实验二 晶体管共射极单管放大器
一、实验目的
1.学会放大器静态工作点的调式方法和测量方法。
2.掌握放大器电压放大倍数的测试方法及放大器参数对放大倍数的影响。
3.熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的使用。
二、实验原理
图2—1为电阻分压式工作点稳定单管放大器实验电路图。偏置电阻RB1、RB2组成分压电路,并在发射极中接有电阻RE,以稳定放大器的静态工作点。当在放大器的输入端加入输入信号后,在放大器的输出端便可得到一个与输入信号相位相反、幅值被放大了的输出信号,从而实现了电压放大。
三、实验设备
1、 信号发生器
2、 双踪示波器
3、 交流毫伏表
4、 模拟电路实验箱
5、 万用表
四、实验内容
1.测量静态工作点
实验电路如图2—1所示,它的静态工作点估算方法为:
UB≈
图2—1 共射极单管放大器实验电路图
IE=≈Ic
UCE = UCC-IC(RC+RE)
实验中测量放大器的静态工作点,应在输入信号为零的情况下进行。
1)没通电前,将放大器输入端与地端短接,接好电源线(注意12V电源位置)。
2)检查接线无误后,接通电源。
3)用万用表的直流10V挡测量UE = 2V左右,如果偏差太大可调节静态工作点(电位器RP)。然后测量UB、UC,记入表2—1中。
表2—1
4)关掉电源,断开开关S,用万用表的欧姆挡(1×1K)测量RB2。将所有测量结果记入表2—1中。
5)根据实验结果可用:IC≈IE=或IC=
UBE=UB-UE
UCE=UC-UE
计算出放大器的静态工作点。
2.测量电压放大倍数
各仪器与放大器之间的连接图
关掉电源,各电子仪器可按上图连接,为防止干扰,各仪器的公共端必须连在一起后接在公共接地端上。
1)检查线路无误后,接通电源。从信号发生器输出一个频率为1KHz、幅值为10mv(用毫伏表测量ui)的正弦信号加入到放大器输入端。
2)用示波器观察放大器输出电压的波形,在波形不失真的条件下用交流毫伏表测量下表中三种情况下的输出电压值,记入表中。
表2—2
3)用双踪示波器观察输入和输出波形的相位关系,并描绘它们的波形。
*4.测量输入电阻和输出电阻
根据定义:输入电阻
输出电阻
表2—3
置RC=2.4KΩ,RL=2.4KΩ,IC=2.0mA,输入f=1KHz,ui=10mV的正弦信号,在输出电压波形不是真的情况下,用交流毫伏表测出uS、ui和uL记入表2—3中。断开负载电阻RL,保持uS不变,测量输出电压u0,记入表2—3中。
五、实验报告
1.列表整理实验结果,把实测的静态工作点与理论值进行比较、分析。
答:
实测的静态工作点与理论值基本一致, 实测UBE=UB-UE=0.6V,而理论为0.7V,产生误差的原因可能是UB、UE的值接近,这种接近的两个量相减的间接测量,则合成相对误差就比较大了。
2.分析静态工作点对放大器性能的影响。
答: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u。的负半周将被削底;
如工作点偏低则易产生截止,即u。的正半周被缩顶(一般截止失真不如饱和失真明显)。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测试,即在放大器的输入端加入一定的ui,以检查输出电压u。的大小和波形是否满足要求。如不满足,则应调节静态工作点的位置。
3.怎样测量RB2阻值?
答:测量在线电阻时,要确认被测电路没有并联支路并且被测电路所有电源已关断及所有电容已完全放电时,才可进行;因此本实验测量RB2时要将开关K断开。测量前先将开关转到电阻X1K档,然后把红、黑表笔短路,调整“0Ω”调整器,使指针指在0Ω位置上(万用表测量电阻时不同倍率档的零点不同,每换一档都应重新进行一次调零。),再把红、黑表笔分开去测被测电阻的两端,即可测出被测电阻RB2的阻值。
4.总结放大器的参数对电压放大倍数的影响及输入输出波形的相位如何。
答:由表2—2的实验结果可知:在静态工作点相同情况下
① RL越大,AV越大;RL越小,AV越小;
② RC越大,AV越大;RC越小,AV越小; AV与RL//RC成正比。实验满足公式。
③输入ui与输出uo的波形相位相反。
肇庆学院
实验二 射极跟随器实验报告
班别: 学号: 姓名: 指导老师:
一、实验目的
1、 掌握射极跟随器的特性及测试方法
2、 进一步学习放大器各项参数测试方法
二、实验仪器
DZX-1型电子学综合实验装置 一个、TDS 1002 示波器 一个、数字万用表 一个、色环电阻 一个、螺丝刀 一把、导线若干
三、实验原理
射极跟随器的原理图如图1所示。 它是一个电压串联负反馈放大电路,它具有输入电阻高,输出电阻低,电压放大倍数接近于1,输出电压能够在较大范围内跟随输入电压作线性变化以及输入、输出信号同相等特点。
