单管放大电路实验报告.doc

计算机科学与技术系05班 吴桂勇 2010011338单管放大电路实验报告一 实验目的1. 掌握放大电路直流工作点的测量与调整方法；2. 掌握放大电路主要性能指标的测量方法；3. 了解直流工作点对放大电路工作特性的影响；二 实验原理1. 设Q1基极的静态电压为，根据KCL，列出节点电流方程 （1）对于，根据欧姆定律，有 （2）根据三极管的电流关系， （3）2. 再分析交流小信号电路 （4） （5） （6） （7）三 实验内容（1）工作点的调整按照实验电路图连接电路，调节Rw，使ICQ=1.0mA和2.0mA。我们用万用表来完成这个监测过程：将数字万用表调到直流20V档，用两个探头去测RE1 、RE2两端的电压，由于ICQIEQ=VE/(RE1+RE2)，故可分别使U RE1+U RE2=1.2V和2.4V，这时流过的电流就是1.0mA和2.0mA。然后用两个探头分别接触三极管Q的集电极和发射极，测出。然后断开电源，将数字万用表调到200K档，测出此时的Rw。（2）Q点对放大电路动态特性的影响按照实验电路图连接电路，分别在ICQ=1.0mA和2.0mA情况下，测量放大电路的动态特性（输入信号为i为正弦电压，幅度为5mV，频率为1kHz）。电压增益Au分别用示波器的通道1和通道2监视Ui和Uo，并测出它们的峰峰值，即可得到该电路的中频电压增益Au=Uom/Uim。输入电阻Ri用万用表电流档测出Ii，则Ri=Uim/2/Ii。也可用万用表电压档测出Ui，用电阻档测出Rs，则Ri=（Ui/（Us-Ui）Rs。输出电阻Ro用示波器测出电路的空载输出电压Uoo，然后接入合适的负载RL，测量带负载时的输出电压Uo。因此输出电阻为Ro=（Uoo/Uo-1）RL。幅频特性fL、fH、fbw可用逐点法进行测量，即保持输入信号幅度不变，改变信号的频率，逐点测量不同频率下的输出电压，获得各频率点的电压增益，即可描绘出电压增益的幅频特性曲线。由此曲线可确定放大电路的上、下限截止频率fH和fL以及频带宽度BW=fH-fL。（3）射极负反馈电阻对动态特性的影响按照实验电路图连接电路，将电容Ce改为与RE2并联，测量此时放大电路在ICQ=1.0mA时的动态特性（测试内容同上），与上面的测试结果相比较，总结射极负反馈电阻对电路动态特性的影响。四 实验数据记录和处理（1）三极管的电流放大系数用示波器测得=238。（2）静态工作点的调整ICQ/mAVCEQ/V相对应的Rw值/k计算值仿真值实验值计算值仿真值实验值1.07.57.4957.1259.7455.3957.52.032.992.3223.0620.1220.5 （3）静态工作点对电路放大性能的影响ICQ/mAUim/mVUom/mVAu1.05-300-602.05-525-1051.0(负反馈)5-41-8.2ICQ/mARs/kUs/mVUi/mVRi/k1.0252.23.292.0253.053.131.0(负反馈)254.139.49ICQ/mAUoom/mVUom/mVRo/k1.05073003.522.08505253.181.0(负反馈)67413.23ICQ/mAUom/mVfL/HzfH/Hz1.03001172.36M2.0525103.82.161M1.0(负反馈)4114.282.536M（4）实验数据整合ICQ/mAAuRi/kRo/kfL/HzfH/Hz计算值1.0-76.944.153.3130.24163.56M2.0-153.622.433.3259.6581.36M仿真值1.0-74.54.33.09130.188181.2857M2.0-131.52.42.89240.957274.9667M1.0(负反馈)-8.810.153.2818.3795153.6710M实验值1.0-603.293.521172.36M2.0-1053.133.18103.82.161M1.0(负反馈)-8.29.493.2314.282.536M五 实验结果总结和分析（1）静态工作点的调整对于单管共射放大电路，我们通过调节Rw来调节三极管基极电压，从而调整三极管其它参数的静态工作点。（2）主要动态特性的测量1. 调整Rw不仅仅改变了电路的静态工作点，同时也改变了电路的输入电阻Ri、输出电阻Ro、放大倍数Au等参数。2. 电路中引入负反馈电阻Re，使得电路的增益Au大大下降、输入电阻Ri大大增加，这与预习计算结果和仿真结果都是相吻合的。3. 通过比较有无负反馈电阻Re时的幅频特性，发现两者的频带基本相当且值都在2MHz左右，这与预期是极不相符的，这可能是三极管本身参数不准确造成的，也有可能是因为示波器10档探头的截止频率约为2MHz左右，因此负反馈时放大电路的频带虽被展宽，但由于探头频率的限制，测量结果也只有2MHz左右。六 误差分析1.系统误差示波器内部电路带来的误差，如显示值和真实值之间的误差；函数发生器输出信号的误差，如输出量与显示值之间的误差；学习机内部元件的参数与实际值有差异而引起的误差；万用表的仪器误差；长时间温度升高使元件参数变化带来的误差。2.偶然误差波形不稳导致读数误差增大；计算中的估读误差。七 思考题1. 若将本实验中的放大电路的直流工作点调至最佳状态，即当输入信号幅度增大时，输出波形同时出现饱和失真与截止失真，列表说明Rc、RL各参量的单独变化对输出信号的动态范围有何影响。如果输入信号幅度增大，在上述各种情况下输出波形将首先出现什么性质的失真？答：对截止失真的最大范围，有Uom1=UCEQ-UCES，对饱和失真的最大范围，有Uom2=ICQRL，输出电压的动态范围取两者的小者。当直流工作点已调至“最佳”状态时，两者相等。对RC、RL两者而言，RC会同时影响直流工作点和交流负载线，而RL不影响直流工作点，只影响交流负载线。如下表所示：参量RcRL 变化直接影响UCEQ、RLUCEQ、RLRLRL静态工作点左移右移不变交流负载线斜率Uom1不变Uom2输出信号动态范围不变增大输入信号饱和失真截止失真饱和失真截止失真2. 能否用数字万用表测量电路的电压增益及幅频特性，为什么？答：由于数字万用表的频率范围不够宽，通常不超过100kHz（教材p13中提到），故测量中频电压增益时可以使用万用表，但要注意此时测得的是有效值。而测量幅频特性时就不能使用了，因为高频特性会受到万用表的限制。3. 测量放大电路输入电阻时，若串联电阻的阻值比其输入电阻的阻值大得多或小得多，对测量结果会有什么影响？请对测试误差进行简单的分析。答：输入电阻测量公式为Ri = Vi/(Vi-Vi)Rl当RlRi时，Vi很小，而电压测量的绝对误差基本不变，因此Vi基本不变，从而造成Vi/Vi变大，同样导致测量结果的相对误差较大。4. 用示波器分别观察由NPN管和PNP管构成的单管共射放大电路的输出波形，发现它们的输出电压