《浙江大学电工电子学实验课件实验3.三极管共射极放大电路》由会员分享，可在线阅读，更多相关《浙江大学电工电子学实验课件实验3.三极管共射极放大电路（33页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、三极管共射极放大电路三极管共射极放大电路一、实验目的一、实验目的1. 学习共射放大电路的设计方法、安装与调试技术；学习共射放大电路的设计方法、安装与调试技术；2. 掌握放大器静态工作点的测量与调整方法，了解在不掌握放大器静态工作点的测量与调整方法，了解在不同偏置条件下静态工作点对放大器性能的影响；同偏置条件下静态工作点对放大器性能的影响；3. 学习放大电路的电压放大倍数、输入电阻、输出电阻学习放大电路的电压放大倍数、输入电阻、输出电阻及频率特性等性能指标的测试方法；及频率特性等性能指标的测试方法；4.了解静态工作点与输出波形失真的关系，掌握最大不了解静态工作点与输出波形失真的关系，掌握最大不失
2、真输出电压的测量方法；失真输出电压的测量方法；5.进一步熟悉示波器、函数信号发生器、交流毫伏表的进一步熟悉示波器、函数信号发生器、交流毫伏表的使用。使用。二、相关知识二、相关知识实验准备：实验准备：阅读实验说明部分内容。阅读实验说明部分内容。焊接好实验所需电路图！焊接好实验所需电路图！检查所焊好的电路是否与原理图一致！检查所焊好的电路是否与原理图一致！二、相关知识二、相关知识 要使放大器不失真地放大，工作点必须选择合适。要使放大器不失真地放大，工作点必须选择合适。初选静态工作点时，可以选取直流负载线的中点，初选静态工作点时，可以选取直流负载线的中点， 即即UCE1/2UC或或IC1/2ICS。
3、 (ICS为集电极饱和电流，为集电极饱和电流，ICSUC/RC)。 这样便可获得较大输出动态范围。当放大器输出端这样便可获得较大输出动态范围。当放大器输出端接有负载接有负载RL时，因交流负载线比直流负载线要陡，所以时，因交流负载线比直流负载线要陡，所以放大器动态范围要变小，如图放大器动态范围要变小，如图1所示。当发射极接有电所示。当发射极接有电阻时，也会使信号动态范围变小。要得到最佳静态工作阻时，也会使信号动态范围变小。要得到最佳静态工作点，还要通过调试来确定，一般用调节偏置电阻点，还要通过调试来确定，一般用调节偏置电阻RP的方的方法来调整静态工作点。法来调整静态工作点。二、相关知识二、相关知
4、识图图1 放大器最佳静态工作点放大器最佳静态工作点二、相关知识（工作电源）二、相关知识（工作电源）0V +Vc(+12V)二、相关知识（测量线）二、相关知识（测量线）同轴连接器同轴连接器信号参考信号参考屏蔽线屏蔽线信号输入信号输入二、相关知识（电路原理图）二、相关知识（电路原理图）二、相关知识（元件清单）二、相关知识（元件清单）代号代号 名名称称规规格格数数量量T三三极极管管90131RS电电阻阻器器5K11R1电电阻阻器器15K1R2 Rc RL电电阻阻器器3K3Re电电阻阻器器2K1C1 C2电电容容器器102Ce电电容容器器1001二、相关知识（焊接布置图）二、相关知识（焊接布置图）二、
5、相关知识（焊接布置图）二、相关知识（焊接布置图）二、相关知识（晶体管管脚图）二、相关知识（晶体管管脚图）三、实验电路图三、实验电路图晶体管共射极放大电路原理图晶体管共射极放大电路原理图电路参数：电路参数：T：9013（NPN）；）；RP=10K；R1=15K、R2=3K、Re=2K、Rc=3K、RL=3K、Rs=5K1；C1=10F、C2=10F、Ce=100F。四、实验内容四、实验内容1.静态工作点的调整和测量静态工作点的调整和测量2.RL及及RL3K时，电压放大倍数的测量时，电压放大倍数的测量3.输入电阻和输出电阻的测量输入电阻和输出电阻的测量4.放大电路上限频率放大电路上限频率fH、下限
