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1、实验3、单管放大电路,一、实验目的 （l）学习如何设置放大器的静态工作点及其调整方法； （2）学习放大器的放大倍数、输人电阻和输出电阻的测量方法.,二、实验原理 1放大器的静态工作点 放大器静态工作点的设置与调整是十分重要的，静态工作点的合理设置能使放大器工作稳定可靠。 （1）静态工作点的选择,首先,应使放大器产生的非线性失真最小，动态范围最大。在放大器中，由于晶体管特性的非线性，当静态工作点选择不当，输人信号的变化范围进人晶体管非线性区域时，就会引起非线性失真。如图2-1所示为放大器电路及其晶体管的输人输出特性曲线。从图上可以看出晶体管的输人特性曲线iBuBE，输出的特性曲线iCuCE均为非
2、线性；因此可以得出两点结论： 输人信号的幅度较小，适当提高工作点电流就会 降低非线性失真，但以输人信号不进入饱和区为限。 静态工作电流相同时，输人信号的幅度越小，非线性失真也越小。,再者,当静态工作点选择不当时，输人信号正半周进人饱和区，或是负半周进人截止区，从而引起输出信号产生限幅失真，如图2-2所示。从图上分析，输人信号变化范围不应超过交流负载线A、B两点。因此为了扩大输出动态范围，放大器的静态工作点Q应选在交流负载线的中点。,（2）静态工作点的选择对放大器增益的影响晶体管一般采用微变等效电路，放大器的电压放大倍数为 式中rbe是晶体管的共发射极输人阻抗，它与工作电流有关，可写为：,式中是
3、晶体管基区电阻，基本上不随工作电流而变，IEQ是发射极静态工作电流。由上面分析可知，静态工作点将影响输出波形的非线性、放大器的最大输出幅度及放大倍数。因而选择工作点时，应首先在负载上得到所需的幅度及非线性要求的情况下尽可能获得最大增益。,（3）静态工作点的设置 为了稳定静态工作点，一般采用分压式偏置电路及电流负反馈电路来设置静态工作点。如图2-3所示。图中晶体管发射极上接了一个电阻RE，基极上接了两个分压电阻Rb1和Rb2。这种设置使静态工作点温度稳定性高。其原因在于晶体管基极电位UBQ基本上由Rb1和Rb2决定，即,由于IBQ本身比较小，Rb1和Rb2的数值又取得不大，可近似认为UBQ为恒定
4、值。当温度变化时，晶体管ICQ变化，例如ICQ随温度升高变大，那么UEQ肯定随之升高，由于UBQ不变，就必然使UBEQ减小，从而引起IBQ减小，则ICQ要相应减小一些，结果ICQ随温度升高而增加的部分将大部分被IBQ的减小所抵消，起到了稳定静态工作点的作用。,(4)静态工作点的调整 描述静态工作点的参数是ICQ、UCEQ和IBQ，一般用数字式万用表测出就可以了，如果不满足要求，可调整Rb1，使其达到设计要求。在具体测试时，一定要考虑测试仪表对被测电路的影响，为此应注意下面问题： 仪表输人阻抗应远大于被测两点的等效阻抗； 测试应在没有交变信号时进行； 测电流时为了不动电路可用测电压的方法，再由电
5、压换算为电流； 测试时最好用示波器监视输出，以防电路振荡。,2放大器的基本性能 放大器的基本性能包括电压放大倍数、频率响应、输人阻抗及输出阻抗等参数。 （l）电压放大倍数的测量 电压放大倍数的测量实质上是输人电压ui与输出电压Uo的有效值Ui和Uo的测量。实际测试时，应注意在被测波形不失真和测试仪表的频率范围符合要求的条件下进行。将测得的Ui和Uo值代人下式，则可得到电压放大倍数：,图2-6输人电阻的测试原理图,（3）输人电阻的测量 放大器输人电阻的大小，反映放大器消耗前级信号功率的大小，是放大器的重要指标之。测试原理如图2-6所示。在放大器的输人回路中串联一个已知电阻R，加人交流电压后，在放
6、大器输人端产生一个电压ui。则 而 ， 则 。,（4）输出电阻的测量 放大器输出电阻的大小反映了放大器带动负载的能力。当放大器与负载连接时，对负载来说，放大器就相当于一个信号源，而这个等效信号源的内阻Ro就是放大器的输出电阻。Ro越小，放大器输出等效电路就越接近于恒压源，带负载的能力就越强。放大器输出电阻的测量电路，如图2-8所示。当接人负载时，,而 当负载开路时， 因此，放大器输出电阻的测量，实际上是通过测量放大器输出开路时的电压Uo及接上负 载后的输出电压UoL值，并进行计算求出放大器的输出电阻。,三、实验仪器及设备 （1）低频信号发生器 1台 （2）晶体管毫伏表 1台 （3）双踪示波器
7、1台 （4）双路稳压电源 1台 （5）数字式万用表 l块 （6）微型计算机系统 1套,四、实验内容及步骤 1 基本单元电路的测量。 电路如图2-10所示。,图2-10 单管放大器实验电路,（l）直流工作点的调整与测量 调节电位器改变Rb1，测量直流工作点参数UEQ、UBQ、UCQ及UCEQ的电压值。 计算： 将实测的UCEQ与计算的UCEQ进行对比分析。,（2）放大倍数的测量，测量电路如图2-11所示。,在放大器输人端接人f1kHz，Ui5mV（有效值）的正弦信号，在输出端负载RL上用示波器监视输出波形，在波形无明显失真时，用晶体管毫伏表测量放大器的输出电压值UoL。 分别改变负载电阻RL和静
8、态工作电流ICQ，用毫伏表测出对应的UoL值，计算Au，并将数据记录下来。,（3）输人电阻的测量 输人回路中串人一个与输入电阻Ri阻值相近的电阻R，本实验采用的串联电阻为1k。用晶体管毫伏表测试Us、Ui的值，即可求得,（6）输出电阻的测量 将放大器输出端与负载电阻RL断开，用晶体管毫伏表测出开路电压Uo值，然后接上负载电阻RL，测得输出电压UoL值，即可求得,五、思考题 1 实验电路的参数Re、RL及VCC变化，对输出信号的动态范围有何影响？如果输人信号加大，输出信号的波形将产生什么失真？ 2 本实验在测量放大器放大倍数时，使用晶体管毫伏表，而不用万用表，为什么？ 3 测一个放大器的输人电阻时，若选取的串人电阻过大或过小，则会出现测试误差，请分析测试误差。 4 在示波器屏幕上显示NPN型和PNP型两种晶体管输出信号波形，两种晶体管的饱和失真波形有什么区别？为什么？,
