实 验 报 告

实验名称  共射级单管放大电路

课程名称  模拟电子技术实验

 院系：控计学院           专业名称：           

学生姓名：               学号：           

 同组人：                 实验台号：      

指导教师：               成绩：

实验日期：          

华北电力大学

实验报告要求：

一、 实验目的及要求：

     学会放大电路静态工作点的调试方法，分析静态工作点对放大电路性能的影响。掌握放大电路电压放大倍数和最大不失真输出电压的测试方法。熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的使用。

二、 仪器用具

三、 实验原理

    

           

   如图所示为电阻分压式工作点稳定单管放大电路实验电路图。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，以稳定放大电路的静态工作点。挡在放大电路的输入端加入输入信号ui后，在放大电路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。

在图1-2电路中，当流过偏置电阻R_B1和R_B2的电流远大于晶体管T的基极

电流I_B（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// r_be

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,离不开测量和调试技术。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。

    放大电路的测量和调试一般包括：放大电路的静态工作点的测量与调试，消除干扰与自激振荡及放大电路各项动态指标的测量与调试等。

   1.放大电路静态工作点的测量与测试

    （1）静态工作点的测量。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，一般数字万用表的输入阻抗为100兆欧左右。

（2）静态工作点的调试。放大电路静态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，对放大电路的性能和输出波形都有很大影响。

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1-4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。

            

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，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.放大电路动态指标测试

     （1）电压放大倍数Au的测量。调整放大电路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       

                            Au=Uo/Ui     

      （2）输入电阻Ri的测量。根据定义可得：

                          

     测量时应注意下列几点：

       1）由于电阻Rs两端没有电路公共接点，所以测量Rs两端电压Ur时必须分别测出Us和Ui，然后按Ur=Us-Ui求出Ur值。

       2）电阻Rs的值不易取得过大或过小，以免产生较大的测量误差，通常Rs和Ri为同一数量级为好。

      （3）输出电阻Ro的测量。

      （4）最大不失真输出电压Uop-p的测量。

      （5）放大电路幅频特性的测量。      

四、 实验步骤（包括原理图、实验结果与数据处理）

   实验电路如图1-2所示。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，则屏蔽线的黑夹子应接在公共接地端上。

   1.调试静态工作点

表1-5                 调试静态工作点Ue=2.0V

     接通+12V电源，调节Rp，使Ue=2.0V，用万用表的直流电压档测量Ub,Ue,Uc，然后断开+12V电源或关闭电源开关，断开与Rb2相连的开关，用万用电表电阻档测量Rb2值。记入表1-5。

静态工作点理论计算：

       

            

    2.测量不同负载下的电压放大倍数。

     在放大电路输入端加入频率f=1千赫兹，Ui约等于10毫伏的正弦信号ui，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测量下述两种情况下的Uo值，并用双踪示波器同时观察ui和uo的相位关系，记入表1-6。

表1-6            测量不同负载下的电压放大倍数Ue=2.0V  Ui=10mV

总结：由表1-6可知，当R_L增大时，Au减小，同理，可知当R_C增大时，可知Au同样减小。

  电压放大倍数理论计算：

   

当没有负载：

当有负载时：

    3.观察静态工作点对输出波形失真的影响。

     置Rc=2.4千欧，Rl=∞，ui=0，调节Rp，使Ue=2.0V，测出Uce值。在逐步加大输入信号，使输出电压uo足够大但不失真。然后保持输入信号不变，分别增大和减小Rw，使波形出现饱和和截止失真，绘出uo的波形，并测出失真情况下的Uce值，解释观察到的是真波形是饱和失真还是截止失真？记入表1-7。

   表1-7      观察静态工作点对输出波形失真的影响

总结：由表1-7可知，若选取的静态工作点不合适，静会导致放大器产生输出波形的饱和失真或截止失真。静态工作点过高，可能会产生饱和失真，静态工作点过低，可能会产生截止失真。

