晶體管共射極單極放大器

1、實(shí)驗(yàn)三 晶體管共射極單極放大器一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 學(xué)會(huì)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(duì)放大器性能的影響。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(cè)試方法。3、 熟悉常用電子儀器及模擬電路實(shí)驗(yàn)設(shè)備的使用。 二、 實(shí)驗(yàn)原理圖31為電阻分壓試工作點(diǎn)穩(wěn)定單管放大器實(shí)驗(yàn)電路圖。它的偏置電路采用Rb1Rb2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)在放大器的輸出端加入輸入信號(hào)Ui后，在放大器的輸出端便可得到一個(gè)與Ui相位相反，幅值被放大了的輸出信號(hào)Uo，從而實(shí)現(xiàn)了電壓放大。 在圖31電路中，當(dāng)流過(guò)偏置電阻Rb1和Rb2的電流遠(yuǎn)大于晶體

2、管T的基極電流Ib時(shí)（一般510倍），則它的靜態(tài)工作點(diǎn)可用下式估算 Uce=Ucc-Ic(Rc+Re) 電壓放大倍數(shù)  式中輸入電阻 Ri=RB1/RB2/Rbe 輸出電阻 Ro=RC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(kāi)測(cè)量和調(diào)試技術(shù)術(shù)在技術(shù)前應(yīng)測(cè)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)和轉(zhuǎn)被以后，還必須測(cè)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)。一個(gè)優(yōu)質(zhì)放大器，必定是理論設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)調(diào)試相結(jié)合的產(chǎn)物。因此，除了學(xué)會(huì)放大器的理論知識(shí)和設(shè)計(jì)方法外，還必須掌握必要的測(cè)量和調(diào)試技術(shù)。 放大器的測(cè)量和調(diào)試一般包括：放大器靜態(tài)工作點(diǎn)的測(cè)量與調(diào)試

3、，消除干擾與自激震蕩及放大器各項(xiàng)動(dòng)態(tài)參數(shù)的測(cè)量與調(diào)試等。1、 放大器靜態(tài)工作點(diǎn)的測(cè)量與調(diào)試1） 靜態(tài)工作點(diǎn)的測(cè)量測(cè)量放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)，應(yīng)在輸入信號(hào)Ui=0的情況下進(jìn)行，即將放大器的輸入端與地端短接，然后選用量程合適的直流毫安表和直流電壓表，分別測(cè)量晶體管的集電極電流Ic以及各電極對(duì)地的電位Ub、Uc和Ue。一般實(shí)驗(yàn)中，為了避免短開(kāi)集電極，所以采用測(cè)量電壓，然后算出Ic的方法，例如，只要測(cè)出Ue，即可用IcIe=Ue/Re算出Ic（也可根據(jù)Ic=(Ucc-Uc)/Rc,由Uc確定IC） 同時(shí)也能算出Ube=Ub-Ue，Uce=Uc-Ue。為了減小誤差，提高測(cè)量精度，應(yīng)選用內(nèi)阻較高的直流電壓表。

4、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(duì)管子集電極電流Ic（或Uce）的調(diào)整與測(cè)試。 靜態(tài)工作點(diǎn)是否合適，對(duì)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(hào)以后易產(chǎn)生飽和失真，此時(shí)Uo的負(fù)半周將被削低，如圖31（a）所示；如工作點(diǎn)偏低則易產(chǎn)生截止失真，即Uo的正半周被縮頂（一般截止失真不如飽和失真明顯），如圖32（b）所示。這寫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Ui，接茬輸出電壓Uo的大小和波形是否滿足要求。如不滿足，則應(yīng)調(diào)試工作點(diǎn)的位置。 改變電路參數(shù)Ucc、Rc、Rb(Rb1、Rb2)都會(huì)引起

5、靜態(tài)工作點(diǎn)的變化，如圖33所示。但通常多采用調(diào)節(jié)偏電阻Rb2的方法來(lái)改變靜態(tài)工作點(diǎn)，如減小Rb2，則可使靜態(tài)工作點(diǎn)提高等。最后還要說(shuō)明的是，上面所說(shuō)的工作點(diǎn)“偏高”或“偏低”不是絕對(duì)的，應(yīng)該是相對(duì)信號(hào)的幅度而言，如信號(hào)幅度很小，即使工作點(diǎn)較高或較低也不一定會(huì)出現(xiàn)失真。所以確切地說(shuō)，產(chǎn)生波形失真是信號(hào)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(hào)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. 放大器動(dòng)態(tài)指標(biāo)測(cè)試放大器動(dòng)態(tài)指標(biāo)包括電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、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） 電壓放大倍數(shù)Av的測(cè)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Ui,

