实验一实验一晶体管共射极单管放大器晶体管共射极单管放大器一、实验目的一、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 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。图 21共射极单管放大器实验电路在图 21 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 510 倍） ，则它的静态工作点可用下式估算UBRB1UCCRB1RB2UB UBEIEREIC UCEUCCIC（RCRE）电压放大倍数A RC / RLVrbe输入电阻RiRB1/ / RB2/ /rbe输出电阻 RORC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 ui0 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UUC，由U 确定 I ）I I UE算出 IC（也可根据ICCCCC，同时也能算出UBEUBUE，UCECERCREUCUE。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 22(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 22(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 22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 23 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 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 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AVU0Ui2) 输入电阻 Ri的测量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RiUiUiUiRURIiUS UiR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 UR时必须分别测出 US和 Ui，然后按 URUSUi求出 UR值。 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 R12K。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 RL的输出电压 UO和接入负载后的输出电压 UL，根据RLULUORO RL即可求出RO(UO1)RLUL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25）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2 2U0。或用示波器直接读出 UOPP来。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 AU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 26 所示，Aum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，即 0.707Aum所对应的频率分别称为下限频率 fL和上限频率 fH，则通频带fBWfHfL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AU。为此，可采用前述测AU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)图 26幅频特性曲线图 27 晶体三极管管脚排列三、实验设备与器件三、实验设备与器件112V 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） 10. 电阻器、电容器若干四、实验内容四、实验内容实验电路如图 21 所示。为防止干扰，各仪器的接地端必须连在一起。图 21共射极单管放大器实验电路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 IC2.0mA（即 UE2.0V） ， 用直流电压表测量 UB、UE、UC及用万用电表测量 RB2值。记入表 21。表 2-1 IC2mA测量值UB（V）UE（V）计算值UC（V）RB2（K） UBE（V）UCE（V）IC（mA）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 22。表 22 Ic2.0mA Ui mVRC（K）RL(K)2.42.42.4Uo(V)AV观察记录一组 uO和 u1波形3测量输入电阻和输出电阻置 RC2.4K，RL2.4K，IC2.0mA。输入f1KHz 的正弦信号，在输出电压uo不失真的情况下，用交流毫伏表测出US，Ui和 UL记入表 2-3。保持 US不变，断开 RL，测量输出电压 Uo，记入表 2-3。表 2-3 Ic2mA Rc2.4K RL2.4KUS(mv)Ui(mv)Ri（K）测量值计算值U（U（LV）OV）R0（K）测量值计算值4观察静态工作点对输出波形失真的影响置 RC2.4K，RL2.4K， ui0，调节 RW使 IC2.0mA，测出 UCE值，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 24 中。 每次测 IC和 UCE值时都要将信号源的输出旋钮旋至零。表 24 RC2.4K RL UimVIC(mA)UCE(V)2.0五、实验总结五、实验总结列表整理测量结果，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。六、预习要求六、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，RB120K，RB260K，RC2.4K，RL2.4K。估算放大器的静态工作点，电压放大倍数AV，输入电阻 Ri和输出电阻 RO2能否用直流电压表直接测量晶体管的UBE？ 为什么实验中要采用测 UB、UE，再间接算出UBE的方法？ 4怎样测量 RB2阻值？5当调节偏置电阻RB2，使放大器输出波形出现饱和或截止失真时，晶体管的管压降UCE怎样变化？ 6改变静态工作点对放大器的输入电阻 Ri有否影响？改变外接电阻 RL对输出电阻 RO有否影响？u0波形失真情况管子工作状态