实验报告

一、实验名称

单极晶体管共射放大电路

二、电路图

三、实验步骤及数据处理

1.按上图所示的实验电路在面包板上装接放大电路。

  检测需要的电子元器件，准确判断三极管的三个电极，各仪器的公共端必须连在一起。

2.调试静态工作点

      接通+12v电源、调节Rw，使UEQ=2.0V,用万用表的直流电压档测量UBQ、UCQ和UEQ,记入表1.1

表1.1   UEQ=2.0V

计算值：U_BEQ=U_BQ-U_EQ=2.6-2.1=0.5V

        U_CEQ=U_CQ-U_EQ=5.9-2.1=3.8V

        I_CQ≈I_EQ==2.1/1.1=1.9mA

理论值：I'_CQ≈I'_EQ==2.0/1.1=1.82mA

        U'_CEQ=V_CC-I'_CQ(R_C+R_E)=12-1.82*(3.3+1.1)=3.99V

        I'_BQ==1.82/110=16.53μA

误差计算：α=*100%=(1.9-1.82)/1.82*100%=4.40%

          β=*100%=(3.99-3.8)/3.99*100%=4.76%

3.测量电压放大倍数

   在放大电路输入端加入频率为1KHZ,有效值为5mV的正弦信号ui，同时用示波器观察放大电路输出电压uo的波形。在uo波形不是真的条件下，分别测量当RL=3.3KΩ和开路时的Ui和UO值，并填入表1.2，计算电压放大倍数Au。

表1.2       UE=2.0V         Ui ≈5mV

计算值：A_U1==-527.5/4.919=-107.24

        A_U2==-1029.7/4.935=-208.65

 理论值：r_be=r'_bb+（1+β）=300+111*26/1.82=1886Ω

         R'_L1=3.3/2=1.65Ω   R'_L2=3.3Ω

        A'_U1=-β=-110*3.3/（2*1.886）=-96.23

        A'_U2=-110*3.3/1.886=-192.47

误差计算:

α1=*100%=(-107.24+96.23)/(-96.23)*100%=11.44%

α2=*100%=(-208.65+192.47)/(-192.47)*100%=8.41%

4.测量最大不失真电压

   置RC=3.3KΩ,RL=3.3KΩ,调节输入信号的幅度，用示波器观察波形，使Uo最大且不失真，用交流毫伏表测量Uo max值，记入表1.4。

表1.4

理论值：U'_{o max}=U_iA_ui=*19*96.23=2.5857V

误差计算：

α=*100%=(2.5865-2.5857)/2.5857*100%=0.03%

4.观察静态工作点对输出波形失真的影响

   置RC=3.3KΩ,RL=3.3KΩ,ui=0，逐步加大输入信号，使输出电压uo足够大但不失真，然后保持输入信号ui不变，分别增大和减小Rw，使波形出现饱和失真和截止失真，绘出uo的波形，并测出失真情况下的UCEQ值，解释观察到的失真波形是饱和失真还 是截止失真?记入表1.3中。

表1.3

U_CEQ=U_CQ-U_EQ

Q点在放大区时不失真，当UCEQ减小，Q'偏高，使波形出现下削波，产生饱和失真，截止失真实验中没有测得。

四、结果与误差分析

   1、结论

  （1）增大RC和RL可以增大放大电路的电压放大倍数。

  （2）影响Q点的因素：V_CC,R_C,R_W的变化均可改变Q点的位置。增大V_CC使直流负载线向右平移Q点垂直平移;R_C增大使直流负载线变缓，使I_CQ、U_CEQ均有减小;R_C改变使I_BQ改变。

   （3）失真波形种类及原因：

         A、饱和失真：Q点偏高，靠近饱和区。

         B、截止失真：Q点偏低，靠近截止区。

   2、误差分析

   （1）人为原因

        a、在万用表上读数时不准确，产生很大误差。

        b、操作过程中有失误，比如在面包板上将很多元件插在同一个孔内，或调节示波器时观察不到波形。

        c、连接电路时将线互相缠绕，对实验结果产生干扰。

   （2）元器件误差

        a、电阻电容值与实验规定值不相符，达不到规定值或比规定值大，使结果与理论值偏差很大。

        b、电阻及三极管等元件受温度影响较大，产生误差。

        c、滑动变阻器不精确，调试静态工作点时达不到精确的U_EQ值。

   （3）仪器误差

        a、万用表，示波器以及交流毫伏表由于老化使用时间过长以及自身内部结构的原因产生误差。

        b、仪器接触不良时误读错数，使实验结果与理论值相差很大。

   3、静态工作点变化对放大电路输出波形的影响

     当Q点在线性放大区时，得到不失真的u_ce与i_c波形；当Q'点设在靠近饱和区时，u_be波形出现下削波，对应的电流i_c出现上削波，产生饱和失真：当Q'点靠近截止区时，u_ce波形出现上削波，对应的电流i_b出现下削波，产生截止失真。

   4、总结R_C、R_L对放大电路电压放大倍数的影响。

      R_C、R_L增大使电压放大倍数增大，原因是R_C和R_L增大使R_L'增大，而A_U=-β，从而放大倍数增大。

五、收获与体会

    通过本次试验，我学习到了很多在课堂上学不到的知识，更加熟悉了万用表、示波器、信号发生器以及交流毫伏表的使用方法，也认识了很多元器件，学会处理实验过程中一些意外情况的发生，另外，在实验中最重要的是将书本上的知识与实践相结合，自己动手验证实验结果，印象更加深刻了。在学习之余，也收获了很多意想不到的快乐，学到了很多知识。