    4.测量最大不失真输出电压

     置Rc=2.4千欧，Rl=2.4千欧，调节输入信号的幅度和电位器Rp，使uo最大且不失真，用示波器和交流毫伏表测量Uop-p及uo值，记入表1-8。

    表1-8              测量最大不失真输出电压

五、 讨论与结论（对实验现象、实验故障及处理方法、实验中存在的问题等进行分析和讨论，对实验的进一步想法或改进意见。）

     遇到的问题及处理方法：

     1.开始检查三极管的时候，打开万用表，怎么弄都没有数字显示。最后按下HOLD键才有数字显示。

     2.按照要求连接好电路，却发现怎么弄都不能再示波器上显示波形。最后发现是电路有问题，没有短路，并且也没有加电源。经过相关调试，示波器上有的波形处出现。

     3.测量Rb2时，万用表上基本没有数字显示，一开始以为是电阻的问题，用旁边那组的万用表一测量，发现有数字显示，最后才发现是自己的万用表的量程太小。

课后思考题答案：

1.可以用万用表测量Rb2的电阻，当电路出现截止失真时，Rb2减小，因此Ub减小，Ic减小，因此Uce增大；反之，当电路出现饱和失真时，Rb2真大，因此Ub增大，Ic增大，Uce减小。

2.因为晶体管共发射极放大电路属于音频放大电路，或者叫做低频放大电路，这种电路的频率特性是对于50HZ-20000HZ之间的频率信号有正常的放大作用。在这个频带以外的频率不能正常放大。或者失去放大作用。1KHZ是音频的中间频率，用这个频率的信号既代表了信号的主要特点有能使放大器工作在正常范围。

信号大小的选择：在几十毫伏--100毫伏之间。

    3.衰减器可以使输入信号在一定的频率范围内变化，而不至于输入信号频率过大或过小利用衰减器可以有效的保持输入信号的稳定。

     4.电阻R_C、电阻R_B、以及直流稳压源V_CC的改变都会引起静态工作点的改变。

六、 实验原始数据

实验原始记录粘贴处

                       指导教师：张青

                     2012年3 月22 日

           

 

第二篇：模电实验 晶体管共射极放大电路

晶体管共射极放大电路

一、实验目的

　　1、 学习放大电路静态工作点的测试及调整方法，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R_B1和R_B2组成的分压电路，并在发射极中接有电阻R_E，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u_i后，在放大器的输出端便可得到一个与u_i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1－1  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R_B1和R_B2 的电流远大于晶体管T 的                           

基极电流I_B时（一般5～10倍），则它的静态工作点可用下式估算

                            （1-1）

　　　　　                     

                                              （1-2）

                    U_CE＝U_CC－I_C（R_C＋R_E）    （1-3）

　　电压放大倍数                          （1-4）

输入电阻　             　R_i＝R_B1 // R_B2 // r_be                  （1-5）

输出电阻                 R_O≈R_C                               （1-6）

　　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，离不开测量和调试技术。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u_i＝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I_C以及各电极对地的电位U_B、U_C和U_E。一般实验中，为了避免断开集电极，所以采用测量电压U_E或U_C，然后算出I_C的方法，例如，只要测出U_E，即可用

算出I_C（也可根据，由U_C确定I_C），同时也能算出

U_BE＝U_B－U_E，U_CE＝U_C－U_E。

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I_C（或U_CE）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u_O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u_O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u_i，检查输出电压u_O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1－2  静态工作点对u_O波形失真的影响

改变电路参数U_CC、R_C、R_B（R_B1、R_B2）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R_B2的方法来改变静态工作点，如减小R_B2，则可使静态工作点提高等。

图1－3  电路参数对静态工作点的影响

　　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，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A_V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u_i，在输出电压u_O不失真的情况下，用交流毫伏表测出u_i和u_o的有效值U_i和U_O，则

　　　　　　         　                      （1-7）

  　　2)　输入电阻R_i的测量

　　为了测量放大器的输入电阻，按图2－4 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R，在放大器正常工作的情况下， 用交流毫伏表测出U_S和U_i，则根据输入电阻的定义可得

图1－4  输入、输出电阻测量电路

　　测量时应注意下列几点:

　　① 由于电阻R两端没有电路公共接地点，所以测量R两端电压 U_R时必须分别测出U_S和U_i，然后按U_R＝U_S－U_i求出U_R值。

　　② 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R与R_i为同一数量级为好，本实验可取R＝1～2KΩ。

　　3)　输出电阻R₀的测量

　　按图2-4电路，在放大器正常工作条件下，测出输出端不接负载 R_L的输出电压U_O和接入负载后的输出电压U_L，根据

                                        （1-8）

即可求出

　　                                   （1-9）

　　在测试中应注意，必须保持R_L接入前后输入信号的大小不变。

　　4)　最大不失真输出电压U_OPP的测量（最大动态范围）

如上所述，为了得到最大动态范围，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，并同时调节R_W（改变静态工作点），用示波器观察u_O，当输出波形同时出现削底和缩顶现象（如图2－5）时，说明静态工作点已调在交流负载线的中点。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U_O（有效值），则动态范围等于。或用示波器直接读出U_OPP来。