图1 射极跟随器
射极跟随器的输出取自发射极,故称其为射极输出器。
1、输入电阻Ri
图1电路
Ri=rbe+(1+β)RE
如考虑偏置电阻RB和负载RL的影响,则
Ri=RB∥[rbe+(1+β)(RE∥RL)]
由上式可知射极跟随器的输入电阻Ri比共射极单管放大器的输入电阻Ri=RB∥rbe要高得多,但由于偏置电阻RB的分流作用,输入电阻难以进一步提高。
输入电阻的测试方法同单管放大器,实验线路如图2所示。
图2 射极跟随器实验电路
(其中,RL的测量值为0.995,取1.00;R的测量值为1.98)
即只要测得A、B两点的对地电位即可计算出Ri。
2、输出电阻RO
图1电路
如考虑信号源内阻RS,则
由上式可知射极跟随器的输出电阻R0比共射极单管放大器的输出电阻RO≈RC低得多。三极管的β愈高,输出电阻愈小。
输出电阻RO的测试方法亦同单管放大器,即先测出空载输出电压UO,再测接入负载RL后的输出电压UL,根据
即可求出 RO
3、电压放大倍数
图1电路
≤ 1
上式说明射极跟随器的电压放大倍数小于近于1,且为正值。 这是深度电压负反馈的结果。但它的射极电流仍比基流大(1+β)倍, 所以它具有一定的电流和功率放大作用。
4、电压跟随范围
电压跟随范围是指射极跟随器输出电压uO跟随输入电压ui作线性变化的区域。当ui超过一定范围时,uO便不能跟随ui作线性变化,即uO波形产生了失真。为了使输出电压uO正、负半周对称,并充分利用电压跟随范围,静态工作点应选在交流负载线中点,测量时可直接用示波器读取uO的峰峰值,即电压跟随范围;或用交流毫伏表读取uO的有效值,则电压跟随范围
U0P-P=2UO
四、实验内容
1、听课。动手做实验前,听指导老师讲课,知道实验过程的注意事项,掌握各测量器材的使用方法。
2、按图2组接电路;静态工作点的调整
接通+12V直流电源,在B点加入f=1KHz正弦信号ui,输出端用示波器监视输出波形,反复调整RW及信号源的输出幅度,使在示波器的屏幕上得到一个最大不失真输出波形,然后置ui=0,用万用表直流电压档测量晶体管各电极对地电位,将测得的原始数据记入表1。
表1 晶体管各电极对地电位UE、UE和UC以及流过RE电流IE
(在下面整个测试过程中保持RW值不变(即保持静工作点IE不变))
2、测量电压放大倍数Au
接入负载,在B点加f=1KHz正弦信号ui,调节输入信号幅度,用示波器观察输出波形uo,在输出最大不失真情况下,用示波器测Ui、UL值。将原始值记入表2。
表2 Ui、UL的值和电压放大倍数Au
图3 示波器波形图截图
3、测量输出电阻R0
接上负载RL=1K,在B点加f=1KHz正弦信号ui,用示波器监视输出波形,测空载输出电压UO,有负载时输出电压UL,将原始值记入表3。
表3 空载输出电压UO、有负载时输出电压UL和输出电阻R0
4、测量输入电阻Ri
在A点加f=1KHz的正弦信号uS,用示波器监视输出波形,分别测出A、B点对地的电位US、Ui,将原始值记入表4。
表4 A、B点对地的电位US和Ui以及输入电阻Ri
5、测试跟随特性
接入负载RL=1KΩ,在B点加入f=1KHz正弦信号ui,逐渐增大信号ui幅度,用示波器监视输出波形直至输出波形达最大不失真,并测量对应的UL值,将原始值记入表5。
表5 输出波形达最大不失真时的Ui和UL值
五、数据处理与分析
1、数据处理
将表1至表5的测量原始数据按三位有效数字对应填入表6至10。
表6 晶体管各电极对地电位UE、UE和UC以及流过RE电流IE
表7 Ui、UL的值和电压放大倍数Au
表8 空载输出电压UO、有负载时输出电压UL和输出电阻R0
表9 A、B点对地的电位US和Ui以及输入电阻Ri
表10 输出波形达最大不失真时的Ui和UL值
表7中,Au=UL/Ui=1.25/1.29=0.969≈0.97
表8中, =(1.27/1.24-1)*1.00*103=24.19KΩ≈24.2KΩ
表9中, =1.26/(1.29-1.26)*1.98=83.16≈83.2
2、数据分析
⑴ 由24.2KΩ, 83.2可知,射极跟随器输入电阻高,输出电阻低。
⑵ 由Au=0.97可知,射极跟随器的电压放大倍数小于近于1,且为正值。 这是深度电压负反馈的结果。但它的射极电流仍比基流大(1+β)倍, 所以它具有一定的电流和功率放大作用。
六、实验结论
1、射极跟随器输入电阻高,输出电阻低;
2、射极跟随器的电压放大倍数小于近于1。
七、实验感想
1.万能表不能测高频交流电。
2.测量点要尽量短。
3.直接测量电流不可行,可计算其两端电压,测量其两端电压。
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