6、频率、下限频率fL的测量的测量5.观察静态工作点对输出波形的影响观察静态工作点对输出波形的影响1. 静态工作点的静态工作点的调整和测量调整和测量1.按所设计的放大器的元件参数焊接电路，根据电路原按所设计的放大器的元件参数焊接电路，根据电路原理图仔细检查电路的完整性和焊接质量。理图仔细检查电路的完整性和焊接质量。2.开启直流稳压电源，将直流稳压电源的输出调整到开启直流稳压电源，将直流稳压电源的输出调整到12V，并用万用表检测输出电压，确认后，关闭直流，并用万用表检测输出电压，确认后，关闭直流稳压电源。稳压电源。3.将放大器电路板的工作电源端与将放大器电路板的工作电源端与12V直流稳压电源接直流稳
7、压电源接通。然后，开启直流稳压电源。此时，放大器处于工通。然后，开启直流稳压电源。此时，放大器处于工作状态。作状态。1. 静态静态工作点的调整和测量工作点的调整和测量4.调节电位器调节电位器RP，使电路满足设计要求（，使电路满足设计要求（ICQ1.5mA）。为方便）。为方便起见，测量起见，测量ICQ时，一般采用测量电阻时，一般采用测量电阻Rc两端的压降两端的压降VRc，然后，然后根据根据ICQ =VRcRc计算出计算出ICQ 。5.测量测量晶体管共射极晶体管共射极放大电路的静态工作点，并将测量值与理论放大电路的静态工作点，并将测量值与理论估算值记录在下表中。估算值记录在下表中。要充分考虑到万用
8、表直流电压档内阻对被测电路的影响要充分考虑到万用表直流电压档内阻对被测电路的影响 。如果测出如果测出VCEQ0.5V，则说明三极管已经饱和；如果，则说明三极管已经饱和；如果VCEQ+VC则说明三极管已经截止。则说明三极管已经截止。晶体管若晶体管若VBEQ 2V，估计该晶体管已被击穿。，估计该晶体管已被击穿。测量值测量值理论估算值理论估算值VBQ(V)VBEQ(V)VCEQ(V)ICQ(mA)VBQ(V)VBEQ(V)VCEQ(V)ICQ(mA)2. 电压放大倍数的测量电压放大倍数的测量测量电压放大倍数测量电压放大倍数Au的方框图的方框图（放大电路的工作电源未表示）（放大电路的工作电源未表示）2
9、. 电压放大倍数的测量电压放大倍数的测量测量最大不失真输出测量最大不失真输出电压电压Uomax方框图方框图（放大电路的工作电源未表示）（放大电路的工作电源未表示）2. 电压放大倍数的测量电压放大倍数的测量1. 保持放大器的静态工作点不变保持放大器的静态工作点不变，调节函数信号发生器，调节函数信号发生器，使其使其输出频率输出频率f1kHz、幅度为、幅度为10mV的正弦波的正弦波，并将它，并将它加到放大电路的输入端，作为信号源电压加到放大电路的输入端，作为信号源电压Us。不接输出。不接输出负载电阻，即：负载电阻，即：RL(开路开路)。放大电路的输出端接示放大电路的输出端接示波器，观察示波器所显示的
10、输出电压波器，观察示波器所显示的输出电压Uo，当波形无失真，当波形无失真现象时，用现象时，用交流毫伏表分别测出交流毫伏表分别测出Us、Ui、U o（ RL）的大小，将其值记录在下表中。然后根据公式算出）的大小，将其值记录在下表中。然后根据公式算出电压放大倍数电压放大倍数Au。2.增大输入信号幅度，用示波器监视输出波形、交流毫伏增大输入信号幅度，用示波器监视输出波形、交流毫伏表测出最大不失真输出电压表测出最大不失真输出电压Uomax，并记录在下表中。，并记录在下表中。3. 测量时通常以饱和失真为准测量时通常以饱和失真为准(当当Q点位于中间时点位于中间时)。2. 电压放大倍数的测量电压放大倍数的测
11、量3.放大电路输出端接入负载电阻放大电路输出端接入负载电阻RL= 3K ，保持函数信，保持函数信号发生器输出频率号发生器输出频率f1kHz、幅度为、幅度为10mV的正弦波不的正弦波不变，测出此时的输出电压变，测出此时的输出电压Uo（ RL= 3K ），将其值），将其值记录在下表中。然后根据公式计算电压放大倍数记录在下表中。然后根据公式计算电压放大倍数Au，并分析负载对放大电路电压放大倍数的影响。并分析负载对放大电路电压放大倍数的影响。4.增大输入信号幅度，用示波器监视输出波形、交流毫增大输入信号幅度，用示波器监视输出波形、交流毫伏表测出最大不失真输出电压伏表测出最大不失真输出电压Uomax，并