     

  

第二篇：多级放大电路实验报告

多级放大电路的设计及测试

姓名：阿不都热合曼  学号：2013050201018

                胡西塔尔            2013050201019

                刘刚                2013050201022

      李睿通             2012059070007

一、实验目的

1.理解多级直接耦合放大电路的工作原理与设计方法

2.熟悉并熟悉设计高增益的多级直接耦合放大电路的方法

3.掌握多级放大器性能指标的测试方法

4.掌握在放大电路中引入负反馈的方法

二、实验预习与思考

1.多级放大电路的耦合方式有哪些？分别有什么特点？

2.采用直接偶尔方式，每级放大器的工作点会逐渐提高，最终导致电路无法正常工作，如何从电路结构上解决这个问题

3.设计任务和要求

   （1）基本要求

用给定的三极管2SC1815(NPN)，2SA1015(PNP)设计多级放大器，已知V_CC=+12V, -V_EE=-12V，要求设计差分放大器恒流源的射极电流I_EQ3=1~1.5mA，第二级放大射极电流I_EQ4=2~3mA；差分放大器的单端输入单端输出不是真电压增益至少大于10倍，主放大器的不失真电压增益不小于100倍；双端输入电阻大于10kΩ，输出电阻小于10Ω，并保证输入级和输出级的直流点位为零。设计并仿真实现。

三、实验原理

直耦式多级放大电路的主要涉及任务是模仿运算放大器OP07的等效内部结构，简化部分电路，采用差分输入，共射放大，互补输出等结构形式，设计出一个电压增益足够高的多级放大器，可对小信号进行不失真的放大。

1.输入级

电路的输入级是采用NPN型晶体管的恒流源式差动放大电路。差动放大电路在直流放大中零点漂移很小，它常用作多级直流放大电路的前置级，用以放大微笑的直流信号或交流信号。

典型的差动放大电路采用的工作组态是双端输入，双端输出。放大电路两边对称，两晶体管型号、特性一致，各对应电阻阻值相同，电路的共模抑制比很高，利于抗干扰。

该电路作为多级放大电路的输入级时，采用v_i1单端输入，u_o1的单端输出的工作组态。

计算静态工作点：差动放大电路的双端是对称的，此处令T₁，T₂的相关射级、集电极电流参数为I_EQ1=I_EQ2=I_EQ，I_CQ1=I­_CQ2=I_CQ。设U_B1=U_B2≈0V，则U_e≈-U_on，算出T₃的I_CQ3，即为2倍的I_EQ也等于2倍的I_CQ。

此处射级采用了工作点稳定电路构成的恒流源电路，此处有个较为简单的确定工作点的方法：

因为I_C3≈I_E3，所以只要确定了I_E3就可以了，而，

采用u_i1单端输入，u_o1单端输出时的增益

2.主放大级

本级放大器采用一级PNP管的共射放大电路。由于本实验电路是采用直接耦合，各级的工作点互相有影响。前级的差分放大电路用的是NPN型晶体管，输出端u_o1处的集电极电压U_c1已经被抬得较高，同时也是第二级放大级的基极直流电压，如果放大级继续采用NPN型共射放大电路，则集电极的工作点会被抬得更高，集电极电阻值不好设计，选小了会使放大倍数不够，选大了，则电路可能饱和，电路不能正常放大。对于这种情况，一般采用互补的管型来设计，也就是说第二级的放大电路用PNP型晶体管来设计。这样，当工作在放大状态下，NPN管的集电极电位高于基极点位，而PNP管的集电极电位低于基极电位，互相搭配后可以方便地配置前后级的工作点，保证主放大器工作于最佳的工作点上，设计出不失真的最大放大倍数。

采用PNP型晶体管作为中间主放大级并和差分输入级链接的参考电路，其中T₄为主放大器，其静态工作点U_B4、U_E4、U­_C4由P₁、R₇、P₂决定。

差分放大电路和放大电路采用直接耦合，其工作点相互有影响，简单估计方式如下：

， （硅管），

由于，相互影响，具体在调试中要仔细确定。

此电路中放大级输出增益

3.输出级电路

输出级采用互补对称电路，提高输出动态范围，降低输出电阻。

其中T₄就是主放大管，其集电极接的D₁、D₂是为了克服T₅、T₆互补对称的交越失真。本级电路没有放大倍数。

四、测试方法

用Multisim仿真设计结果，并调节电路参数以满足性能指标要求。给出所有的仿真结果。

电路图如图所示

  仿真电路图

静态工作点的测量：

测试得到静态工作点I_EQ3，I_EQ4如图2所示，符合设计要求。

静态工作点测量

输入输出端电压测试：

测试差分放大器单端输入单端输出波形如图3，输入电压为V_PP=4mV，输出电压为V_PP=51.5mV得到差分放大器放大倍数大约为12.89倍。放大倍数符合要求。

                           低电压下波形图

主放大级输入输出波形如图

主放大级输入输出波形图

如图所示输入电压为V_PP=51.5mV，输出电压为V_PP=6.75V放大倍数为131.56倍。

整个电路输入输出电压测试

                                       多级放大电路输入输出波形图

得到输入电压为V_PP=4mV，输出电压为V_PP=4.29V，放大倍数计算得到为1062倍

实验结论：

本电路利用差动放大电路有效地抑制了零点漂移，利用PNP管放大级实现主放大电路，利用互补对称输出电路消除交越失真的影响，设计并且测试了多级放大电路，得到放大倍数为1000多倍，电路稳定工作。