单级共射放大电路

1、实验二单级共射放大电路实验原理图2- 1为电阻分压式工作点稳定单管共射放大电路实验原理图。它的偏置电路采用FBi和 电组成的分压电路，并在发射极中接有电阻FE，以稳定放大电路的静态工作点。当在放大电路的输入端加 入输入信号Ui后，在放大电路的输出端便可得到一个与 u相位相反，幅值被放大了的输出信号 Uo,在图2- 1电路中，当流过偏置电阻RB1和 电 的电流远大于晶体管T的基极电流I b时（一般510倍），则它的静态工作点可用下式估算：RB1Rb2Ub - UbeReU ce= UCc- I C ( Rd+ Re)电压放大倍数& rbe输入电阻R = R31 / Rb2 / r be输出电阻R

2、 o Rd由于电子电路件性能的分散性比较大，因此在设计和制作晶体管放大电路时， 离不开测量和调试技术。在设计前应测量所用元电路件的参数，为电路设计提供必要的依据，在完成设计和装配以后， 还必须测量和调试放大电路的静态工作点和各项性能指标。一个优质放大电路，必定是理论设计与实验调整相结合的产物。因此，除了学习放大电路的理论知识和设计方法外，还必须掌握必要的测量和 调试技术。放大电路的测量和调试一般包括：放大电路静态工作点的测量与调试，消除干扰与自激振荡及放 大电路各项动态参数的测量与调试等。1、放大电路静态工作点的测量与调试1）静态工作点的测量测量放大电路的静态工作点，应在输入信号 Ui = 0

3、的情况下进行， 即将放大电路输入端与地端 短接，然后选用量程合适的直流毫安表和直流电压表，分别测量晶体管的集电极电流lc以及各电极对地的电位UB、UD和UE。一般实验中，为了避免断开集电极，所以采用测量电压 UE或Ub,然后算出 lc的方法，例如，只要测出UE,即可用I c T E = Ue算出I c （也可根据I c二土 UC，由UC确定I C）， ReRc同时也能算出 LBe= UB- UE，UCe= UC- UE。为了减小误差，提高测量精度，应选用内阻较高的直流电压表。2）静态工作点的调试放大电路静态工作点的调试是指对管子集电极电流Ic （或UCE）的调整与测试。静态工作点是否合适，对放

4、大电路的性能和输出波形都有很大影响。 如工作点偏高，放大电路在 加入交流信号以后易产生饱和失真，此时 UO的负半周将被削底，如图2-2（a）所示；如工作点偏低则 易产生截止失真，即uo的正半周被缩顶（一般截止失真不如饱和失真明显），如图2- 2（b）所示。这些情况都不符合不失真放大的要求。所以在选定工作点以后还必须进行动态调试，即在放大电路的输 入端加入一定的输入电压 Ui，检查输出电压Uo的大小和波形是否满足要求。如不满足，则应调节静 态工作点的位置。图2-2静态工作点对uo波形失真的影响改变电路参数UCc、R、吊（FU吊2）都会引起静态工作点的变化，如图2-3所示。但通常多采用调节偏置电阻

5、FL的方法来改变静态工作点，如减小 FL,则可使静态工作点提高等。icbUte图2-3电路参数对静态工作点的影响最后还要说明的是，上面所说的工作点“偏高”或“偏低”不是绝对的，应该是相对信号的幅度 而言，如输入信号幅度很小，即使工作点较高或较低也不一定会出现失真。所以确切地说，产生波形 失真是信号幅度与静态工作点设置配合不当所致。如需满足较大信号幅度的要求，静态工作点最好尽 量靠近交流负载线的中点。放大电路动态指标包括电压放大倍数、输入电阻、输出电阻、最大不失真输出电压（动态范围） 和通频带等。1）电压放大倍数Av的测量调整放大电路到合适的静态工作点，然后加入输入电压Ui，在输出电压Uo不失真

6、的情况下，用交流毫伏表测出Ui和Uo的有效值U和UO,则：U02）输入电阻R的测量为了测量放大电路的输入电阻，按图2-4电路在被测放大电路的输入端与信号源之间串入一已 知电阻R在放大电路正常工作的情况下，用交流毫伏表测出US和U，则根据输入电阻的定义可得:UiUiIiUrUiUs -U图2-4 输入、输出电阻测量电路测量时应注意下列几点： 由于电阻R两端没有电路公共接地点，所以测量R两端电压Ur时必须分别测出US和U ,然后 按US- U求出U值。 电阻R的值不宜取得过大或过小，以免产生较大的测量误差，通常取R与R为同一数量级为好，本实验可取R= 12KQ。3）输出电阻Ro的测量按图2-4电路