12、记录在下表中。，并记录在下表中。2. 电压放大倍数的测量电压放大倍数的测量5. 用示波器双踪观察用示波器双踪观察Uo和和Ui的波形，测出它们的大小和的波形，测出它们的大小和相位。并将波形画在同一坐标纸上。相位。并将波形画在同一坐标纸上。测试条件测试条件实测值（有效值）实测值（有效值）理论值理论值Us（mV）Ui（mV）Uo或或Uo（V）Uomax （V）AuAuRL=RL=3K表：表：注意注意 在做最后一个实验之前，应一直保持静态工作点不变。如在做最后一个实验之前，应一直保持静态工作点不变。如果不小心调了电位器果不小心调了电位器R RP P，则应重新进行静态调试，然后再继续则应重新进行静态调试
13、，然后再继续完成各个实验。完成各个实验。3. 输入电阻和输出电阻的测量输入电阻和输出电阻的测量输入电阻测量原理方框图输入电阻测量原理方框图（放大电路的工作电源未表示）（放大电路的工作电源未表示）3. 输入电阻和输出电阻的测量输入电阻和输出电阻的测量输入电阻输入电阻 放大电路的输入电阻放大电路的输入电阻Ri可用电流电压法测量求得，可用电流电压法测量求得，调试电路如图所示。图中调试电路如图所示。图中R为已知外接电阻，用交流毫为已知外接电阻，用交流毫伏表分别测出伏表分别测出Us和和Ui，然后根据下式可求得放大电路的，然后根据下式可求得放大电路的输入电阻输入电阻Ri，即，即图图 放大电路输入电阻的测量
14、放大电路输入电阻的测量被被测测放放大大器器3. 输入电阻和输出电阻的测量输入电阻和输出电阻的测量输出电阻测量原理方框图输出电阻测量原理方框图（放大电路的工作电源未表示）（放大电路的工作电源未表示）3. 输入电阻和输出电阻的测量输入电阻和输出电阻的测量图图 放大电路输出电阻的测量放大电路输出电阻的测量输出电阻输出电阻 放大电路的输出电阻放大电路的输出电阻Ro可通过测量放大电路输出端可通过测量放大电路输出端开路时的输出电压开路时的输出电压Uo，带上负载，带上负载RL后的输出电压后的输出电压Uo，经计算求得，测试电路如图所示。，经计算求得，测试电路如图所示。 由图可知由图可知 由此可求得输出电阻为由
15、此可求得输出电阻为4. 放大电路上限频率放大电路上限频率fH、下限频率、下限频率fL的测量的测量放大电路的通频带放大电路的通频带 通常当电压增益下降到中频增益通常当电压增益下降到中频增益0.707倍时倍时(按功率分贝数即按功率分贝数即下降下降3dB)所对应的上下限频率用所对应的上下限频率用 fH和和 fL表示，如图所示，则表示，如图所示，则fH与与fL之间的范围就称为放大电路的通频带宽度之间的范围就称为放大电路的通频带宽度BW 。即即 BW= fH - fL频率特性曲线图频率特性曲线图4. 放大电路上限频率放大电路上限频率fH、下限频率、下限频率fL的测量的测量上下限频率测量原理方框图上下限频
16、率测量原理方框图（放大电路的工作电源未表示）（放大电路的工作电源未表示）4. 放大电路上限频率放大电路上限频率fH、下限频率、下限频率fL的测量的测量测量方法测量方法 在在ICQ1.5mA，RL=情况下，将频率为情况下，将频率为1KHz的正的正弦信号加在放大器的输入端，增大输入信号幅度，监视弦信号加在放大器的输入端，增大输入信号幅度，监视输出电压输出电压Uo仍保持不失真的正弦波。仍保持不失真的正弦波。 用交流毫伏表测用交流毫伏表测出此时输出电压值出此时输出电压值Uo；保持信号源输出信号幅度不变，；保持信号源输出信号幅度不变，改变信号源输出频率（增加或减小）改变信号源输出频率（增加或减小） ，当
