单级低频电压放大电路(基础)

东南大学电工电子实验中心实验报告课程名称：模拟电子电路实验第3次实验单级低频电压放大电路（基础）院（系）：生物科学与医学工程学院专业：生物医学工程姓名：学号：实验室：104实验组别：同组人员：实验时间：2014年4月17日评定成绩：审阅教师：一、实验目的掌握单级放大电路的工程估算、安装和调试；了解三极管各项基本器件参数、工作点、偏置电路、输入阻抗、输出阻抗、增益、幅频特性等的基本概念以及测量方法；掌握基本的模拟电路的故障检查和排除方法，深化示波器、稳压电源、交流电压表、函数发生器的使用技能训练。二、预习思考器件资料：上网查询本实验所用的三极管9013的数据手册，画出三极管封装示意图，标出每个管脚的名称，将相关参数值填入下表：参数符号参数值参数意义及设计时应该如何考虑VCBO<45V发射极开路时，集电极-基极的之间的反向击穿电压，是集电结所允许加的最高反向电压VCEO<25V基极开路时，集电极-发射极之间的反向击穿电压，此时集电结承受反向电压VEBO<5V集电极开路时，发射极-基极之间的反向电压，是发射结所允许加的最高反向电压IC<500mA最大集电极电流，使值明显减小的为IE<-500mA最大发射极电流，使值明显减小的为hFE96~246直流增益,共射直流电流系数VCE(sat)0.1(T)<0.25(MAX)V集电极-发射极饱和电压VBE0.8(T)<1(MAX)V基极-发射极电压fT>150MHz晶体管频率,特征频率，使值下降到1的信号频率称为特征频率偏置电路：教材图1-3中偏置电路的名称是什么，简单解释是如何自动调节BJT的电流IC以实现稳定直流工作点的作用的，如果R1、R2取得过大能否再起到稳定直流工作点的作用，为什么？答：共发射极偏置电路。共发射极偏置电路。利用构成的分压器给三极管基极b提供电位,又,基极电位可近似地由下式求得：当环境温度升高时，增加，电阻上的压降增大，由于基极电位固定，加到发射结上的电压减小，减小，从而使减小，通过这样的自动调节过程使恒定，即实现了稳定直流工作点的作用。如果取得过大，则减小，不能满足支路中的电流的条件，此时，在温度变化时无法保持不变，也就不能起到稳定直流工作点的作用。电压增益：对于一个低频放大器，一般希望电压增益足够大，根据您所学的理论知识，分析有哪些方法可以提高电压增益，分析这些方法各自优缺点，总结出最佳实现方案。答：提高电压增益的方法有：1）增大集电极电阻RC和负载RL。缺点：RC太大，受VCC的限制，会使电路不能正常工作。2）Q点适当选高，即增大ICQ。缺点：电路耗电大、噪声大3）选用多级放大电路级联形式来获取足够大的电压增益。缺点：电路较复杂，输出信号易产生自激，需采取措施消除实验中测量电压增益的时候用到交流毫伏表，试问如果用万用表或示波器可不可以，有什么缺点。答：在频率低于100KHZ时万用表的交流档和交流毫伏表都可以比较精确地测量交流电压，当频率大于100KHZ小于1MHZ时，万用表的测量精度下降，只能采用交流毫伏表测量，对于更高频率的信号，必须选择高频毫伏表测量。而示波器测量的电压精度一般比毫伏表低一个数量级,无法在需要精确测量电压值时的时候使用。输入阻抗：放大器的输入电阻Ri反映了放大器本身消耗输人信号源功率的大小，设信号源内阻为RS，试画出图1-3中放大电路的输入等效电路图，回答下面的连线题，并做简单解释：

