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1、模块二 分立元件放大电路的安装与调试,三极管的主要用途是利用其放大作用组成放大电路。 它在放大电路中可用3种连接方式,即共基极、共发射极和共集电极连接。,简单的放大电路性能不够完善,为了改善放大电路的性能,可以在放大电路中引进负反馈或者采用差动放大电路的形式。 本模块就这类电路的构成、工作原理、安装测试等方面的知识作比较详细地研究。,1晶体管共射极单管放大器,图2.2.1为电阻分压式工作点稳定共射极单管放大器实验电路图。 它的偏置电路采用RBI和RB2组成的分压电路,并在发射极中接有电阻RE以稳定放大器的静态工作点。,图2.2.1 共射极单管放大器实验电路,当在放大器的输入端加入输入信号ui后
2、,在放大器的输出端便可得到一个与ui相位相反、幅值被放大的输出电压信号uo,从而实现了电压放大。,在图2.2.1电路中,当流过偏置电阻RBI和RB2的电流远大于晶体管VT的基极电流IB时(一般510倍),它的静态工作点可用下式估算:,电压放大倍数为,其中 RL=RCRL 输入电阻 Ri = RB1RB2rbe 输出电阻 RO RC,2静态工作点的作用和影响,静态工作点是否合适,对放大器的性能和输出波形都有很大影响。 如果工作点偏高,则放大器在加入交流信号以后易产生饱和失真,此时uo的负半周将被削底,如图2.2.2(a)所示;如果工作点偏低,则易产生截止失真,即uo的正半周被缩顶(一般截止失真不
3、如饱和失真明显),如图2.2.2(b)所示。,图2.2.2 静态工作点对输出波形uo的影响,这些情况都不符合不失真放大的要求。 改变电路参数UCC、RC、RB(RB1、RB2)都会引起静态工作点的变化,如图2.2.3所示。,但通常多采用调节偏电阻RB2的方法来改变静态工作点,例如减小RB2,则可使静态工作点提高等。,操作一 安装放大器电路 (1)按照图2.2.1的要求选择元器件,并对各元器件的参数进行检测,判别元件的好坏与极性,三极管的静态放大倍数在100左右为好。,(2)在电路安装之前要设计印刷电路的布局,做到布线基本合理,而且要便于测试和调节。,(3)按照图2.2.1的要求在印刷电路板上焊
4、接元器件,焊接时要按电路图正确接线,动作要快,以免损伤元件。元器件的焊接要可靠,不能有虚焊和漏焊现象。,(4)按照图2.1.1电子电路中常用电子仪器的布局图,将焊接好的电路板与测量仪器可靠连接。 为了防止干扰,各仪器的公共端必须连在一起,同时信号源、交流毫伏表和示波器的引线应采用专用电缆线或屏蔽线。,操作二 测量与调试放大器静态的工作点(1)测试放大器的静态工作点。 函数信号发生器输出旋钮旋至零,使信号发生器输出为零,即在放大器输入信号 ui = 0的情况下进行静态工作点测试。, 先将放大器输入端与接地端短接,然后选用量程合适的直流毫安表和直流电压表。, 接通放大电路的电源之前,将RP调至最大
5、,接通 +12V电源,调节RP,使IE = 2.0mA(即UE = 2.0V),用直流电压表分别测量晶管的各电极对地的电位UB、Uc和UE,用万用表测量RB2值。 一般实验中,为了避免断开集电极,采用先测量电压,然后算出IC的方法。,(2)测量电压放大倍数,用示波器观察ui、uo的波形。 调节函数信号发生器输出旋钮,将信号加到放大器的输入端。在放大器输入端加入频率为1kHz的正弦信号uS,调节函数信号发生器的输出旋钮使ui = 100mv。, 同时将输入信号接到示波器的CH1输入端。 调节灵敏度选择开关(VOLTS/div),使输入信号的波形大概占示波器屏幕垂直的一格左右。, 将电路的输出信号
