三极管共射放大电路(模电实验)

实验报告课程名称：模拟电子技术基础实验指导老师：张伟成绩：__________________实验名称：三极管共射极放大电路实验类型：直接测量型同组学生姓名：__________一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一．实验目的和要求1、学习基本放大器的参数选取方法、安装与调试技术；2、掌握放大器静态工作点的测量与调整方法，了解在不同偏置条件下静态工作点对放大器性能的影响；3、学习放大器的电压放大倍数、输入电阻、输出电阻及频率特性等指标的测试方法；4、了解静态工作点与输出波形失真的关系，掌握最大不失真输出电压的测量方法；5、进一步熟悉示波器、函数信号发生器、交流毫伏表的使用。二．实验内容和原理1、静态工作点的调整和测量2、电压放大倍数的测量3、输入电阻和输出电阻的测量4、观察静态工作点对输出波形的影响5、放大电路上限频率fH、下限频率fL的测量三极管共射极放大电路原理图：三、主要仪器设备1、稳压电源2、信号发生器3、晶体管毫伏表4、示波器5、放大电路板专业：电气自动化姓名：郑志豪学号：3110101577日期：2012/12/12地点：东3-211B5四、操作方法和实验步骤1.静态工作点的调整和测量1)按所设计的放大器的元件参数焊接电路，根据电路原理图仔细检查电路的完整性和焊接质量。2)开启直流稳压电源，将直流稳压电源的输出调整到12V，并用万用表检测输出电压，确认后，关闭直流稳压电源。3)将放大器电路板的工作电源端与12V直流稳压电源接通。然后，开启直流稳压电源。此时，放大器处于工作状态。4)调节电位器RP，使电路满足设计要求（ICQ＝1.5mA）。为方便起见，测量ICQ时，一般采用测量电阻Rc两端的压降URc，然后根据ICQ=URc／Rc计算出ICQ。5)测量晶体管共射极放大电路的静态工作点，并将测量值与理论估算值记录在下表中。注意事项：①要充分考虑到万用表直流电压档内阻对被测电路的影响。②如果测出UCEQ＜0.5V，则说明三极管已经饱和；如果UCEQ≈+UC则说明三极管已经截止。③晶体管若VBEQ2V，估计该晶体管已被击穿。Rw1=43.8kΩRw2=9.8kΩ测量值理论估算值UBQ(V)UBEQ(V)UCEQ(V)ICQ(mA)UBQ(V)UBEQ(V)UCEQ(V)ICQ(mA)3.390.6384.281.53.600.703.891.592.电压放大倍数的测量1)保持放大器的静态工作点不变，调节函数信号发生器，使其输出频率f＝1kHz、幅度为10mV的正弦波，并将它加到放大电路的输入端，作为信号源电压Us。不接输出负载电阻，即：RL＝∞(开路)。放大电路的输出端接示波器，观察示波器所显示的输出电压Uo，当波形无失真现象时，用交流毫伏表分别测出Us、Ui、U’o（RL＝∞）的大小，将其值记录在下表中。然后根据公式算出电压放大倍数Au。2)增大输入信号幅度，用示波器监视输出波形、交流毫伏表测出最大不失真输出电压Uomax，并记录在下表中。3)放大电路输出端接入负载电阻RL=3KΩ，保持函数信号发生器输出频率f＝1kHz、幅度为10mV的正弦波不变，测出此时的输出电压Uo（RL=3KΩ），将其值记录在下表中。然后根据公式计算电压放大倍数Au，并分析负载对放大电路电压放大倍数的影响。4)增大输入信号幅度，用示波器监视输出波形、交流毫伏表测出最大不失真输出电压Uomax，并记录在下表中。5)用示波器双踪观察Uo和Ui的波形，测出它们的大小和相位。并将波形画在同一坐标纸上。测试条件实测值（有效值）理论值Ui（mV）U’o、Uo（V）Uomax（V）AuAuRL=∞10.01.631.86163176RL=3KΩ10.00.620.816266.43.输入电阻和输出电阻的测量1)输入电阻：放大电路的输入电阻Ri可用电流电压法测量求得，调试电路如图所示。图中R为已知外接电阻，用交流毫伏表分别测出Us和Ui，然后根据下式可求得放大电路的输入电阻Ri，即2).