Ri=RS 放大器从信号源获取较大电压

Ri<<RS 放大器从信号源吸取较大电流

Ri>>RS 放大器从信号源获取最大功率答：，当时，放大器从信号源获取较大电流，当时，放大器从信号源获取较大电压。教材图1-4是实际工程中测量放大器输入阻抗的原理图，试根据该图简单分析为什么串接电阻RS的取值不能太大也不能太小。答：若Rs取得过大，不满足当条件，较小，则放大器从信号源获取较小电压，电压表测量小信号的时候由于噪声干扰等原因测量精度下降，测量误差增加。若RS取得过小，又不满足条件，则放大器从信号源获取较小电流，值将很大，同样会引入较大误差。对于小信号放大器来说一般希望输入阻抗足够高，根据您所学的理论知识，分析有哪些方法可以提高教材图1-3中放大电路的输入阻抗。答： 适当增大R1，R2的电阻值。使用电流放大系数大的三极管。在输出信号不失真的情况下，降低静态工作点。输出阻抗：放大器输出电阻RO的大小反映了它带负载的能力，试分析教材图1-3中放大电路的输入阻抗受那些参数的影响，设负载为RL，画出输出等效电路图，回答下面的连线题，并做简单解释。

RO=RL 负载从放大器获取较大电压

RO<<RL 负载从放大器吸取较大电流

RO>>RL 负载从放大器获取最大功率答：，当时，负载从放大器获取较大电流。，当时，负载从放大器获得较大电压。教材图1-5是实际工程中测量放大器输出阻抗的原理图，试根据该图简单分析为什么电阻RL的取值不能太大也不能太小。答：若RL取值过大，电流源的电流只有一小部分流经RL，输出电流过小。但若RL过小，则通过RL的电流即通过集电极端的电流过大，将会损坏三极管。对于小信号放大器来说一般希望输出阻抗足够小，根据您所学的理论知识，分析有哪些方法可以减小教材图1-3中放大电路的输出阻抗。答：交流输出阻抗：，由于特别大，减小其并没有太大影响，主要可以适当减小的电阻值。计算教材图1-3中各元件参数的理论值，其中

已知：VCC=12V，Vi=5mV，RL=3KΩ，RS=50Ω，T为9013

指标要求：AV>50，Ri>1KΩ，RO<3KΩ，fL<100Hz，fH>100kHz（建议IC取2mA）答：如图所示：四、实验内容(I)研究静态工作点变化对放大器性能的影响（1）调整RW，使静态集电极电流ICQ=2mA，测量静态时晶体管集电极-发射极之间电压UCEQ。测得：UCEQ=4.27V（2）在放大器输入端输入频率为f=1kHz的正弦波信号，调节信号源输出电压Us使Ui=5mV，测量并记录Us、Uo和Uo'，并记入下表中。注意：用双踪示波器监视Uo及Ui波形时，必须确保在Uo基本不失真时读数。（3）重新调整RW使ICQ为设计的值(建议1.5mA至2.5mA)，重复上述测量，将测量结果与理论计算结果记入表中，并计算放大器的Au、Ri、Ro。(Uo和Uo’分别为Us不变的情况下接入和断开负载RL时的输出电压)静态工作点电流ICQ(mA)1mV1.5mV测量值测量值理论值误差输入端接地VBQ(V)1.682.192.20.45%VCQ(V)8.917.367.51.87%VEQ(V)1.0451.5461.53.00%输入信号Vi=5mVVS(mV)7.07.17.170.98%VO(V)0.440.560.535.66%VO’(V)0.240.30.2711.1%计算值VBEQ0.6350.6440.78.00%VCEQ7.8655.8146.03.1%AV881121065.67%Ri/kΩ2.52.382.3580.93%RO/kΩ2.52.73.010%内容4，观察不同静态工作点对输出波形的影响完全截止截止失真饱和失真完全饱和测量值VBQ(V)1.1411.5103.8444.309VCQ(V)13.1712.143.4353.849VEQ(V)0.570.9253.1793.646计算值ICQ(mA)0.570.9253.1793.646VB