实验二晶体管单级共射放大电路静态工作点测试

一、实验目的

1、掌握放大器静态工作点的调试方法及其对放大器性能的影响。

2、观察放大电路参数对放大器指标的影响，了解共射极电路特性。

3、熟悉电子元器件和模拟电路实验箱。

二、实验仪器

l、数字示波器

2、函数信号发生器

3、数字万用表

4、模拟电路实验箱

三、预习要求

1、三极管单级共射放大电路的工作原理。

2、如何理论估算放大电路的静态工作点？

3、实验中，应怎样调整合适的静态工作点，预想实验现象将会怎样？

四、实验原理

图1－1为电阻分压式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。Rp用来调节静态工作点。当在放大器的输入端加入输入交流电压信号v_i后，在放大器的输出端便可得到一个与v_i相位相反，幅值被放大了的输出交流电压信号v_o，从而实现了电压放大。

图2－1 共射极单管放大器实验电路

晶体管为非线性原件，要使放大器不产生非线性失真，就必须建立一个合适的静态工作点（Q点），使晶体管工作在放大区。当Q点合适时，输入大小合适的信号，输出波形不失真，若Q过低，如图2-2所示，则I_B小，Ic小，大，晶体管进入截止区，产生截止信号，如图2-3（A）所示；当Q点过高，即I_B大，则Ic大，小，从而进入饱和区，产生饱和失真；如图1-3（b）所示。

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

因此，在完成放大器的设计和装配以后，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，放大器各项动态参数的测量与调试。实验一主要针对对静态工作点的测量和调试。

　(1)　静态工作点的调试

如图2-2所示，放大器静态工作点的调试是指对管子集电极电流I_C（或V_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。测量时，静态工作点应选在输出特性曲线上交流负载线的中点。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v_o的负半周将被削底，如图2－3(a)所示；如工作点偏低则易产生截止失真，即v_o的正半周被缩顶，如图2－3(b)所示。对于线性放大电路而言，这些情况都不符合不失真放大的要求。

改变电路参数(电源电压)，，，都会引起静态工作点的变化，但当电路参数确定后，工作点的调整主要通过电位器调节来实现，输入合适的信号时，使输出波形达到最大且不失真，即为最佳的静态工作点。（考虑电位器增大或减小时，工作点的变化情况）

注意：即使Q点合适，若输入信号过大，则输出波形的饱和和截止失真会同时出现。

(2) 静态工作点的测量

在图1－1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,考虑原因？！），则它的静态工作点可用下式估算

测量放大器的静态工作点，应在输入信号v_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V_B、V_C和V_E。一般实验中，为了避免断开集电极，所以采用测量电压V_E或V_C，然后算出I_C的方法，例如，只要测出V_E，即可用

算出I_C（也可根据，由V_C确定I_C），

同时也能算出，。

五、实验内容及步骤

按照图2-1所示，连接单级共射放大电路，将Rp调节到最大，检查连线确认无误后，再接通+12 V直流电源。

1、观察静态工作点对波形失真的影响

重新将Rp调节到最大状态，将函数发生器输出设定为频率1 KHz的正弦波，将其输出与放大器输入端连接。打开示波器，分别将通道1，2与函数发生器的输出端和放大器的输出端连接。注意需将各仪器的公共地端连接在一起。

调节函数发生器的输出幅值由小逐渐变大，同时调节Rp，在示波器上观察输入和输出两个波形有何变化。通过观察，记录当输出波形达到最大且不失真的过程中，V_BE（V）和V_CE（V）的值，计算集电极电流I_C 的值，并记录波形达到最大且不失真时Rp的值。

