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1、实验一 单级放大电路参数测试及其应用一、实验目的1.进一步练习使用常用电子仪器设备的使用方法及电子元器件的识别应用。2.掌握测量放大器静态工作点、放大倍数 Av、输入电阻 R、输出电阻 R。 、通频带 BW、最大输出幅度 Uom 的方法。3.掌握放大器静态工作点调试及其对放大器性能的影响。4.掌握本次实验放大电路的扩展应用。二、实验仪器1.示波器 2.信号发生器 3.万用表 三、预习要求1.三极管及单管放大电路工作原理。2.放大器静态工作点及动态测量方法。四、实验原理图 1-1 分压式单管放大电路图 1.1 为电阻分压式工作点稳定单管放大器实验电路图。它的偏置电路采用 Rb2（Rw 20K）
2、和 Rb1 组成的分压电路，并在发射极中接有电阻 Re、Rf ，以稳定放大器静态工作点。当在放大器的输入端加入输入信号 Ui 后，在放大器的输出端便可得到一个与 Ui 相位相反，幅值被放大了的输出信号 Uo，从而实现了电压反相放大。在图 1.1 电路中，当流过偏置电阻 Rb1 和 Rb2 的电流远大于三极管 T 的基极电流 Ib 时（一般 510 倍） ，静态工作点估算：Ub（Rb2/Rb+Rb2）*VccIe=（U b-Ube）/R eIcUCE=Vcc-Ic(Rc+Re)电压放大倍数：Au = *（R c/RL）/r be+ (1+)Rf 输入电阻： Ri=Rb1/Rb12/rbe+ (1
3、+)Rf输出电阻： ROR C 1.放大器静态工作点的测量和调试1）静态工作点的测量测量放大器静态工作点，应在输入信号 Ui=0 的情况下进行，即将放大器输入端短接，然后选用量程合适的直流毫安表和直流电压表分别测量晶体管的集电极电流 Ic 以及各电极对地的电位 Ub、Uc 和 Ue。一般实验中，为了避免断开集电极，所以采用间接测量电压，然后算出 Ic 的方法。例如，只要测出 Ue，即可用 IcIe=Ue/Re 算出 Ic（也可据 Ic=（Vcc-Uc）/Rc，由 Uc 测定 Ic） ，同时也能算出 Ube =Ub-UE ， Uce=Uc-Ue。为了减少误差，提高测量精度，应选用内阻较高的直流电
4、压表。2）静态工作点的调试测量放大器静态工作点是指对管子集电极电流 Ic（或 Uce）的调整与测试。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。如工作点偏高，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 1.2（a ）所示；如工作点偏低则易产生截止失真，即 UO 的正半周将被削顶（而截止失真不如饱和失真明显） ，如图 1.2（b）所示。所以在选定工作点以后还必须进行动态调试，即在放大器输入端加入一定的 Ui，检查输出电压 UO 的大小和波形是否满足要求。如不满足，则应调整静态工作点的位置。(a) (b) 1.2 静态工作点对 Uo 波形失真的影响改变
5、电路参数 Vcc、Rc、Rb（Rb1+Rp1） 、Rb2 都会引起静态工作点的变化。但通常都采用调节偏置电阻 Rb 的方法来改变静态工作点，如减少 Rb，可使静态工作点提高。上面所说的工作点“偏高”或“偏低”不是绝对的。应该是相对信号的幅度而言，如信号幅度小，即使工作点较高或较低也不一定会出现失真。所以确切的说，产生波形失真是信号幅度与静态工作点设置配合不当所致。如需满足较大信号幅度的要求，静态工作点最好尽量靠近交流负载线的中心。2.放大器的动态指标测试放大器的动态指标包括电压放大倍数、输入电阻、输出电阻、最大不失真输出电压（动态范围）和通频带等。1）电压放大倍数 Au 测量调整放大器到合适的
6、静态工作点，然后加入输入电压 Ui，在输出电压 Uo不失真的情况下，用交流毫伏表测出 Ui 和 Uo 的有效值 Ui 和 Uo，则2）输入电阻 Ri 的测量为了测量放大器的输入电阻，在放大器正常工作的情况下，用交流毫伏表测出 Ui 和 Uo，则根据输入电阻的定义可得(Rs 为输入电路的外串联电阻。)3）输出电阻 Ro 的测量在放大器正常工作条件下，测出输出端不接负载 RL 时的输出电压 UO 和接入负载的输出电压 UL ，根据即可求出 Ro在测试中应注意，必需保持 RL 接入前后输入信号的大小不变。4）最大不失真输出电压 Uopp 的测量（最大动态范围）如上所示，为了得到最大动态范围，应将静态
7、工作点最好尽量调到靠近交流负载线的中心点上。为此在放大器正常工作情况下，逐步增大输入信号的幅度，并同时调节 Rp1（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削顶现象时,说明静态工作点已调到靠近交流负载线的中心点上。然后反复调整输入信号，使波形输出幅度最大，且无明显失真时，用示波器直接读出 Uopp。5）放大器频率特性的测量放大器的频率特性是指放大器的电压放大倍数 Av 与输入信号频率 f 之间关系的曲线。单管阻容耦合放大电路的幅频特性曲线如图 1.3 所示，Avm 为中频电压放大倍数，通常规定电压放大倍数随频率的变化下降到中频放大倍数的1/2 倍，即 0.707Avm
8、时所对应的频率分别称为下限频率 fL 和上限频率 fH ，则通频带 fBW=fH-fL 放大器的幅频特性曲线就是测量输入不同频率信号时的电压放大倍数 Au。为此，可采用前述测 Au 的方法，每改变一个信号频率，测量其相应的电压放大倍数。测量时应注意取点要恰当，在低频段与高频段应多测几点，在中频段可以少测几点。此外，在改变频率时，保持输入信号的幅度不变，且输出波形不失真。Au=UoUiUL=RLRo-RLUo( -1)RLRo=UoULRi= UiIi UiUR/Rsss= Ui（Us-Ui）/Rs= f fL HAA0.707vvmAvm1.3 fBW五、实验内容及步骤。1.连接线路（1）按图
9、 1.1 所示，连接电路（注意：接线前先测量+12V 电源，关断电源后再连线） 。（2）接线完毕仔细检查，确定无误后接通电源。2.静态工作点的测试电路参考图所示 1.1，用直流电压表测量三极管三个电极电位值，判断工作状态。放大区 VccVCE 1V，接近电源的一半；饱和区 VCE0.7V；截止区 VCEVcc；3.电压放大倍数的测试（1）用信号发生器，产生正弦波， 频率 1kHz，幅值 10mV，接到放大器输入端 Ui，用示波器双踪观察 Ui 和 U。端波形、并比较相位。（2）保持信号源频率不变，逐渐加大 Ui 信号幅度，观察 U 变化。表 1.1实测 实测计算 估算Ui（mV） Uo（V）
10、Av Av（3）保持 Ui=10mV 不变，放大器接入负载 RL ，测量有载输出电压 UL，并将计算结填表 1.2。表 1.2给定参数 实测 实测计算 估算Rc RL Ui（mV） UL（V） Av Av2.4K 5.1K2.4K 2.4K2.4K 5.1K2.4K 2.4K4.测放大器输入，输出电阻。（1）输入电阻测量利用在输入端串接的 Rs=10K 电阻，测量 Us 与 Ui 即可计算 Ri。（2）输出电阻测量在输出端接入负载电阻 RL，在放大器输出不失真时（接示波器监视） ，测量有负载和空载时的 U。 ，即可计算 Ro。将上述测量及计算机结果填入表 1.4中。表 1.4输入电阻 Rs=1
11、0k 测输出电阻实测 测算 估算 实测 测算 估算Us(mV) Ui(mV) Ri Ri Uo (RL 开路) Uo (RL= ) Ro(K ) Ro(K)5. 放大电路通频带 BW 的测量。保持输入信号幅值不变，改变信号频率，用示波器监视输出波形幅值变化，当调节频率使得输出波形幅值变化为初值的 0.707 倍时，对应的频率值则为截止频率。较小值为下限截止频率 fL，较大值为 fH 上限截止频率,通频带BW=fH-fL。记录数据。6. 最大不失真输出幅度 Uom 测试。调整 RP 使得 UCE 接近电源一半，保持输入信号频率不变，增大幅值，监视示波器输出波形，刚刚出现双向失真时对应的波形峰峰值则为待测值。记录数据。六、实验报告1.按实验报告书写规范和要求，将本次实验完成的内容（实验目的、对象、方法、过程步骤）和实验过程中出现的问题、现象及其解决方法写入实验报告，并简述本次实验得到的基本结论。2.选择你在实验中感受最深的一个实验部分，写出较详细的报告。要求你能够使一个懂得电子电路原理但没有看过本实验指导书的人可以看懂你的实验报告，并相信你实验中得出的基本结论。七、扩展应用（必做）利用此放大电路结构和性能特点，设计一个光控电路，写出完整的设计方案。提示：元器件可选光敏电阻、继电器、LED 指示等。ri= UiIi = Ui(Us-Ui)/Rs
