模拟电子技术实验指导书 实验二晶体管共射极单管放大电路 、实验目的 1.学习如何设置放大电路静态工作点及其调试方法。 2.掌握放大电路的静态测试和动态测试的方法。 3.研究静态工作点对动态性能的影响 4.掌握低频信号发生器、晶体管毫伏表、电子示波器等常用电子仪器的正确使用方 法 二、原理说明 在实践中,放大电路的用途是非常广泛的,单管放大电路是最基本的放大电路。共 射极单管放大电路是电流负反馈工作点稳定电路,它的放大能力可达到几十到几百倍, 频率响应在几十赫兹到上千赫兹范围。不论是单级或多级放大器它的基本任务是相同 的,就是对信号给予不失真的、稳定的放大 1放大电路静态工作点的选择 当放大电路仅提供直流电源,不提供输入信号时,称为静态工作情况,这时三极管 的各电极的直流电压和电流的数值,将在三极管的特性曲线上确定一点,这点常称为Q 点。静态工作点的选取十分重要,它影响放大器的放大倍数、波形失真及工作稳定性等。 静态工作点如果选择不当会产生饱和失真或截止失真。一般情况下,调整静态工作 点,就是调整电路有关电阻(如Rp),使Uco达到合适的值。 由于放大电路中晶体管特性的非线性或不均匀性,会造成非线性失真(又称固体失 真),在单管放大电路中不可避免,为了降低这种非线性失真,必须使输入信号的幅值 较小 2放大电路的基本性能 当放大电路静态工作点调好后,输入交流信号u,这时电路处于动态工作情况,放 大电路的基本性能主要是动态参数,包括电压放大倍数、频率响应、输入电阻、输出电 阻。这些参数必须在输出信号不失真的情况下才有意义。基本性能测量的原理电路如图 1-2-1所示 放大电路 图1-2-1交流放大电路实验原理图 (1)电压放大倍数Au的测量 用晶体管毫伏表测量图1-2-1中U1和U的值。即:
模拟电子技术实验指导书 实验二 晶体管共射极单管放大电路 一、实验目的 1.学习如何设置放大电路静态工作点及其调试方法。 2.掌握放大电路的静态测试和动态测试的方法。 3.研究静态工作点对动态性能的影响。 4.掌握低频信号发生器、晶体管毫伏表、电子示波器等常用电子仪器的正确使用方 法。 二、原理说明 在实践中，放大电路的用途是非常广泛的，单管放大电路是最基本的放大电路。共 射极单管放大电路是电流负反馈工作点稳定电路，它的放大能力可达到几十到几百倍， 频率响应在几十赫兹到上千赫兹范围。不论是单级或多级放大器它的基本任务是相同 的，就是对信号给予不失真的、稳定的放大。 1.放大电路静态工作点的选择 当放大电路仅提供直流电源，不提供输入信号时，称为静态工作情况，这时三极管 的各电极的直流电压和电流的数值，将在三极管的特性曲线上确定一点，这点常称为Q 点。静态工作点的选取十分重要，它影响放大器的放大倍数、波形失真及工作稳定性等。 静态工作点如果选择不当会产生饱和失真或截止失真。一般情况下，调整静态工作 点，就是调整电路有关电阻(如RBl)，使UCEQ达到合适的值。 由于放大电路中晶体管特性的非线性或不均匀性，会造成非线性失真(又称固体失 真)，在单管放大电路中不可避免，为了降低这种非线性失真，必须使输入信号的幅值 较小。 2.放大电路的基本性能 当放大电路静态工作点调好后，输入交流信号ui，这时电路处于动态工作情况，放 大电路的基本性能主要是动态参数，包括电压放大倍数、频率响应、输入电阻、输出电 阻。这些参数必须在输出信号不失真的情况下才有意义。基本性能测量的原理电路如图 1-2-1所示。 图1-2-1交流放大电路实验原理图 (1)电压放大倍数Au的测量 用晶体管毫伏表测量图1-2-1中Ui和Uo的值。即:
A=Uo/U; (2)输入电阻r的测量 如图1-2-1所示,放大器的输入电阻r就是从放大器输入端看进去的等效电阻。即 通常测量r;的方法是:在放大器的输入回路串一个己知电阻R,选用R≈r1(这里的r 为理论估算值)。在放大器输入端加正弦信号电压u′,用示波器观察放大器输出电压 u,在u不失真的情况下,用晶体管毫伏表测电阻R两端对地的电压Ui′和Ui(见图 2-1-1),则有 R (3)输出电阻r的测量 如图1-2-1所示,放大电路的输出电阻是从输出端向放大电路方向看进去的等效电 阻,用r表示。 测量rn的方法是在放大器的输入端加信号电压,在输出电压u不失真的情况下,用 晶体管毫伏表分别测量空载时(R1=∞)放大器的输出电压u值和带负载(R1=5k9)时 放大器的输出电压Ua值,则输出电阻 R DR (4)频率响应的测量 放大器的频率响应所指的是,在输入正弦信号不变的情况下,输出随频率连续变化 的稳态响应,即对不同频率时放大倍数的测量。测试方法有逐点测量法和扫频法两种 实验内容 1调整静态工作点 (1)按共射极单管放大电路(如图1-2-2所示)接线。仅接直流电源+12V,不接信号发 生器。 (2)调节电位器Rp,使U=2.2V,然后按表1-2-1内容测量静态工作点,将所测数据 与理论估算值进行比较 2测量放大器交流参数 (1)保持前面的静态工作点不变,信号发生器输出信号接到放大器的输入端U′(要 求:U=10mV,f1kHz)。用示波器观察U;′与U的波形,并记录于图1-2-3中 表1-2-1放大器静态工作点 UB(V) UBE(V)I UcE(V)RBI(KQ) IB(uA)Ic(mA)B
Au=Uo/Ui (2)输入电阻ri的测量 如图1-2-1所示，放大器的输入电阻ri就是从放大器输入端看进去的等效电阻。即: ri=Ui/Ii 通常测量ri的方法是:在放大器的输入回路串一个己知电阻R，选用R≈ri (这里的ri 为理论估算值)。在放大器输入端加正弦信号电压ui′，用示波器观察放大器输出电压 uo，在uo不失真的情况下，用晶体管毫伏表测电阻R两端对地的电压Ui′和Ui (见图 2-1-1)，则有: (3)输出电阻ro的测量 如图1-2-1所示，放大电路的输出电阻是从输出端向放大电路方向看进去的等效电 阻，用ro表示。 测量ro的方法是在放大器的输入端加信号电压，在输出电压uo不失真的情况下，用 晶体管毫伏表分别测量空载时(RL=∞)放大器的输出电压uo值和带负载(RL=5.1kΩ)时 放大器的输出电压UoL值，则输出电阻: (4)频率响应的测量 放大器的频率响应所指的是，在输入正弦信号不变的情况下，输出随频率连续变化 的稳态响应，即对不同频率时放大倍数的测量。测试方法有逐点测量法和扫频法两种。 三、实验内容 1.调整静态工作点 (1)按共射极单管放大电路(如图1-2-2所示)接线。仅接直流电源+12V，不接信号发 生器。 (2)调节电位器RP，使UE=2.2V，然后按表1-2-1内容测量静态工作点，将所测数据 与理论估算值进行比较。 2.测量放大器交流参数 (1)保持前面的静态工作点不变，信号发生器输出信号接到放大器的输入端Ui′(要 求: Ui=10mv，f=1kHz)。用示波器观察Ui′与Uo的波形，并记录于图1-2-3中。 表1-2-1 放大器静态工作点 UB(V) UBE(V) UCE(V) RB1(KΩ) IB(μA) IC(mA〉 β 1 i i i i i i i i U U R R U U U I U r L oL o L oL o oL o o oL o R U U R U U U I U U r ( 1)
