晶體管共射極單管放大電路實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、廣州大學(xué)學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告1.1.學(xué)會放大器靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)試方法，分析靜態(tài)工作點(diǎn)對放大器性能的影響。2.2.掌握放大器電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻及最大不失真輸出電壓的測試方法。3.3.熟悉常用電子儀器及模擬電路實(shí)驗(yàn)設(shè)備的使用?！緦?shí)驗(yàn)儀器與材料】【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與原理】查閱資料可知實(shí)驗(yàn)箱中的三極管30-35,rbb30-35,rbb200200Q圖 1 1 為電阻分壓式工作點(diǎn)穩(wěn)定單管放大器實(shí)驗(yàn)電路圖。它的偏置電路采用R RBi和屜 組成的分壓電路，并在發(fā)射極中接有電阻RE,以穩(wěn)定放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)。當(dāng)在放大器的輸入端加入輸入信號 U U 后，在放大器的輸出端便可得到一個(gè)與 U U 相位相反，幅值被放大

2、了的輸出信號 U U，從而實(shí)現(xiàn)了電壓放大。在右圖電路中，當(dāng)流過基極偏置電阻的電流遠(yuǎn)大于晶體管的基極電流時(shí)（一般5 51010 倍） ,院（系）名稱班姓名專業(yè)名稱學(xué)號模擬電路實(shí)驗(yàn)晶體管共射極單管放大電路實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)丨-指導(dǎo)老師簽名-實(shí)驗(yàn)課程名稱實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱 實(shí)驗(yàn)時(shí)間I實(shí)驗(yàn)成績【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?.EL-ELA-IV1.EL-ELA-IV 的模擬電路實(shí)驗(yàn)箱2.2.函數(shù)信號發(fā)生器3.3.雙蹤示波器4.4.交流毫伏表5.5.萬用電表6.6.連接線若干則它的靜態(tài)工作點(diǎn)可用下式估算：U UcE= U UCc- I Ic( R3R3+RE)電壓放大倍數(shù)：AV=-卩RcRL輸入電阻： R R 匸 陽/RB2/ r rb

3、e輸出電阻：RpRp F FC由于電子器件性能的分散性比較大， 因此在設(shè)計(jì)和制作晶體管放大電路時(shí)， 離不 開測量和調(diào)試技術(shù)。在設(shè)計(jì)前應(yīng)測量所用元器件的參數(shù)，為電路設(shè)計(jì)提供必要的依據(jù), 在完成設(shè)計(jì)和裝配以后，還必須測量和調(diào)試放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)和各項(xiàng)性能指標(biāo)。個(gè)優(yōu)質(zhì)放大器，必定是理論設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)調(diào)整相結(jié)合的產(chǎn)物。因此，除了學(xué)習(xí)放大器的 理論知識和設(shè)計(jì)方法外，還必須掌握必要的測量和調(diào)試技術(shù)。放大器的測量和調(diào)試一般包括： 放大器靜態(tài)工作點(diǎn)的測量與調(diào)試，消除干擾與自 激振蕩及放大器各項(xiàng)動(dòng)態(tài)參數(shù)的測量與調(diào)試等。1.1.放大器靜態(tài)工作點(diǎn)的測量與調(diào)試 （1 1）靜態(tài)工作點(diǎn)的測量測量放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)，應(yīng)在輸入信

4、號 U Ui= 0 0 的情況下進(jìn)行， 即將放大器輸入端與地端短接，然后選用量程合適的直流毫安表和直流電壓表，分別測量晶體管的 集電極電流 I Ic以及各電極對地的電位 U UB、U Ub和 U UE。一般實(shí)驗(yàn)中，為了避免斷開集電極,所以采用測量電壓 U UE或 U UC,然后算出 I Ic的方法，例如，只要測出 U UE,即可用IC-IEUE算出IC（也可根據(jù)IC -Ucc-Uc，由 U UC確定IC）,同時(shí)也能算出： 血=U UB- U UE,UCE= UCRC-U UE。為了減小誤差，提高測量精度，應(yīng)選用內(nèi)阻較高的直流電壓表。（2 2）靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)試放大器靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)試是指對管子集電

