单管放大电路试验报告

1、单管放大电路、实验目的1.掌握放大电路直流工作点的调整与测量方法;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动态特性的影响;4 .掌握射极负反馈电阻对放大电路特性的影响;5 . 了解射极跟随器的基本特性。】、实验电路实验电路如图2.1所示。图中可变电阻Rw是为调节晶体管静态工作点而设置的三、实验原理1.静态工作点的估算L将基极偏置电路Vcc , R B1和R B 2用戴维南定理等效成电压源。开路电压Rb Rbi / Rb2VBBVccR rB1B 2Vbb VbeqI BQRb (1)( Rei Re2)I CQ I BQv vr ）ICEQ CC（Rc Rei

2、E2 CQ可见，静态工作点与电路元件参数及晶体管RB1 （调节电位器RW ）来调节静态工作点在实际工作中，一般是通过改变上偏置电阻的。RW调大，工作点降低（ ICQ减小），一般为方便起见，通过间接方法测量RW调小，工作点升高（I CQ，先测 VE , I CQICQ增加)。Ieq Ve /(ReiRe2）。2.放大电路的电压增益与输入、输出电阻(Rc Rl )uRiRb 1 Rb 2 gRoRcrbe式中晶体管的输入电阻r =r+( p +1)v /ir+(:p + 1)x 26/I（室温）bebb'T EQbb'CQ3.放大电路电压增益的幅频特性放大电路一般含有电抗元件，使得

3、电路对不同频率的信号具有不同的放大能力，即电压增益是频率的函数。电压增益的大小与频率的函数关系即是幅频特性。一般用逐点法进行测量。测量时要保持输入信号幅度不变，改变信号的频率，逐点测量不同频率点的电压增益， 以各点数据描绘出特性曲线。由曲线确定出放大电路的上、下限截止频率fH、fL和频带宽度因此输入信BW = fH - fL。需要注意， 测量放大电路的动态指标必须在输出波形不失真的条件下进行，号不能太大，一般应使用示波器监视输出电压波形三、预习计算1. 当时由实验原理知计算结果如下：可以解出由此可以计算出该放大电路的输入电阻输出电阻为电压增益2. 当由实验原理知计算结果如下：- B3利用回路的

4、分压特性可以解得由此可以计算出该放大电路的输入电阻输出电阻为B电压增益3. 当 与 并联时时，可知仍然成立，而此时:+ +四、仿真结果搭建电路如下：一 VCCRw38.9k<bQCr>Rc12V_IIR3.3k QC236.0kQ28r>Q110旷10旷V25mVrms1kHz0 °MRF9011L* .Rb23«15.0k QRe1扌 200 QCe47疔Re21k QRl5.1k Q1.静态工作点的调整用参数扫描找到静态时使的电阻 rrwr not，IffC ,MLiVD lbuJgC1g evUtk. J05Cg.tw mttHOf *JbKT*J0

5、VWl9OB2mjUUD7mLOMUS l.OOMSfntwimKk*3M0IftQjmr reatUnct J900011i侃6TW rHKltftt 19 M1 L°ffHh f«wlMKF J9X0冷構丹M1駅Q匚忖feTW f*MbvX* JMC7% 21：如下1It诵L 207650X3)2004 Wm100J72m2-00231 总XC0137mZOOMJm1WWML9M5Sm设计1 直流工作点设计1 器件参数扫描用参数扫描找到静态时使的电阻如下图：总结数据如下:38.98.69451.20777.48693.835.4002.4122.98772.工作点对放大

6、电路动态特性的影响时，电路如下:+ ,+C177 C1+ ,Rw38.9k QR38.9k Q36.0k QV210 mFRb215.0k QVCC12V210萨Rc3.3k QQ1R11.0k Q5mVrms1kHzMRF9011L*3JBlRlRe1200 QCeRe247 mF5.1k Q1k Q故放大倍数i«测量输入电阻时电路如下:XSC1VCCRw38.9k QRc12VAB+ 一 +R36.0kC17丿JR110 gFr1.0kQ;iRb2Ext Trig+3.3k QC210 mFQ1MRF9011L*3V215.0k Q200 QRe21k QRe1H卜Ce47 pF

