晶體管共射極單管放大器實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、肇慶學(xué)院 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)二 晶體管共射極單管放大器班級(jí)： 姓名： 學(xué)號(hào)： 日期： 2015年11月28日 地點(diǎn)： 實(shí)驗(yàn)大樓206室 課程名稱： 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 指導(dǎo)老師： 同組學(xué)生姓名： 成績(jī)： 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)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；6、直流毫安表；7、頻率計(jì)； 8、萬(wàn)用電表；9、晶體三極管3DG6&

2、#215;1(50100)或9011×1（管腳排列如圖27所示）； 10、電阻器、電容器若干。三、實(shí)驗(yàn)原理圖21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RB1和RB2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(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)u0，從而實(shí)現(xiàn)了電壓放大。圖21 共射極單管放大器實(shí)驗(yàn)電路在圖21電路中，當(dāng)流過(guò)偏置電阻RB1和RB2 的電流遠(yuǎn)大于晶體管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 UCEUCCIC（RCRE）電壓放大倍數(shù)

3、 輸入電阻RiRB1 / RB2 / rbe輸出電阻 RORC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(cè)量和調(diào)試技術(shù)。在設(shè)計(jì)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)和裝配以后，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)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(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，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(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)

4、在輸入信號(hào)ui0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(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，為了避免斷開集電極，所以采用測(cè)量電壓UE或UC，然后算出IC的方法，例如，只要測(cè)出UE，即可用算出IC（也可根據(jù)，由UC確定IC），同時(shí)也能算出UBEUBUE，UCEUCUE。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。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)

5、以后易產(chǎn)生飽和失真，此時(shí)uO的負(fù)半周將被削底，如圖22(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22(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ui，檢查輸出電壓uO的大小和波形是否滿足要求。如不滿足，則應(yīng)調(diào)節(jié)靜態(tài)工作點(diǎn)的位置。 (a) (b)圖22 靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)uO波形失真的影響改變電路參數(shù)UCC、RC、RB（RB1、RB2）都會(huì)引起靜態(tài)工作點(diǎn)的變化，如圖23所示。但通常多采用調(diào)節(jié)偏置電阻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。圖

6、23 電路參數(shù)對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響最后還要說(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，如輸入信號(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，在輸出電壓uO不失真的情況下，用交流毫伏表測(cè)出ui和uo的有效值Ui和UO，則 2)輸入電

7、阻Ri的測(cè)量為了測(cè)量放大器的輸入電阻，按圖24 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R，在放大器正常工作的情況下， 用交流毫伏表測(cè)出US和Ui，則根據(jù)輸入電阻的定義可得 圖24 輸入、輸出電阻測(cè)量電路測(cè)量時(shí)應(yīng)注意下列幾點(diǎn): 由于電阻R兩端沒(méi)有電路公共接地點(diǎn)，所以測(cè)量R兩端電壓 UR時(shí)必須分別測(cè)出US和Ui，然后按URUSUi求出UR值。 電阻R的值不宜取得過(guò)大或過(guò)小，以免產(chǎn)生較大的測(cè)量誤差，通常取R與Ri為同一數(shù)量級(jí)為好，本實(shí)驗(yàn)可取R12K。3)輸出電阻R0的測(cè)量按圖2-4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

8、出 在測(cè)試中應(yīng)注意，必須保持RL接入前后輸入信號(hào)的大小不變。4)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)輸出波形同時(shí)出現(xiàn)削底和縮頂現(xiàn)象（如圖25）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?；蛴檬静ㄆ髦苯幼x出UOPP來(lái)。圖 25 靜態(tài)工作點(diǎn)正常，輸入信號(hào)太大引起的失真5)放大器幅頻特性的測(cè)量放大器的幅頻特性是指放

9、大器的電壓放大倍數(shù)AU與輸入信號(hào)頻率f 之間的關(guān)系曲線。單管阻容耦合放大電路的幅頻特性曲線如圖26所示，Aum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0.707Aum所對(duì)應(yīng)的頻率分別稱為下限頻率fL和上限頻率fH，則通頻帶fBWfHfL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)AU。為此，可采用前述測(cè)AU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)，在低頻段與高頻段應(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。6)干擾和自激振蕩的消除參考實(shí)驗(yàn)附錄 3DG 9011

10、(NPN) 3CG 9012(PNP) 9013(NPN) 圖 26 幅頻特性曲線 圖27晶體三極管管腳排列四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及數(shù)據(jù)記錄實(shí)驗(yàn)電路如圖21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，各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網(wǎng)應(yīng)接在公共接地端上。1、調(diào)試靜態(tài)工作點(diǎn)接通直流電源前，先將RW調(diào)至最大， 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸出旋鈕旋至零。接通12V電源、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器選正弦波輸出，頻率調(diào)節(jié)為1KHz、電路輸出Uo連接示波器CH1上。調(diào)節(jié)RW，使輸出放大波形到不失真為止， 用直流電壓表測(cè)量UB、UE、U