5、極電流I IC（或UCE）的調(diào)整與測試。靜態(tài)工作點(diǎn)是否合適，對放大器的性能和輸出波形都有很大影響。如工作點(diǎn)偏高,放大器在加入交流信號以后易產(chǎn)生飽和失真，此時(shí)U UO的負(fù)半周將被削底，如圖（a a）所 示；如工作點(diǎn)偏低則易產(chǎn)生截止失真，即 U UO的正半周被縮頂（一般截止失真不如飽和 失真明顯），如圖（b b）所示。這些情況都不符合不失真放大的要求。所以在選定工作 點(diǎn)以后還必須進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)試，即在放大器的輸入端加入一定的輸入電壓 U Ui，檢查輸出 電壓 U Uo的大小和波形是否滿足要求。如不滿足，則應(yīng)調(diào)節(jié)靜態(tài)工作點(diǎn)的位置。(a)(a)(b)(b)圖 2.2.靜態(tài)工作點(diǎn)對 U Uo波形失真的影響r

6、beRE改變電路參數(shù) U UCc、R R、F FB(吊1、電)都會引起靜態(tài)工作點(diǎn)的變化，如圖 3 3 所示。但通常多采用調(diào)節(jié)偏置電阻 F FB2的方法來改變靜態(tài)工作點(diǎn)，如減小 甩2,則可使靜態(tài)工 作點(diǎn)提高等。圖 3.3.電路參數(shù)對靜態(tài)工作點(diǎn)的影響最后還要說明的是，上面所說的工作點(diǎn)“偏高”或“偏低”不是絕對的，應(yīng)該是相對 信號的幅度而言，如輸入信號幅度很小，即使工作點(diǎn)較高或較低也不一定會出現(xiàn)失真。所以確切地說，產(chǎn)生波形失真是信號幅度與靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置配合不當(dāng)所致。如需滿足 較大信號幅度的要求，靜態(tài)工作點(diǎn)最好盡量靠近交流負(fù)載線的中點(diǎn)。2 2、放大器動(dòng)態(tài)指標(biāo)測試放大器動(dòng)態(tài)指標(biāo)包括電壓放大倍數(shù)、輸入電阻

7、、輸出電阻、最大不失真輸出電壓(動(dòng)態(tài)范圍)和通頻帶等。(1)(1)電壓放大倍數(shù)A的測量調(diào)整放大器到合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，然后加入輸入電壓 U Ui，在輸出電壓 U UO不失真的情況下，單獨(dú)只用用交流毫伏表或者示波器測出U Ui和 U Uo的有效值 U U 和 U UO,則 (2)(2)輸入電阻 R R的測量為了測量放大器的輸入電阻，按圖3 3 電路在被測放大器的輸入端與信號源之間串入一已知電阻 R,R,在放大器正常工作的情況下，單獨(dú)只用交流毫伏表或者示波器 測出和U U，則根據(jù)輸入電阻的定義可得圖 4 4 輸入、輸出電阻測量電路測量時(shí)應(yīng)注意下列幾點(diǎn)： 由于電阻R R兩端沒有電路公共接地點(diǎn)， 所以測

8、量R R兩端電壓UR時(shí)必須分別測出 U US和U U,然后按UR=US-U求出U.值。 電阻 R R 的值不宜取得過大或過小，以免產(chǎn)生較大的測量誤差，通常取R R 與 R R 為同 一數(shù)量級為好，本實(shí)驗(yàn)可取 R R= 1 12K2KQ。（3 3）輸出電阻Ro的測量按圖 3 3 電路，在放大器正常工作條件下，測出輸出端不接負(fù)載和接入負(fù)載后的輸出電壓 U UL，根據(jù)在測試中應(yīng)注意，必須保持RL接入前后輸入信號的大小不變。（4 4）最大不失真輸出電壓UOPP的測量（最大動(dòng)態(tài)范圍）如上所述，為了得到最大動(dòng)態(tài)范圍，應(yīng)將靜態(tài)工作點(diǎn)調(diào)在交流負(fù)載線的中點(diǎn)。為此在放大器正常工作情況下，逐步增大輸入信號的幅度，并

