晶体管单级放大电路

实验目的：

    1.掌握放大电路的组成，基本原理及放大条件。

    2.掌握放大电路静态工作点的测量方法。

    3.观察晶体管单级放大电路的放大现象。

实验仪器：

    1.双踪示波器

    2.函数发生器

    3.数字万用表

    4.交流毫伏表

    5.直流稳压电源

实验原理：

   1.晶体管，又叫半导体三极管，其主要分为两大类：双极性晶体管(包含发射极，基极和集电极)和场效应晶体管(包括源极，栅极，漏极)。晶体管在电路中主要起放大和开关的作用。

   2.共射放大电路原理图：

   3.放大电路的本质为它利用晶体管的基极对集电极的控制作用来实现，即iC=  iB。放大的前提是晶体管的发射极正偏，集电极反偏。

   4.放大电路的电压放大倍数是指电压不失真时，输出电压U0与输入电压Ui振幅或有效值之比，即Au=U0/Ui

   5.输出电阻R0是指从放大器输出端看进去的等效电阻，其反映了放大器带负载的能力，在被测放大器后加一个负载电阻RL，输入端加正弦信号，分别测空载时和加负载电阻RL时的输出电压U0与UL，则RL=(U0-UL)/UL。

   6.输入电阻Ri是指从放大器输入端看进去的等效电阻，其大小表示放大器从信号源获取电流的多少。在信号源与放大器之间串入一个样电阻Rs，分别测出UA与UB,则：Ri=UAXRs/(UB-UA)。

实验内容：

  1.静态工作点测量

    实验电路：

    实验步骤：

    1.使用万用表检查三极管的好坏：红笔接三极管基极，黑笔接集电极或射极，此时PN结正偏，若显示数字为“500~700”（PN结正向导通管压降的毫伏值），说明其正向导通。当用黑笔接基极，红笔分别接集电极.射极，此时PN结反偏，如果显示“1”，说明其反向不导通。当红笔接射极，黑笔接集电极，显示“1”，表示不导通；交换红黑笔，显示“1”，表示不导通。测试三极管满足上述数值，基本可以认为三极管是好的。

    2.按照实验电路图连接电路。稳压电源的+极接到电路的Vcc，-极接地。

    3.将稳压电源调到+12V，用万用表直流电压档测量静态工作点 UBQ,UCQ,UEQ。

    实验结果：

    提示：1.Ubq,Ucq,Ueq分别为晶体管各极对地的电压

          2.Icq=Ieq=Ueq/(Re1+Re2);  Ubeq=Ubq-Ueq;   Uceq=Ucq-Ueq

          3.静态工作点是载电路无输入信号下测量的

          4.Uceq:晶体管的集电极c与发射极e之间的电压。

  2.输入输出波形观察及放大倍数的测量

    实验步骤

     1.在第一个实验的基础上，在电路A点输入Ui=50mV（峰峰值），f=1kHz的正弦波信号。

     2.用示波器的二通道分别观察输入输出波形。

    实验结果：

Ui与Uo的波形

  3.输出电阻Ro的测量

    实验电路：

   

   实验步骤：

    1.安装实验电路图连接电路，并在输入端A点输入Ui=50mV（峰峰值），f=1kHz的正弦波信号。

    2.用示波器观察输出波形UL,保证不失真。

    3.测量带负载RL时的输出电压UL。

  实验结果：

  4.输入电阻Ri的测量：

    实验电路：

   实验步骤：

    1.安装上图连接电路，B端输入正弦信号UB=100mV（峰峰值），f=1kHz。

    2.用示波器观察输出波形Uo，保证输出不失真。

    3.测量A,B端的电压UA,UB。

   实验结果：

实验总结：

 

第二篇：晶体管单级放大电路的测试与分析

晶体管单级放大电路的测试与分析

                             

