單級低頻電壓放大電路(基礎)

東南大學電工電子實驗中心實驗報告課程名稱：模擬電子電路實驗第3次實驗單級低頻電壓放大電路（基礎）院（系）：生物科學與醫(yī)學工程學院專業(yè)：生物醫(yī)學工程姓名：學號：實驗室：104實驗組別：同組人員：實驗時間：2014年4月17日評定成績：審閱教師：一、實驗目的掌握單級放大電路的工程估算、安裝和調試；了解三極管各項基本器件參數(shù)、工作點、偏置電路、輸入阻抗、輸出阻抗、增益、幅頻特性等的基本概念以及測量方法；掌握基本的模擬電路的故障檢查和排除方法，深化示波器、穩(wěn)壓電源、交流電壓表、函數(shù)發(fā)生器的使用技能訓練。二、預習思考器件資料：上網(wǎng)查詢本實驗所用的三極管9013的數(shù)據(jù)手冊，畫出三極管封裝示意圖，標出每個管腳的名稱，將相關參數(shù)值填入下表：參數(shù)符號參數(shù)值參數(shù)意義及設計時應該如何考慮VCBO<45V發(fā)射極開路時，集電極-基極的之間的反向擊穿電壓，是集電結所允許加的最高反向電壓VCEO<25V基極開路時，集電極-發(fā)射極之間的反向擊穿電壓，此時集電結承受反向電壓VEBO<5V集電極開路時，發(fā)射極-基極之間的反向電壓，是發(fā)射結所允許加的最高反向電壓IC<500mA最大集電極電流，使值明顯減小的為IE<-500mA最大發(fā)射極電流，使值明顯減小的為hFE96~246直流增益,共射直流電流系數(shù)VCE(sat)0.1(T)<0.25(MAX)V集電極-發(fā)射極飽和電壓VBE0.8(T)<1(MAX)V基極-發(fā)射極電壓fT>150MHz晶體管頻率,特征頻率，使值下降到1的信號頻率稱為特征頻率偏置電路：教材圖1-3中偏置電路的名稱是什么，簡單解釋是如何自動調節(jié)BJT的電流IC以實現(xiàn)穩(wěn)定直流工作點的作用的，如果R1、R2取得過大能否再起到穩(wěn)定直流工作點的作用，為什么？答：共發(fā)射極偏置電路。共發(fā)射極偏置電路。利用構成的分壓器給三極管基極b提供電位,又,基極電位可近似地由下式求得：當環(huán)境溫度升高時，增加，電阻上的壓降增大，由于基極電位固定，加到發(fā)射結上的電壓減小，減小，從而使減小，通過這樣的自動調節(jié)過程使恒定，即實現(xiàn)了穩(wěn)定直流工作點的作用。如果取得過大，則減小，不能滿足支路中的電流的條件，此時，在溫度變化時無法保持不變，也就不能起到穩(wěn)定直流工作點的作用。電壓增益：對于一個低頻放大器，一般希望電壓增益足夠大，根據(jù)您所學的理論知識，分析有哪些方法可以提高電壓增益，分析這些方法各自優(yōu)缺點，總結出最佳實現(xiàn)方案。答：提高電壓增益的方法有：1）增大集電極電阻RC和負載RL。缺點：RC太大，受VCC的限制，會使電路不能正常工作。2）Q點適當選高，即增大ICQ。缺點：電路耗電大、噪聲大3）選用多級放大電路級聯(lián)形式來獲取足夠大的電壓增益。缺點：電路較復雜，輸出信號易產(chǎn)生自激，需采取措施消除實驗中測量電壓增益的時候用到交流毫伏表，試問如果用萬用表或示波器可不可以，有什么缺點。答：在頻率低于100KHZ時萬用表的交流檔和交流毫伏表都可以比較精確地測量交流電壓，當頻率大于100KHZ小于1MHZ時，萬用表的測量精度下降，只能采用交流毫伏表測量，對于更高頻率的信號，必須選擇高頻毫伏表測量。而示波器測量的電壓精度一般比毫伏表低一個數(shù)量級,無法在需要精確測量電壓值時的時候使用。輸入阻抗：放大器的輸入電阻Ri反映了放大器本身消耗輸人信號源功率的大小，設信號源內(nèi)阻為RS，試畫出圖1-3中放大電路的輸入等效電路圖，回答下面的連線題，并做簡單解釋：