9、同時(shí)調(diào)節(jié)R Rw（改變靜態(tài)工作點(diǎn)），用示波器觀察 u u。，當(dāng)輸出波形同時(shí)出現(xiàn)削底和縮頂現(xiàn)象（如圖4 4）時(shí)，說明2.2.測量電壓放大倍數(shù)RL的輸出電壓 U UOUL=島U。即可求出RO=（其1）RLUL靜態(tài)工作點(diǎn)已調(diào)在交流負(fù)載線的中點(diǎn)。然后反復(fù)調(diào)整輸入信號，使波形輸出幅度最大,且無明顯失真時(shí)，用交流毫伏表測出UbUb （有效值），則動(dòng)態(tài)范圍等于2/2U0?；蛴檬静ㄆ髦苯幼x出UOPP來 0【實(shí)驗(yàn)步驟】1.1.調(diào)試靜態(tài)工作點(diǎn)在實(shí)驗(yàn)箱上按電路圖連接好電路,接通直流電源前，先將 R R 調(diào)至最大，不接入函數(shù)信號發(fā)生器。接通+ 12V12V 電源、調(diào)節(jié)R Rw使1=2.0mA2.0mA （即卩 U U

10、E= 2.0V2.0V），用直流電壓表測量 U UB、U UE、U UC及用萬用電表測量屜值。記錄于表一中。在放大器輸入端加入頻率為 1KHZ1KHZ 的正弦信號 u us,在示波器的輸出端接入交流毫伏表，調(diào)節(jié)函數(shù)信號發(fā)生器的輸出旋鈕使放大器輸入電壓U-10mVU-10mV 同時(shí)用示波器觀 察放大器輸出電壓 u uo波形，在波形不失真的條件下，用交流毫伏表測量下述三種情況 下的 U UO值，并用雙蹤示波器觀察 u uo和 u ui的相位關(guān)系，記錄于表二中。3.3.測量放大電路輸入電阻和輸出電阻(1(1)置 Rc=2.4kQ,Rc=2.4kQ, R=2.4KR=2.4K Q,Q, IcIc =

11、2.02.0 mAmA 輸入 f=1f=1 kHzkHz 的正弦信號電壓 uiui 10mV10mV(2(2)保持 usus 不變，斷開 R R，測量輸出電壓 uouo，記錄于表三中。測量值計(jì)算值U UB(V V)UE(V V)U UC(V V)FMFM K KQ)UBE(V V)UCE(V V)I Ic(mAmA2.662.662.002.007.667.6668.068.00.670.675.205.202.002.00表二IcIc= 2.0mA2.0mA U Ui= 10mV10mV序號FC(FC( K KQ)R(KR(K Q) )U U0(V)(V)A AV觀察記錄一組 u uo和 u

12、 u1波形1 12.42.4oo0.2000.20020.020.02 21.21.2oo0.1170.11711.711.73 32.42.42.42.40.1230.12312.312.3表三次數(shù)us/mVui / mVRi( k Q )uo / mVuL/ mVRo( k Q)119.110.0測量值計(jì)算值196100測量值計(jì)算值【實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理】在輸出電壓 uouo 不失真的情況下，用交流毫伏表測出usus、uiui 和 uLuL,記錄于表三中。表I Ic= 2mA2mA【實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析】.表一測量結(jié)果中：U-UE=2.66V-2.00V=0.66V=UBEUC-UE=7.76V-2.0

