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、万用表

　　5、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

三、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I_B时(一般5～10倍)，则它的静态工作点可用下式估算：

      　                                  U_CE＝U_CC－I_C(R_C＋R_E)    

电压放大倍数：   输入电阻：R_i＝RB₁ // RB₂ // r_be　    输出电阻：R_O≈R_C

    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(或用万用表的直流毫安档和直流电压档)，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。

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   图2－3  电路参数对静态工作点的影响        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。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。图2－2 静态工作点对u_O波形失真的影响

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

　　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（或用示波器测出u_i和u_S的峰-峰值U_iP-P和U_SP-P），则根据输入电阻的定义可得

　　测量时应注意下列几：

　　(a)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。(b)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的输出电压峰-峰值U_OP-P和接入负载后的输出电压峰-峰值U_LP-P，根据                                    图2－4  输入、输出电阻测量电路

即可求出：                               

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_OP-P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_OP-P来。   

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。

⑥干扰和自激振荡的消除

参考实验附录

                3DG        9011(NPN)

                3CG        9012(PNP)

                            9013(NPN)

四、实验内容  图2－7晶体三极管管脚排列                 图 2－6  幅频特性曲线

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R_W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R_W，使I_C＝2.0mA(即U_E＝2.0V)，用万用表的直流电压档测量U_B、U_E、U_C及用万用表欧姆档测量R_B2值。记入表2－1。表2-1             I_C＝2mA

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u_S，调节函数信号发生器的输出旋钮使放大器输入电压U_iP-P30mV，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示波器测量下述三种情况下的U_OP-P值，并用双踪示波器观察u_O和u_i的相位关系，记入表2 

表2－2(a)          I_C＝2.0mA      U_iP-P＝     mV

表2－2(b)          I_C＝2.0mA      U_iP-P＝     mV

3、观察静态工作点对电压放大倍数的影响：数模实验箱中置R_C＝2.4KΩ，R_L＝∞，模拟电子技术实验箱中置R_C＝2.7KΩ，R_L＝∞，U_iP-P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_OP-P值，记入表2－3　　　   U_iP-P＝　　mV

　　测量IC时，要先将信号源输出旋钮旋至零（即使UiP-P＝0）或断开信号源输出连接线。

　　4、观察静态工作点对输出波形失真的影响：数模实验箱中置R_C＝2.4KΩ，R_L＝∞，模拟电子技术实验箱中置R_C＝2.7KΩ，R_L＝∞，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u_O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u_O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2－4        U_iP-P＝　　  mV

5、测量最大不失真输出电压

数模实验箱中置R_C＝2.4KΩ，R_L＝2.4KΩ，模拟电子技术实验箱中置R_C＝2.7KΩ，R_L＝4.7KΩ，同时调节输入信号的幅度和电位器R_W，先使输出信号同时出现饱和失真和截止失真，然后减小u_i使饱和失真和截止失真消失，用示波器测量此时的U_iP-P和U_OP-P值，记录

*6、测量输入电阻和输出电阻

  　数模实验箱中置R_C＝2.4KΩ，R_L＝2.4KΩ，模拟电子技术实验箱中置R_C＝2.7KΩ，R_L＝4.7KΩ，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，用示波器测出U_SP-P，U_iP-P和U_LP-P记入表2-6。保持U_SP-P不变，断开R_L，测量输出电压U_OP-P，记入表2-6。

*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_OP-P，记入表2－7。  表2－7       U_iP-P＝      mV

 

第二篇：晶体管共射极单管放大器 实验报告2

        

肇庆学院

晶体管共射极单管放大器 实验报告

一、实验设备

D2X-1型 电子学综合实验装置，示波器，导线若干。

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u_o，从而实现了电压放大。

图2-1

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），静态工作点Q可用下列公式估算：

 

电压放大倍数: 

　　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IC（也可根据  ，由U_C确定I_C），同时算出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2－2  静态工作点对uO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RB2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

      

三、实验内容

实验电路如图2－1所示

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U_B、U_E、U_C及用万用电表测量R_B2值。记入表2－1。

表2-1       I_C=2mA

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u_S，调节函数信号发生器的输出旋钮使放大器

输入电压U_i≈10mV，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。u_o和u_i波形如图2-2

表2-2       I_C=2.0mA U_i=184.00mV

图2-2

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2-3        R_C=2.4KΩ R_L=∞ U_i=184.0mV

测量I_C时，要先将信号源输出旋钮旋至零（即使U_i＝0）。

四、实验结论

R_c越大，电压放大倍数越大、输入电阻不受影响、输出电阻越大。

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