实验三晶体管共射极单管放大器

1、实验三 晶体管共射极单管放大器一、实验目的1. 学会放大器静态工作点的调试方法，分析静态工作点对放大器性能的影响2. 掌握放大器电压放大倍数AV、输入电阻Ri、输出电阻RO及最大不失真输出电压的测试方法。3. 熟悉常用电子仪器及模拟电路实验仪的使用方法。二、实验原理晶体管单级放大电路有三种基本接法，即共射电路、共集电路、共基电路。三种基本接法的特点分别为：1. 共射电路既能放大电流又能放大电压，输入电阻在三种电路中居中，输出电阻大，频带较窄；常做为低频电压放大电路的单元电路。2. 共集电路只能放大电流不能放大电压，是三种接法中输入电阻最大、输出电阻最小的电路，具有电压跟随的特点。常用于电压放大

2、电路的输入级和输出级，在功率放大电路中也常采用射极输出的形式。3. 共基电路只能放大电压不能放大电流，输入电阻小，电压放大倍数和输出电阻与共射电路相当，但频率特性是三种接法中最好的电路，常用于宽频带放大器。放大电路的主要性能指标有：放大倍数、输入电阻、输出电阻、通频带等。而保证基本放大电路处于线性工作状态（不产生非线性失真）的必要条件是设置合适的静态工作点Q，Q点不但影响电路输出是否失真，而且直接影响放大器的动态参数。本实验所采用的放大电路为电阻分压式工作点稳定的单管放大电路（图3-1）。它的偏置电路采用RB1和RB2组成分压电路，因此基极电位UB几乎仅决定于RB1与RB2对VCC的分压，而与

3、环境温度的变化无关；同时三极管的发射极中接有电阻RE，它将输出电流IC的变化引回到输入回路来影响输入量UBE，以达到稳定静态工作点的目的。当放大器的输入端加入输入信号ui后，在放大器的输出端便可以得到一个与ui相位相反，幅值被放大了的输出信号uO，从而实现了电压放大。图3-1电路的静态工作点可用下式估算：而电压放大倍数、输入电阻、输出电阻分别为：注意：测量放大器的静态工作点时，应在输入信号ui=0的条件下进行。单管放大电路的频率响应是描述放大电路对不同频率信号的适应能力。耦合电容和旁路电容使放大器的低频段的放大倍数数值下降，且产生超前相移；晶体管的极间电容使放大器的高频段的放大倍数数值下降，并

4、产生滞后相移。放大器的幅频特性是指放大器的增益与输入信号频率之间的关系曲线。单管阻容耦合放大电路幅频特性如图3-2所示，AVM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电压放大倍数的1/时，即0.707AVM所对应的频率分别为下限频率fL和上限频率fH，则通频带为：fBW=fH -fL。测量放大器的动态指标时，应在输出电压uO不失真的条件下进行。三、实验仪器与设备1. DS1052E型数字示波器2. DG1022型双通道函数/任意波形发生器3. YB2173F智能数字交流毫伏表4. DT9205型数字万用表5. EL-ELA-型模拟电路实验仪四、实验内容及步骤实验电路如图3-

5、1所示。各电子仪器可按实验一中图1-1所示方式连接，为防止干扰，各仪器的公共端必须连接在一起，同时函数信号发生器、示波器和交流毫伏表的引线应采用专用电缆线或屏蔽线，使用屏蔽线时，其外包金属网应接在公共地线上。图3-1 分压式单管放大电路 图3-2 幅频特性曲线1.测量静态工作点在模拟电路实验仪上找到单管放大器的实验电路，使ui=0，接通+12V电源，调节RW使IC=2.0mA（即UE=2V），用数字万用表的直流电压档测量UB、UE、UC。然后，关断实验仪的电源开关，将电路中接通RW的开关置于“OFF”，即断开RB2与电路其他部分的连线，用万用表的电阻档测量RB2之值，将以上测量值记入表3-1。

