实验三、晶体管放大电路

实验三  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3－1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B点加入输入信号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。只有测量放大器输入电阻时，才可以从A点加入输入信号。

图3－1  共射极单管放大器实验电路

　　在图3－1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

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ui＝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IC以及各电极对地的电位UB、UC和UE。一般实验中，为了避免断开集电极，所以采用测量电压UE或UC，然后算出IC的方法，例如，只要测出UE，即可用

　　算出IC（也可根据，由UC确定IC），

同时也能算出UBE＝UB－UE，UCE＝UC－UE。

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IC（或UCE）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uO的负半周将被削底，如图3－2(a)所示；如工作点偏低则易产生截止失真，即uO的正半周被缩顶（一般截止失真不如饱和失真明显），如图3－2(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ui，检查输出电压uO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3－2  静态工作点对uO波形失真的影响

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3－3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RB2，则可使静态工作点提高等。

图3－3  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AV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

　　　　　　　

  　　2)　输入电阻Ri的测量

　　为了测量放大器的输入电阻，按图3－4 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US和Ui，则根据输入电阻的定义可得

图3－4  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 UR时必须分别测出US和Ui，然后按UR＝US－Ui求出UR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Ri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10-4电路，在放大器正常工作条件下，测出输出端不接负载 RL的输出电压UO和接入负载后的输出电压UL，根据

          

即可求出

　　    

　　在测试中应注意，必须保持RL接入前后输入信号的大小不变。

　　4)　最大不失真输出电压UOPP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RW（改变静态工作点），用示波器观察uO，当输出波形同时出现削底和缩顶现象（如图3－5）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UO（有效值），则动态范围等于。或用示波器直接读出UOPP来。

图 3－5  静态工作点正常，输入信号太大引起的失真

三、实验设备与器件

　　1、实验电路板　　　　　　    2、函数信号发生器

　　3、双踪示波器　　　　　　　4、交流毫伏表

    5、万用表                  6、模拟实验箱

四、实验内容

　　按图3-1接线。先将实验板固定到实验箱面板上。电路板上是两级放大电路，本实验用第一级（左边）放大器，实验前用导线短接发射极100Ω电阻和+12V供电支路上开路点，交流毫伏表和示波器的屏蔽线信号线黑笔都联公共端（发射极为公共端，即接地端），信号源输出信号线红笔接B点（与耦合电容C1相连），交流毫伏表的红笔接B点时测量Ui，接输出端（与耦合电容C2相连），则测量Uo。从示波器CH1、CH2引出信号线的两个红笔（探针）分别接放大器的输入端和输出端，可观察ui和uo波形。

　　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UB、UE、UC及用万用电表测量RB2值。记入表3－1。

表3-1             IC＝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uS，调节函数信号发生器的输出旋钮使放大器输入电压Ui10mV，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用交流毫伏表测量下述三种情况下的UO值，并用双踪示波器观察uO和ui的相位关系，记入表3－2。

表3－2          Ic＝2.0mA      Ui＝    mV

3、观察静态工作点对电压放大倍数的影响

　　置RC＝2.4KΩ，RL＝∞，Ui设为20mV，调节RW，改变大小IC，用示波器监视输出电压波形，在uO不失真的条件下，测量数组UO和AV值，记入表3－3。

表10－3　　　　RC＝2.4KΩ   RL＝∞  

　　测量IC时，要先将信号源输出旋钮旋至零（即使Ui＝0）。

　　4、观察静态工作点对输出波形失真的影响

置RC＝2.4KΩ，RL＝2 KΩ，调节RW使IC＝2.0mA，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RW，使波形出现失真，绘出u0的波形，并测出失真情况下的IC和UCE值，记入表3－4中。每次测IC和UCE 值时都要将信号源的输出旋钮旋至零。

表3－4    RC＝2.4KΩ   RL＝∞   Ui＝　　mV

五、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、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RC，RL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、分析讨论在调试过程中出现的问题。

 

第二篇：实验三 晶体管两级放大电路

实验三   晶体管两级放大电路

一、实验目的

1、  掌握如何合理设置静态工作点

2、  学会放大器频率特性测试方法

3、  了解放大器的湿疹及消除方法

二、实验仪器

1、  双踪示波器

2、  数字万用表

3、  信号发生器

4、  交流毫伏表

三、实验内容

1、静态工作点

（1）、按图3-1接线，注意接线尽可能短。

（2）、静态工作点设置：要求第二级在输出波形不失真的前提下幅值尽管大，第一级为增加信噪比尽可能低点。

（3）、在输入端加上1KHz幅度为1mV的交流信号（一般采用实验箱上加衰减的办法，即信号源用一个较大的信号。例如100mV，在实验板上经100：1衰减电阻降为1mV），调整工作点使输出信号不失真。注意：如发现有寄生振荡，可采用以下措施消除：①重新布线，尽可能走线短；②可在三级管eb间加几p到几百p的电容；③信号源与放大器用屏蔽线连接。

2按RL= ∞时表3.1要求测量并计算，注意测静态工作点时应断开输入信号。

3接入负载电阻RL=3KΩ，按表3.1测量并计算，比较实验内容2，3的结果

4、测量两级放大器的频率特性

将放大器的负载断开，先将输入信号频率调到1KHz,幅度调到使输出幅度最大而不失真；保持输入信号幅度不变，改变频率，按表3.2测量并记录；

表3-1

表3-2

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