实验6单级放大电路

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1、电工学实验6,单级放大电路,单级放大电路,一、实验目的1、熟悉电子元器件和模拟电路实验箱。2、掌握放大器静态工作点的调试方法及其对放大器性能的影响。3、学习测量放大器Q点，AV、ri、ro的方法，了解共射极电路特性。4、学习放大器的动态特性。 二、实验仪器1、示波器2、信号发生器3、数字毫伏表4、低频实验箱5、万用表,单级放大电路,三、实验要求1、单管放大器工作原理。2、放大器静态及动态测量方法。 四、实验原理1、静态工作点的设置对放大电路的影响任何组态（共射、共基、共集）的放大电路的主要任务都是不失真地放大信号，而完成这一任务的首要条件，就是合理地选择静态工作点。为了保证输出的最大动态范围而

2、又不失真，往往把静态工作点设置在交流负载线的中点，如图11-1（a ）所示。静态工作点设置的偏高或偏低；在输入信号比较大时会造成输出信号的饱和失真或截止失真，如图11-1（b）。对于小的输入信号（如多级放大电路前置级的输入信号），由于输出信号的动态范围很小，所以失真不是主要问题，而考虑的往往是降低噪声和减小直流损耗。达到,单级放大电路,四、实验原理1、静态工作点的设置对放大电路的影响,图11-1,单级放大电路,四、实验原理1、静态工作点的设置对放大电路的影响此目的的最好办法是尽量压低静态工作点，把静态工作点设置在靠近截止区。总之，静态工作点要根据电路的实际需要而设置。静态工作点的设置，是由偏置

3、电路来完成的，一般采用改变偏置电阻Rb的方法来调节静态工作点。2、常用的偏置电路和静态工作点的估算方法在电子电路中，偏置电路有多种，常见的有两种，一种是定基流电路如图11-2(a)，一种是定射流电路如图11-2(b)。(1)在图11-2(a) 的定基流电路中，静态时,单级放大电路,四、实验原理2、常用的偏置电路和静态工作点的估算方法,（a）定基流电路 （b）定射流电路图11-2 晶体管放大器的偏置电路,单级放大电路,四、实验原理2、常用的偏置电路和静态工作点的估算方法通常UBE 0.7V。当VCCUBE时，可以忽略UBE，则 （11-1） 由式（11-1）可以看出，只要VCC和Rb固定不变，则

4、流过管子的静态基流IBQ将是个常数，它不随外界条件（如温度、管子的值等）的变化而变化。如果温度或值发生变化，将引起输出特性曲线的变化，从而使静态工作点在直流负载线上上下移动，结果会影响输出信号的最大动态范围，甚至产生波形失真。同时还可以看出（11-2）,单级放大电路,四、实验原理2、常用的偏置电路和静态工作点的估算方法（11-3）把（11-2）式代入（11-3）式中，得= 300 +实际电路往往满足 300这一条件，则上式变为 rbe （11-4）,单级放大电路,四、实验原理2、常用的偏置电路和静态工作点的估算方法已知电压放大倍数将（11-4）式代入上式，得（11-5）通过式（11-5）可看出

5、，定基电流在VCC和Rb不变时，电压放大倍数Au与值成正比。也就是说不同值的管子用在同一电路里，电压放大倍数将不一样。,单级放大电路,四、实验原理2、常用的偏置电路和静态工作点的估算方法通过以上分析可知，定基流偏置虽然电路简单，但热稳定性、一致性不好。(2)在定射流偏置电路（图11-2(b)）中应选择R1和R2为合适的值，在静态时使流过R1和R2的电流I1IBQ，一般选I1 = (1020) IBQ这样，在有信号输入时，由于IB的变化不会影响基极的直流电位 UB， UB的值近似由下式决定,单级放大电路,四、实验原理2、常用的偏置电路和静态工作点的估算方法静态时，UBE= 0.7V(11-6)

6、由式（11-6）看出，只要R1、R2、Re、VCC固定不变，则IBQ将是一个常数，与温度和管子的值无关。表现在输出特性上，静态工作点的几何位置将固定在直流负载线的某一点，不随特性曲线的变化（不论由于什么原因）而上下移动。这样，输出信号的最大动态范围和波形将不受外界干扰的影响。同时还可以看到由于,单级放大电路,四、实验原理2、常用的偏置电路和静态工作点的估算方法而电路往往满足 300，可得,单级放大电路,四、实验原理2、常用的偏置电路和静态工作点的估算方法将上式代入求AU的公式 （11-7）由式（11-7）看出，定射流偏置电路的电压放大倍数与管子的值无关，却与静态电流IBQ 成正比。只要电路中的

7、参数不变，IBQ就不变， AU也不变。因此，使用不同值的管子，电压放大倍数AU都一样。换言之，这种电路的一致性和温度稳定性都很好，所以它是一种最常用的偏置电路。,单级放大电路,四、实验原理3、单管放大电路的基本公式（1）定基流电路（参看图11-2(a)）静态工作点：， ，电压放大倍数：,单级放大电路,四、实验原理3、单管放大电路的基本公式（1）定基流电路（参看图11-2(a)）其中 ，如果考虑信号源内阻，电压放大倍数输入电阻：,单级放大电路,四、实验原理3、单管放大电路的基本公式（1）定基流电路（参看图11-2(a)）如果Rbrbe时，输出电阻：（2）定射流电路（参看图11-2(b)）静态工作

