实验一单级共射放大电路

实验一单级共射放大电路信科院电子信息工程2010级胡俊2010117114实验目的1．熟悉常用电子仪器的使用方法。2．掌握放大器静态工作点的调试方法及其对放大电路性能的影响。3．掌握放大器动态性能参数的测试方法。4．进一步掌握单级放大电路的工作原理。实验仪器1．示波器2．信号发生器3．数字万用表4．交流毫伏表5．直流稳压源静态测试实验原理及测量方法电路图如下:注:由于实验箱的原因负载RL=10k。1．电路参数变化对静态工作点的影响放大器的基本任务是不失真地放大信号，实现输入变化量对输出变化量的控制作用，要使放大器正常工作，除要保证放大电路正常工作的电压外，还要有合适的静态工作点。放大器的静态工作点是指放大器输入端短路时，流过三极管的直流电流IBQ、ICQ及管子C、E极之间的直流电压UCEQ和B、E极的直流电压UBE中的射极电阻R6、R7是用来稳定放大器的静态工作点。其工作原理如下。①利用RB和RB2的分压作用固定基极电压UB。由图可知，当RB、RB2选择适当，满足I2远大于IB时，则有b2b=*2RUVccRbRb式中，RB、RB2和VCC都是固定不随温度变化的，所以基极电位基本上为一定值。②通过IE的负反馈作用，限制IC的改变，使工作点保持稳定。具体稳定过程如下：TIcIeUeUbeIbIc2．静态工作点的理论计算电路的静态工作点可由以下几个关系式确定b2b=*2RUVccRbRbReUbUbeIc(Re)UceVccIcRc由以上式子可知，当管子确定后，改变VCC、RB、RB2、RC（或RE）中任一参数值，都会导致静态工作点的变化。当电路参数确定后，静态工作点主要通过RP调整。工作点偏高，输出信号波形易产生饱和失真；工作点偏低，输出波形易产生截止失真。但当输入信号过大时，管子将工作在非线性区，输出波形会产生双向失真。当输出波形不很大时，静态工作点的设置应偏低，以减小电路的静态损耗。3．静态工作点的测量与调整调整放大电路的静态工作点一般有两种方法。（1）将放大电路的输入端短路（即ui=0），让其工作在直流状态，用直流电压表测量三极管C、E间的电压，调整电位器RP使UCE稍小于电源电压的1/2（本实验为UCE为4V即可），这表明放大电路的静态工作点基本上已设置在放大区，然后再测量B极对地的电位并记录，根据测量值计算静态工作点值，以确保三极管工作在导通状态。（2）放大电路接通直流电源，并在输入端再加上正弦信号（幅度约为10mV，频率约为1kHz），使其工作在交直流状态，用示波器监视输出电压波形，调整基极电阻RP，使输出信号波形不失真，并在输入信号增大时，输出波形同时出现截止失真和饱和失真。这表明电路的静态工作点处于放大区的最佳位置。撤去输入正弦信号（即令ui=0），使电路工作在直流状态，用直流电压表测量三极管三个极对地的电压UB、UE、UC，即可计算出放大器的直流工作点ICQ、UCEQ、UBEQ的大小。4．电压放大倍数的测量与计算放大电路的动态性能参数重要的有电压放大倍数、输入电阻和输出电阻，另外，对不同频率信号的响应能力也是放大电路重要的一项性能指标。电压放大倍数是指放大电路输出端的信号电压（变化电压）与输入端的信号电压之比，即：UoAuUi电路中(//)RcRLAurbe26'(1)mvrberbbIe其中，rbb'一般取300Ω。当放大电路的静态工作点设置合理后，在电路的输入端加入正弦信号，用示波器观察放大电路的输出波形，并调节输入信号幅度，使输出波形基本不失真。用交流毫伏表或示波器分别测量放大电路的输入、输出电压，按定义式计算即可得电路的电压放大倍数。实验内容及步骤1．装接电路①用万用表判断实验箱上三极管、电解电容的极性及好坏，测试三极管的放大倍数。②按图5-2-1所示连接电路（注意接线前先测量+12V电源，关断电源后再接线），将RP调到电阻最大位置。③接线后仔细检查，确认电路无误后接通电源。2．静态工作点的调整测量①在放大器的输入端加入频率f=1kHz，幅值约为10mV的正弦信号，用示波器观察输入信号，同时，用示波器的另一通道监视放大器输出电压UO的波形。