11、C及用萬(wàn)用電表測(cè)量RB2值。記入表21。測(cè)量URC、RC即可算出IC。表2-1 ICUrcRc=5.97V2.4k=2.4875mA測(cè) 量 值計(jì) 算 值UB（V）UE（V）UC（V）RB2（K）UBE（V）UCE（V）Ic（mA） 3.422.726.0339.30.73.312.492、測(cè)量電壓放大倍數(shù)在實(shí)驗(yàn)1的基礎(chǔ)上，測(cè)量放大器輸入電壓Ui，同時(shí)用示波器觀察放大器輸出電壓uO波形，在波形不失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，記入表22。表22 Ic2.4875mA Ui234 mVRC（K）RL(K)Uo(V)AV觀察記錄一組uO和u

12、1波形2.44.5619.4871.21.365.8122.42.41.325.6413、觀察靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)電壓放大倍數(shù)的影響置RC2.4K，RL，Ui適量，調(diào)節(jié)RW，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23。表23 RC2.4K RL Ui238mVIC(mA)0.92501.71252.48752.61252.7625UO(V)3.764.324.564.564.48AV15.7918.1519.1619.1618.82測(cè)量IC時(shí)，要先將信號(hào)源輸出旋鈕旋至零（即使Ui0）。4、觀察靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)輸出波形失真的影響在實(shí)驗(yàn)1 的基礎(chǔ)上，置RC2.4K，RL2

13、.4K， ui0，測(cè)出UCE值，再逐步加大輸入信號(hào)，使輸出電壓u0 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u0的波形，并測(cè)出失真情況下的IC和UCE值，記入表24中。每次測(cè)IC和UCE 值時(shí)都要將信號(hào)源的輸出旋鈕旋至零。實(shí)驗(yàn)波形圖如圖2-1、2-2、2-3。表24 RC2.4K RL Ui=246mVIC(mA)UCE(V)u0波形失真情況管子工作狀態(tài)0.64179.78截止失真，頂部失真截止區(qū)2.48753.99無(wú)放大區(qū)3.15000.87飽和失真飽和區(qū) 圖2-1 頂部失真圖2-2 不失真圖2-3 飽和失真5、測(cè)量最大不失真輸出電壓置RC2.4K，R

14、L2.4K，按照實(shí)驗(yàn)原理2.4)中所述方法，同時(shí)調(diào)節(jié)輸入信號(hào)的幅度和電位器RW，用示波器和交流毫伏表測(cè)量UOPP及UO值，記入表25。 表25 RC2.4K RL2.4KIC(mA)Uim(mV)Uom(V)UOPP(V)2.675438.4062.77193.92五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及總結(jié)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)、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)生誤差原因。答：靜態(tài)工作點(diǎn)UBE（V）UCE（V） IC (mA)實(shí)測(cè)值0.73.312.49理論值0.73.532.72實(shí)測(cè)的靜態(tài)工作點(diǎn)與理論值基本一致，UCE實(shí)測(cè)值為3.31V，而理論值為3.53V、IC實(shí)測(cè)值為

15、2.49，理論值為2.72。產(chǎn)生誤差的原因主要有以下幾點(diǎn)：(1)實(shí)驗(yàn)連線有一定的阻值導(dǎo)致誤差存在；(2)靜態(tài)工作點(diǎn)調(diào)試不準(zhǔn)確，沒(méi)調(diào)到正確的靜態(tài)工作點(diǎn)。(3)溫度影響實(shí)驗(yàn)器材的阻值；(4)信號(hào)不穩(wěn)定，測(cè)量時(shí)信號(hào)過(guò)大導(dǎo)致靜態(tài)工作點(diǎn)失真；(5)在測(cè)量時(shí)沒(méi)有去掉輸入信號(hào)，導(dǎo)致測(cè)量存在誤差。2、討論靜態(tài)工作點(diǎn)變化對(duì)放大器輸出波形的影響。答：從實(shí)驗(yàn)4可得出靜態(tài)工作點(diǎn)要選擇適合。若不適合的話，放大器輸出波形會(huì)失真。放大器的功能就是在不失真的情況下放大信號(hào)，失真了得放大信號(hào)是沒(méi)有意義的。具體來(lái)講：(1)靜態(tài)工作點(diǎn)在特性曲線的位置如果上升（變大），那么Q點(diǎn)會(huì)達(dá)到飽和區(qū)，會(huì)出現(xiàn)飽和失真，也就是正弦波信號(hào)上半部分會(huì)缺失；(2)靜態(tài)工作點(diǎn)在特性曲線的位置如果下降（變?。?，那么Q點(diǎn)會(huì)達(dá)到截止區(qū)，會(huì)出現(xiàn)截止失真，也就是正弦波信號(hào)下半部分會(huì)缺失。3、分析討論在調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題。答：我