晶体管共射极单管放大器实验报告VIP

实验2晶体管通用发射极单管放大器一、实验目的1 .学习放大器静态工作点的调整方法，分析静态工作点对放大器性能的影响。2 .掌握放大器的电压放大率、输入电阻、输出电阻以及无最大失真的输出电压的测量方法。3 .熟悉常用电子设备和模拟电路实验设备的使用。二、实验原理图2-1是电阻分压式工作点稳定单管放大器的实验电路图。 该偏置电路采用由RB1和RB2构成的分压电路，将电阻RE与发射极连接，使放大器的静态工作点稳定。 当输入信号ui输入放大器的输入端时，可以获得输出信号u0，在放大器的输出端具有被放大以与ui相反的相位放大的幅度。因而，实现了电压放大。图2-1共用发射极单管放大器的实验电路在图2-1电路中，在流过偏置电阻RB1和RB2的电流远大于晶体管t的基极电流IB的情况下(一般为510倍)，其静态工作点能够通过下式推定UCE=UCC-IC(RC RE RF1)电压放大率输入电阻Ri=RB1 /RB2 / rbe (1 )RF1 输出电阻RORC由于电子器件性能分散性大，晶体管放大电路的设计和制作离不开测量和调试技术。 设计前要测量所用零件的参数，为电路设计提供必要的依据，在设计和组装完成后，要测量和调整放大器的静态工作点和各性能指标。 优秀的放大器一定是理论设计和实验调整相结合。 因此，不仅要学习放大器的理论知识和设计方法，还要掌握必要的测量和调整技术。放大器的测量和调整一般是放大器的静态工作点的测量和调整、干扰和自振的去除、放大器的各动态参数的测量和调整等。1 .放大器静态工作点的测量和调试1 )静态动作点的测定为了测量放大器的静态操作点，当输入信号ui=0时，必须使放大器输入端子和地端子短路，选择适于范围的直流毫安计和直流电压计，并分别测量晶体管的集电极电流IC和各电极对地的电势UB、UC和UE。 在一般的实验中，可以测量电压UE、UC，以便集电极不关断，然后测量计算IC的方法，例如UE也可以在计算IC (也可以通过UC决定IC )的同时，计算UBE=UB-UE、UCE=UC-UE。为了减小误差、提高测量精度，选择内阻高的直流电压计。2 )静态工作点的调试调试放大器的静态工作点是调整和测试管道集电极电流IC (或UCE )。静态动作点是否适当，会严重影响放大器的性能和输出波形。 当工作点变高时，放大器在施加交流信号后容易产生饱和失真，此时削减uO负半周，如图2-2(a )所示，当工作点低时容易产生截止失真，即缩小uO的正半周(一般截止失真比饱和失真不明显) 这些情况都不符合无失真放大的要求。 因此，选择动作点后，需要对放大器的输入施加一定的输入电压ui，检查输出电压uO的大小和波形是否满足要求的动态调试。 如果不满足，则必须调整静态工作点的位置。(a) (b )图2-2静态工作点对uO波形畸变的影响变更电路参数UCC、RC、RB(RB1、RB2)时，如图2-3所示会引起静态动作点的变化。 但是，通常通过调节偏置电阻RB2的方法来改变静态工作点的情况较多，如果减小RB2，则能够提高静态工作点等。图2-3电路参数对静态工作点的影响最后，上述工作点的“过高”或“过低”不是绝对的，输入信号的振幅小时，工作点高或低的情况下也不一定产生失真。 因此，准确地说，波形失真的产生是因为信号振幅和静态工作点的设定不适当。 为了满足较大的信号宽度要求，静态工作点最好尽可能接近交流负载线的中点。2 .放大器的动态指标测试放大器的动态指标包括电压放大因子、输入电阻、输出电阻、无最大失真的输出电压(动态范围)和通带等。1 )电压放大率AV的测定将放大器调整到适当的静态工作点，施加输入电压ui，在输出电压uO未失真的情况下，用交流毫米波对ui和uO的有效值ui和uO进行计测2 )输入电阻Ri的测定为了测量放大器的输入电阻，在图2-4所示的电路中，在被测量的放大器的输入端子与信号源之间加入已知的电阻r图2-4输入输出电阻测量电路测量时，请注意以下事项：电阻r的两端没有电路共同接地点，因此测量r两端电压UR时，必须分别测量US和Ui，用UR=US-Ui求出UR值。为了不使电阻r的值过大或过小，不产生大的测量误差，通常最好将r和Ri设为相同数量的水平，因此在本实验中设为R=12K。3 )输出电阻R0的测定在图2-4的电路中，测量在放大器正常操作的条件下输出端子未连接至负载RL的输出电压UO以及连接至负载的输出电压UL可以求得在测试中，应注意，在RL访问之前和之后，输入信号的幅度不应改变。4 )最大非失真输出电压uop的测量(最大动态范围)如上所述，为了获得最大动态范围，静态工作点必须与交流负载线的中点对齐。 因此，当放大器正常操作时，输入信号的幅度逐渐变大，并且同时调节RW (改变静态操作点)以使用示波器观察uO，并且当在输出波形的同时出现下切和下切现象(图2-5 )时，静态操作点被调整为交流负载线的中点。 然后重复调整输入信号以使得波形的输出幅度最大化，并且在没有明显失真的情况下，如果AC毫米波对检测到UO (有效值)，则动态范围将等于。 也可以用示波器直接读UOPP。图2-5静态工作点正常，输入信号过大时发生失真5 )放大器振幅特性的测量放大器的幅度特性是放大器的电压放大因子AU与输入信号频率f之间的关系曲线。 