晶体管共射极单管放大器实验报告

                                           

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一、实验目的

（1）学会放大器静态工作点的调试，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（1）所示为电阻分压式工作点稳定单管放大器实验电路图。它的偏置电路采用和组成的分压电路，并在发射极中接有电阻。以稳定放大器的静态工作点。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相位相反、幅值被放大了的输出信号，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)所示的电路图中，当流过偏置电阻和的电流远大于晶体管T的基极电流时（一般为5～10倍），则它的静态工作点可用下式估算

                             ≈

                            

                            

电压放大倍数为

                             

式中，为三极管动态输入电阻。

输入电阻为

                            

输出电阻为

                            

由于电子技术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，离不开测量和调试技术。在设计前应测量所用元件的参数，为设计电路提供必要的依据；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。一个优质的放大器，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案外，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 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电流表和直流电压表，分别测量晶体管的集电极电流以及各电极对地的电位一般试验中，为避免断开集电极，所以采用测量电压,然后算出的方法获得。例如，只要测出,即可用

                            

算出，也可根据

                            

由确定。同时，也能算出

                             , 

为减小误差，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（或)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。如果工作点偏高，放大器在加交流信号以后易产生饱和失真，此时的负半周被削底，如图（2)a所示；如果工作点偏低，则易产生截止失真，即的正半周被缩顶（一般截止失真不如饱和失真明显），如图（2)b所示。这些情况都不符合不失真放大的要求，因而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，检查输出电压的大小和波形是否满足。如不满足，则应调节静态工作点的位置。

        

图（2）静态工作点对波形失真的影响

    改变电路参数都会引起静态工作点的变化，如图（3）所示。但通常多采用调节偏置电阻的方法对改变静态工作点，如减小，则可使静态工作点提高等。

最后还要说明的是，上面所说的工作点“偏高”或“偏低”不是绝对的，应该是相对信号的幅度而言的。如果输入信号幅度很小，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，静态工作点应尽量靠近交流负载线的中点

          

图 (3)   电路参数对静态工作点的影响

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，在输出电压不失真的情况下，用交流电流表测出和有效值和，则

                            

2)输入电阻的测量

     为了测量放大器的输入电阻，按图（4)所示电路在被测放大器的输入端与信号源之间串入一已知电阻在放大器正常工作的情况下，用交流电流表测出和，根据输入电阻的定义可得

                            

        

图　（４）　　输入、输出电阻测量电路

测量时应注意以下几点。

?由于电阻R两端没有电路公共接点，所以测量R两端电压时必须分别测量和，然后按求出值

?电阻R的值不宜取得过大或过小，以免产生较大的测量误差，通常取与的值在同一数量级为好，本实验可取Ｒ＝１～２。

３）输出电阻的测量

按图（４）所示电路，在放大器正常工作条件下，测出输出端不接负载的输出电压和接入负载后的输出电压，根据

　　　　　　　　　　　　　　　

即可求出

　　　　　　　　　　　　　　　

在测试中应注意，必须保持接入前后输入信号的大小不变。

４）最大不失真输出电压的测量（最大动态范围）

如上所述，为得到最大动态范围，应将静态工作点调在交流负载线的中点。为此，在放大器正常工作情况下，逐步增大输入信号的幅度，同时调节（改变静态工作点），用示波器观察，当输出波形同时出现削底和缩顶现象时，如图（５）所示，说明静态工作点已调到交流负载线的中点。然后反复调整输入信号，使波形输出幅度最大，且无明显失真时，用交流毫伏表测出（有效值），则动态范围等于；或用示波器直接读出来。

　　　　　　　　　　　　

图　（５）　　静态工作点正常输入信号过大引起的失真

 5）放大器幅频特性的测量

放大器的幅频特性是指放大器的电压放大倍数与输入信号频率?之间的关系曲线。单管阻容耦合放大器的幅频特性曲线如图（６）所示，为中频电压放大倍数，通常规定电压放大倍数随频率变化下降到中频放大倍数的倍，即０．７０７所对应的频率分别称为下限频率和上限频率，则通频带

　　　　　　　　　　　　

放大器幅率特性的测量就是测量不同频率信号时的电压放大倍数。为此，可采用前述测的方法，每改变一个信号频率，测量其相应的电压放大倍数。测量时应注意取点要恰当，在低频段与高频段应多测几点，在中频段可以少测几点。此外，在改变频率时，要保持输入信号的幅度不变，且输出波形不得失真。

　　

图　（６）　　幅频特性曲线

三、实验设备及仪器

所需实验设备及仪器列于表（１）中。

表 （1）

                     

图 (7)  晶体三极管管脚排列

四、实验内容与步骤

1、调试静态工作点

接通直流电源前，先将调至最大，函数信号发生器输出旋钮旋至零。接通12V电源，调节，使（即)；用直流电压表、、,用万用电表测量值并记入表（2)中。

表 （2）         

2、测量电压放大倍数

   在放大器输入端加入频率为1 的正弦信号，调节函数信号发生器的输出旋钮使放大器输入端输入电压，同时用示波器观察放大器输出电压波形；在波形不失真的条件下，用交流电压表测量下述3种情况的值，用双踪示波器观察和的相位关系并记入表(3）中。

表 （3）                 

3、观察静态工作点对电压放大倍数的影响

   置，,适量，调节，用示波器监视输出电压波形，在不失真的条件下，测量数组和值，记入表（4）中。

表 (4)          =      

注意:测量时，要先将信号源输出旋钮旋至零（即使=0)

4、观察静态工作点对输出波形失真的影响

   置，，，调节使，测出值，再逐步加大输入信号，使输出电压足够大但不失真；然后保持输入信号不变，分别增大和减小，使波形出现失真，绘出的波形，并测出失真情况下的和值，记入表（5）中，每次测和值时都要将信号源的输出旋钮选至零。

表 （5）                =       

5、测量最大不失真输出电压

   置，，调节输入信号的幅度和电位器，用示波器和交流电压表测量及值，记入表（6）中。

表 （6）          

 思  考  题

1、假设:3DG6的β=100，=20，，。 试估算放大器的静态工作点、电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。

2、能否用直流电压表直接测量晶体管的?为什么试验中要采用测，再间接算出的方法？

3、怎么样测阻值？

4、当调节偏置电阻，使放大器输出波形出现饱和失真或截止失真时，晶体管的管压降怎样变化？

5、改变静态工作点对放大电器的输入电阻有否影响？改变外接电阻对输出电有否影响？

6、在测试时，怎样选择输入信号的大小和频率？为什么信号频率一般选1，而不选100或更高?

7、测试中，如果将函数信号发生器、交流电压表、示波器中任一仪器的两个测试端子接线换位，将会出现什么问题？

　

　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　

 

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。