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1、实验二实验二单级晶体管放大器特性研究单级晶体管放大器特性研究实验目的了解放大器的工作点和电路参数对放大性能的影响学习测量放大器性能的方法研究放大器的频率特性实验原理共射极单级放大器电原理图如下:实验原理(续)直流工作点的计算直流工作点的计算 由电路利用基尔霍夫定律很容易得到该放大器的直流工作点计算公式 IB=(VCC-VBE)/Rb IC=IB VCE=VCC-ICRC IE=IC+IBIC其中 VBE=0.10.2v ，对于硅管，VBE=0.50.7v. 即hfe. 实验原理(续)交流参数的计算交流参数的计算交流小信号交流小信号h参数微变等效电路如图参数微变等效电路如图 由由等等效效电电路路
2、可可得得到到其其输输入入阻阻抗抗、输输出出阻阻抗抗和和电电压压放放大大倍倍数数和和源源电电压压放放大大倍数：倍数： RI=RB rbe, RO=1/hoe RCRC, Au=uo/ui=-(RC RL)/rbe. Aus=uo/u5=Au . Ri/(R5+Ri)其中其中rbe为为BE结交流阻抗结交流阻抗 rbe(hie)=rb+(1+) 26/IE式中式中rb一般取一般取200-300 ，IE用用mA，则计算单位为则计算单位为。由以上公式可看出，放大器的放大倍数不仅与三极管的由以上公式可看出，放大器的放大倍数不仅与三极管的值有关，还值有关，还与集电与集电极电流极电流Ic和集电极电阻和集电极电
3、阻RC有关。适当提高有关。适当提高IC和和RC可以提高放大倍数。可以提高放大倍数。 实验原理(续)放大器的频率特性放大器的频率特性 放大器所放大的模拟信号往往是含有多种频率成分的复杂信号，具有丰富的谐波，或需要放大不同频率的正弦波。这就要求放大器对不同频率的信号具有相同的放大能力，才能使被放大的信号不产生失真，从而得到正确的结果。但是，由于放大器电路中不可避免地含有电容、分布电容和极间电容，这些电容对不同频率的信号会产生不同的阻抗，因而使放大器的放大性能与信号的频率有关，放大器与频率有关的特性称为放大器的频率特性或放大器的频率响应。 放大器的频率响应有两种情况，一是放大器的放大倍数即幅度与信号
4、频率有关，称为放大器的幅频特性；二是放大器对不同频率的信号的相位产生不同的相移，称为放大器的相频特性。我们在这个实验中只研究放大器的幅频特性。 实验内容实验内容 1 1、观察输入、输出波形、观察输入、输出波形2 2、测量中频段电压放大倍数、测量中频段电压放大倍数A Au u、A Ausus3 3、I Ic c和和R RC C变化对放大倍数的影响变化对放大倍数的影响4 4、观测放大器的动态范围和最佳工作点、观测放大器的动态范围和最佳工作点5 5、单级放大器幅频特性的测量、单级放大器幅频特性的测量6 6、考考察察放放大大器器元元件件参参数数变变化化对对放放大大器器幅幅频频特性的影响特性的影响 7
5、7、两级放大器的频率响应、两级放大器的频率响应 实验内容实验内容1:一、观察放大器输入、输出波形一、观察放大器输入、输出波形1、接接通通-9V电电源源，按按照照惯惯例例，红红线线为为正正（+ +），黑黑线线为为负负（- -）。在在使使用用时时，若若需需正正电电源源，将将电电源源输输出出的的正正端端（红红线线）接接被被测测电电路路的的电电源源输输入入端端E Ec c，电电源源负负端端（黑黑线线）接接地地. .若若需需负负电电源源，则则二二者者反反接，即红线接地，黑线接在电路的接，即红线接地，黑线接在电路的E Ec c点。点。2、测测量量此此时时电电路路的的静静态态工工作作点点U UBEBE 、U
6、 UCECE及及I IC C。（注注意意，直直流流用用万用表测）万用表测） 用万用表测电流可以用两种方法，用万用表测电流可以用两种方法，(1)(1)是将电流表串接在电路里直接测量，是将电流表串接在电路里直接测量， (2) (2)是用电压表并接在相应电路的电两端，测出电压除以电阻间是用电压表并接在相应电路的电两端，测出电压除以电阻间接测量。接测量。 3、信信号号的的输输入入。将将信信号号发发生生器器调调至至需需要要的的中中频频正正弦弦波波（此此实实验验中中用用f=5KHzf=5KHz）及及适适当当幅幅度度（必必须须用用示示波波器器读读数数），将将信信号号源源信信号号端端（红红线线夹夹）接接在在电
7、电路路的的输输入入端端，地地线线（黑黑线线夹夹）接接在在电电路路板板的的公共地线上。公共地线上。4、用用示示波波器器观观察察输输入入输输出出波波形形。将将双双通通道道示示波波器器的的两两个个探探头头分分别别接接于于放放大大器器输输入入输输出出测测量量点点，接接法法同同信信号号源源，红红线线夹夹为为信信号号线线，接接在在测测量量点点，黑黑线线夹夹为为地地线线，接接在在电电路路板板的的公公共共地地线线上上。如如果果示示波波器器的的探探头头是是带带衰衰减减器器的的弹弹簧簧式式探探针针，则则探探针针是是信信号号线线，用用手手将将探探针针弹弹出出钩钩在在测测量量点点，探探针针旁旁边边的的黑黑线线夹夹即即
8、是是地地线线，夹夹在在公公共共地地上。上。 用双通道对比观察输入输出波形，有无失真及相位差。用双通道对比观察输入输出波形，有无失真及相位差。 关关于于公公共共地地的的概概念念，电电子子测测量量中中，所所有有的的信信号号不不论论交交流流还还是是直直流流及及所所有有测测量量仪仪器器，都都有有一一个个公公共共参参考考电电位位的的问问题题。这这个个公公共共参参考考电电位位就就是是公公共共地地，因因而而电电源源的的正正负负、信信号号的的正正负负均均是是相相对对公公共共地地而言的。而言的。5、首首先先测测出出此此时时的的静静态态工工作作点点UBE，UCE。调调节节Rw,使使IC=3mA（即即U=3V），由
9、由函函数数发发生生器器输输出出一一个个f=5KHZ的的正正弦弦波波，加加在在C点点，信信号号电电压压幅幅度度约约为为u=500mvP-p(即即U=180mVrms)，即即，us=50mvp-p(Rs左侧左侧)。实验内容实验内容2:二、二、测量放大器中频段放大倍数测量放大器中频段放大倍数Au和和AuS 在上述参数情况下，用示波器测出放大器的输入电压在上述参数情况下，用示波器测出放大器的输入电压与输出电压与输出电压ui,us,u0，计算放大倍数计算放大倍数Au、Aus,(us为为Rs左左侧的信号电压侧的信号电压)。注意，此时输出波形应稳定、大小适。注意，此时输出波形应稳定、大小适中且不应失真。如使
10、用模拟示波器则只需测出信号的中且不应失真。如使用模拟示波器则只需测出信号的峰峰值或使用毫伏表测出其有效值。峰峰值或使用毫伏表测出其有效值。 实验内容实验内容3:3. 考察考察T1放大器工作点和电路参数变化对放大性能的影响放大器工作点和电路参数变化对放大性能的影响（1）集电极电流变化的影响。）集电极电流变化的影响。取取Rc=Rc1=1k，调节调节Rw使使Ic分别为分别为2毫安、毫安、3毫安、毫安、4毫安、毫安、5毫毫安，安，6毫安时，参照内容毫安时，参照内容2测出放大倍数，互相比较。（可保持输测出放大倍数，互相比较。（可保持输入入us不变不变,在在5060mvp-p 范围选取）。范围选取）。（2
11、）集电极电阻）集电极电阻Rc变化的影响。变化的影响。 取取IcIc=3mA=3mA，分别测出分别测出RcRc=R=Rc1c1=1k=1k和和RcRc=R=Rc2c2=2k=2k时的电压放大倍数时的电压放大倍数A Au u，A Ausus并相互比较。并相互比较。 实验内容实验内容4:4.放大器的最佳工作点与晶体管输入动态范围的研究放大器的最佳工作点与晶体管输入动态范围的研究（1）取）取Rc=1k，调节调节Rw使使Ic=3mA，当输入电压由小增大时，当输入电压由小增大时，用示波器观察放大器的输出波形，（注意始终保持波形大小适中）用示波器观察放大器的输出波形，（注意始终保持波形大小适中）会发生波形下