表1-1

2、测量静态工作点

将输入端接地，输入信号为零。缓慢调节Rp，用数字万用表测量V_B，V_C，及V_E的对地电压（直流），并计算V_BE（V）和V_CE（V），填入表1-2。

表1-2

根据测量数据，分析晶体管在不同工作点时的工作状态及原因。

六、实验报告

1、列表整理测量结果

　　2、讨论静态工作点变化对放大器输出波形的影响及晶体管的工作状态

　　3、分析讨论在调试过程中出现的问题

第二篇：三极管放大电路实验

东南大学电工电子实验中心

实验报告

课程名称： 电路与电子线路实验II

第一次实验

实验名称：三极管放大电路

院（系）：吴健雄专业：信息

姓名：学号：

实验室: 金智楼502 实验组别： 6

同组人员：实验时间： 20## 年 4月 9 日

评定成绩：审阅教师：

一、 实验目的及要求

1、实验目的

l 通过对单级晶体管低频电压放大电路的工程估算、安装和调试，掌握放大器的主要性能指标及其测试方法；

l 掌握双踪示波器、函数发生器、交流毫伏表、直流稳压电源的使用方法。

2、实验要求

n 测量静态工作点主要性能参数：ICQ集电极静态工作电流、VCEQ 晶体管压降；

n 测量主要动态性能参数：AV电压增益、Ri输入电阻、Ro输出电阻；

n 利用扫频仪观察电路的幅频特性与相频特性。

二、实验原理

l 放大电路的基本组成

l 静态工作点的设置

集电极静态工作电流：I_CQ=V_RC/R_C

静态工作点对电路输出失真的影响：

l 截止失真

Vo波形的顶部被压缩，说明Q点偏低，应增大基极偏流IBQ，即增大ICQ。

l 饱和失真

Vo波形的底部被削波，说明Q点偏高，应减小IBQ ，即减小ICQ 。

l 偏置电路的选择

l 用换算法测量输入电阻 Ri 和输出电阻Ro

其中，vo’和vo分别为vs不变的情况下断开和接入负载RL时的输出电压。

l 放大电路的频率响应

三、电路设计及仿真

1、实验电路图

实验的电路图上图所示，三极管选用9013NPN型晶体管。

Rs为采样电阻

RL为负载电阻

R1为上偏置电阻

R2为下偏置电阻

Rc为集电极电阻

RE为发射极电阻

C1为输入耦合电容

C2为输出耦合电容

CE为旁路电容

调节RW使静态工作点位于交流负载线的中点（VCEQ=6V），加大输入信号的幅度，使得输出波形同时出现正、反向失真，稍微减小输入信号幅度，使失真刚好消失，读出此时的输出电压峰峰值vop-p，再用万用表的DCV档测量此时RE两端的静态电压，计算出ICQ。

2、实验仿真图

根据设计的实验电路图在Multisim上画出如下仿真电路图：

四、电路测试结果

1、实际实验电路图

根据设计与仿真的电路搭建的实际电路如下图所示：

2、实验数据及结果

(1)静态工作点

已知：Rc=3K

测得：

Vcc=12.08V

VCEQ=6.00V

VCR=4.56V

求得：

集电极静态工作电流ICQ=VRC/Rc=1.52mA

(2)动态性能：

a.已知：Rs=1K

测得：

Vs=40mV

Vi=12.2mV

求得：

输入电阻Ri=Vi×Rs/( Vs- Vi)=0.45K

b.已知：RL=3K

测得：

Vo=1.01V

Vo’=1.35V

求得：

输出电阻Ro=(Vo’/Vo - 1) ×RL=2.5K

c.求得：电压增益Av= Vo/ Vi=82.8≈83

(3)观察输入、输出曲线

将输入、输出两端分别接入示波器，利用AC耦合观察正弦曲线，如下图所示：

可以看出输入、输出端的电压存在着相位差，但都为正弦曲线分布且没有失真现象产生，利用示波器也可测得输入电压与输出电压。

(4)观察幅频、相频曲线

在不接信号源的条件下将输入输出端接入扫频仪进行扫描，得到下图：

可以看到实际扫描的结果与理论图象不相符，经过同学讨论以及老师的对仪器的检查，发现扫频仪出了问题。待扫频仪修理后继续测量观察。

五、实验总结

在本次实验中，我学到了好多细节的东西。首先，比如在上偏置串接一个R1，就是为了保护电路，当滑动变阻器调至最小时保护电路防止短路。其次，元件参数的选取也是需要注意的，例如R1和R2阻值的选取，如果R1和R2阻值选的过小，会使输入电阻减小；而，可以看到下限频率会增大，所以参数的选择是至关重要的。

通过本次试验，我们利用9013NPN型晶体管以及电容、电阻搭建了三极管放大电路，并测量了其静态工作点的参数；同时还对动态参数进行测量，最后求得了输入、输出电阻以及电压增益；另外，还利用示波器观察了输入、输出电压的双踪正弦图，利用扫频仪扫描出电路的幅频曲线与相频曲线。实验中，了解了三极管的使用以及三极管放大电路的静态工作点、动态参数的计算，最后还熟悉了扫频仪的操作。

问题思考：负反馈对放大器性能的影响有哪些？

答：

1、使放大倍数降低，从而可以增大带宽；

2、提高放大器的稳定性；

3、减少输出失真和噪声；

4、调节输入和输出阻抗，其中并联负反馈降低输入阻抗，串联负反馈提高输入阻抗，电压负反馈降低输出阻抗，电流负反馈提高输出阻抗。

相关推荐