肇庆学院

晶体管共射极单管放大器 实验报告

一、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。

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。它的偏置电路采用RB1和RB2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，从而实现了电压放大。

图2-1 共射极单管放大器实验电路

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（一般5～10倍），静态工作点Q可用下列公式估算：

 

电压放大倍数: 

输入电阻

Ri=RB1//RB2//rbe

输出电阻

RO≈RC

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，必须测量和调试。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，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。因此，除了学习放大器的理论知识和设计方法外，还必须掌握必要的测量和调试技术。

放大器的测量和调试一般包括：放大器静态工作点的测量与调试，消除干扰与自激振荡及放大器各项动态参数的测量与调试等。

1. 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ui＝0的情况下进行，即将放大器输入端与地端短接，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，所以采用测量电压UE或UC，然后算出IC的方法，例如，只要测出UE，即可用

 算出IC（也可根据  ，由UC确定IC），同时算出UBE＝UB－UE，UCE＝UC－UE。

为了减小误差，提高测量精度，应选用内阻较高的直流电压表。

（2）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）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输入电压ui，检查输出电压uO的大小和波形是否满足要求。如不满足，则应调节静态工作点的位置。

            （a）                           (b)

图2－2  静态工作点对uO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置电阻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。

图2－3  电路参数对静态工作点的影响

 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，如输入信号幅度很小，即使工作点较高或较低也不一定会出现失真。所以确切地说，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点。

2. 放大器动态指标测试

放大器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

三、实验设备与器件

D2X-1型电子学综合实验装置，示波器，导线若干。

四、实验内容

实验电路如图2－1所示。各电子仪器可按实验一中图1－1所示方式连接，为防止干扰，各仪器的公共端必须连在一起，同时信号源、交流毫伏表和示波器的引线应采用专用电缆线或屏蔽线，如使用屏蔽线，则屏蔽线的外包金属网应接在公共接地端上。

1、调试静态工作点

接通直流电源前，先将RW调至最大， 函数信号发生器输出旋钮旋至零。接通＋12V电源、调节RW，使IC＝2.0mA（即UE＝2.0V）， 用直流电压表测量UB、UE、UC及用万用电表测量RB2值。记入表2－1。

表2-1

2、测量电压放大倍数

在放大器输入端加入频率为1KHz的正弦信号uS，调节函数信号发生器的输出旋钮使放大器输入电压Ui≈10mV，同时用示波器观察放大器输出电压uO波形，在波形不失真的条件下用交流毫伏表测量下述三种情况下的UO值，并用双踪示波器观察uO和ui的相位关系，记入表2－2。uo和ui波形如图2-2所示。

表2-2 IC=2.0mA Ui=184.00mV

图2-2 uo和ui波形如图

3、 观察静态工作点对电压放大倍数的影响

置RC＝2.4KΩ，RL＝∞，Ui适量，调节RW，用示波器监视输出电压波形，在uO不失真的条件下，测量数组IC和UO值，记入表2－3。

表2-3 RC=2.4KΩ RL=∞ Ui=184.0mV

测量IC时，要先将信号源输出旋钮旋至零（即使Ui＝0）。

五、实验数据分析与处理

（1）调试静态工作点

由表2-1的测量数据得：

UBE = UB-UE = 2.90-2.20 = 0.70V

UCE = UC-UEO = 7.24-2.20 = 5.04V

由数据分析得出静态工作点时表2-1-1

表2-1-1

（2）测量电压放大倍数

由表2-2的测量数据得：

当UO=2.83V时 ， 

当UO=1.34V时 ， 

当UO=1.31V时 ， 

即可得出测量电压放大倍数表2-2-1

表2-2-1

（3）观察静态工作点对电压放大倍数的影响

由表2-3的测量数据得：

当UO=1.28V时 ， 

当UO=1.29V时 ， 

当UO=1.32V时 ， 

当UO=1.30V时 ， 

当UO=1.31V时 ， 

即可得出静态工作点对电压放大倍数的影响表2-3-1

表2-3-1 RC=2.4KΩ RL=∞ Ui=184.0mV

六、实验结论

静态工作点中电流越大，输入电阻越小、电压放大倍数越大、输出电阻不受影响。静态工作点太大容易导致三极管进入饱和，静态工作点太小容易导致三极管截止。

Rc越大，电压放大倍数越大、输出电阻越大、输入电阻不受影响。

 

