三极管共射极放大电路

三极管共射极放大电路,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。,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！,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UCE1/2UC或IC1/2ICS。(ICS为集电极饱和电流，ICSUC/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。,二、相关知识,图1放大器最佳静态工作点,二、相关知识（工作电源）,0V+Vc(+12V),二、相关知识（测量线）,同轴连接器,信号参考,屏蔽线,信号输入,二、相关知识（电路原理图）,二、相关知识（元件清单）,二、相关知识（焊接布置图）,二、相关知识（焊接布置图）,二、相关知识（晶体管管脚图）,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=10F、C2=10F、Ce=100F。,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,四、实验内容,静态工作点的调整和测量RL及RL3K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,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。,调节电位器RP，使电路满足设计要求（ICQ1.5mA）。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=VRcRc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VCEQ0.5V，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VBEQ2V，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（I1.5mA）。,（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,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,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f1kHz、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、Uo（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)。,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f1kHz、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,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,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,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,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）,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Uo，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,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,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）,4.放大电路上限频率fH、下限频率fL的测量,测量方法在ICQ1.5mA，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Uo0.707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。,5.观察静态工作点对输出波形的影响,在ICQ1.5mA，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。,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,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？,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和饱