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1、实验一 单级交流放大电路 一、实验目的 1.熟悉电子元器件和模拟电路实验箱,2.掌握放大电路静态工作点的调试方法及其对放大电路性能的影响。3.学习测量放大电路 Q 点,AV,ri,ro的方法,了解共射极电路特性。4.学习放大电路的动态性能。二、实验仪器 1.示波器 2.信号发生器 3.数字万用表 三、实验原理 1.三极管及单管放大电路工作原理。以 NPN 三极管的共发射极放大电路为例说明三极管放大电路的基本原理:三极管的放大作用是:集电极电流受基极电流的控制,并且基极电流很小的变化,会引起集电极电流很大的变化,。如果将一个变化的小信号加到基极跟发射极之间,这就会引起基极电流 Ib 的变化,Ib
2、 的变化被放大后,导致了 Ic 很大的变化。如果集电极电流 Ic 是流过一个电阻 R 的,那么根据电压计算公式 U=R*I 可以算得,这电阻上电压就会发生很大的变化。我们将这个电阻上的电压取出来,就得到了放大后的电压信号了。2.放大电路静态和动态测量方法。放大电路良好工作的基础是设置正确的静态工作点。因此静态测试应该是指放大电路静态偏置的设置是否正确,以保证放大电路达到最优性能。放大电路的动态特性指对交流小信号的放大能力。因此动态特性的测试应该指放大电路的工作频带,输入信号的幅度范围,输出信号的幅度范围等指标。四、实验内容及步骤 1.装接电路与简单测量 图 工作点稳定的放大电路(1)用万用表判
3、断实验箱上三极管 V 的极性和好坏,电解电容 C 的极性和好坏。测三极管 B、C 和 B、E 极间正反向导通电压,可以判断好坏;测电解电容的好坏必须使用指针万用表,通过测正反向电阻。三极管导通电压 UBE=、UBC=,反向导通电压无穷大。(2)按图所示,连接电路(注意:接线前先测量+12V 电源,关断电源后再连线),将 RP 的阻值调到最大位置。2.静态测量与调整 接线完毕仔细检查,确定无误后接通电源。改变RP,记录 IC分别为、1mA、时三极管 V 的值。注意:Ib和 Ic一般用间接测量法,即通过测 Vc和 Vb,Rc和 Rb计算出 Ib和 Ic。此法虽不直观,但操作较简单,建议采用。以避免
4、直接测量法中,若操作不当容易损坏器件和仪表的情况。(2)按图接线,调整 RP使 VE=,计算并填表。为稳定工作点,在电路中引入负反馈电阻 Re,用于稳定静态工作点,即当环境温度变化时,保持静态集电极电流 ICQ 和管压降 UCEQ 基本不变。依靠于下列反馈关系:TICQUEUBEIBQICQ,反过程也一样。其中 Rb2的引入是为了稳定 Ub。但此类工作电路的放大倍数由于引入负反馈而减小了,而输入电阻 ri 变大了,输出电阻 ro 不变。ebeLcuRrRRA)1()(,)1(21ebebbiRrRRr,coRr 由以上公式可知,当很大时,放大倍数约等于eLcRRR,不受值变化的影响。表 实测
5、实测计算 VBE(V)VCE(V)Rb(K)IB(A)IC(mA)注意:图中Ib为支路电流。3.动态研究(1)按图所示电路接线。(2)将信号发生器的输出信号调到 f=1KHz,幅值为 500mV,接至放大电路的A 点,经过 R1、R2衰减(100 倍),Vi点得到 5mV 的小信号,观察 Vi和 VO端波形,并比较相位。图中所示电路中,R1、R2 为分压衰减电路,除 R1、R2 以外的电路为放大电路。由于一般信号源在输出信号小到几毫伏时,会不可避免的受到电源纹波影响出现失真,而大信号时电源纹波几乎无影响,所以采取大信号加 R1、R2 衰减形式。此外,观察输出波形时要调节 Rb1,使输出波形最大
6、且不失真时开始测量。输入输出波形两者反相,相差 180 度。(3)信号源频率不变,逐渐加大信号源幅度,观察 VO不失真时的最大值,并填表。分析图的交流等效电路模型,由下述几个公式进行计算:EbeImVr26)1(200,bececLVrrRRA,cceobebbiRrrrRRr,2 表 RL=实测 实测计算 估算 Vi(mV)VO(V)AV AV 图 小信号放大电路 (4)保持 Vi=5mV 不变,放大器接入负载 RL,在改变 RC数值情况下测量,并将计算结果填表。表 给定参数 实测 实测计算 估算 RC RL Vi(mV)VO(V)AV AV 2K 5K1 2K 2K2 5K1 5K1 5K
7、1 2K2 (5)Vi=5mV,RC=5K1,增大和减小 RP,观察 VO波形变化。若失真观察不明显可增大 Vi幅值(50 mV),并重测。(注意:此前必须把 Q 点重新设回原值。)将结果填入表。如电位器 RP调节范围不够,可改变 Rb1(100K 或 150K),再次调整RP使Ve=,并重测。RP 较大时,IC 较小,Q 点偏低,可观察到截止失真(波形上半周平顶失真),无输出。RP 较小时,IC 较大,Q 点偏高,可观察到饱和失真(波形下半周切割失真)。表 RP Vb Vc Ve 输出波形情况 图例 最大 合适 最小 4.测放大电路输入,输出电阻。(1)输入电阻测量 在放大电路输入端串接一个 5K1 电阻如图,测量 VS与 Vi,即可计算 ri。图 输入电阻测量 (2)输出电阻测量 见图 图 输出电阻测量 在输出端接入可调电阻作为负载,选择合适的RL值使放大电路输出不失真(接示波器监视),测量带负载时 VL和空载时的 VO,即可计算出 rO。将上述测量及计算结果填入表中。用ccceobebbiRRrrrRRr,2公式进行估算 表 RVVVrisiiLLooRVVr)1(测算输入电阻(设:RS=5K1)测算输出电阻 实测 测算 估算 实测 测算 估算 VS(mV)Vi(mV)ri ri VO RL=VO RL=5K1 RO(K)RO(K)五、实验小结与实验感想: