實(shí)驗(yàn)1-單級(jí)放大電路

PAGEPAGE18實(shí)驗(yàn)1單級(jí)放大電路實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶W(xué)習(xí)使用電子儀器測(cè)量電路參數(shù)的方法。學(xué)習(xí)共射放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)整方法。研究共射放大電路動(dòng)態(tài)特性與信號(hào)源內(nèi)阻、負(fù)載阻抗、輸入信號(hào)幅值大小的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)儀器示波器、信號(hào)發(fā)生器、交流毫伏表、數(shù)字萬(wàn)用表。預(yù)習(xí)內(nèi)容三極管及共射放大器的工作原理。閱讀實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)電路為共射極放大器，常用于放大電壓。由于采用了自動(dòng)穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的分壓式偏置電路（引入了射極直流電流串聯(lián)負(fù)反饋），所以溫度穩(wěn)定性較好。聯(lián)接電路用萬(wàn)用表判斷實(shí)驗(yàn)箱上的三極管的極性和好壞。由于三極管已焊在實(shí)驗(yàn)電路板上，無(wú)法用萬(wàn)用表的hEF檔測(cè)量。改用萬(wàn)用表測(cè)量二極管檔測(cè)量。對(duì)NPN三極管，用正表筆接基極，用負(fù)表筆分別接射極和集電極，萬(wàn)用表應(yīng)顯示PN結(jié)導(dǎo)通；再用負(fù)表筆接基極，用正表筆分別接射極和集電極，萬(wàn)用表應(yīng)顯示PN結(jié)截止。這說(shuō)明該三極管是好的。用萬(wàn)用表判斷實(shí)驗(yàn)箱上電解電容的極性和好壞。對(duì)于10μF電解電容，可選擇200kΩ電阻測(cè)量檔，用萬(wàn)用表的負(fù)極接電解電容的負(fù)極，用萬(wàn)用表的正極接電解電容的正極，萬(wàn)用表的電阻示數(shù)將不斷增加，直到超過(guò)示數(shù)的范圍。這說(shuō)明該電解電容是好的。⑵按圖1.1聯(lián)接電路。⑶接通實(shí)驗(yàn)箱交流電源，用萬(wàn)用表測(cè)量直流12V電源電壓是否正常。若正常，則將12V電源接至圖1.1的Vcc。圖1.1共射極放大電路圖1.1共射極放大電路⑷測(cè)量電阻RC的阻值。將Vi端接地。改變RP（有案可查22kΩ、100kΩ、680kΩ三個(gè)可變電阻可選擇），測(cè)量集電極電壓VC，求IC=(VCC－VC)/RC分別為0.5mA、1mA、1.5mA時(shí)三極管的β值。建議使用以下方法。（1-1）請(qǐng)注意，電路斷電、電阻從電路中開(kāi)路后才能用萬(wàn)用表測(cè)量電阻值。本實(shí)驗(yàn)用測(cè)電阻值、電壓值來(lái)計(jì)算電流值，而不是直接測(cè)量電流，是因?yàn)楸緦?shí)驗(yàn)電路的電流較小，測(cè)量電流的測(cè)量誤差較測(cè)量電壓、電阻的誤差大。同時(shí)還因?yàn)闇y(cè)量電流時(shí)萬(wàn)用表的內(nèi)阻趨于零，使用不當(dāng)很可能損壞萬(wàn)用表。Vcc=11.992V表1.1測(cè)量β值測(cè)量值計(jì)算值0.59.4421.5821147.4364.685106.7216.8922.565782.2367.72138.891.54.3423.544552.95011.85126.58圖1.2三極管輸出特性示意圖1.2是示意圖。它示意iC并不嚴(yán)格等于βiB圖1.2三極管輸出特性示意只是近似等于βiB；或者說(shuō)β并不是一個(gè)常數(shù)。通常，β隨iB增大而增大。對(duì)于一個(gè)三極管，β隨iB的變化越小越好。用圖解法表示共發(fā)射極放大器放大小信號(hào)的原理可知，β隨iB變化而變化是正弦波小信號(hào)經(jīng)共發(fā)射極放大器放大后產(chǎn)生非線性諧波失真的原因。若表1.1中β的數(shù)值較接近，則表1.6中的非線性諧波失真應(yīng)較小。使用不同實(shí)驗(yàn)箱的同學(xué)之間可驗(yàn)證上述分析。由此可見(jiàn)，在制作小信號(hào)放大器時(shí)，若要求其非線性諧波失真盡可能小，則應(yīng)挑選β值隨iB變化而變化盡可能小的三極管。2)調(diào)整靜態(tài)電壓放大器的主要任務(wù)是使失真盡可能小地放大電壓信號(hào)。為了使輸出電壓失真盡可能小，一般地說(shuō)，靜態(tài)工作點(diǎn)Q應(yīng)選擇在輸出特性曲線上交流負(fù)載線的中點(diǎn)。若工作點(diǎn)選得太高，放大器在加入交流信號(hào)后容易引起飽和失真；若選得太低，容易引起截止失真。對(duì)于小信號(hào)放大器而言，若輸出交流信號(hào)幅度較小，電壓放大器的非線性失真將不是主要問(wèn)題，因此Q點(diǎn)不一定要選在交流負(fù)載線的中點(diǎn)，而可根據(jù)其他要求來(lái)選擇。例如，希望放大器耗電省、噪聲低，或輸入阻抗高，Q點(diǎn)可選得低一些。將Vi端接地。調(diào)整RP，使VC=6V，測(cè)量計(jì)算并填寫(xiě)表1.2，繪制直流負(fù)載線，估算靜態(tài)工作點(diǎn)和放大電路的動(dòng)態(tài)范圍；分析發(fā)射極直流偏置對(duì)放大器動(dòng)態(tài)范圍的影響。36912有興趣的實(shí)驗(yàn)者可測(cè)量空載時(shí)放大器的非線性失真。使空載時(shí)輸出電壓幅值與有載時(shí)輸出電壓幅值相同，比較接載對(duì)放大器非線性諧波失真的影響。在輸出幅值相同的情況下，接載將使放大器的非線性諧波失真增大。（6）保持信號(hào)的頻率f=10KHz、有效值3mV不變，接入負(fù)載RL，改變Rp，觀測(cè)Vo的波形并填寫(xiě)表1.7。分析直流偏置對(duì)放大器交流性能的影響。表1.7直流偏置對(duì)放大性能影響輸出波形Vo情況最大適當(dāng)最小4）測(cè)量放大器的輸入、輸出電阻⑴測(cè)量放大器的輸入電阻將圖1.1中的R2開(kāi)路后，放大電路輸入端等效電路如圖1.3，由圖可計(jì)算出ri。應(yīng)調(diào)整輸入電壓，使放大器輸出失真盡可能小，因?yàn)橄Ｍ麥y(cè)到的輸入電阻是放大器微變等效電路的輸入電阻，該電阻應(yīng)是線性電阻。建議將輸出端接負(fù)載，以減小輸出電壓。（1-8）⑵測(cè)量放大器的輸出電阻放大電路輸出端等效電路如圖1.4，此時(shí)應(yīng)將輸入端的R1、R2恢復(fù)為分壓電路，Vi為3mV，由圖可計(jì)算出。（1-9）將輸入、輸出電阻填入表1.8。51歐姆的要去掉圖1.3輸入等效電路圖1.3輸入等效電路圖1.4輸出等效電路表1.8測(cè)量輸入輸出電阻測(cè)輸入電阻riRs=5K1測(cè)輸出電阻ro測(cè)量值測(cè)量計(jì)算值理論