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1、.实验一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 21 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 和 R 组成的分压电路，并在发射极中接有电阻R ，以稳定放大器的静态工B1B2E作点。当在放大器的输入端加入输入信号 u 后，在放大器的输出端便可得到一i个与 u 相位相反，幅值被放大了的输出信号 u ，从而实现了电压放大。i0图 21共射极单管放大器实验电路在图 21
2、 电路中，当流过偏置电阻 R 和 R的电流远大于晶体管 T 的B1B2基极电流 I 时（一般 510 倍），则它的静态工作点可用下式估算B教育资料.RU B1UBR +RCCB1B2UI B-UBE IERC EU U I （R R ）CECCCCE电压放大倍数A = -RC/ RLVrbe输入电阻R RiB1/ R / rB2be输出电阻R ROC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
3、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 ui0 的情况下进行， 即将放大教育资料.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 以及各电极对地的电位 U 、U 和 U 。一般实验中，为了避CBCE免断开集电极，所以采用测量电压 U 或 U ，然后算出 I 的方法，例如，只要测ECC
4、出 U ，即可用EI I= UE算出 I （也可根据IU- U=CCC，由 U 确定 I ），CERCECRCCC同时也能算出 U U U ，U U U 。BEBECECE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（或 U ）的调整与测试。CCE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 的负半周将被削底，O如图 22(a)所示；如工作点偏低则易产生截止失真，即u 的正半周被缩顶（一O般截止失真不如饱和失真明显），如图 22(b)所示。这
5、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 ，检查输出电压 u 的大小和波形是否满足要求。如不满iO足，则应调节静态工作点的位置。(a) (b)教育资料.图 22静态工作点对uO波形失真的影响改变电路参数 U、R 、R （R 、R ）都会引起静态工作点的变化，如图23CCCBB1B2所示。但通常多采用调节偏置电阻 R 的方法来改变静态工作点，如减小 R ，则B2B2可使静态工作点提高等。图 23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
6、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 的测量V调整放大器到合适的静态工作点，然后加入输入电压 u ，在输出电压 u 不iO失真的情况下，用交流毫伏表测出 u 和 u 的有效值U 和 U ，则ioiO教育资料.A = U 0VUi2) 输入电阻 R 的测量i为了测量放大器的输入电阻，按图 24 电路在被测放大器的输入端与
7、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 U ，则根据输入电阻的定义可得iR = Ui = Ui =UiRiIUiRU - USiR图 24输入、输出电阻测量电路测量时应注意下列几点: 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 时必须分R别测出 U 和 U ，然后按 U U U 求出 U 值。SiRSiR 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 为同一数量级为好，本实验可取 R12K。i3) 输出电阻 R 的测量0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 的输出L电压
8、 U 和接入负载后的输出电压 U ，根据OL教育资料.U =RLULR + RO OL即可求出R =(OUO - 1)R ULL在测试中应注意，必须保持 R 接入前后输入信号的大小不变。L4) 最大不失真输出电压 U的测量（最大动态范围）OPP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（改变W静态工作点），用示波器观察 u ，当输出波形同时出现削底和缩顶现象（如图 2O5）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 （有效值）
9、，则动O态范围等于2 2U 。或用示波器直接读出 U来。0OPP图 25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 与输入信号频率 f 之间的Uum关系曲线。单管阻容耦合放大电路的幅频特性曲线如图 26 所示，A 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1/2 倍，um即 0.707A 所对应的频率分别称为下限频率 f 和上限频率 f ，则通频带fLHBWf fHL教育资料.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 。为此，可采U用前述测 A 的方法，每改变一个信号频率，测量其相应的
