晶体管单级放大器

一.  试验目的

（1）       掌握Multisium11.0仿真软件分析单级放大器主要性能指标的方法。

（2）       掌握晶体管放大器静态工作点的测试和调整方法，观察静态工作点对放大器输出波形的影响。

（3）       测量放大器的放大倍数，输入电阻和输出电阻。

二.  试验原理及电路

  

V_BQ=R_B2V_CC/(R_B1+R_B2)

I_CQ=I_EQ=(V_BQ-V_BEQ)/R_E

I_BQ=I_CQ/β;

V_CEQ=V_CC-I_CQ(R_C+R_E)

 

1.       静态工作点的选择和测量

放大器的基本任务是不失真的放大信号。为了获得最大输出电压，静态工作点应选在输出特性曲线交流负载线的中点。若工作点选的太高会饱和失真；选的太低会截止失真。

  静态工作点的测量是指接通电源电压后放大器不加信号，测量晶体管集电极电流I_CQ和管压降V_CEQ。

本试验中，静态工作点的调整就是用示波器观察输出波形，让信号达到最大限度的不失真。当搭接好电路，在输入端引入正弦信号，用示波器输出。静态工作点具体调整步骤如下：

根据示波器观察到的现象，做出不同的调整，反复进行。当加大输入信号，两种失真同时出现，减小输入信号，两种失真同时消失，可以认为此时静态工作点正好处于交流负载线的中点，这就是静态工作点。去点信号源，测量此时的V_CQ，就得到了静态工作点。

2.       电压放大倍数的测量

电压放大倍数是输出电压V₀与输入电压V_i之比

A_v=V₀/V_i

3、输入电阻和输出电阻的测量

（1）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，测试电路如图  2.1-3（a）所示。在输入回路中串接一外接电阻R=1KΩ，用示波器分别测出电阻两端的电压Vs和Vi，则可求得放大电路的输入电阻Ri为

电阻R值不宜取得过大，否则会引入干扰；但也不能取得过小，否则测量误差比较大。通常取与Ri为同一数量级比较合适。

（2）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开路时的输出电压V’o，带上负载RL后的输出电压Vo，经过计算求得。由图  2.1-3（b）可知

由此可求得输出电阻为

三.  试验内容

1.       静态工作点的调整和测量

（1）       如下图(2.1_1)接入信号发生器和示波器，示波器A通道接输入信号，B通道接输出信号。

（2）      

在输入端加1kHz，幅度为20mV（峰峰值）的正弦波。按A或shift+A调节电位器使示波器显示的波形达到最大不失真。

（3）        撤掉信号发生器，使输入信号V_i=0，用万用表测量三极管三个级分别对地的电压，V_E,V_B,V_CEQ,I_CQ,根据I_EQ=V_EQ/R_E

估算I_CQ，将测量结果记录在下表

 

2.       电压放大倍数的测量

（1）       输入信号为1kHz，幅度为20mV（峰峰值）的正弦信号，输出端开路（R_L=∞）时，用示波器分别测V_i，V₀^’ 的大小，再根据公式算出电压放大倍数

（2）       放大电路输出端接入2kΩ的负载电阻R_L输入电压V_i不变，测出此时的输出电压V_0,并算出此时的电压放大倍数，分析负载对放大电路电压放大倍数的影响。

（3）       用示波器双踪观察V_0，V_i的波形，比较他们的相位关系。

3.       输入电阻和输出电阻的测量

（1）.用示波器分别测出电阻两端电压V_S和V_i，利用公式可计算出放大电路的电阻R_i的大小。电路如图所示：

 

               （2）根据测得的负载开路时输出电压V₀^’和接上2kΩ负载时的输出电压V₀，利用公式计算放大电路的输出电阻R₀。

测试结果如下表：

4.       测量最大不失真输出电压

调节信号发生器输入电压V_i的大小，直到输出波形要出现失真，这时示波器所显示正弦波电压V_om，即为放大电路最大不失真输出电压。

三．试验结果分析与讨论

     1.实验结果

       （1）静态工作点如上表3-1.3。

       

        

       （2）电压放大倍数测量：

          R_L=∞时，V_i=5.256mv，V₀^’=722.443mv，电压放大倍数A_v=137.45

          R_L=2kΩ时，V_i=5.349mv，V₀^’=422.664mv，电压放大倍数A_v=79.01

          V_i与V₀^’ 的波形：

       

     显然的V_i与V₀^’的相位相差180^。。

   （3）输入电阻与输出电阻见表3-3.1.

     2.分析与讨论

（1） 分析静态工作点，电压放大倍数的实测值与理论值有何差异?为什么?

负载开路时，电压放大倍数理论估算值A_V=133.33 ,实际测量值A_V^’=137.45，差距不大。而R_L=2kΩ时，电压放大倍数理论估算值A_V=66.67，实际测量值A_V^’=137.45，误差明显。理论估算时没有考虑三极管的电容特性以及对r_bb^’,U_be都是估算的，不精确。

（2） 负载电阻R_L对放大增益的影响。

    负载电阻R_L会减小放大增益。

（3） 试验过程中，如果将信号发生器或示波器接线换位，会出现什么问题？

试验过程中，如果将信号发生器或示波器接线换位，将会出现相位相反，电压表或电流表示数为负数。

（4） 如果不断开集电极电阻R_C，如何测量集电极电流I_C。这种方法称为什么测量方法？

     用万用表（电压当）先测出R_C两端的电压降，然后根据已知的R_C的值，算出I_C。这种方法称为间接法。

 

第二篇：任务二 阻容耦合单级晶体管放大器实验报告

任务二阻容耦合单级晶体管放大器实验报告

一、        已知条件：Vcc=+12V，RL=3

二、        主要技术指标：

三、     实验仪器：示波器、万用表、模拟实验箱、信号源、若干导线等。

四、   电路工作原理：如图所示电路，它采用的是分压式电流负反馈偏置电路，放大器的静态工作点 Q主要由 RB1 RB 2 RE RC 及电源电压 VCC 所决定，该电路利用电阻RB1 RB 2 的分压固定基极电位 V BQ .如果满足条件 I 1 I BQ 当温度升高时 I CQ —VEQ —VBE — I BQ — I CQ 结果抑制了 I CQ的变化，从而获得稳定的静态工作点。

五、     电路的设计与调试

1、电路设计：1 在面包板或万能板上安装好电路，测量并调整静态工 作点。 2 测量设计好的电路的偏置电压和电流； 3 测量所设计电路的实际电压放大倍数； 4 测量所设计电路的实际输入、输出电阻。

2、电路调试

静态工作点,对于小信号放大器，一般取

4.54V        4.31V    3.82V             

六、主要技术指标的测量

七、误差分析

（1）电压增益

理论计算值取60，相对误差=（60-40）60×100%=33.3%

（2）输入电阻

理论值≈=2.25Ｋ，实测值=3.48K

相对误差

（3）输出电阻

理论值实测得=3K

相对误差