模拟电子技术实验指导书 理论估算值 0.7 0 实际测量值 ve(+12V) 5.1K o8 18K 图1-2-2共射极放大电路 Lo(V) 图1-2-3画放大器输入、输出波形 (2)用晶体管毫伏表分别测量U1′、U、U的值,数据填写在表1-2-2中(注意波形 相位反相时数据加负号),并计算电压放大倍数Au,输入电阻r和输出电阻r 表1-2-2测量放大器的交流参数 实测数据 计算 U;"(m)U;miV)U。(V (k9)|ro(k9) 工作条件 理论 空载 接负载R1=5k910 (3测量频率响应,保持静态工作点不变,接负载电阻R1,调节信号源频率,采用 逐点进行测量,测试时要保持输入信号幅值固定,因此每改变信号频率后,都要用毫伏
模拟电子技术实验指导书 理论估算值 0.7 40 50 实际测量值 图1-2-2共射极放大电路 图1-2-3 画放大器输入、输出波形 (2)用晶体管毫伏表分别测量Ui′、Ui、Uo的值，数据填写在表1-2-2中(注意波形 相位反相时数据加负号)，并计算电压放大倍数Au，输入电阻ri和输出电阻ro。 表1-2-2 测量放大器的交流参数 实测数据 计算 工作条件 Ui′(mV) Ui(mV) Uo(V) Au ri(kΩ) ro(kΩ) 理论 空载 10 Uo= 实测 理论 接负载(RL=5.lkΩ) 10 UoL = 实测 (3)测量频率响应，保持静态工作点不变，接负载电阻RL，调节信号源频率，采用 逐点进行测量，测试时要保持输入信号幅值固定，因此每改变信号频率后，都要用毫伏 项 目 uo u (V) i ′ o o t(ms) t(ms)
表检査U′的值(U′=10m),同时用示波器始终观察u的波形不产生失真。将测量值 填入表1-2-3中。 表1-2-3放大器频率响应 20(Hz)50ma)200z)2(kHz)|20ckHz) Uo(V) 3.观察静态工作点对动态性能的影响 (1)按图1-2-2接线,当U=10mV,f1kHz时,断开R,改变静态工作点,即调整Rp 的值。 2)将R值逐渐调小,用示波器观察U的波形变化,直至U的负半周出现失真(饱 和失真)。 (3)然后将Rp值逐渐调大,用示波器观察U的波形变化,可以看到U幅值逐渐减小 (当Rp↑,lε↓,rhe↑,Aa↓),并有非线性失真(波形正、负半周不完全对称,这是晶 体管的输入特性的非线性所致,不可调)。当U幅值减小到20mV左右时,U。的正半周 出现明显的失真为止(截止失真)。如果截止失真不明显,可适当加大输入信号,使U 为15mV~20 (4)将饱和失真和截止失真的波形图分别画在图1-2-4和图1-2-5中 图1-2-4画饱和失真波形 图1-2-5画截止失真波形 四、预习要求 (1)设:Rg4OKΩ,β=50,Uε=0.丌V,估算图1-2-2静态理论值,并将数值填入表 1-2-1中。 (2)估算图1-2-2的电压放大倍数Au(空载情况和有负载情况),填入表1-2-2中 u 利用估算的静态值计算rhe,即 rke=[300+(1+B)x1g (3)实验中,为了安全和不损坏元器件,应先接线后通电,信号发生器的输出电压 在接入电路前先由仪器自身的表头粗调好,关机后再接入线路板中。实验电路通电后
表检查Ui′的值(Ui′=10mV)，同时用示波器始终观察uo的波形不产生失真。将测量值 填入表1-2-3中。 表1-2-3 放大器频率响应 f 20(Hz〉 50(Hz) 200(Hz) 2(kHz) 20(kHz) UO(V) 3.观察静态工作点对动态性能的影响 (1)按图1-2-2接线，当Ui=10mV，f=1kHz时，断开RL，改变静态工作点，即调整RP 的值。 (2)将RP值逐渐调小，用示波器观察Uo的波形变化，直至Uo的负半周出现失真(饱 和失真)。 (3)然后将RP值逐渐调大，用示波器观察Uo的波形变化，可以看到Uo幅值逐渐减小 (当RP↑，IE↓，rbe↑，Au↓)，并有非线性失真(波形正、负半周不完全对称，这是晶 体管的输入特性的非线性所致，不可调)。当Uo幅值减小到20mV左右时， Uo的正半周 出现明显的失真为止(截止失真)。如果截止失真不明显，可适当加大输入信号，使Ui 为15mV～20mV。 (4)将饱和失真和截止失真的波形图分别画在图1-2-4和图1-2-5中。 图1-2-4画饱和失真波形 图1-2-5画截止失真波形 四、预习要求 (1)设:RBl=4OKΩ，β=50，UBE=0.7V，估算图1-2-2静态理论值，并将数值填入表 1-2-1中。 (2)估算图1-2-2的电压放大倍数Au(空载情况和有负载情况)，填入表1-2-2中。 利用估算的静态值计算rbe，即 (3)实验中，为了安全和不损坏元器件，应先接线后通电，信号发生器的输出电压 在接入电路前先由仪器自身的表头粗调好，关机后再接入线路板中。实验电路通电后， be L i o u r R u u A ] 26 [300 (1 ) E be I r uo uo(V) (mV) o o t(ms) t(ms)
模拟电子技术实验指导书 用晶体管毫伏表精调一下信号发生器的输出电压。拆线前,要先关电源后拆线 (4)为了避免干扰,放大器与各电子仪器、仪表的连接应当“共地”,即将示波器 信号源、稳压电源、晶体管亳伏表的“地”端都连在一起,如图1-1-1所示。所有信号 线采用同轴电缆,黑夹子只能接在“⊥”上 (5)不允许直流稳压电源和信号发生器输出端短路最容易犯的错误是:将电源打开 时,输出端接两根悬空的导线,这就很容易造成电源短路 (6)正确选用仪表,频率在Ik以上的交流信号或幅值较小交流信号要用晶体管亳 伏表测量,而不能用普通指针式万用表测量(普通指针式万用表的交流挡仅能测频率较 低信号,如50Hz工频信号)。 五、实验总结报告分析提示 (1)整理实验数据(包括静态工作点、电压放大倍数Au、输入电阻r、输出电阻r。、 波形图)。 (2)通过实验,说明放大器静态工作点设置的不同对放大器工作有何影响 (3)通过实验,估算出单管放大器的上、下截止频率后和五 (4)用实验结果说明放大器负载R对放大器的放大倍数AL的影响。 六、思考题 不用示波器观察波形,仅用晶体管毫伏表测量放大器输出电压Uω,对码?当l波形 失真时,用晶体管毫伏表测量U的电压值是否有意义?
模拟电子技术实验指导书 用晶体管毫伏表精调一下信号发生器的输出电压。拆线前，要先关电源后拆线。 (4)为了避免干扰，放大器与各电子仪器、仪表的连接应当“共地”，即将示波器、 信号源、稳压电源、晶体管毫伏表的“地”端都连在一起，如图1-1-1所示。所有信号 线采用同轴电缆，黑夹子只能接在“⊥”上。 (5)不允许直流稳压电源和信号发生器输出端短路。最容易犯的错误是:将电源打开 时，输出端接两根悬空的导线，这就很容易造成电源短路。 (6)正确选用仪表，频率在1kHz以上的交流信号或幅值较小交流信号要用晶体管毫 伏表测量，而不能用普通指针式万用表测量(普通指针式万用表的交流挡仅能测频率较 低信号，如50Hz工频信号)。 五、实验总结报告分析提示 (1)整理实验数据(包括静态工作点、电压放大倍数Au、输入电阻ri、输出电阻ro、 波形图)。 (2)通过实验，说明放大器静态工作点设置的不同对放大器工作有何影响。 (3)通过实验，估算出单管放大器的上、下截止频率fH和fL。 (4)用实验结果说明放大器负载RL对放大器的放大倍数Au的影响。 六、思考题 不用示波器观察波形，仅用晶体管毫伏表测量放大器输出电压Uo，对码?当uo波形 失真时，用晶体管毫伏表测量Uo的电压值是否有意义?