8、点：,单级放大电路,四、实验原理3、单管放大电路的基本公式（2）定射流电路（参看图11-2(b)）电压放大倍数：如果考虑信号源电阻，电压放大倍数输入电阻：,单级放大电路,四、实验原理3、单管放大电路的基本公式（2）定射流电路（参看图11-2(b)）当 时，输出电阻： 4、单管放大电路性能指标的测试（选做）（1）放大电路输入电阻的测试放大电路输入电阻的定义是从放大器输入端看进去的等效电 阻，即,单级放大电路,四、实验原理4、单管放大电路性能指标的测试（选做）（1）放大电路输入电阻的测试测试Ri的方法很多，下面介绍两种。替代法 按图11-3(a)，把开关拨至1处，接上RL并调节输入信号，使输出波形

9、大小适中，但不失真，用毫伏表测量U1值。然后把开关拨至2处，调节Rw，用毫伏表（最好量程与上次一样）测Rw上的电压，使毫伏表的读数与上次的测量值相同。用数字式万用表测出Rw的数值就是Ri值。换算法如图11-3(b)，接上RL并调节输入信号，使输出波形大小适,单级放大电路,四、实验原理4、单管放大电路性能指标的测试（选做）（1）放大电路输入电阻的测试换算法中，但不失真，用毫伏表分别测出Us和U1 ，根据下面的公式可求出,单级放大电路,四、实验原理4、单管放大电路性能指标的测试（选做）（1）放大电路输入电阻的测试,（a）测试Ri的等效电路之一 （b）测试Ri的等效电路之二图11-3 测试放大电路输

10、入电阻Ri的方框图,单级放大电路,四、实验原理4、单管放大电路性能指标的测试（选做）（2）放大电路输出电阻Ro的测试放大电路输出电阻Ro的定义是：输入端信号源电压短路（保留Rs）断开负载电阻， 从放大电路输出端看进去的等效电阻，即R0 | 测量的方法也很多，这里介绍一种换算法如图11-4。输出端加负载电阻RL,调节信号源电压，使输出波形大小适中并不失真，用交流毫伏表测量输出电压Uo。然后去掉RL,再测量空载,单级放大电路,四、实验原理4、单管放大电路性能指标的测试（选做）（2）放大电路输出电阻Ro的测试时的输出电压Uo。则输出电阻Ro可由下式算出,图11-4 测试放大电路输出电阻R0的电路,单

11、级放大电路,五、实验内容及步骤,图115 单级放大电路,单级放大电路,五、实验内容及步骤1、调节直流稳压电源，使其输出为+12V，关断电源备用。2、按图11-5所示连接电路，将调到电阻最大位置。接线后仔细检查，确认无误后接通直流电源。3、静态调整：改变Rp的阻值，使VE=2.2V，然后用数字万用表的直流电压档测量Vb、Vc、Ve，并记录在表11-4中的合适位置，同时用数字万用表的直流电压档测量VBE、VCE，电阻档测量RP，将数据记入表11-1中，计算并填表11-1。4、动态研究(1)将低频信号发生器调到f1KHz，幅值为500mv，接到放大器输入端Vi，观察Vi和Vo端波形、比较其相位，并用

12、毫伏表测量Vi和Vo记入表11-2中。(2)信号源频率不变，逐渐加大幅值，观察不失真时的最大值并填表11-2。,单级放大电路,五、实验内容及步骤4、动态研究(3)保持Ui5mv不变，放大器接入负载RL，在改变Rc数值情况下测量，并将计算结果填表11-3。(4)保持Ui =5mV不变，增大和减小Rp，观察Vo波形变化，测量并填入表11-4。注意：若失真观察不明显可增大或减小幅值重测。,表11-1,单级放大电路,五、实验内容及步骤,表11-2,单级放大电路,五、实验内容及步骤,表11-3,单级放大电路,五、实验内容及步骤,表11-4,单级放大电路,五、实验内容及步骤5、测量放大器输入，输出电阻，将

13、测量及计算结果填入表11-5中。（选做）,图11-6 输入电阻测量图 图11-7 输出电阻测量,单级放大电路,五、实验内容及步骤5、测量放大器输入，输出电阻，将测量及计算结果填入表11-5中。 （选做）(1)输入电阻测量：在输入端串接一个5K1电阻如图11-6，测量Vs与Vi，即可计算ri。(2)输出电阻测量：如图11-7，在输出端接入可调电阻作为负载，选择合适的RL值使放大器输出不失真（接示波器监视），测量有负载和空载时的Vo，即可计算ro。,单级放大电路,五、实验内容及步骤5、测量放大器输入，输出电阻，将测量及计算结果填入表11-5中。（选做）,表11-5,单级放大电路,六、思考题1、影响工作点稳定的因素有哪些？采用何种方式能稳定静态工作点？2、如何调整放大器的静态工作点？Q点与输出波形失真有何关系？3、测量静态工作点时，用万用表分别测量三极管的各极对地电压，而不是直接测量UCE、UBE，为什么？4、能否用毫伏表测量静态工作点？为什么？,单级放大电路,