6、在輸出電壓o不失真的情況下，用交流毫伏表測(cè)出i和o的有效值i和o，則）輸入電阻i的測(cè)量為了測(cè)量放大器的輸入電阻，阻礙按圖電路在被測(cè)放大器的輸入端與信號(hào)源之間串入一已知電阻，在放大器正常工作的情況下，用交流毫伏表測(cè)出s和i，則根據(jù)輸入電阻的定義可得測(cè)量時(shí)應(yīng)注意由于電阻兩端沒(méi)有電路公共接地點(diǎn)，所以測(cè)量?jī)啥穗妷篟時(shí)必須分別測(cè)出s和Ui，然后按s-Ui求出UR值電阻的值不宜取得過(guò)大或過(guò)小，以免產(chǎn)生叫大的測(cè)量誤差，通常取與i為同一數(shù)量級(jí)為好，本實(shí)驗(yàn)可?。?輸出電阻o的測(cè)量按圖34電路，在放大器正常工作條件下，測(cè)出輸出端不接負(fù)載RL的輸出電壓Uo和接入負(fù)載后的輸出電壓UL，根據(jù)即可求出Ro 在測(cè)試中應(yīng)注意

7、，必須保持RL接入前后輸入信號(hào)的大小不變。） 最大不失真輸出電壓Uopp的測(cè)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(hào)的幅度，并同時(shí)調(diào)節(jié)Rw（改變靜態(tài)工作點(diǎn)），用示波器觀察Uo，當(dāng)輸入波形削底和縮頂現(xiàn)象（如圖35）時(shí)，說(shuō)明靜態(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(hào)，使波形輸出幅度最大，且無(wú)明顯失真時(shí)，用交流毫伏表測(cè)出Uo（有效值），則動(dòng)態(tài)范圍等于Uo?；蛴檬静ㄆ髦苯幼x出Uopp來(lái)。5） 放大器頻率特性的測(cè)量放大器的頻率特性是指放大器的電壓放大倍數(shù)Av與輸入信號(hào)頻率f之間的關(guān)系曲線。單管阻容耦合放

8、大電路的幅頻特性曲線如圖36所示，Avm為中頻電壓放大倍數(shù)，通常規(guī)定電壓放大倍數(shù)隨頻率變化下降到中頻放大倍數(shù)的 倍，即0.707Avm所對(duì)應(yīng)的頻率分別稱為下限頻率和上限頻率，則通頻帶放大器的幅率特性就是測(cè)量不同頻率信號(hào)時(shí)的電壓放大倍數(shù)Av。為此，可采用前述測(cè)Av的方法，每改變一個(gè)信號(hào)頻率，測(cè)量其相應(yīng)的電壓放大倍數(shù)。測(cè)量時(shí)應(yīng)注意取點(diǎn)要恰當(dāng)，在低頻段應(yīng)多測(cè)幾點(diǎn)，在中頻段可以少測(cè)幾點(diǎn)。此外，在改變頻率時(shí)，要保持輸入信號(hào)的幅度不變，且輸出波形不得失真。） 干擾忽然自激震蕩的消除參考實(shí)驗(yàn)附錄。三、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件 1 +12V直流電源 2 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器 3 雙蹤示波器 4 交流毫伏表 5 直流電壓表

9、6 直流毫安表 7 頻率計(jì) 8 萬(wàn)用電表 9 晶體三極管（=50100）或90111（管角排列如圖27所示）電阻器、 電容器若干四、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)電路如圖31所示。各電子儀器可按實(shí)驗(yàn)一中圖11所示方式連接，為防止干擾，個(gè)儀器的公共端必須連在一起，同時(shí)信號(hào)源、交流毫伏表和示波器的引線應(yīng)采用專用電纜線或屏蔽線，如使用屏蔽線，則屏蔽線的外包金屬應(yīng)接在公共接地端上。1. 測(cè)量靜態(tài)工作點(diǎn)接通電源前，先將Rw調(diào)到最大，函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸出旋鈕旋至零。接通+12V電源、調(diào)節(jié)Rw，使Ic=2.0(即=2.0V),用直流電壓表測(cè)量、及用萬(wàn)用表測(cè)量值。記入表21。表21 Ic=2 mA 測(cè) 量 值計(jì) 算 值UB（V

