波形，在v0不失真的条件下，测量数组IC和V0值，记入表1-3。表1-3RC=1KΩRL=∞Vi=6.742mVIC(mA)1.51.82.02.052.2V0(V)0.8110.9130.9750.9881.027AV120.29135.42144.62146.54152.33测量时，要先将信号源输出旋钮旋至零（即使Vi=0）。分析：AV=VO/Vi；在输出波形不出现失真的情况下，随着IC增大，电压放大倍数AV也不断增大。模电实验报告1XXX44.观察静态工作点对输出波形失真的影响置RC=1KΩ，RL=2KΩ，vi=0，调节RW使得IC=2.0mA，测出VCE值，再逐步加入输入信号，使得输出电压v0足够大但不失真。然后保持输入信号不变，分别增大和减小RW，使波形出现失真，绘出v0的波形，并测出失真情况下的IC和VCE值，记入表1-4中。每次测量IC和VCE时都要将信号源的输出旋钮旋至零。表1-4RC=1KΩRL=2KΩVi=13.832mVIC(mA)VCE(V)v0波形失真情况管子工作状态1.1749.115饱和失真饱和状态2.07.417不失真放大状态4.5172.351截止失真截止状态分析：当IC=2.0mA时，静态工作点设置合理，输出波形没有出现失真的情况，晶体管工作在放大区。当IC=1.174mA时，静态工作点过高，因晶体管饱和而出现底部失真，晶体管工作在饱和区。模电实验报告1XXX5当IC=4.517mA时，静态工作点过低，出现顶部失真，晶体管工作在截止区。5.测量最大不失真输出电压置RC=1KΩ，RL=2KΩ，按照实验原理4中所述方法，同时调节输入信号的幅度和电位器RW，用示波器和交流毫伏表测量VOPP及V0值，记入表1-5。表1-5RC=1KΩRL=2KΩIC(mA)Vim(mV)Vom(V)VO(P-P)(V)3.2159.6621.0282.85分析：此时用交流毫伏表测出VO=1.028，则动态范围等于2√2VO=2.91V，而用示波器所读出VO(P-P)=2.85V，大致上相等。6.测量输入电阻和输出电阻置RC=2KΩ，RL=2KΩ，IC=2.0mA。输入f=1KHz的正弦信号，在输出电压v0不失真的情况下，用交流毫伏表测出VS、Vi和VL记入表1-6。保持VS不变，断开RL，测量输出电压v0，记入表1-6。表1-6IC=2.0mARC=2KΩRL=2KΩ（表中的“计算值”为理论计算值）VS(mV)Vi(mV)Ri(KΩ)VL(V)V0(V)R0(KΩ)测量值计算值测量值计算值10.3946.9332.001.880.4920.9852.002.00计算过程：测量值：Ri=Vi/(VS-Vi)RS=(6.933/3.461)*1=2.00KΩ;RO=(VO/VL-1)RL=1.00*2=2.00KΩ;计算值：假设β=150，rbb’=200Ω，则rbe=rbb’+βUT/IC=2.15KΩRi=Rb1//Rb2//rbe=60.60//20//2.15=1.88KΩRO=RC=2.00KΩ分析：因为不知道准确的β值和rbb’的值，所以计算值与测量值上有一定差距。7.测量幅频特性曲线取Ic=2.0mA，Rc=1KΩ，RL=2KΩ。保持输入信号Vi的幅度不变，改变信号源频率f，逐点测出相应的输出电压Vo，记入表1-7。模电实验报告1XXX6表1-7Vi=6.92mV特殊频率f（HZ）Vo(V)Av=Vo/Vi800.2200431.797F1910.23634.1041000.2463935.6051200.2654938.3651500.2851941.2122000.3042543.9664000.3274347.3165000.3306747.784Fo1K0.33548.41010K0.3366348.64550K0.3356448.502200K0.3297847.656300K0.3169345.799400K0.2940242.488500K0.2608637.696Fn568K0.235534.031600K0.2211131.952根据所测数据绘制的幅频特性曲线图如下：91,34.104046241K,48.41040462568K,34.03179191010203040506080911001201502004005001K10K50K200K300K400K500K568K600KAvf幅频特性曲线图模电实验报告1XXX7五、实验总结1.列表整理测量结果，并把实测的静态工作点、电压增益、输入电阻、输出电阻之值与理论值比较（取一组数据进行比较），分析产生误差的原因。VBE(V)VCE(V)测量值理论值测量值理论值0.6220.7067.4248.00误差分析：如表中数据所示，所计算出来的理论值和实际测量值有一定的偏差，但是偏差并不是很大，在可以接受的范围之内误差原因：1.实际实验中使用的元器件可能有老化的现象，所以造成本身的阻值与所标示的阻值上有差距，因而造成误差。2.在实验中，长时间工作造成的温度上升可能对元器件有影响，所以造成实验误差。3.在使用万用表以及交流毫伏表测量时，仪器本身就存在误差，且在一些很灵敏的读数（例如mA）时，表上的读数会不停的跳动，此时读数可能存在偏差。4.可能是人为操作时操作不当造成的误差。2.总结RC、RL及静态工作点对放大器电压增益、输入电阻、输出电阻的影响。1.RC越大，电压放大倍数越大、输入电阻不受影响、但RO=RC所以输出电阻越大。2.RL越大，电压放大倍数越大、输入电阻不受影响、输出电阻不受影响。3.在输出波形不出现失真的情况下，静态工作点中电流越大，电压放大倍数越大、输入电阻越小、但输出电阻不受影响；但静态工作点过高或者过低时，输出波形出现失真。