2模电实验2 三极管共射极放大电路2ppt课件.ppt

三极管共射极放大电路 1 一 实验目的 学习共射放大电路的设计方法 安装与调试技术 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 学习放大电路的电压放大倍数 输入电阻 输出电阻及频率特性等性能指标的测试方法 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 进一步熟悉示波器 函数信号发生器 交流毫伏表的使用 2 二 相关知识 实验准备 阅读实验说明部分内容 焊接好实验所需电路图 检查所焊好的电路是否与原理图一致 3 二 相关知识 要使放大器不失真地放大 工作点必须选择合适 初选静态工作点时 可以选取直流负载线的中点 即UCE 1 2 UC或IC 1 2 ICS ICS为集电极饱和电流 ICS UC RC 这样便可获得较大输出动态范围 当放大器输出端接有负载RL时 因交流负载线比直流负载线要陡 所以放大器动态范围要变小 如图1所示 当发射极接有电阻时 也会使信号动态范围变小 要得到最佳静态工作点 还要通过调试来确定 一般用调节偏置电阻RP的方法来调整静态工作点 4 二 相关知识 图1放大器最佳静态工作点 5 二 相关知识 工作电源 0V Vc 12V 6 二 相关知识 测量线 同轴连接器 信号参考 屏蔽线 信号输入 7 二 相关知识 电路原理图 8 二 相关知识 元件清单 9 二 相关知识 焊接布置图 10 二 相关知识 焊接布置图 11 二 相关知识 晶体管管脚图 12 三 实验电路图 晶体管共射极放大电路原理图 电路参数 T 9013 NPN RP 10K R1 15K R2 3K Re 2K Rc 3K RL 3K Rs 5K1 C1 10 F C2 10 F Ce 100 F 13 RL Rw1 R3 Rw2 R5 C2 C3 C1 R1 R4 VCC Ro s o Ri ICQ 共射极放大电路 S K R2 H R6 R7 三 实验电路图 14 15 四 实验内容 静态工作点的调整和测量RL 及RL 3K时 电压放大倍数的测量输入电阻和输出电阻的测量放大电路上限频率fH 下限频率fL的测量观察静态工作点对输出波形的影响 1 三极管的管脚判别与特性测量 2 静态工作点的测量和调试 3 动态指标测试 1 电压放大倍数A 2 最大不失真输出电压Vomax 有效值 3 观察失真现象 4 输入电阻 输出电阻的测量 5 上限频率fH 下限频率fL的测量 16 1 静态工作点的调整和测量 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 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 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 17 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VRc 然后根据ICQ VRc Rc计算出ICQ 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 要充分考虑到万用表直流电压档内阻对被测电路的影响 如果测出VCEQ 0 5V 则说明三极管已经饱和 如果VCEQ VC则说明三极管已经截止 晶体管若VBEQ 2V 估计该晶体管已被击穿 1 适当调整偏置电位器Rw1 Rw2 使其满足设计要求 I 1 5mA 2 分别测量三极管的直流电压VB VC和VE 或VBE VCE 以及集电极电流ICQ 可以采用电压测量法来换算电流 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 静态工作点的测量和调试 1 静态工作点的调整和测量 18 示波器 稳压电源 毫伏表 函数发生器 屏蔽线 普通线 屏蔽线 屏蔽线 Ui输入 Uo输出 实验电路与各测试仪器的连接 2 电压放大倍数的测量 19 2 电压放大倍数的测量 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 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 测量时通常以饱和失真为准 当Q点位于中间时 20 放大电路输出端接入负载电阻RL 3k 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 3k 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 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 2 电压放大倍数的测量 21 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 表 注意 在做最后一个实验之前 应一直保持静态工作点不变 如果不小心调了电位器RP 则应重新进行静态调试 然后再继续完成各个实验 2 电压放大倍数的测量 22 3 输入电阻和输出电阻的测量 输入电阻测量原理方框图 放大电路的工作电源未表示 s 23 3 输入电阻和输出电阻的测量 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Rs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 放大电路输入电阻的测量 被测放大器 s s s 24 3 输入电阻和输出电阻的测量 输出电阻测量原理方框图 放大电路的工作电源未表示 25 3 输入电阻和输出电阻的测量 放大电路输出电阻的测量 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 由此可求得输出电阻为 26 4 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 频率特性曲线图 27 4 放大电路上限频率fH 下限频率fL的测量 上下限频率测量原理方框图 放大电路的工作电源未表示 28 4 放大电路上限频率fH 下限频率fL的测量 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 当交流毫伏表测出的输出电压值达到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 29 5 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 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 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 30 ICQ Uo出现饱和失真 ICQ Uo出现截止失真 ICQ正常 加大输入信号 静态工作点对输出电压Uo波形的影响 5 观察静态工作点对输出波形的影响 31 五 思考题 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 在测试Au Ri和Ro时 怎样选择输入信号Ui的大小和频率 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 32 五 思考题 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 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 试分析电路中的Re Ce起什么作用 如何判断放大器的截止