7、，在放大电路正常工作条件下，测出输出端不接负载Rl的输出电压UO和接入负载后的输出电压U.，根据ULRl Uo即可求出：RO =（ U _1）Rl在测试中应注意，必须保持 R.接入前后输入信号的大小不变。4）最大不失真输出电压LOpp的测量（最大动态范围）如上所述，为了得到最大动态范围，应将静态工作点调在交流负载线的中点。 为此在放大电路正 常工作情况下，逐步增大输入信号的幅度，并同时调节Rw （改变静态工作点），用示波电路观察 Uo,当输出波形同时出现削底和缩顶现象（如图2 5）时，说明静态工作点已调在交流负载线的中点。然后反复调整输入信号，使波形输出幅度最大，且无明显失真时，用交流毫伏表测

8、出UO （有效值），则动态范围等于2 2Uo。或用示波电路直接读出UOpp来。图2 5静态工作点正常，输入信号太大引起的失真5）放大电路幅频特性的测量放大电路的幅频特性是指放大电路的电压放大倍数d与输入信号频率f之间的关系曲线。单管阻容耦合放大电路的幅频特性曲线如图 2 6所示，Aum为中频电压放大倍数，通常规定电压放大倍数 随频率变化下降到中频放大倍数的1/ 2倍，即0.707Aum所对应的频率分别称为下限频率fL和上限频 率5,则通频带f BVV= f H一 f L放大电路的幅率特性就是测量不同频率信号时的电压放大倍数a。为此，可采用前述测 Aj的方法，每改变一个信号频率，测量其相应的电压

9、放大倍数，测量时应注意取点要恰当，在低频段与高频 段应多测几点，在中频段可以少测几点。此外，在改变频率时，要保持输入信号的幅度不变，且输出 波形不得失真。1、调试静态工作点接通直流电源前，先将 R调至最大，函数信号发生电路输出旋钮旋至零。接通+12V电源、调节使lc= 2.0mA （即卩4.0V），用直流电压表测量Uk、UCe及用万用电表测量 R （R=FP汁论） 值；分别用万用表测量Ib、lc填入表2 1。2、测量电压放大倍数在放大电路输入端加入频率为1KHz的正弦信号us,调节函数信号发生电路的输出旋钮使放大电 路输入电压U ：T0mV同时用示波电路观察放大电路输出电压uo波形，在波形不失

10、真的条件下用交流毫伏表测量下述三种情况下的 UO值，并用双踪示波电路观察uo和Ui的相位关系，记入表2 2。3、观察静态工作点对电压放大倍数的影响置R，U适量，调节R,用示波电路监视输出电压波形，在 uo不失真的条件下，测量五组数 据Ic和UO值，记入表2 3。测量Ic时，要先将信号源输出旋钮旋至零（即使U二0）。4、观察静态工作点对输出波形失真的影响置R = 5.1K Q，U 0,调节R使I 2.0mA测出UCe值，再逐步加大输入信号，使输出电压 U。 足够大但不失真。 然后保持输入信号不变，分别增大和减小 RP,使波形出现失真，绘出uo的波形, 并测出失真情况下的I c和UCe值，记入表2

11、-4中。每次测I c和 UCe值时都要将信号源的输出旋钮旋至 零。5、测量最大不失真输出电压置FL二5.1K Q,按照实验原理2.4中所述方法，同时调节输入信号的幅度和电位器 RP,用示波电 路和交流毫伏表测量UOpp及 Ub值，记入表2-5。*6、测量输入电阻和输出电阻置RL = 5.1K Q, I尸2.0mA输入f = 1KHz的正弦信号，在输出电压 u。不失真的情况下，用交流 毫伏表测出US, U和UL记入表2-6。保持US不变，断开RL,测量输出电压UO,记入表2-6。*7、测量幅频特性曲线取lc= 2.0mA5.1KQ。保持输入信号Ui的幅度不变，改变信号源频率f ,逐点测出相应的输

12、出电压UO,记入表2 7 o为了信号源频率f取值合适，可先粗测一下，找出中频范围，然后再仔细读数。说明：本实验内容较多，其中 & 7可作为选作内容。六、预习要求1、阅读教材中有关单管放大电路的内容并估算实验电路的性能指标。估算放大电路的静态工作 点，电压放大倍数Av,输入电阻R和输出电阻RO2、能否用直流电压表直接测量晶体管的 UBe?直接测会很不准确Ube的电压非常小Ib也很小普通万用表低电压的档位内阻很小所以直接测量对这里影响非常大如果分开测量因为产生 Ue的Ie电流比较大低电压档位也没有关系Ub的电压比较高需要用高电压的档位这样电压表的内阻就大了影响会小一些为什么实验中要采用测LB、UE

