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1、实验二 晶体管共射极单管放大器、实验目的1学会放大器静态工作点的调试方法，分析静态工作点对放大器性能的影响。2 掌握放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻及最大不失真输出电压的测试方法3 熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的使用。、实验仪器1 双踪示波器2 万用表3 交流毫伏表 三、实验原理图 2-1 共射极单管放大器实验电路图2-1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和RB1 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。当在放大器的E输入端加入输入信号U.后，在放大器的输出端便可得到一个与U.相位相反，幅值被放大了 ii的输出信号U0,从
2、而实现了电压放大。在图2-1电路中，当流过偏置电阻Rb1和RB2的电流远大于晶体管T的基极电流IB时(一B1 B2 B般510倍)，则它的静态工作点可用下式估算，UCC为供电电源，此为+12V。RU biU(2-1)B R + R ccB1B22-2)UCEU I (R + R )CCCCE( 2-3)电压放大倍数R IIRAB CL( 2-4)Vrbe输入电阻RR|R|r( 2-5)iB1B2 be输出电阻R u R0C( 2-6)由于电子器件性能的分散性比较大，因此在设计和制作晶体管放大电路时，离不开测量 和调试技术。在设计前应测量所用元器件的参数，为电路设计提供必要的依据，三极管0值 的
3、测量方法见附录二中的晶体管的主要参数及其测试。在完成设计和装配以后，还必须测量 和调试放大器的静态工作点和各项性能指标。一个优质放大器，必定是理论设计与实验调整 相结合的产物。放大器静态工作点的测量与调试1）静态工作点的测量测量放大器的静态工作点，应在输入信号u=o的情况下进行，即将放大器输入端与地端i短接，然后选用量程合适的数字万用表，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，所以采用测量电压，然后算出r r UT U - UIC的方法，例如，只要测出uE,即可用I沁I = E算出IC (也可根据I = CC C CEC E RC
4、CREC由UC确定IC)，同时也能算出U U U ,U U U。CCBEB E CEC E2）静态工作点的调试 放大器静态工作点的调试是指对管子集电极电流IC（或UCE）调整与测试。CCE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的影响。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2-2（a）所示, 如工作点偏低则易产生截止失真，即uO的正半周被缩顶（一般截止失真不如饱和失真明显）, 如图2-2 （b）所示。这些情况都不符合不失真放大的要求。所以在选定工作点以后还必须进行动态调试，即在放大器的输入端加入一定的 uii足要求。如不满足，则应调节
5、静态工作点的位置。（a）饱和失真（b）截止失真图 2-2 静态工作点对 U0 波形失真的影响改变电路参数UCC，RC，RB （Rb1, RB2）都会引起静态工作点的变化，如图2-3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，如减小Rb2,则可使静态工作点提 高等。最后还要说明的是，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，如信号幅度很小，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。如须满足较大信号的要求 静态工作点最好尽量靠近交流负载线的中点。2. 放大器动态指标测试放大器动态指标测
6、试包括电压放大倍数、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AV的测量调整放大器到合适的静态工作点，然后加入输入电压u.,在输出电压u不失真的情况io下，用交流毫伏表测出u.和u的有效值U.和U,则. o . oUAv=寸（2-7）i2）输入电阻R.的测量.为了测量放大器的输入电阻，按图 2-4 电路在被测放大器的输入端与信号源之间串入一 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U.,则根据输入电 S.阻的定义可得2-8)U U UR = j 1 = i Ri I U U - UiR S iR测量时应注意 由于电阻R两端没有电路公共接地
7、点，所以测量R两端电压UR时必须分别测R出US和U.,然后按UR=US-U.求出UR值。S.R S .R 电阻R的值不宜取得过大或过小，以免产生较大的测量误差，通常取R与R.为同一数量级为好，本实验可取R=12KQ。3）输出电阻RO的测量按图2-4电路，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 和接入负载后输出电压UL，根据2-9)RU =LL R + ROL即可求出 RO2-10)在测试中应注意，URO=（ U 1）R LL必须保持rl接入前后输入信号的大小不变。a Ji放2i I艮大t 器九 :Rl图2-4 输入、输出电阻测量电路4）最大不失真输出电压UOpp的测量（最