一、实验目的

 1、学习单级共射电压放大器静态工作点的设置与调试方法。

2、学习放大器的放大倍数（A_u）、输入电阻（R_i） 、输出电阻（R_o）的测试方法 。

3、观察基本放大电路参数对放大器的静态工作点、电压放大倍数及输出波形的影响。

4、进一步熟悉函数信号发生器、示波器、数字万用表和直流稳压电源等常用仪器的使用方法。

二、实验工具

电脑、Multisim

三、实验内容

 （一）如图所示，建立放大电路，进行静态分析。                              图S4-2  共发射极放大电路

                                        图S4-3   放大电路的输入输出波形

（二）、测量电路的静态工作点

   

                        图 S4-4  放大电路的直流工作点分析

（三）、测量电路的放大倍数、输入电阻、输出电阻。

   

1、放大倍数A_u的测量

方法一：瞬态分析法

    电压放大倍数是指输出电压与输入电压的有效值（或峰峰值）之比，即

                                                                                          （4 – 1）

                       图S 4-10  输入输出瞬态分析结果

从图S4-10读取输入、输出信号波形峰峰值，代入4 – 1：

  方法二：幅频特性的测量

                    图 S4-11  幅频特性图

     该电路的幅频特性如图S4-11所示。启动标尺移动至中频，如图知，A_v = - 115.07。

2、输入电阻R_i、输出电阻R_o的测量

                      图  S4-12  输入电阻和输出电阻的测量电路图

    图 S4-13  I_i、U_i、U_o1（带负载R₆=2.4 kΩ的输出电压）、U_o（不带负载的输出电压）的值

     仿真运行后，各表读数如图S4-13，读取各表的测量值得到：输入电流的有效无值I­_i = 2.948uA,输入电压U_i = 7.071mV,输出电压U­_o1 = 446.186V,输出电压U_o2 = 801.683。

      则

               

        

输入电阻R_i测量方法二：

                            图S4-14  输入电阻R_i的测量

      从图S4-14读取U_i = V（1）= 1.000V, I­_I = I(v1)=416.414uA,即

          

（四）测量电路的幅频特性，测出上、下限频率，计算通频带

                        图 S4-9  放大电路的交流分析结果

启动标尺，从图S4-9中可以看出，电路的下限频率f_L­ = 82.3Hz，上限频率f_L = 12.4MHz，通频带f_BW = f_H­­ - f_L­ = 12.4MHz – 82.4Hz = 12.4MHz

（五）、改变R­₁（V₁或V₂）的值，观察输出波形失真现象，探讨参数变化对输出波形的影响。

             若是静态工作点设置不合适，则会引起失真。如下图所示：

四、实验结论与思考

（1）、由实验可知，静态工作点的设置对放大电路的工作非常重要。在进行电信号放大时，必须先设置好静态工作点。

（2）、仿真电路中的电路必须要“接地”，这样才能使电路正常地工作。

 （3）、仿真电路中的很多细节都需要注意，需要我们细心去处理，某一细节处理不好就会影响电路的正常工作。比如说，连接点处理不好的话，可能就会使各个电表的读数与理论值相差很大，很明显是出错了。

思考：晶体管放大电路中，为了选择合适的偏置电阻，应采用什么仿真方法？

答：先要根据需求和具体三极管的参数资料，按教科书上的方法计算大致的参数，再通过仿真软件测试调整直至满足要求。根据实际项目的经验，电脑仿真并不能代表实际情况，所以在实际工程中还需要实际测量和调整。

心得体会：通过本次仿真实验，我学会了晶体管单级放大电路的测试与分析，单级共射电压放大器静态工作点的设置与调试方法。放大器的放大倍数（A_u）、输入电阻（R_i） 、输出电阻（R_o）的测试 。了解了基本放大电路参数对放大器的静态工作点、电压放大倍数及输出波形的影响。 进一步熟悉函数信号发生器、示波器、数字万用表和直流稳压电源等常用仪器的使用方法。本次仿真实验加深对放大电路理论知识的了解。