东莞理工学院实验报告

系（院）、专业班级： 电气自动化（2）班 姓名：　吴捷　学号：201141310202日期：2012.12.28成绩：　           

第二篇：模电实验三 晶体管共射极单管放大器

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。当在放大器的输入端加入输入信号u_i后，在放大器的输出端便可得到一个与u_i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），则它的静态工作点可用下式估算

      　  

　　　　　          

          

  U_CE＝U_CC－I_C（R_C＋R_E）

　　电压放大倍数

　　　 　                

输入电阻　

　R_i＝R_B1 // R_B2 // r_be

输出电阻

  R_O≈R_C

　　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u_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U_B、U_C和U_E。一般实验中，为了避免断开集电极，所以采用测量电压U_E或U_C，然后算出I_C的方法，例如，只要测出U_E，即可用

　　算出I_C（也可根据，由U_C确定I_C），

同时也能算出U_BE＝U_B－U_E，U_CE＝U_C－U_E。

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_C（或U_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。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_O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u_O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u_i，检查输出电压u_O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u_O波形失真的影响

改变电路参数U_CC、R_C、R_B（R_B1、R_B2）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R_B2的方法来改变静态工作点，如减小R_B2，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

　　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A_V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u_i，在输出电压u_O不失真的情况下，用交流毫伏表测出u_i和u_o的有效值U_i和U_O，则

　　　　　　　

  　　2)　输入电阻R_i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U_S和U_i，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 U_R时必须分别测出U_S和U_i，然后按U_R＝U_S－U_i求出U_R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R_i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3-4电路，在放大器正常工作条件下，测出输出端不接负载 R_L的输出电压U_O和接入负载后的输出电压U_L，根据

          

即可求出

　　    

　　在测试中应注意，必须保持R_L接入前后输入信号的大小不变。

　　4)　最大不失真输出电压U_OPP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R_W（改变静态工作点），用示波器观察u_O，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U_O（有效值），则动态范围等于。或用示波器直接读出U_OPP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、＋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、万用表                 6、模电实验箱　　

四、实验内容

　　实验电路如图3－1所示。各电子仪器可按实验一中图1－1所示方式连接，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_W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R_W，使U_cE＝6.0V， 用直流电压表测量U_B、U_E、U_C。记入表3－1。

表3-1            

  　　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u_S，调节函数信号发生器的输出旋钮使放大器输入电压U_i10mV，同时用示波器观察放大器输出电压u_O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U_O值，并用双踪示波器观察u_O和u_i的相位关系，记入表3－2。

表3－2          Ic＝2.0mA      U_i＝    mV

3、观察静态工作点对电压放大倍数的影响

　　置R_C＝2.4KΩ，R_L＝∞，U_i适量，调节R_W，用示波器监视输出电压波形，在u_O不失真的条件下，测量数组I_C和U_O值，记入表2－3。

表3－3　　　　R_C＝2.4KΩ   R_L＝∞   U_i＝　　mV

　　测量I_C时，要先将信号源输出旋钮旋至零（即使U_i＝0）。

　　4、观察静态工作点对输出波形失真的影响

置R_C＝2.4KΩ，R_L＝10KΩ， u_i＝0，调节R_W使I_C＝2.0mA，测出U_CE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R_W，使波形出现失真，绘出u₀的波形，并测出失真情况下的I_C和U_CE值，记入表3－4中。每次测I_C和U_CE 值时都要将信号源的输出旋钮旋至零。

表3－4    R_C＝2.4KΩ   R_L＝∞   U_i＝　　mV

  5、测量输入电阻和输出电阻

  　置R_C＝2.4KΩ，R_L＝10KΩ，I_C＝2.0mA。输入f＝1KHz的正弦信号，在输出电压u_o不失真的情况下，用交流毫伏表测出U_S，U_i和U_L记入表3-6。

　　保持U_S不变，断开R_L，测量输出电压U_o，记入表3-6。

表3-6　   I_c＝2mA   R_c＝2.4KΩ   R_L＝10KΩ

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R_C，R_L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。