13、0V=5.76V=UCE實(shí)測的靜態(tài)工作點(diǎn)與理論值基本一致，相差并不大，說明電路理論值與計(jì)算值接近，是較為理想的工作狀態(tài)。實(shí)測UUE= U UB- U UE= 0.66V0.66V，而理論為 0.70V0.70V，產(chǎn)生誤差的原因可能是 U UB、U UE的值接近，這種接近的兩個(gè)量相減的間接測量，則合成相對誤差就比較大了，因電路實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ屠匣雀鞣N原因、電路中各個(gè)原件參數(shù)與標(biāo)注參數(shù)有偏差、導(dǎo)致計(jì)算理論值與實(shí)際測量值有一些誤差、在可接受范圍內(nèi)可認(rèn)為測量值有效。產(chǎn)生誤差的原因主要有以下幾點(diǎn)：（1 1）實(shí)驗(yàn)連線有一定的阻值導(dǎo)致誤差存在;（2 2）靜態(tài)工作點(diǎn)調(diào)試不準(zhǔn)確，沒調(diào)到正確的靜態(tài)工作點(diǎn)。（3 3）溫度

14、影響實(shí)驗(yàn)器材的阻值;（4 4）信號不穩(wěn)定，測量時(shí)信號過大導(dǎo)致靜態(tài)工作點(diǎn)失真；（5 5）在測量時(shí)沒有去掉輸入信 號，導(dǎo)致測量存在誤差。二.查閱資料可知實(shí)驗(yàn)箱中的三極管30-35,rbb30-35,rbb200200Q表二中：取?=33?=33，rbe=rbe= rbbrbb,+(1+?)26mA/I+(1+?)26mA/IECF200Q+(1+33)X2626- 2 2 0=642=642Q 對于測量電壓放大倍數(shù), ,但實(shí)驗(yàn)過程中無法直接得出；而在實(shí)際放大倍數(shù)中，序號1 1, 2,32,3 的電壓放大倍數(shù)分別為為 20.0,11.7,12.320.0,11.7,12.3倍。看出接入電路的負(fù)載對實(shí)

15、際放 大倍數(shù)有影響，與空載時(shí)的放大倍數(shù)相比，影響較大。晶體管共射極單管放大器中 Rc,RIRc,RI 及靜態(tài)工作點(diǎn)對放大器電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻的影響：RcRc 越大，電壓放大倍數(shù)越大、輸入電阻不受影響、輸出電阻越大。RiRi 越大, 電壓放大倍數(shù)越小、輸入電阻越小、輸出電阻不受影響。靜態(tài)工作點(diǎn)中電流越大，電 壓放大倍數(shù)越大、輸入電阻越217.69.6320.510.4平均19.110.00.9430.87519096.7212104199.3100.25.214.89理論值中小、輸出電阻不受影響。但靜態(tài)工作太大或太小容易導(dǎo) 致三極管進(jìn)入飽和或截止。三.表三中：計(jì)算輸入電阻公式：R

16、R= RB1/（RB2+ + R Rw）/r rbe根據(jù)定義：輸入電阻R=u=UiRSIiUs Ui輸出電阻RO=(巴-1) RLUL3.13.1 放大電路直流工作點(diǎn)主要參數(shù)包括| |BQ、| |CQ、U UCEQ，與電路元件參數(shù) V VCC、R RC、RB、RE及晶體管的P均有關(guān)，在實(shí)際工作中一般通過上偏置電阻RB1來調(diào)節(jié)靜態(tài)工作點(diǎn)。放大電路主要性能參數(shù)中，靜態(tài)參數(shù)主要借助萬用表直接或間接測量，動(dòng)態(tài)參 數(shù)則主要借助示波器測量。單管放大電路中直流工作點(diǎn)的設(shè)置會影響動(dòng)態(tài)參數(shù)如電壓 增益、輸入電阻、頻帶寬度等。發(fā)射極負(fù)反饋電阻會對放大電路的動(dòng)態(tài)特性造成影響, 如減小電壓增益，展寬頻帶等，但會穩(wěn)定靜