6、接到示波器的CH2端,调节灵敏度选择开关(VOLTS/div),使输出信号的波形大概占示波器屏幕中的23格左右。, 示波器的垂直显示方式选择“交替”位置,触发源选择开关选择“CH2”,调节扫描速率开关(SEC/div)使屏幕上出现约两个周期波形,调节电平开关使波形稳定。 这时波器上将显示两个波形,调节“位移”垂直移动波形,便于观察。, 在波形不失真的条件下,观察两种波形在屏幕上所占格数H,用公式Up-p = HU (V),计算Ui、Uo的值。 用公式 计算电压放大倍数Au。,图2.2.3 电路参数对静态工作点的影响,(3)静态工作点的调试。 观察静态工作点对电压放大倍数的影响。 取Rc = 2
7、.4k、RL = 、ui适量,调节 RP,用示波器监视输出电压波形,在uo不 失真的条件下,测量数组Ic和Uo值。, 观察静态工作输出点对输出波形失真的影响。 取Rc = 2.4k,RL = 2.4k,Ui = 0,调节RP,使Ic = 2.0mA,测出UCE值,再逐步加大输入信号,使输出电压Uo足够大而不失真。,保持输入信号不变,分别增大和减小RP,使波形出现失真,绘出uo的波形,并测出失真情况下的IC、UCE值。,图2.2.4 双踪示波器显示uo和ui的相位关系,操作三 测量最大不失真输出电压UOP-P (1)为了得到最大动态范围,应将静态工作点调在交流负载线的中点。,置Rc = 2.4k
8、,RL = 2.4k,逐步增大输入信号的幅度,并同时调节RP(改变静态工作点),用示波器观察uo,当输出波形同时出现削底和缩顶现象时,如图2.2.5所示,说明静态工作点己调在交流负载线的中点。,图2.2.5 静态工作点正常输入信号太大引起的失真,(2)反复调整输入信号,使波形输出幅度最大且无明显失真时,用交流毫伏表测出Uo(有效值),则动态范围等于 2Uo,或用示波器直接读出Uop-p来。,操作四 测量输入电阻Ri和输出电阻Ro 为了测量放大器的输入电阻,按图2.2.6电路在被测放大器的输入端与信号源之间的串入一已知电阻R,在放大器正常工作的情况下,用交流毫伏表测出Us和Ui,则根据输入电阻的
9、定义可得:,(2)测量输出电阻Ro,如图2.2.6电路所示,在放大器正常工作条件下,测出输出端不接负载RL的输出电压Uo和接入负载后的输出电压UL,根据 即可求出Ro,图2.2.6 输入、输出电阻测量电路,(3)置Rc = 2.4k,RL = 2.4k,Ic = 2.0(mA)。输入f = 1 kHz的正弦信号,在输出电压uo不失真的情况下,用交流毫伏表测出US、Ui和UL,计算输入电阻Ri和输出电阻Ro。,课题二 负反馈放大器的安装与调试,负反馈放大器在电子电路中有着非常广泛的应用。 虽然它使放大器的放大倍数降低,但能在多方面改善放大器的动态指标,如稳定放大倍数,改变输入、输出电阻,减小非线
10、性失真和展宽通频带等,因此,几乎所有的实用放大器都带有负反馈。,图2.2.8 带有负反馈的两级阻容耦合放大器,图2.2.8为带有负反馈的两级阻容耦合放大电路,在电路中通过Rf把输出电压uo引回到输入端,加在晶体管VTl的发射极上,在发射极电阻RFl上形成反馈电压uf。根据反馈的判断法可知,它属于电压串联负反馈。主要性能指标如下。,1电压放大倍数Au,其中, 为基本放大器(无反馈)的电压放大倍数,即开环电压放大倍数;1+AuF 。 为反馈深度,它的大小决定了负反馈对放大器性能改善的程度。,2反馈系数,3输入电阻Rif = (1 + Au)Ri,Ri为基本放大器的输入电阻(不包括偏置电阻)。,4输
11、出电阻,Ro为基本放大器的输出电阻; Auo为基本放大器RL = 时的电压放大倍数。,操作一 安装两级阻容耦合放大电路 (1)按图2.2.8电路的要求选择元器件,测量元器件,判断元器件的好坏和极性。,(2)按照图2.2.8的要求在印刷电路板上焊接元器件,焊接时要按电路图正确接线,动作要快,以免损伤元件,元器件的焊接要可靠,不能有虚焊和漏焊现象。,(3)按照图2.1.1电子电路中常用电子仪器的布局图,将焊接好的电路板与测量仪器可靠连接。,操作二 测量放大器电路的静态工作点 按图2.2.8连接实验电路,取Ucc = +12V,Ui = 0,直流电压表分别测量第一级、第二级的静态工作点。,操作三 测