10、电压放大倍数，测量U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3DG9011(NPN)3CG9012(PNP)9013(NPN)图 26幅频特性曲线图 27 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 3DG61(50100)或 90111 （管脚排列如图 27 所示） 电阻器、电容器若干四、实验内容实验电路如图 21 所示。各电子仪器可按实
11、验一中图 11 所示方式连接，教育资料.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 调至最大， 函数信号发生器输出旋钮旋至零。接W通12V 电源、调节 R ，使 I 2.0mA（即 U 2.0V）， 用直流电压表测量 U 、WCEBU 、U 及用万用电表测量 R 值。记入表 21。ECB2表 2-1I 2mAC测量值计算值U （V）U （V）U （V）R（K） U （V） U （V） I （mA）BECB2BECEC2、测量电压放大倍数在放
12、大器输入端加入频率为 1KHz 的正弦信号 u ，调节函数信号发生器的输S出旋钮使放大器输入电压 U10mV，同时用示波器观察放大器输出电压 u 波形，iO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 值，并用双踪示O波器观察 u 和 u 的相位关系，记入表 22。Oi表 22Ic2.0mAU mViR（K） R (K)U (V)A观察记录一组 u 和 u 波形CLoVO12.41.22.42.4教育资料.3、观察静态工作点对电压放大倍数的影响置 R 2.4K，R ，U 适量，调节 R ，用示波器监视输出电压波形，在CLiWu 不失真的条件下，测量数组 I 和 U 值，记入表 23
13、。OCO表 23R 2.4KR U mVCLiI (mA)C2.0U (V)OAV测量 I 时，要先将信号源输出旋钮旋至零（即使 U 0）。Ci4、观察静态工作点对输出波形失真的影响置 R 2.4K，R 2.4K， u 0，调节 R 使 I 2.0mA，测出 U 值，再CLiWCCE逐步加大输入信号，使输出电压 u 足够大但不失真。 然后保持输入信号不变，0分别增大和减小 R ，使波形出现失真，绘出 u 的波形，并测出失真情况下的 IW0C和 U 值，记入表 24 中。每次测 I 和 U值时都要将信号源的输出旋钮旋至零。CECCE表 24R 2.4KR U mVCLiI (mA)U (V)u
14、波形失真情况管子工作状态CCE02.05、测量最大不失真输出电压置 R 2.4K，R 2.4K，按照实验原理 2.4)中所述方法，同时调节输入CL信号的幅度和电位器 R ，用示波器和交流毫伏表测量 U及 U 值，记入表WOPPO教育资料.25。表 25R 2.4KR 2.4KCLI (mA)CU (mV)imU (V)omU(V)OPP*6、测量输入电阻和输出电阻置 R 2.4K，R 2.4K，I 2.0mA。输入f1KHz 的正弦信号，在输出CLC电压 u 不失真的情况下，用交流毫伏表测出 U ，U 和 U 记入表 2-6。oSiL保持 U 不变，断开 R ，测量输出电压 U ，记入表 2-
15、6。SLo表 2-6I 2mAR 2.4KR 2.4KccLUSUiR （K）iULUOR （K）0(mv)(mv)测量值计算值（V） （V） 测 量值计算值*7、测量幅频特性曲线取 I 2.0mA，R 2.4K，R 2.4K。 保持输入信号u 的幅度不变，改CCLi变信号源频率 f，逐点测出相应的输出电压 U ，记入表 27。O表 27U mViffff（KHz）U （V）OA U /UVOilon教育资料.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 6、7 可作为选作内容。五、实验总结1、 列表整理测量结果，并把实测的静态工作点、
16、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 ，R 及静态工作点对放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻CL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。六、预习要求1、阅读教材中有关单管放大电路的内容并估算实验电路的性能指标。假设：3DG6 的100，R 20K，R 60K，R 2.4K，R 2.4K。B1B2CL估算放大器的静态工作点，电压放大倍数 A ，输入电阻 R 和输出电阻 RViO2、阅读实验附录中有关放大器干扰和自激振荡消除内容。3、 能否用直流电压表直接测量晶体管的 U ？
17、 为什么实验中要采用测 U 、BEBU ，再间接算出 U 的方法？EBE4、怎样测量 R 阻值？B25、当调节偏置电阻R ，使放大器输出波形出现饱和或截止失真时，晶体管B2的管压降 U 怎样变化？CE6、改变静态工作点对放大器的输入电阻 R 有否影响？改变外接电阻 R 对输iL出电阻 R 有否影响？O7、在测试 A ，R 和 R 时怎样选择输入信号的大小和频率？ViO为什么信号频率一般选 1KHz，而不选 100KHz 或更高？8、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？注：附图 21 所示为共射极单管放大器与带有负反馈的两级放大器共用实验教育资料 .模块。如将 K 、K 断开，则前级（）为典型电阻分压式单管放大器；如将K 、121K 接通，则前级（）与后级（）接通，组成带有电压串联负反馈两级放大器。K22. 4Ki 5 l20Klk8.2K2: ：k: ：勺尸。Kl5 .1K教育资料