单管放大电路实验指导书

1、单管放大电路实验指导书一、实验目的1 了解晶体管及相关器件的基本特性；2 熟悉常用仪器的使用方法；3 掌握放大电路的主要指标和测试方法；4 掌握放大电路指标与电路参数的相互关系。二、实验仪器及器件设备条件：万用表，示波器，函数发生器，直流稳压电源实验器材 表1.1 器材名称晶体管电容电位器电阻导线型号/参数901310uF10K1002K5.1K10K100K数量13122111若干三、 预习要求1什么是静态工作点，如何测量静态工作点，如何调节静态工作点； 2电路放大倍数的定义和测量方法； 3输入电阻、输出电阻的测量方法； 4最大不失真输出电压的测量方法； 5 实验电路器件布局。四、实验原理基

2、本放大电路有共射极、共基极、共集电极三种构成方式，本次实验采用共射极放大电路,如图1.1所示。三极管是一个电流控制电流源器件（即ICIB），通过合理设置静态工作点，实现对交流电压信号的放大。放大电路的主要参数有电压放大倍数Av、输入电阻ri、输出电阻ro。.(1) .(2) .(3)式（1）中： RC为集电极电阻，RL为负载电阻。 .(4)由式（1）（2）（4）可以看出：IBIErberiAV由式（1）（3）可以看出：RCrOAV在负载开路（RL）时： ,忽略偏置电路对输入电流的影响rirbe 式（1）可以写成：上式表明电路放大倍数Av与输出电阻ro成正比，与输入电阻ri成反比。VccR1RC

3、Rw1R2REGNDVC10K10K100K2K100C110uFC10uFC10uFVVi 图1.1 单管放大器共射极电路图1.1所示的放大电路中，在静态工作点的设置电路上与教材中的常见电路有所不同，电位器与固定电阻串联接在电源和地之间构成基极电流调节电路，优点1降低了对电位器的阻值的要求，只要R1和RW阻值相等电位器滑动端的电压就可以在0-0.5VCC之间调节；优点2观察饱和失真和截止失真比较方便；优点3串联电阻R2大大降低偏置电路对交流输入电阻的影响，使测量结果与实测结果更加接近。五、实验内容5.1 静态工作点的设置VccR1RCRw1R2REGNDVC10K10K100K2K100图1

4、.2 单管放大器直流（静态）电路5.1.1什么是静态工作点静态工作点是指在电路输入信号为零时，电路中各支路电流和各节点的电压值。通常直流负载线与交流负载线的交点Q所对应的参数IBQ、ICQ、VCEQ是主要观测对象，如图1.3所示，在电路调试过程中，电路参数确定以后，对工作点起决定作用的是IB，测量比较方便的是VCE，通过调节RW1改变电流IB，通过测量VCE判断工作点是否合适。5.1.2静态工作点的设置原则在有负载的情况下，输入信号的变化使工作点沿交流负载线变化，从图1.2中VCE的变化规律可以看出：在不考虑三极管的饱和压降时，VCE向减小方向的变化幅度为VCEQ，向增大方向的变化幅度为ICQ

5、×RL,要获得最大的不失真输出幅度则: VCEQICQ×RL由于VCEQ和ICQ满足直流负载线方程VCEQVCC ICQ×RC 代入上式得：VCEQVCC×RL/(RC+2RL)上式表明：当RL=RC时：VCEQVCC/3是获得电压最大不失真输出幅度。当无负载时（RL）：VCEQVCC/2是获得电压最大不失真输出幅度。在电压输出幅度满足不失真的要求的条件下，减小ICQ可以适当提高输入电阻，电压放大倍数随之减小，反之，增大ICQ可以适当增大电压放大倍数，输入电阻随之减小。 图 1.3 静态工作点示意图 图1.4 电路布局参考5.1.3 静态工作点的测量用万

6、用表可以测量直流电压，用示波器同样可以测量直流电压。万用表，有效位数多，测量精度高，示波器可以同时测量直流电压和交流电压，比万用表方便，能够满足测量精度要求。测量方法是： 将示波器的输入端短路，调整垂直旋钮，将扫描轨迹设置在合适的位置，作为零电压线； 将示波器探头接入被测式点（注意地线必需先连接好），记录扫描轨迹的偏移距离，读取示波器的垂直灵敏度； 计算被测电压，比如：示波器的垂直灵敏度为每格1伏，垂直偏转为3格则：直流电压垂直灵敏度×偏转格数3伏。工作点调试和测量过程 按图1.2和图1.4所示连接电路。 调节直流电源输出12伏电压，关闭电源输出开关。 连接实验电路到直流电源，打开电

7、源输出开关。调节位器Rw1，观察电压VC的变化范围，（忽略射极电阻RE上的压降近似认为VC=VCE）记录最大值和最小值，最后使VC保持在你认为合适的位置并记录值的大小，将测量结果填如表1.2。表1.2 静态工作点测量（电源电压12V）最大值最小值工作点VCEQ集电极电压VCE集电极电路IC（计算）分析说明：该电路集电极电压变化范围和集电极电流变化范围。5.2 单管放大电路动态参数测量5.2.1动态参数测试电路交流放大电路如图1.5所示，电路中C1为输入耦合电容，C2为输出耦合电容，C3为交流旁路电容。在工作点调整好后，关闭电源，调节信号源输出频率为1KHz，输出幅度为100mV的正弦波，通过R

8、S连接到放大电路输入端。根据电压放大倍数的定义Av=Vo/Vi Vo 放大电路输出电压幅度，Vi 放大电路输入电压幅度。VccR1RCRw1R2REGNDVC10K10K100K2K100C110uFC10uFC10uFV100R5.1KVSViVSRS图1.5 单管放大器动态测试电路VsVoVsRsriroRLViAvVo放大电路图1.6 动态等效电路5.2.2放大倍数测量原理根据电压放大倍数的定义：Av=Vo/Vi （无负载时的电压放大倍数）AvL=VoL/Vi (有负载时的电压放大倍数)测量输出电压Vo和输入电压Vi就可以计算出电压放大倍数。5.2.3 输入输出电阻的测量原理电阻的测量采

9、用串联电阻法，操作方法1串联合适（阻值与输入电阻同数量级）的固定电阻，测量分压比，计算输入电阻或输出电阻。有动态等效电路可知，串联已知电阻RS测量Vs和Vi（Vs-Vi）: RS = Vi : ri 则 ri=RS×Vi /（Vs-Vi）测量输出电阻时接已知阻值的负载电阻RL测量有负载电阻的输出电压VOL和无负载电阻时的输出电压VO(VO-VOL) : ro = VOL : RL则 ro=RL×(VO-VOL ) / VOL操作方法2将RS（或RL）用电位器（可变电阻）替代，调节电位器使Vi0.5Vs 则riRS（或VOL=0.5VO则 roRL），关闭电源，取下电位器用万

10、用表测量电位器值就是被测参数ri或 ro 。5.2.4 动态参数的测量表1.3 动态参数测量记录表 （电源电压12V ）测试条件射极电容开路接射极电容Ce 10uFRL开路RL2KRL开路RL2K信号源幅度Vs输入幅度Vi输出幅度Vo放大倍数 Av输入电阻ri输出电阻ro分析说明：电容对放大倍数的影响。当接入射极电容时，输入电压和输出电压的相位不是180度，说明原因。操作步骤：电路如图1.5连接好后，用示波器监视测量点Vi和Vo 调节输入信号幅度，观测输出信号Vo的幅度变化，保持输入和输出信号不失真。在无Ce时Vi约200mV，有Ce时Vi约100mV同时测量并记录输入信号VS.、Vi的幅值和

11、输出信号VO 、VOL的幅值，填入表1.3。并比较V和VO的相位关系，画出V和VO的对比波形，如果有相移，分析说明产生的原因并测试证明其正确性。用示波器同时测量VC和VO，比较两者的差别，画出VC和VO的对比波形。计算电路的输入输出电阻和有负载及无负载的电压放大倍数，说明电容e对放大倍数的影响。5.2.5 最大不失真输出电压测量表1.4 最大不失真输出电压记录表（RL开路）测试条件VCC=12伏VCC=10伏VCC=8伏信号源输出电压S放大器输入电压Vi放大器输出电压VOmax输入电阻电压放大倍数分析说明：电源电压与不失真幅度的关系。 操作步骤： 断开负载电阻RL，按表1.4条件改变电路工作电

12、压。 增大输入信号，观察输入和输出信号波形变化，当出现饱和失真或截止失真时，再次调节工作点，使饱和失真和截止失真同时出现，饱和失真和截止失真出现之前的最大输出电压幅度为最大不失真输出幅度。 计算说明工作电压对输入电阻和放大倍数的影响。六、扩展实验内容1 在无射极旁路电容Ce、 Vcc=12V的条件下，测量发射极电阻为50欧姆、100欧姆时的放大电路特性参数，研究说明射极电阻对Av、ri、ro的影响。2在射极旁路电容Ce、Vcc=12V的条件下，测量VCEQ等于4伏、6伏、9伏时的放大电路特性参数，研究说明工作点对Av、ri、ro的影响。七、思考题1.静态工作点对输入电阻和放大倍数有影响吗？说明理由。2.放大电路的最大不失真输出电压幅度和电路的VCC有关吗？3.电路参数保持不变，提高VCC放大倍数将如何变化？发件人: 佘新平 主题: 单管实验反馈时间: 2011年3月24日 11:41:28建议：（1）最大不失真电压的测量做两种情况