7、1kHz0°史1 * HT * 5mVrms8Rl5.1k QXSC1VCCExt TrigRw38.9k QRc12VAB3.3k QC2R+36.0k Q2Q1Rl5.1k QRe21k QRe1200 Q5mVrms1kHz0C1HLVs；Rb2Cz"： 15.0k QUmi4 VLMRF9011L*3示波器显示如下:Ce 47诉VXSC1VCCRwExt Trig38.9k Q12VC2R2Q110尸*Rb215.0k QRe1200 QCe 47尸Re21k Q-MRF9011L*3Rc3.3k Q '丿1 7“ImiJiF1>:<J10 pF

8、V2nuI】t:A5I.示波器显示如下:XS('1 14HPAjN 、 1 B IJH»MBAmiH捕IWMAWMwJL_ LKfiSf-A列L：i-v12VC22810疔10诉Rb2Rl15.0k QV25.1k QQ1Ce 47 pFRe1200 QMRF9011L*3Ext TrigABA卜C15mVrms1kHz0°示波器显示如下:RwVCCRw3830 Q3830 QRc3.3k36.0k QRe21k QRw3830 QRcVCC12VnC17R1 10 mF1.0k QV25mVrms1kHz3.3k QC236.0k QRb215.0k QQ110

9、ijF示波器显示如下:MRF9011L*3Re1200 QCe47疔Re21k Q8Rl5.1k Q+AB+36.0k Q28Q110诉10疔5.1k QRlMRF9011L*36.0k QAVCCRw3830 QRV25mVrms1kHz0°BRb2Re21kQRe1200 Q示波器结果如下:Rc3.3k QCe 47疔12Vf I1V (Tl TVjVCCXSC1Ext TrigRc3.3k Q2Q1V2Re1200 QLRw3830 QR36.0k QMRF9011L*3c»Rb215.0k Q5mVrms1kHz0 °IFRe21k QC2Ce47 pF示

10、波器显示如下:12V示波器-XSC1时基T小K牺忙ZOO us4)rv（格）：0I3/A A/BY/T<>备聲f、皿浦谄A 刻度：5 mV,lnw1 lB 9MF 4k通道B刻度： 50（ ，飭位移（格扛蝕发询沿:水平:Q豆?KT1 4- 4时间74,714 ms通IS A-«.887mVJQ? W鼬1二 4H 251 rrs7.069 nV 1 4fi6 丄 i FkJU V'VP is “T1*460,000 us13*956 mV8 EQ VrL 4 Wr ktB厂保故输出电阻综上结果女如卜（表中电压均为最大值了电压增益输入电阻输出电阻7.06480.509

11、-68.05.5917.070774.1553.11卞490.64247.07884.276-125.14.79317.0682.114.7937.0682.113.幅频特性由于隔直电容比较小，此处近似认为输入电压的幅值变化不大，仿真输出曲线与数据见附图，整理如下：设计1交流分析10 46280 820 2800 10k 46k 280k1W 100M 100OM10G 100G孵（Hz）1数据统计如下表：L亠-73.3-”-51.83-.130.1I 81.1” 81.1 -138.05-97.60248.0172.8872.88五、实验内容与数据记录1. 利用学习机上的晶体管输出特性测出三

12、极管的放大倍数B 2052. 调节 ，使、，测量 的值。3. 、情况下，测量放大电路的动态特性（电压增益、输入电阻、输出电阻）和幅频特性。动态特性（电压均为有效值）1.5* 341r-68.2 4.10+5i,4.565551340*3.23彳c.d CQOFd d O /IQ 7cQ QCrr(a rC7QQ d Qr o1582-116.43.752.859405793.18幅频特性： 2电压增益输入电阻输出电阻-68-48.08146.13.333.33MQ7.51%61%32.91U /V2.98-124.4-87.962.247M理论计1 CQ算仿真结果实验数据2.247误差296.

13、3仿真与理论实验与理实验与仿论误差真误差38.93.837.4869Rw/kCEQ1mA40.82mA5.1243.45.3625.195%11.568%-39.948%39.948%0.226%-0.226%1mA4.657%7.470.175%-11.568%1mA-68.39-68.0-68.20.570%-0.294%0.294%Au2mA-123.4-125.1-116.4-1.378%6.954%-6.954%1Ri/k1mAr 4.06卜3.75H4.567.635%-21.600%'f 21.600%Q2mA2.552.112.8517.255%-35.071%35.0