6、其中计算值：UBE = UB-UE UCE = UC-UE ICIE=表3-1 静态工作点测量记录测 量 值计 算 值IC（mA）UB（V）UE（V）UC（V）RB2（K）UBE（V）UCE（V）2.测量电压放大倍数AV 保持IC=2.0mA，用函数信号发生器，在放大器的uS端输入uRMS=100mV（如输出波形出现失真，可适当减小此值，直至失真消失为止）、f=10kHZ的正弦信号，同时用示波器观察记录uS和uO的波形，在输出波形不失真的条件下，用交流毫伏表测量不同RC和RL时的ui、uO值，计算放大倍数AV，并记录ui、uO的相位关系。将以上测量值记入表3-2。表3-2 电压放大倍数测量记录

7、RC（k）RL（k）ui（mV）uO（V）AV记 录 波 形2.4 2.4/2.4 2.4 2.4 3.测量输入电阻Ri和输出电阻RO使RC=2.4k，RL=，IC=2.0mA，在US端输入f=10kHZ的正弦信号，在输出波形不失真的条件下，用交流毫伏表测量输入电压uS、ui和输出电压uO。保持输出电压uO数值不变，接入负载电阻RL=2.4k，测量此时带负载的输出电压uL，记入表3-3中。根据以上测量值计算输入电阻Ri和输出电阻RO，与理论值比较。其中，Ri、RO根据下式计算：， 表3-3 输入电阻Ri和输出电阻RO测量记录uS（mV）ui（mV）Ri（k）uL（V）uO（V）RO（k）测量值

8、理论值测量值理论值4.测量最大不失真输出电压UOPP使RC=2.4k，RL=2.4k，在放大器的uS端输入频率为f=10kHZ的正弦信号，用示波器观察输出端uO的波形，调节输入信号的幅度，并同时调节电位器RW（改变静态工作点），当输出波形同时出现削底和削顶现象时（如图3-3所示），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uS的大小，在输出波形幅度最大，且无明显失真时，用交流毫伏表测量此时的uO，即为最大不失真输出电压uOmax，则动态范围为uOPP=2uO；再用示波器直接测量uOPP（峰-峰值）。同时，测量集电极电流IC、输入允许最大电压uim，将以上测量 图3-3 静态工作

9、点正常， 结果记入表3-4中。 输入信号过大引起的失真表3-4 最大不失真输出电压测量记录IC（mA）uim（mV）uUOmax（V）uOPP（V）5.观察静态工作点对输出波形失真的影响使RC=2.4k，RL=， IC=2.0mA，在放大器的uS端输入频率为f=10kHZ的正弦信号，用示波器观察输出端uO的波形，然后逐步加大uS的幅度，使输出电压uO足够大但不失真。保持输入信号uS不变，分别增大和减小RW之值（可根据电流IC的大小判断），使输出波形出现明显失真，描绘两种失真波形，记录相应的IC (ICIE=UE/RE)和UCE值，将测试结果记入表3-5中。6.测量幅频特性曲线使RC=2.4k，

10、RL=，IC=2.0mA，在放大器的uS端输入f=10kHZ的正弦信号，用示波器观察输出波形不失真，用交流毫伏表测量并记录相应的输出电压uO；改变输入信号的频率，记录不同频率时所对应的输出电压，分别找出fL、fH，将结果记录于表3-6中，然后根据所测数据绘出幅频特性曲线。注意：为了保证曲线的准确性，在fL、fH附近测量点应密集一些。五、预习报告要求回答思考题：1. 调节偏置电阻RB2，使放大器输出波形出现饱和或截止失真时，晶体管的管压降UCE将怎样变化？2. 改变静态工作点对放大器的输入电阻Ri有无影响？改变外接电阻RL对输出电阻RO有无影响？表3-5 静态工作点对输出波形失真的影响测量记录RWIC（mA）UCE（V）输出波形uO三极管 工作状态RW增大RW减小表3-6 幅频特性曲线测量记录ffL（kHZ）f1（kHZ）f2（kHZ）f3（kHZ）f4（kHZ）