12、试基本放大器的各项性能指标 (1)将实验电路按图2.2.9改接,即把Rf断开后分别并在RFl和RL上,其它连线不动,取Ucc = 12V,各仪器连接方法同图2.1.1。 (2)测量中频电压放大倍数Au、输入电阻Ri和输出电阻Ro。,以f = lkHz,uS约5mV正弦信号输入放大器,示波器监视输出波形uo,在uo不失真的情况下,用交流毫伏表测量Us、Ui、UL。,图2.2.9 基本放大器,操作四 测试负反馈放大器的各项性能指标 将实验电路恢复为图2.2.8的负反馈放大电路。 适当加大uS,在输出波形不失真的条件下,测量负反馈放大器的Auf、Rif和Rof。,操作五 观察负反馈对非线性失真的改善
13、 (1)电路改接成图2.2.9基本放大器形式,在输入端加入f = lkHZ的正弦号,输出端接示波器,逐渐增大输入信号的幅度,使输出波形出现失真,记下此时的波形和输出电压的幅度。,(2)再将实验电路改接成图2.2.8负反馈放大器形式,增大输入信号幅度,使输出电压幅度的大小与上面(1)相同,比较有负反馈时,输出波形的变化。,课题三 差动放大器的安装与调试,在直流放大器中,为了抑制零漂,可采用热敏元件进行温度补偿,或采用电流负反馈等措施,而最有效的方法是利用具有对称结构的差动放大器。,1差动放大器,图2.2.11为差动放大器的基本结构,它由两个元件参数相同的基本共射放大电路组成。当开关K拨向左边时,
14、构成典型的差动放大器。 调零电位器Rp用来调节VTI、VT2管的静态工作点,使得输入信号Ui = 0时,双端输出电压Uo = 0。,图2.2.11 差动放大器实验电路,RE为两管共用的发射极电阻,它对差模信号无负反馈作用,因而不影响差模电压放大倍数,但对共模信号有较强的负反馈作用,故可以有效地抑制零漂,稳定静态工作点。,当开关K拨向右边时,构成具有恒流源的差动放大器。 它用晶体管代替发射极电阻RE,可以进一步提高差动放大器抑制共模信号的能力。,2静态工作点的估算 3差模电压放大倍数和共模电压放大倍数 4共模抑制比KCMR,为了表征差动放大器对有用信号(差模信号)的放大作用和对共模信号的抑制能力
15、,通常用一个综合指标来衡量,即共模抑制比,差动放大器的输入信号可采用直流信号也可用交流信号。 本实验由函数信号发生器提供频率f = l kHz的正弦信号作为输入信号。,操作一 安装差动放大器电路 (1)按照图2.2.11的要求选择元器件,并对各元器件的参数进行检测,判别元件的好坏与极性,三极管的静态放大倍数为100左右;其中VT1、VT2差分管要进行配对测试,用晶体管图示仪进行测试,尽量选择特性接近三极管。,(2)按照图2.2.11的要求在印刷电路板上焊接元器件,焊接时要按电路图正确接线,动作要快,以免损伤元件,元器件的焊接要可靠,不能有虚焊和漏焊现象。,操作二 测试典型差动放大器的性能 按图
16、2.1.1连接实验电路,将图2.2.11中开关K拨向左边构成典型差动放大器。,(1)测量静态工作点, 调节放大器零点 信号源暂不接入。将放大器输入端A、B与地短接,接通12V直流电源,用直流电压表测输出电压UO,调节调零电位器Rp,使Uo = 0。调节要仔细,力求准确。, 测量静态工作点,零点调好以后,用直流电压表测量VT1、VT2管各电极电位及射极电阻RE两端电压URE。,(2)测量差模电压放大倍数, 断开直流电源,将函数信号发生器的输出端接放大器输入A端,接地端接放大器输入B端,构成双端输入方式(注意:此时信号源浮地),调节输入信号频率f = 1kHz的正弦信号,输出旋钮旋置零。用示波器监视输出端的波形(集电极C1或C2与地之间)。, 接通12 V直流电源,逐渐增大输入电压Ui(约l00mV),在输出波形无失真的情况下,用交流毫伏表测Ui、UC1、UC2,记入表2