14、71%Ro/k1mA3.33.1143.235.636%-3.725%3.725%Q3.3o而上限截止频率差别较示波器O频带变窄的特性仍然不OO变。4.数据汇总与误差分;2.935130.1248.0181.1M146.1296.33.33M2.247M12.298%19.471%-95.894%72.88M11.061%-96.917%由表格可以看出:1.理论计算、仿真数据与实验数据较为接近，部分数据与理论值相差较大，主要是理论值对于晶体管设定为理想，与实际元件有所差别3.整体上看来，理论计算和仿真实验可以在一定范围符合实际情况，指导实际实验实$际试验的示波器并不理实!有内阻也有电容测上限截

15、止频率时会受到示波器中电也会给电路带来影响；用数字万用表测电阻以及静态工作点时，也会带入仪器误差2.实验元器件的误差由于实际晶体管与理想晶体管有一定差别其工作区的线性程度也不能完全得到保证，因此导致一定误差。3. Rw希理论值偏差较大分;2mAf 1 /Hzf h/Hz3.18-8.348%8.348%2. 比较仿真与实际实验的頻率响应可以看到下限截止频率可比，级间电容与仿真软件中元件差别较大而仿真中采用的是理想示波器，示波器的电容对于上限截止频率造成影响但是静态电流增加时，上限截止频率变小，下限截止频率增加，【分析实验误差产生的原因】1.实验仪器的误差容等内部元件的影响，并且由于示波器分辨率

16、的问题导致数据不准确;此外频率信号发生器若考虑射极电阻的影响，Rw的实测值和仿真值都很准确。测量fH时，即使探头使用 *1|0档，所测结果与实际仍有很大差距示波器输入1mA2mA1mA2mA大，这应该与两个因素有关：第中所使用的晶体管不够理想，电容降低了原电路的上限截止频率六、思考题（即当输入信号幅度增大时，输1.若将图2.1所示放大电路的直流工作点调至最佳状态出波形同时出现饱和与截止失真），列表说明各参量的单独变化（增大或减少）对输出信号动态范围有何影响。如果输入信号幅度增大，在上述各种情况下输出信号波形首先将产生什么性质的失真？答：列表如下所示:2.能否用数字万用表测量图2.1所示放大电路

17、的增益及幅频特性，为什么?变化输出动态范围的影响首先失真增大增大饱和失真减小减小截止失真增大增大饱和失真减小减小截止失真答：不能用数字万用表测量幅频特性。万用表的工作频率范围较小，不能完全满足测量要求。 使用万用表可以在一定范围内测量增益。但是因为无法估计万用表内部电容（即通频带较窄，不对于所测增益点的频率响应，并不能保证万用表测量值的准确性。易找到合适的测量点）。并且使用数字万用表时测出的是电压的有效值，但因无法观察 到波形，故无法判断波形是否失真，失真时算出的电压增益没有意义。性，示波器可以克服以上问题，还可以保证较高#青度，同时能显示相位差等相关特更实用方便。3、测量放大电路输入电阻时，

18、若串联电阻的阻值比其输入电阻大得多或小得多，对测量结果会有什么影响?答：若电压表测量误差为+/-0.1，则当串联电阻的阻值比其输入电阻大得多或小得多时，必有一处电压值会过寸小，电压测量的相对误差0.1/U就会很大，造成所得输入电阻的相对误差增大。或Rc可以吗？为什般是改变上偏置电阻Rb1来调节工作点，为什么？改变 Rb2么？答： Vbb=Vcc*Rb2/ ( Rb2+Rb1 ) =Vcc/(Rb1/Rb2+1)所以可以通过调节Rb1来调节工作点;从上述公式看来，改变 Rb2也是可以的；但改变Rc不可以，调节Rc只能改变管压降，改变不了Ic七、实验结论放大电路直流工作点主要参数包括I I UBQ

19、、 CQ、CEQ，与电路元件参数V R RCC、 C、 B、R及晶体管的均有关，在实际工作中一般通过上偏置电阻ER来调节静态工作点。放大B1电路主要性能参数中，静态参数主要借助万用表直接或间接测量，动态参数则主要借助示波教育之通病是教用脑的人不用手，不教用手的人用脑，所以一无所能。教育革命的对策是手脑联盟，结果是手与脑的力量都可以大到不可思议。输入电阻、频带宽器测量。 单管放大电路中直流工作点的设置会影响动态参数如电压增益、如减小电压增益，展宽频带等，度等。发射极负反馈电阻会对放大电路的动态特性造成影响， 但会稳定静态工作点。八、实验小结与收获本次实验是我做的第一个完整的电子电路实验，从开始的