第二篇：实验一 晶体管共射极单管放大器

实验一　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.掌握放大器静态工作点、电压放大倍数、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。

二实验原理

图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RB1和RB2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u0，从而实现了电压放大。

图1共射极单管放大器实验电路

　　在图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（一般5～10倍），则它的静态工作点可用下式估算

　　　　　

UCE＝UCC－IC（RC＋RE）

　　电压放大倍数

输入电阻　

Ri＝RB1//RB2//rbe

输出电阻

RO≈RC

　　三、实验设备与器件

　　1.＋12V直流电源　　　　　　　2.函数信号发生器

　　3.双踪示波器　　　　　　　　　4.交流毫伏表

5.直流电压表6.直流毫安表

　　7.频率计　　　　　　　　　8.万用电表

　　9.晶体三极管3DG6×1(β＝50～100)或9011×1（管脚排列如图6所示）

电阻器、电容器若干

四实验内容

　　1.调试静态工作点

接通直流电源前，先将RW调至最大，函数信号发生器输出旋钮旋至零。接通＋12V电源、调节RW，使IC＝2mA（即UE＝2.0V）。用直流电压表测量UB、UE、UC的值，记入表1中。

表1静态工作点测试

　2.测量电压放大倍数

在放大器输入端加入频率为1KHz的正弦信号uS，调节函数信号发生器的输出旋钮使放大器输入电压U5增大，同时用示波器观察放大器输出电压uO波形，在波形将要失真而不失真的临界状态下，在示波器上读取Us和Uo值，并观察uO和us的相位关系，记入表2中。

表2电压放大倍数测量

　　　3.观察静态工作点对输出波形失真的影响

置RC＝2.4KΩ，RL＝2.4KΩ，ui＝0，调节RW使IC＝2mA，测出UCE值，再逐步加大输入信号，使输出电压u0足够大但不失真。然后保持输入信号不变，调节RW，使波形出现饱和失真，绘出u0的波形，并测出失真情况下的静态工作点值，记入表3中。然后再调节RP，在示波器上观察到截止失真，测出输出电压、绘出输出波形，测出静态工作点。

表3静态工作点对输出波形失真的影响

6预习要求

　　1.阅读教材中有关单管放大电路的内容并估算实验电路的性能指标。

　　假设：3DG6的β＝100，RB1＝20KΩ，RB2＝60KΩ，RC＝2.4KΩ，RL＝2.4KΩ。

　　估算放大器的静态工作点，电压放大倍数AV，输入电阻Ri和输出电阻RO

2.阅读实验附录中有关放大器干扰和自激振荡消除内容。

　　3.能否用直流电压表直接测量晶体管的UBE？为什么实验中要采用测UB、UE，再间接算出UBE的方法？

4.怎样测量RB2阻值？

　　5.当调节偏置电阻RB2，使放大器输出波形出现饱和或截止失真时，晶体管的管压降UCE怎样变化？

6.改变静态工作点对放大器的输入电阻Ri有否影响？改变外接电阻RL对输出电阻RO有否影响？

7.在测试AV，Ri和RO时怎样选择输入信号的大小和频率？

为什么信号频率一般选1KHz，而不选100KHz或更高？

8.测试中，如果将函数信号发生器、交流毫伏表、示波器中任一仪器的二个测试端子接线换位（即各仪器的接地端不再连在一起），将会出现什么问题？

9.熟悉直流电流表、直流电压表、信号发生器、波特图仪、示波器、仿真仪器仪表的使用.

7实验总结

1.列表整理测量结果，并把实测的静态工作点、电压放大倍数之值与理论计算值及仿真值比较（取一组数据进行比较），分析产生误差原因。

2.讨论静态工作点变化对放大器输出波形的影响。

3.分析讨论在调试过程中出现的问题。