Ri=RS 放大器從信號源獲取較大電壓

Ri<<RS 放大器從信號源吸取較大電流

Ri>>RS 放大器從信號源獲取最大功率答：，當時，放大器從信號源獲取較大電流，當時，放大器從信號源獲取較大電壓。教材圖1-4是實際工程中測量放大器輸入阻抗的原理圖，試根據(jù)該圖簡單分析為什么串接電阻RS的取值不能太大也不能太小。答：若Rs取得過大，不滿足當條件，較小，則放大器從信號源獲取較小電壓，電壓表測量小信號的時候由于噪聲干擾等原因測量精度下降，測量誤差增加。若RS取得過小，又不滿足條件，則放大器從信號源獲取較小電流，值將很大，同樣會引入較大誤差。對于小信號放大器來說一般希望輸入阻抗足夠高，根據(jù)您所學的理論知識，分析有哪些方法可以提高教材圖1-3中放大電路的輸入阻抗。答： 適當增大R1，R2的電阻值。使用電流放大系數(shù)大的三極管。在輸出信號不失真的情況下，降低靜態(tài)工作點。輸出阻抗：放大器輸出電阻RO的大小反映了它帶負載的能力，試分析教材圖1-3中放大電路的輸入阻抗受那些參數(shù)的影響，設負載為RL，畫出輸出等效電路圖，回答下面的連線題，并做簡單解釋。

RO=RL 負載從放大器獲取較大電壓

RO<<RL 負載從放大器吸取較大電流

RO>>RL 負載從放大器獲取最大功率答：，當時，負載從放大器獲取較大電流。，當時，負載從放大器獲得較大電壓。教材圖1-5是實際工程中測量放大器輸出阻抗的原理圖，試根據(jù)該圖簡單分析為什么電阻RL的取值不能太大也不能太小。答：若RL取值過大，電流源的電流只有一小部分流經(jīng)RL，輸出電流過小。但若RL過小，則通過RL的電流即通過集電極端的電流過大，將會損壞三極管。對于小信號放大器來說一般希望輸出阻抗足夠小，根據(jù)您所學的理論知識，分析有哪些方法可以減小教材圖1-3中放大電路的輸出阻抗。答：交流輸出阻抗：，由于特別大，減小其并沒有太大影響，主要可以適當減小的電阻值。計算教材圖1-3中各元件參數(shù)的理論值，其中

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

指標要求：AV>50，Ri>1KΩ，RO<3KΩ，fL<100Hz，fH>100kHz（建議IC取2mA）答：如圖所示：四、實驗內(nèi)容(I)研究靜態(tài)工作點變化對放大器性能的影響（1）調整RW，使靜態(tài)集電極電流ICQ=2mA，測量靜態(tài)時晶體管集電極-發(fā)射極之間電壓UCEQ。測得：UCEQ=4.27V（2）在放大器輸入端輸入頻率為f=1kHz的正弦波信號，調節(jié)信號源輸出電壓Us使Ui=5mV，測量并記錄Us、Uo和Uo'，并記入下表中。注意：用雙蹤示波器監(jiān)視Uo及Ui波形時，必須確保在Uo基本不失真時讀數(shù)。（3）重新調整RW使ICQ為設計的值(建議1.5mA至2.5mA)，重復上述測量，將測量結果與理論計算結果記入表中，并計算放大器的Au、Ri、Ro。(Uo和Uo’分別為Us不變的情況下接入和斷開負載RL時的輸出電壓)靜態(tài)工作點電流ICQ(mA)1mV1.5mV測量值測量值理論值誤差輸入端接地VBQ(V)1.682.192.20.45%VCQ(V)8.917.367.51.87%VEQ(V)1.0451.5461.53.00%輸入信號Vi=5mVVS(mV)7.07.17.170.98%VO(V)0.440.560.535.66%VO’(V)0.240.30.2711.1%計算值VBEQ0.6350.6440.78.00%VCEQ7.8655.8146.03.1%AV881121065.67%Ri/kΩ2.52.382.3580.93%RO/kΩ2.52.73.010%內(nèi)容4，觀察不同靜態(tài)工作點對輸出波形的影響完全截止截止失真飽和失真完全飽和測量值VBQ(V)1.1411.5103.8444.309VCQ(V)13.1712.143.4353.849VEQ(V)0.570.9253.1793.646計算值ICQ(mA)0.570.9253.1793.646VB