实验二、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、输出电阻测量方法；

3、 掌握放大器上、下限截止频率的测试方法；

    4、 熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的使用。

　　二、实验原理与内容：

图2－1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u ₀，从而实现了电压放大。

图2－1  共射极单管放大器实验电路

　　在图2－1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 +(1+ β) Re )

输出电阻：

                                  R_O≈R_C

　 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。

  ★：在接通直流电源前（+12v）先将RW调到最大，输入端对地短接（即输入信号ui=0）.接通+12v电源调界接RW，使UE=2V（既IC=2mA），然后，用万用表直流电压档测量U_B（V）、U_E（V）、U_C（V）和电阻R_B2（KΩ），将所测量的数据填入下表1中，并与理论计算值比较。

表2-1

　　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，如工作点偏低则易产生截止失真，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。

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

　　　　　　　                      

表2-2

  ★：使用信号发生器在放大器的输入端加入频率为1kh，信号幅度为20mV的正弦信号US，用双踪示波器同时观察US和 U0，在波形不失真的情况下，测量Us、Ui、Ul（带负载R=2.4KΩ电阻时的输出电压） 、U0（不带负载电阻时的输出电压），并将所测量的结果填入表2-2中，根据电压放大倍数A_V的公式计算出结果，并与理论值比较。

2)　输入电阻R_i的测量

　　为了测量放大器的输入电阻，按图2－4 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2－4  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_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。

★  ：根据上面所给出的Ri 和 R0的计算公式，和表-2所测量的数据Us、Ui、Ul、U0，就可以计算输入电阻R_i和输出电阻R₀填入表2-3中，并与计算出的理论值比较。

★   

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

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＝2.4KΩ， 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2－4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2－4                           R_C＝2.4KΩ   R_L＝∞   U_i＝　　mV

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_U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2－6所示，A_um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倍，即0.707A_um所对应的频率分别称为下限频率f_L和上限频率f_H，则通频带f_BW＝f_H－f_L 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_U。为此，可采用前述测A_U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。

表-5

三、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。

4、分析讨论在调试过程中出现的问题。

注意：由于实验电电路中有一反馈电阻在理论计算放大倍数、输入、输出电阻是要考虑进去，否则会有较大误差，三极管的，这是根据晶体管手册提供的依据，三极管上的“绿点”表示在40-60这个范围，因此，我们取中间值，这样计算与实际测量不会有较大的误差。　

四、思考题

1、当调节偏置电阻R_B2，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U_CE怎样变化？

答：

2、改变静态工作点对放大器的输入电阻R_i有否影响？改变外接电阻R_L对输出电阻R_O有否影响？

答：

3、在测试A_V，R_i和R_O时怎样选择输入信号的大小和频率？为什么信号频率一般选1KHz，而不选100KHz或更高？

答：

4、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？

   答：

第二篇：实验晶体管共射极单管放大器