8、大动态范围）如上所述，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。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RW（改变静态工作点），W用示波器观察u ,当输出波形同时出现削底和缩顶现象（如图2-5）时，说明静态工作O点已调在交流负载线的中点。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，用交流毫伏表测出U。（有效值），则动态范围等于2%/2uo。或用示波器直接读出Upp来。图 2-55）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之间的关系曲 线。单管阻容耦合放大电路的幅频特性曲线如图2-6 所示：Avm 为中频
9、电压放大倍数，通常规定电压放大倍数随频率变化下降到中频放大倍数的vm1/J2倍，即0.707A 所对应的频率分别称为下限频率fT和上限频率fH，则通频带vmLHfBW=fH-fL2-11)放大器的幅频特性就是测量不同频率信号时的电压放大倍数AV。为此可采用前述测AV的方法，每改变一个信号频率，测量其相应的电压放大倍数，测量时要注意取点要恰当，在 低频段与高频段要多测几点，在中频可以少测几点。此外，在改变频率时，要保持输入信号 的幅度不变，且输出波形不能失真。三、实验内容1连线在实验箱的晶体管系列模块中，按图2-1所示连接电路：DTP5作为信号Ui的输入端， DTP4 （电容的正级）连接到DTP
10、26 （三极管基极），DTP26连接到DTP54，DTP63连接到 DTP64 （或任何GND），DTP26连接到DTP47 （或任何10K电阻），再由DTP48连接到47K 电位器（）的“1”端，电位器的三端设置如下图所示，我们选择第一种电位器的连接方1O-EZ1FO 2（J3法（电位器的连接方法参照附录1中的附录图1-4所示），“2”端和“3”端相连连接到DTP31，DTP27 （三极管射极）连接到DTP42，DTP27连接到DTP59 （或DTP60），DTP43连接到 DTP63, DTP24连接到DTP35, DTP25先不接开路，最后把电源部分的+12V连接到DTP31。注：以后实
11、验电路的组成都是这样按指导书提供的原理图在实验箱相应模块中一根一根 连线，这样把分立元件组合在一起构成，以后连接实验图都如此，不再如此详细说明。2测量静态工作点静态工作点测量条件：输入接地即使 Ui=0.在步骤1连线基础上，DTP5接地（即Ui=O）,打开交流开关，调节RW，使IC=1.0mA WC（即Ue=0.43V）,用万用表测量UB、UE、UC、RB2值。记入表2-1。EB E C B2表 2-1IC=1.0mA测量值计算值UB(V)UE (V) EUC（V）耳g)UBE(V)UCE(V)IC (mA)3测量电压放大倍数参照实验一实验内容步骤1、2、4,调节一个频率为1KHz、峰峰值为1
12、00mV的正弦波由OUT输出且作为输入信号U.。断开DTP5接地的线，从OUT连接到DTP5，同时用双 i踪示波器观察放大器输入电压U. （DTP5处）和输出电压U （DTP25处）的波形，在U波ioo 形不失真的条件下用毫伏表测量下述三种情况下（1.不变实验电路时；2.把连接点 DTP35 换 到 DTP32 或 DTP33 时；3.从 DTP32 或 DTP33 改回到 DTP35,DTP25 连接到 DTP52 时）的 U。 值（DTP25处），并用双踪示波器观察U和U.的相位关系，记入表2-2。oi表 2-2IC=1.0mAU= mV (有效值)RC (KQ )Rl (KQ )C1U0
13、 (V)Av观察记录一组U0和Ui波形5.1ooUiUo2.4ooUiUo5.12.4UiUo注意：由于 Uo 所测的值为有效值，故峰峰值 Ui 需要转化为有效值或用毫伏表测得的 Ui来计算AV值。切记万用表，毫伏表测量都是有效值，而示波器观察的都是峰峰值。4观察静态工作点对电压放大倍数的影响在步骤3的RC=5.1KQ, Rl= m连线条件下，调节一个频率为lKHz、峰峰值为500mV CL的正弦波由OUT输出且作为输入信号U.连到DTP5。调节RW，用示波器监视输出电压波 iW形，在u不失真的条件下，测量数组IC和UO的值，记入表2-3。测量IC时，要使Ui=0（断 oC OC开输入信号OU
14、T，DTP5接地）。表 2-3R =5.1KQR = m U.=mV (有效值)IC(mA)一SV)1.05观察静态工作点对输出波形失真的影响在步骤3的RC=5.1KQ Rl=2.4KQ连线条件下，使ui=0，调节RW使IC=1.0mA （参见本 实验步骤2），测出UCE值。调节一个频率为1KHz、峰峰值为500mV的正弦波由OUT输出 CE且作为输入信号U.连到DTP5，再逐步加大输入信号，使输出电压U足够大但不失真。然 io后保持输入信号不变，分别增大和减小，使波形出现失真，绘出U。的波形，并测出失真 情况下的IC和UCE值，记入表2-4中。每次测IC和UCE值时要使输入信号为零（即使叫=0）。表 2-4RC=5.1KBRt= mU；= mVIC(mA)UCE（V）U0波形失真情况管子工作状态1.06测量最大不失真输出电压在步骤3的RC=5.1KQ Rl=2.4KQ连线条件下，同时调节输入信号的幅度和电位器 %，用示波器和毫伏表测量UOPp及UO值，记入表2-5。表 2-5RC=5.1KQRl=24KQIC(mA)