调整RP的阻值，使静态工作点处于合适位置，此时，输出波形最大而不失真。达到最大不是真的波形和电路静态如下图：静态工作点的计算：Rp=1%1MΩ=10kΩ，Rb=R3+Rp=47+10=57kΩ，又因为：b2b=*2RUVccRbRb，ReUbUbeIc，(Re)UceVccIcRc得：Ub=3.55V，Ic=1.01mA,Uce=4.1v②保持静态工作点不变，撤去输入信号源，使电路工作在直流状态，用直流电压表测量（保持RP值不变）UB、UE、UC值，再计算电路的静态工作点UBEQ、ICQ、IBQ、UCEQ值，并和理论计算值进行比较。静态工作点的值为：③改变RP值的大小，重复上述实验内容①②。④改变电源电压值（6V、9V）的大小，重复实验内容①②。3．放大倍数的测量①放大电路的静态测量完毕后，输入端加上正弦信号，在输出波形不失真的情况下，测量输入信号电压Ui和输出信号电压UO的电压值。改变Ui值，再测量UO值，以计算电压放大倍数Au的平均值，减小测量误差。②保持放大电路输入信号频率不变，逐渐增加电压值，用示波器观察放大器的输出波形，测量电路的最大不失真输出电压值和此时的输入电压值。并自拟表格记录测量数据。4．在放大电路的输入端串接一个5.1KΩ电阻，测量电路输入电阻。5．在电路的输出端接入负载电阻5.1kΩ，测量电路输出电阻。实验数据和分析1．用万用表测量静态工作点：测量参数+VccIcUceUcUbUeRp实测值12.26V1.33mA1.35V3.747V3.016V2.394V16.13K2.放大倍数的测量：栏目测量值计算值UiUoAu旁路电容包括100Ω旁路电荣不包括100Ω空载10mv1.6V420mv16042加载10mv1.2V300mv12030数据处理：利用实测数据计算静态工作点：Rp’=16.13k,代入可重新计算得：Ub’=3.37V，Ic’=0.953mA,Uce’=4.726v动态测试输入电阻Ri的测量计算输入电阻是从放大器输入端看进去的等效电阻，它表明放大电路对信号源的影响程度。其输入电阻Ri=RB∥RB2∥rbe≈rbe测量输入电阻时，可采用串联电阻法来进行。测试原理图如图5-3-2所示，在信号源与放大电路输入端串接已知电阻RS，则UiUiRiRsIiUsUi测量时应注意用示波器监视输出波形，在不失真的情况下，用交流电压表测量US和Ui的大小，然后计算Ri。输出电阻RO的测量输出电阻是从放大器输出端看进去的等效电阻。对负载电阻而言，放大器等效为信号源（电压源或电流源），若采用电压源的形式，即为一个理想电压源UO和内阻RO相串联，RO的大小直接影响负载上的电压和电流，所以RO称为放大器的输出电阻。对实验电路，RO=RC测量输出电阻RO时，采用单负载电阻法，利用交流电压表分别测量UO（不接负载）和UOL（接负载）的值。则：UoUoLRoRLUoL测量时，同样应保持电路在不失真情况下进行。放大电路频率特性的测量对于阻容耦合的放大器，由于耦合电容及射极电容的存在，使Au随信号频率的降低而降低；又因为分布电容的存在及受晶体管截止频率的限制，使Au随信号频率的升高而降低。仅在中频段，这些电容的影响才可忽略，描述Au与f关系的曲线称为RC耦合放大器的幅频特性曲线。Au=0.707Aum时所对应的fH和fL分别称为上限频率和下限频率，BW称为放大器的通频带，其值为：BW=fH–fL实验内容及步骤1．在放大电路的输入端串接一个5.1KΩ电阻，测量电路输入电阻。2．在电路的输出端接入负载电阻10kΩ，测量电路输出电阻。3．保持放大电路的输入信号幅值不变，在输出信号不失真的前提下改变输入信号的频率，测出输出电压的大小，找出fL、fH，计算出BW值。实验数据记录电路输入电阻，输出电阻1.Us=6.8mv，Ui=3.0mv，Rs=5.1k2.Uo=0.62V，UoL=0.98V，RL=10k代入公式计算：Ri=4.026kΩRo=5.8kΩ结果分析：理论上输出电阻和输入电阻应该是相等的，但实际结果确实不相等，经过分析是由于电路静态工作点设置引起的。频率和幅值关系的数据表格电路的幅频特性