图 1－5  静态工作点正常，输入信号太大引起的失真

　　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A_U与输入信号频率f 之间的关系曲线。单管阻容耦合放大电路的幅频特性曲线如图2－6所示，A_um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0.707A_um所对应的频率分别称为下限频率f_L和上限频率f_H，则通频带f_BW＝f_H－f_L

放大器的幅率特性就是测量不同频率信号时的电压放大倍数A_U。为此，可采用前述测A_U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。

　　

 

                                    

                                      

  3DG            9011(NPN)

                                                       3CG           9012(PNP)

                                                                      9013(NPN)

       图 1－6  幅频特性曲线                  图1－7晶体三极管管脚排列

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2－7所示）

        电阻器、电容器若干

四、实验内容

　　实验电路如图1－1所示。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

输入端先不加正弦交流信号，接通＋12V电源、调节R_W，使I_C＝2.0mA（即＝4.8V），用直流电压表测U_B、U_E、U_C的值。记入表2－1。

表1-1             I_C＝2mA（＝4.8V）

  　2、测量电压放大倍数

　　在放大器输入端（A对地）加入频率为1KHz的正弦信号u_S，调节函数信号发生器的输出旋钮，使放大器输入电压（B对地）U_i10mV，同时用示波器观察放大器输出电压u_O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U_O值，并用双踪示波器观察u_O和u_i的相位关系，记入表2－2。

表1－2          Ic＝2.0mA      U_i＝10mV

3、观察静态工作点对电压放大倍数的影响

　　置R_C＝2.4KΩ，R_L＝∞，U_i适量，调节R_W，用示波器监视输出电压波形，在u_O不失真的条件下，测量数组I_C和U_O值，记入表2－3。

表1－3　　　　R_C＝2.4KΩ   R_L＝∞   U_i＝10mV

　　测量I_C时，要先将信号源输出旋钮旋至零（即使U_i＝0）。

　　4、观察静态工作点对输出波形失真的影响

置R_C＝2.4KΩ，R_L＝2.4KΩ， u_i＝0，调节R_W使I_C＝2.0mA，测出U_CE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，分别增大和减小R_W，使波形出现失真，绘出u₀的波形，并测出失真情况下的I_C和U_CE值，记入表2－4中。每次测I_C和U_CE值时都要将信号源的输出旋钮旋至零。

表1－4    R_C＝2.4KΩ   R_L＝∞   U_i＝10mV

    5、测量最大不失真输出电压

置R_C＝2.4KΩ，R_L＝2.4KΩ，按照实验原理2.4)中所述方法，同时调节输入信号的幅度和电位器R_W，用示波器和交流毫伏表测量U_OPP及U_O值，记入表2－5。

        表1－5     R_C＝2.4K    R_L＝2.4K

6、测量输入电阻和输出电阻

  　置R_C＝2.4KΩ，R_L＝2.4KΩ，I_C＝2.0mA。输入f＝1KHz的正弦信号，在输出电压u_o不失真的情况下，用交流毫伏表测出U_S，U_i和U_L记入表2-6。

　　保持U_S不变，断开R_L，测量输出电压U_o，记入表2-6。

表1-6　   I_c＝2mA   R_c＝2.4KΩ   R_L＝2.4KΩ

　　7、测量幅频特性曲线

取I_C＝2.0mA，R_C＝2.4KΩ，R_L＝2.4KΩ。保持输入信号u_i的幅度不变，改变信号源频率f，逐点测出相应的输出电压U_O，记入表2－7。

  表1－7       U_i＝    mV

    为了信号源频率f取值合适，可先粗测一下，找出中频范围， 然后再仔细读数。

    说明：本实验内容较多，其中一些可作为选作内容。

五、实验报告

  　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、输入电阻、输出电阻之值与理论计算值比较（取一组数据进行比较），分析产生误差原因。

    2、总结R_C，R_L及静态工作点对放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻的影响。

　　3、讨论静态工作点变化对放大器输出波形的影响。

　　4、 能否用直流电压表直接测量晶体管的U_BE？ 为什么实验中要采用测U_B、U_E，再间接算出U_BE的方法？

　　5、当调节偏置电阻R_B2，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U_CE怎样变化？

    6、在测试A_V，R_i和R_O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？

7、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？