17、態(tài)工作點(diǎn)。四. 討論靜態(tài)工作點(diǎn)變化對放大器輸出波形的影響。答：靜態(tài)工作點(diǎn)要選擇適合。若不適合的話，放大器輸出波形會失真。放大器的功能就是在不失真的情況下放大信號，失真了得放大信號是沒有意義的。具體來講: 靜態(tài)工作點(diǎn)在特性曲線的位置如果上升（變大），那么 Q Q 點(diǎn)會達(dá)到飽和區(qū)，會出現(xiàn)飽和 失真，也就是正弦波信號上半部分會缺失；（2 2）靜態(tài)工作點(diǎn)在特性曲線的位置如果下 降（變小），那么 Q Q 點(diǎn)會達(dá)到截止區(qū)，會出現(xiàn)截止失真，也就是正弦波信號下半部分會 缺失。五. 分析討論在調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題。我在調(diào)試中主要出現(xiàn)以下問題：（1 1）起初電源正負(fù)極接反了，導(dǎo)致表 1 1、表 2 2、表 3 3

18、出現(xiàn)奇怪?jǐn)?shù)據(jù)，當(dāng)時(shí)沒發(fā)現(xiàn)。做實(shí)驗(yàn)時(shí)不管怎么調(diào)靜態(tài)工作點(diǎn)，輸出放大信號不會失真，此時(shí)檢查電路才發(fā)現(xiàn)。此類錯(cuò)誤由粗心所造，以后應(yīng)避免。 負(fù)載電阻插座接 觸不良，可以對實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行改造，負(fù)載電阻 RLRLM 以采用夾住的方法連接方可減少避 免接觸不良問題。 （3 3）實(shí)驗(yàn)引出的測量線生銹，可能對實(shí)驗(yàn)會造成較大的測量誤差。（4 4） RB2RB2 沒有調(diào)到合適阻值導(dǎo)致在調(diào)輸入信號時(shí)候正弦波在最大不失真情況下沒有達(dá) 到上下同時(shí)失真。六. 分析靜態(tài)工作點(diǎn)對放大器性能的影響。答：靜態(tài)工作點(diǎn)是否合適，對放大器的性能和輸出波形都有很大影響。如工作點(diǎn)偏高，放大器在加入交流信號以后易產(chǎn)生飽和失真，此時(shí)u u。的負(fù)半

19、周(1)(1)將被削底;如工作點(diǎn)偏低則易產(chǎn)生截止，即 u u。的正半周被縮頂（一般截止失真不如飽和失真明顯）。這些情況都不符合不失真放大的要求。 所以在選定工作點(diǎn)以后還必須進(jìn)行動(dòng)態(tài)測試，即在放大器的輸入端加入一定的uiui，以檢查輸出電壓 u u。的大小和波形是否滿足要求。如不滿足，則應(yīng)調(diào)節(jié)靜態(tài)工作點(diǎn)的位置。七. 怎樣測量RB2阻值?答：測量在線電阻時(shí)，要確認(rèn)被測電路沒有并聯(lián)支路并且被測電路所有電源已關(guān)斷及所有電容已完全放電時(shí)，才可進(jìn)行；因此本實(shí)驗(yàn)測量RB2時(shí)要將開關(guān) K K 斷開。測 量前先將開關(guān)轉(zhuǎn)到電阻 X1KX1K 檔，然后把紅、黑表筆短路，調(diào)整“ 0 0Q”調(diào)整器，使指 針指在 0 0Q 位置上（萬用表測量電阻時(shí)不同倍率檔的零點(diǎn)不同，每換一檔都應(yīng)重新進(jìn)行一次調(diào)零。），再把紅、黑表筆分開去測被測電阻的兩端，即可測出被測電阻 的阻值。八. 總結(jié)放大器的參數(shù)對電壓放大倍數(shù)的影響及輸入輸出波形的相位變