单管截止耦合放大电路的振幅特性曲线如图2-6所示，Aum是中频放大率，通常，在将电压放大率对应于频率的变化而将中频放大率的倍数、即与0.707Aum对应的频率分别称为下限频率fL和上限频率fH时，通带： fBW=fH-fL放大器的振幅特性是测定不同频率信号时的电压放大率AU。 因此，采用上述AU测量方法，每改变一个信号频率，测量相应的电压放大率，测量时应适当取点，注意在低频和高频应测量多少，在中频应测量多少。 此外，当频率被改变时，输入信号的幅度保持恒定，并且输出波形不应失真。图26片频率特性曲线3DG 9011(NPN )3CG 9012(PNP )9013(NPN )图2-7晶体管的引脚排列三、实验设备和设备1，12v直流电源2，函数信号发生器3、双跟踪示波器4、交流毫安计5、直流电压计6、直流毫安计7、频率计8、万用表9、晶体管3DG61(=50100 )或90111 (引脚排列图2-7所示)。有若干电阻器、电容器四、实验内容实验电路如图2-1所示。 各电子设备在实验1中可以如图1-1所示连接，为了防止干扰，各设备的公共端子必须连接。 同时，信号源、交流毫安和示波器的导线采用专用的电缆线或屏蔽线，使用屏蔽线时，屏蔽线的外部金属网必须与公共接地端子连接。1 .调试静态工作点接通直流电源前使RW最大化，使函数信号发生器的输出旋钮为零。 接通12V电源，调整RW，使IC=2.0mA (即UE=2.0V )，用直流电压计测量UB、UE、UC，用通配符测量仪测量RB2值。 填表2-1。表2-1 IC=2mA测量值计算值UB(V )UE(V )UC(V )RB2(K)UBE(V )UCE(V )IC(mA )2 .测量电压放大率向放大器输入端添加频率为1KHz的正弦波信号uS，调节函数信号发生器的输出旋钮，使其成为放大器输入电压Ui10mV，并且通过示波器观察放大器输出电压uO波形，在波形未失真的条件下，利用交流毫米波计测量下述3种情况下的uO值，测量uO与ui的相位关系表2-2 Ic=2.0mA Ui=mVRC(k)RL地区(k)Uo(v )视听设备观察记录的uO和u1波形2.481.282.42.43 .观察静态工作点对电压放大率的影响调节RC=2.4K、RL=、Ui适量、RW，用示波器监视输出电压波形，在uO不变形的条件下测定排列IC和uO的值，记入表2-3。表2-3RC=2.4K RL= Ui=mVIC(mA )2.0UO(V )视听设备测量IC时，请将信号源输出旋钮设为零(即使Ui=0)。4 .观察静态工作点对输出波形失真的影响调整RC=2.4K、RL=2.4K、ui=0、RW，测量IC=2.0mA、UCE值，逐渐增大输入信号，使输出电压u0足够大但没有失真. 之后，不改变输入信号，分别增减RW，使波形产生失真，画出u0的波形，测定失真时的IC和UCE值，记载在表2-4中。 每次测量IC和UCE的值时，将信号源的输出旋钮归零。表2-4 RC=2.4K RL=2.4 K Ui=mVIC(mA )UCE(V )u0波形歪曲的情况管的工作状态2.05 .测量无最大失真的输出电压设RC=2.4K，RL=2.4K，按照实验原理2.4 )所述的方法，同时调节输入信号的幅度和电位器RW，用示波器和交流毫安对UOp和uo值进行测量，并记入表2-5。表2-5 RC=2.4K RL=2.4KIC(mA )Uim(mV )Uom(V )UOPP(V )*6.测量输入电阻和输出电阻设RC=2.4K、RL=2.4K、IC=2.0mA . 输入f=1KHz的正弦波信号，输出电压uo没有失真时，用交流毫米波对US、Ui和UL进行测量，填入表2-6。不改变US，切断RL，测量输出电压Uo，填入表2-6。表2-6 Ic=2mA Rc=2.4K RL=2.4K美国电视台Ui(mv )Ri(K)UL(v )UO(v )R0(K)测量值计算值测量值计算值*7.测量振幅特性曲线设IC=2.0mA、RC=2.4K、RL=2.4K. 在不改变输入信号ui的幅度的情况下改变信号源频率f，测量每个点对应的输出电压UO，并记入表2-7。表2-7 Ui=mVfl fo fnf(KHz )UO(V )AV=UO/Ui为了使信号源的频率f取适当的值，首先粗略测量，找到中间频率范围，然后仔细读取。说明：本实验内容多，其中6、7可作为选择内容。五、实验总结1、整理测量结果，将实测的静态工作点、电压放大率、输入电阻、输出电阻值与理论计算值进行比较(取一组数据进行比较)，分析误差的原因。2 .总结RC、RL及静态工作点对放大器电压放大率、输入电阻、输出电阻的影响。3 .研究静态工作点的变化对放大器输出波形的影响。4 .分析讨论调试过程中出现的问题。六、预习要求1 .阅读教材中有关单管放大电路的内容，估计实验电路的性能指标。假设：3d g 6=100、RB1=20K、RB2=60K、RC=2.4K、RL=2.4K.估计放大器静态工作点、电压放大率AV、输入电阻Ri和输出电阻RO2 .阅读实验附录中放大器干扰和自激振荡的去除内容。3、用直流电压表可以直接测量晶体管的UBE吗？ 为什么在实验中采用测量UB、UE并间接计算UBE的方法？4、如何测量RB2的电阻值？5、调整偏置电阻RB2，放大器的输出波形饱和或截止时，晶体管的管电压降UCE如何变化？6 .改变静态工作点是否影响放大器的输入电阻Ri？ 改变外接电阻RL会影响输出电阻RO吗？7 .测试a