17、交流毫伏表测，当交流毫伏表测数的输出电压值达到数的输出电压值达到Uo0.707值时，停止信号源频率的值时，停止信号源频率的改变，此时信号源所对应的输出频率即为上限频率改变，此时信号源所对应的输出频率即为上限频率fH或或下限频率下限频率fL。5. 观察观察静态工作点对输出波形的影响静态工作点对输出波形的影响在在ICQ1.5mA，RL=情况下，将频率为情况下，将频率为1KHz的正弦信号加在放的正弦信号加在放大器的输入端，增大输入信号幅度，监视输出电压大器的输入端，增大输入信号幅度，监视输出电压Uo仍保持不失仍保持不失真的正弦波。真的正弦波。 a)将电位器将电位器RP的阻值调为最大，此时静态电流的阻
18、值调为最大，此时静态电流ICQ下降，用示下降，用示波器观察输出波形是否出现失真、记录此时的波形，并测出波器观察输出波形是否出现失真、记录此时的波形，并测出相应的集电极静态电流相应的集电极静态电流 。若失真不够明显，可适当增大。若失真不够明显，可适当增大Us。b)将电位器将电位器RP的阻值调为最小，此时静态电流的阻值调为最小，此时静态电流ICQ增大，观察增大，观察输出波形失真的变化，记录此时的波形，并测出相应的集电输出波形失真的变化，记录此时的波形，并测出相应的集电极静态电流极静态电流 。根据上述两种情况下所观察到的波形，说明集电极偏置电流的大根据上述两种情况下所观察到的波形，说明集电极偏置电流
19、的大小对放大电路输出动态范围的影响。小对放大电路输出动态范围的影响。5. 观察观察静态工作点对输出波形的影响静态工作点对输出波形的影响a)ICQ ，Uo出现饱和失真；出现饱和失真；b)ICQ，Uo出现截止失真；出现截止失真；c)ICQ正常，具有较大的加大输入信号不失真。正常，具有较大的加大输入信号不失真。a）饱和失真（底部失真）饱和失真（底部失真）b）截止失真（顶部失真）截止失真（顶部失真）c）不失真）不失真静态工作点对输出电压静态工作点对输出电压Uo波形的影响波形的影响五、思考题五、思考题1.在测试放大器的各项参数时，为什么要用示波器监视在测试放大器的各项参数时，为什么要用示波器监视输出波形
20、不失真？输出波形不失真？2.在测试在测试Au、Ri和和Ro时，怎样选择输入信号时，怎样选择输入信号Ui的大小的大小和频率？和频率？3.测试中，如果将信号源、毫伏表、示波器中的任一仪测试中，如果将信号源、毫伏表、示波器中的任一仪器的二个测试端上接线换位（即各仪器的接地端不再器的二个测试端上接线换位（即各仪器的接地端不再连在一起）。此时示波器上的波形将发生什么变化？连在一起）。此时示波器上的波形将发生什么变化？五、思考题五、思考题4.用示波器同时观察放大电路输入、输出波形的相位关用示波器同时观察放大电路输入、输出波形的相位关系时，示波器上有关按钮应置什么位置？系时，示波器上有关按钮应置什么位置？5
21、.当静态工作电流当静态工作电流ICQ通过测量通过测量VE或或VC来间接地得到时，来间接地得到时，分析万用表内阻对测量误差的影响。分析万用表内阻对测量误差的影响。6.试分析电路中的试分析电路中的Re、Ce起什么作用？起什么作用？7.如何判断放大器的截止和饱和失真？当出现这些失真如何判断放大器的截止和饱和失真？当出现这些失真时应如何调整静态工作点？时应如何调整静态工作点？六、实验报告要求六、实验报告要求1.实验目的、实验器材、实验电路及主要内容。实验目的、实验器材、实验电路及主要内容。2.画出测试放大电路的画出测试放大电路的Au、Vomax、Ri和和Ro时，有关时，有关仪器的接线图。仪器的接线图。3.整理实验数据（列表或作图表示），并与理论计算值整理实验数据（列表或作图表示），并与理论计算值相比较。相比较。4.分析输出电压波形与输入电压波形的相位关系、静态分析输出电压波形与输入电压波形的相位关系、静态工作点对输出波形的影响，画出失真的波形；工作点对输出波形的影响，画出失真的波形；5. 记录最大不失真输出电压幅度。记录最大不失真输出电压幅度。6. 简述实验体会及收获。简述实验体会及收获。