10、）UE（V）UC（V）RB2（K）UBE（V）UCE（V）IC（mA）2. 測(cè)量電壓放大倍數(shù)在放大器輸入端加入頻率為1KHZ的正弦信號(hào)US，調(diào)節(jié)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的輸出旋鈕使UI=10mv，同時(shí)用示波器觀察放大器輸出電壓UO的波形，在波形不是真的條件下用交流毫伏表測(cè)量下述三種情況下的UO值并用雙蹤示波器觀察UO和UI的相位關(guān)系，記如表2-2。表2-2 IC=2.0MA UI= mV3觀察靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)電壓放大倍數(shù)的影響置RC=2.4千歐，RL=，UI適合，調(diào)節(jié)認(rèn)為，用示波器監(jiān)視輸出電壓波形，在UO不失真的條件下，測(cè)量數(shù)組IC和UO值，記入表3-3。表2-3 RC=2.4K RL= UI= mV IC

11、(mA)2.0UO(V)AV測(cè)量IC時(shí)，要先將信號(hào)源輸出旋鈕至零（即使UI=0）。4、 觀察靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)輸出波形失真的影響置RC=2.4K RL=2.4K UI=0 ，調(diào)節(jié)使IC=2.0MA，測(cè)出UCE值，再逐步加大輸入信號(hào)，使輸出電壓UO足夠大但不失真。然后保持輸入信號(hào)不變，分別增大和減小RW，使波形出現(xiàn)失真，繪出UO的波形，并測(cè)出失真情況下的IC和UCE值，記入表2-4中。每次測(cè)IC和UCE值時(shí)都要將信號(hào)源的輸出旋鈕至零。表2-4 RC=2.4K RL= UI= MA 5、 測(cè)量最大不失真輸出電壓置RC=2.4K ， RL=2.4K ，按照實(shí)驗(yàn)原理4）中所述方法，同時(shí)調(diào)節(jié)輸入信號(hào)的幅度和電

12、位器RW；用示波器和交流毫伏表測(cè)量UOP及UO值，記入表2-5。 2-5 RC=2.4K RL=2.4K IC（mA）Uim(mV)Uom(V)Uopp(V)*6、測(cè)量輸入電阻和輸出電阻 置RC=2.4K， RL=2.4K IC=2.0MA 。輸入f=1KHZ 的正弦信號(hào)，在輸出電壓UO不失真的情況下，用交流毫伏表測(cè)出電壓UO ，記入表2-6。保持US不變，短開(kāi)RL，測(cè)量輸出電壓UO，記入表2-6表2-6 IC=2.MA RC=2.4K RL=2.4KUO(mV)Ui(mV)Ri(K)UL(V)UO(V)RO(K)測(cè)量值計(jì)算值測(cè)量值計(jì)算值*7、測(cè)量幅頻特性曲線取IC=2.0MA， RC=2.4

13、K RL=2.4K 。保持輸入信號(hào)UI（或UO）的幅度不變，改變信號(hào)源頻率 f，逐點(diǎn)測(cè)出相應(yīng)的輸出電壓UO ，記入表2-7。表2-7 UI= MV fL fO fHf(K)UO(V)AV=UO/Ui為了頻率f取值合適，可先粗測(cè)一下，找出中頻范圍，然后再仔細(xì)讀數(shù) 說(shuō)明：本實(shí)驗(yàn)內(nèi)容較多，其中6、7、可選作為內(nèi)容。五、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告1. 列表整理測(cè)量結(jié)果,并把實(shí)測(cè)的靜態(tài)工作點(diǎn)、電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻之值與理論計(jì)算值比較（取一組數(shù)據(jù)進(jìn)行比較），分析產(chǎn)生誤差原理。2. 總結(jié)Rc，Rr及靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)放大器電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻的影響。3. 討論靜態(tài)工作點(diǎn)變化對(duì)放大器輸出波形的影響。六、 預(yù)習(xí)要求1. 閱讀教材中有關(guān)單管放大電路的內(nèi)容并估算實(shí)驗(yàn)電路的性能指標(biāo)。假設(shè)：3DG6的=100,RB1=20K,RB2=60K,RC=2.4K,RL=2.4K. 估算放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)，電壓放大倍數(shù)AV，輸入電阻RI和輸出電阻R0。 2閱讀實(shí)驗(yàn)附錄中有關(guān)放大器干擾和自己振蕩消除內(nèi)容。 3. 能否用直流電壓表直接測(cè)量晶體管的Ube？為什么實(shí)驗(yàn)中要采用測(cè)Ub、Ue。再間接算出Ube的方法？ 4.怎樣測(cè)量Rb2阻值？5.