输出电阻:放大电路的输出电阻Ro可通过测量放大电路输出端开路时的输出电压U’o，带上负载RL后的输出电压Uo，经计算求得，测试电路如图所示。Us(mV)Ui(mV)R(Ω)Ri(Ω)Uo’(V)Uo(V)RL(Ω)Ro(Ω)6.63.65.1k6.12k1.60.62k3.33k4.观察静态工作点对输出波形的影响在ICQ＝1.5mA，RL=∞情况下，将频率为1KHz的正弦信号加在放大器的输入端，增大输入信号幅度，监视输出电压Uo仍保持不失真的正弦波。a)将电位器RP的阻值调为最大，此时静态电流ICQ下降，用示波器观察输出波形是否出现失真、记录此时的波形，并测出相应的集电极静态电流。若失真不够明显，可适当增大Us。UR5=7.04VICQ=2.13mAb)将电位器RP的阻值调为最小，此时静态电流ICQ增大，观察输出波形失真的变化，记录此时的波形，并测出相应的集电极静态电流。根据上述两种情况下所观察到的波形，说明集电极偏置电流的大小对放大电路输出动态范围的影响。a)ICQ↑，Uo出现饱和失真；b)ICQ↓，Uo出现截止失真；c)ICQ正常，具有较大的加大输入信号不失真。图：放大电路输入电阻的测量5.放大电路上限频率fH、下限频率fL的测量放大电路的通频带：通常当电压增益下降到中频增益0.707倍时(按功率分贝数即下降3dB)所对应的上下限频率用fH和fL表示，如图所示，则fH与fL之间的范围就称为放大电路的通频带宽度BW。即BW=fH-fL。测量方法：在ICQ＝1.5mA，RL=∞情况下，将频率为1KHz的正弦信号加在放大器的输入端，增大输入信号幅度，监视输出电压Uo仍保持不失真的正弦波。用交流毫伏表测出此时输出电压值Uo；保持信号源输出信号幅度不变，改变信号源输出频率（增加或减小），当交流毫伏表测数的输出电压值达到Uo×0.707值时，停止信号源频率的改变，此时信号源所对应的输出频率即为上限频率fH或下限频率fL。Uo(V)fH(Hz)fL(Hz)1.10143.9k55五、思考题1.在测试放大器的各项参数时，为什么要用示波器监视输出波形不失真？答：测试各项参数必须在放大器正常工作的基础上进行的，因此要保证放大电路不出现失真，示波器观察简易可行，确保测得的各项参数有意义。2.在测试Au、Ri和Ro时，怎样选择输入信号Ui的大小和频率？答：应该选择中频信号作为输入信号，幅频特性的变化较为平坦，信号大小不使电路出现失真，实际操作中一般取1KHz正弦波作为输入信号，信号大小一般取峰峰值10-20mV。频率特性曲线图上下限频率测量原理方框图3.测试中，如果将信号源、毫伏表、示波器中的任一仪器的二个测试端上接线换位（即各仪器的接地端不再连在一起）。此时示波器上的波形将发生什么变化？答：将会出现干扰信号，使波形不稳定。4.用示波器同时观察放大电路输入、输出波形的相位关系时，示波器上有关按钮应置什么位置？答：按下CHOP按钮，其他按钮弹起。5.当静态工作电流ICQ通过测量VE或VC来间接地得到时，分析万用表内阻对测量误差的影响。答：万用表的内阻分流，导致电压减小，从而使测量值偏小。6.试分析电路中的Re、Ce起什么作用？答：Re的作用是分压以及限制静态工作电流ICQ的大小。Ce的作用是交流分析时短路Re。7.如何判断放大器的截止和饱和失真？当出现这些失真时应如何调整静态工作点？饱和失真时，波形出现削顶，降低ICQ，截止失真时，波形出现缩顶，升高ICQ。六、误差分析1.电压放大倍数实测值比理论值偏小，可能是由于电容具有一定的分压作用，万用表的内阻对电阻的测量也有影响。静态工作点的误差是由万用表的测量误差引起的，元件的标称值与其真实值之间也存在误差。2.输入电阻、输出电阻实测值较理论值偏大，可能是电路元件本身的误差，读书时的误差引起的。3.输出电压波形与输入电压波形相位差180度。七、实验心得通过本次实验，进一步了解了三极管共射放大电路放大特性的相关知识，了解了放大器的最大不失真输出电压与静态工作点之间的关系，学会了在实际电路测量中（如输入电阻测量）一些常用的间接测量的方法，对示波器以及信号发生器的使用又有了进一步的认识。Uo和Ui的波形截止失真的波形饱和失真的波形