13、,再间接算出UBe的方法？因为测量仪器本身就是个电阻，尽管这个电阻很大，但是如果直接并接于BE端，就会破坏原来的工作状态。所以要采取间接测量的方式。任何测量都会引起原电路的改变只不过是改变的程度不同，采用B、E分别测量，可以尽量的减少测量引起的误差。3、怎样测量FB阻值?4、 当调节偏置电阻RB2,使放大电路输出波形出现饱和或截止失真时，晶体管的管压降UCe怎样 变化？出现饱和失真时，管压降UCE变得很小（小于1V）;出现截止失真时，UCE增大，变得接近 Vcc。5、 改变静态工作点对放大电路的输入电阻R有否影响？改变外接电阻 RL对输出电阻Rb有否影 响？改变静态工作点对放大器的输入电阻Ri

14、有否影响？改变外接电阻 RL对输出电阻RO有否影响？改变静态工作点，基极电流会改变，输入电压也会随着改变，由于Ri=uiRS/ （us-ui ），因此输入电阻会受到影响。改变外接电阻 RL，由于Ro= （uo/uo3k-1 ） RL3K，因此输出电阻也会改变。6 、在测试Av，R和RO时怎样选择输入信号的大小和频率？为什么信号频率一般选1KHz而不选100KHz或更高？7 、测试中，如果将函数信号发生器、交流毫伏表、示波器中任一仪器的二个测试端子接线换位（即 各仪电路的接地端不再连在一起），将会出现什么问题？三极管放大 电路中，三极管静态工作点就是交流输入信号为零时，电路处于直流工作状态，这些

15、电流、电压的数值可用BJT特性曲线上一个确定的点表示，该点习惯上称为静态工作点Q，设置静态工作点的目的就是要保证在被放大的交流信号加入电路时，不论是正半周还是负半周都能满足发射结正向偏置，集电结反向偏置的三极管放 大状态可以通过改变电路参数来改变静态工作点，这就可以设置静态工作点若静态工作点设置的不合适，在对交流信号放大时就可能会出现饱和失真（静态工作点偏高）或截止失真（静态工作点偏低）。所谓静态工作点，是指当放大电路处于静态时，电路所处的工作状态。在Ic/Uce图上表现为一个点，即当确定的Vcc、Rb、Rc和晶体管状态下产生的电路工作状态。当其中一项改变时引起 lb变化而引起Q点沿着直流负载

16、线上下移动。认识静态工作点，先知道什么是静态静态：当放大电路没有输入信号时的工作状态因为Vcc、Rb、Rc、和晶体管不变，所以电路中各参数都是不变的。这就是静态静态工作点的作用1）确定放大电路的电压和电流的静态值2）选取合适的静态工作点可以防止电路产生非线性失真。保证有较好的放大效果静态工作点的确定IB的不同而静态工作点沿直流负载线上下IB情况下的晶体管输出特性曲线，交点即静态工作点是直流负载线与晶体管的某条输出特性曲线的交点。随 移动。根据式Uce=Ucc-Rclc，在Ic/Ucc图上画出直流负载线，再画出在 静态工作点。、放大电路的组成与各元件的作用Rb和Rc：提供适合偏置-发射结正偏，集

17、电结反偏。C1、C2是隔直（耦合）电容，隔直流通交流。1IIi- elecfans com电合安拯本共射放大电路Vs , Rs：信号源电压与内阻；RL :负载电阻，将集电极电流的变化 ic转换为集电极与发射极间的电压变化厶VCE、放大电路的基本工作原理静态（Vi=O,假设工作在放大状态）分析，又称直流分析，计算三极管的电流和极间电压值, 容开路）。基极电流：IB=IBQ=（VCC-VBEQ）/Rb集电极电流：IC=ICQ=B IBQ集-射间电压：VCE=VCEQ=VCC-ICQRc动态（vi丰0）分析：应米用直流通路（电卩昭=卩阿+ vi =3总+ %，左=超十抵*4二拱总二洪、 述+ i J

18、 - Z省+ 心VC5 =冬 C - U CqJ + RJ 冬即乙 *vcs=冬_(宙冬 0RJ 冬即-咯，其中求e =丘口R乙el,ecfdnscom 电&痕 燒直畑=#网+vj =，靈 +%F 片二切4“心-二Ml旳+JJ)-】CQ *片F J 二咯F7艮elecfans-com 电 & 或烧玄 ，其实质上是一种能量转换器。放大电路对信号的放大作用是利用三极管的电流控制作用来实现三、构成放大电路的基本原则放大电路必须有合适的静态工作点：直流电源的极性与三极管的类型相配合，电阻的设置要与电源相配合，以 确保器件工作在放大区。输入信号能有效地加到放大器件的输入端，使三极管输入端的电流或电压跟随输入信号成 比例变化，经三极管放大后的输出信号 (如ic= 3 *ib)应能有效地转变为负载上的输出电压信号。电压传输特性和静态工作点、单管放大电路的电压传输特性图解分析法：/ /pA|5: vz= 0.眄也对0C:vz = 0.73 = 10/24D.Vj = LW,越=15厨=15 = 35F v= 2 0?，S = 53/4G:v严2方匚耳=70四H = 3.07