12、端削波（是饱和还是截止失真？）会发生波形下端削波（是饱和还是截止失真？） 演示波形失真演示波形失真 ，说明静态工作点不在动态特性曲线中点。测出当输出波形最大，说明静态工作点不在动态特性曲线中点。测出当输出波形最大而不失真时的输入电压值而不失真时的输入电压值uimax 。（2）加大输入电压，输出波形失真，调节加大输入电压，输出波形失真，调节Rw,使其不失真，再加使其不失真，再加大输入信号，输出又失真，再调节大输入信号，输出又失真，再调节Rw使得当输入信号电压逐渐加使得当输入信号电压逐渐加大时，输出波形正负向同时出现失真大时，输出波形正负向同时出现失真 演示双向同时失真演示双向同时失真 ，即表，即
13、表示此时放大器的静态工作点已选择在动态特性曲线的中点，记录示此时放大器的静态工作点已选择在动态特性曲线的中点，记录此时的静态工作点此时的静态工作点ICQ值和值和UCEQ值，并测出当输出电压最大而不失值，并测出当输出电压最大而不失真时的晶体管输入电压真时的晶体管输入电压uimax值。此即为晶体管最大允许输入电压值。此即为晶体管最大允许输入电压值。此时放大器的动态范围最大。值。此时放大器的动态范围最大。放大器的动态范围是指放大器输出不失真时允许的最大输入信号放大器的动态范围是指放大器输出不失真时允许的最大输入信号电压，即电压，即uimax。显然，放大器处在最佳工作点时，允许的不失真显然，放大器处在
14、最佳工作点时，允许的不失真输入电压最大，此时放大器的动态范围最大。输入电压最大，此时放大器的动态范围最大。实验内容实验内容5 5、单级放大器幅频特性的测量单级放大器幅频特性的测量1、将开关K3、K4、K5、K6、K7均合向“1”位置，即为图3-5测量电路右侧单级放大器（虚线右侧）。（元件参数取C1=C11=5F，C2=C21=5F，Ce=Ce1=47F，CL不接入电路）。2、B点对地输入频率为5KHZ的正弦信号， us=200300mvp-p.用示波器监视放大器输入信号ui（R4两端），调节信号发生器使放大器输入信号有效值Ui=10mvrms（约为30mVp-p）3、。用示波器（或用毫伏表）监
15、测放大器的D点输出电压。4、用逐点法测量放大器的幅频特性，以5KHz为中频分别向低端和高端逐点测量，直到半功率点以下13个点为止。实验内容实验内容6 6、考察放大器元件参数变化对放考察放大器元件参数变化对放大器幅频特性的影响大器幅频特性的影响 （1）取C1=C12=0.47F、C2=C21=5F、Ce=47F，测出放大器通频带的低频截止率。（2）取C1=C11=5F、C2=C22=0.47F,Ce=47F,测出放大器通频带的低频截止率。（3）取C1=C11=5F、C2=C21=5F，Ce=Ce2=470F。测出放大器通频带的低频截止率。（4）在（3）参数基础上，合上K7（开关纽子向下）接入CL
16、测出放大器通频带的高频截止频率。 实验内容实验内容7 7、两级放大器的频率响应两级放大器的频率响应 1、测量T1管放大器的频率响应。用实验二电路，即实验板左侧放大器，开关K1、 K2 、K3均合在“1”，调节RW使IC1=2mA，在C点输入=5KHz的正弦信号，保持放大器输入信号不变（用示波器监视RS右端，电容C1左端）约5mv有效值(15MvP-P)。按前述方法测出T1放大器中频段放大倍数A1，及上下截止频率。2、将开关K2和K3均合在“2”，两级放大器联接.仍使IC1=2mA,T2放大器各参数与内容“1”相同，即：C11=C21=5f,Ce=47f,CL不接入。 在C点输入频率为5KHz的正弦信号，使T1放大器输入（RS右端，电容C1左侧） ui=6-8mvp-p保持不变，按照前述方法测出级联放大器的频率响应曲线，确定总的上下界频 和。并同时测出放大器中频段的总放大倍数。
