深圳大学实验报告课程名称：模拟电子技术实验项目名称：晶体管单管交流放大电路（实验二）学院：物理与光电工程学院专业：授课教师：实验指导教师：学号：报告人：实验时间：实验报告提交时间：教务处制
深 圳 大 学 实 验 报 告 课程名称： 模拟电子技术 实验项目名称： 晶体管单管交流放大电路 （实验二） 学院： 物 理 与 光 电 工 程 学 院 专业： 授课教师： 实验指导教师： 报告人： 学号： 实验时间： 实验报告提交时间： 教务处制
实验二晶体管单管交流放大电路一、实验目的1、掌握放大器静态工作点调试方法及其对放大器性能的影响。2、学习测量放大器静态工作点、放大倍数Av、输入电阻ri、输出电阻r。的方法，了解共射极电路特性。3、观察静态工作点和交、直流负载线对放大器和波形的影响。4、学习放大器的动态性能。5、熟悉常用电子仪器的使用方法及电子元器件的识别和模拟电路实验设备的性能。二、实验仪器与器件1、示波器：2、毫伏表：3、函数信号发生器；4、万用表；5、直流稳压电源；6、频率计；7、9013（β=50-100）、电阻器、电容器若干。三、实验原理图1为电阻分压式单管共射放大器实验电路图。Vcc+12V0kRCI鼎R?47uF4.7k47uFDGIS9013Uo15F[K2UiUsRB1212kSC7-47uF图1共射极单管放大器实验电路它的偏置电路采用RB（RB11+Rp1）和RB12组成的分压电路，并在发射极中接有电阻Re（RE+RE1），以稳定放大器静态工作点。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Uo，从而实现了电压放大
实验二 晶体管单管交流放大电路 一、实验目的 1、掌握放大器静态工作点调试方法及其对放大器性能的影响。 2、学习测量放大器静态工作点、放大倍数 Av、输入电阻 ri、输出电阻 r。的 方法，了解共射极电路特性。 3、观察静态工作点和交、直流负载线对放大器和波形的影响。 4、学习放大器的动态性能。 5、熟悉常用电子仪器的使用方法及电子元器件的识别和模拟电路实验设备 的性能。 二、实验仪器与器件 1、示波器； 2、毫伏表； 3、函数信号发生器 ； 4、万用表； 5、直流稳压电源； 6、频率计； 7、9013（β=50-100）、电阻器、电容器若干。 三、实验原理 图 1 为电阻分压式单管共射放大器实验电路图。 图 1 共射极单管放大器实验电路 它的偏置电路采用 RB（RB11＋Rp1） 和 RB12 组成的分压电路，并在发射 极中接有电阻 Re（RE+RE1），以稳定放大器静态工作点。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 Uo，从而实现了电压放大。 RB11 4.7k RC1 2k RE 51 RB12 12k Rs 4.7k RL2 2k RE1 510 S9013 DG1 RP1 470k Vcc +12V C1 47uF Uo Us Ui C2 47uF C7 47uF
在图1电路中，当流过偏置电阻RB和RB12的电流远大于三极管BG1的基极电流Ib时（一般5~10倍），它的静态工作点可用下式估算Ub~（RB12/(RB+RB12))XVccIe=（Ub-Ube）/Re~IcUcE=Vcc-Ic(Rc+Re)电压放大倍数Av=-β×(Re/RL) /[rbe+(1+β)Re]输入电阻Ri=RB/RB12//[rbe+(1+β)Re]输出电阻Ro~Rc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。在设计前应测量所有元器件的参数，为电路设计提供必要的依据。在完成设计和装配后，还要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，必然是理论设计与实验调整相结合的产物。因此，除了学习放大器理论知识与设计方法外，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和调试，消除干扰与自激振荡及放大器动态性能指标的测量和调试等。1、放大器静态工作点的测量和调试（1）静态工作点的测量测量放大器静态工作点，应在输入信号Ui=0的情况下进行，即将放大器输入端接地，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，然后算出Ic的方法。例如，只要测出Ue，即可用Ic～Ie=Ue/Re算出Ic（也可据Ic=（Vcc-Uc）/Rc，由Uc测定Ic），同时也能算出Ube=Ub-UE，Uce=Uc-Ue。为了减少误差，提高测量精度，应选用内阻较高的直流电压表。2）静态工作点的调试测量放大器静态工作点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2（a）所示：如工作点偏低则易产生截止失真，即Uo的正半周将被削顶（而截止失真不如饱和失真明显），如图2（b）所示。所以在选定工作点以后还必须进行动态调试，即在放大器输入端加入一定的Ui，检查输出电压Uo的大小和波形是否满足要求。如不满足，则应调整静态工作点的位置
在图 1 电路中，当流过偏置电阻 RB 和 RB12 的电流远大于三极管 BG1 的 基极电流 Ib 时（一般 5~10 倍），它的静态工作点可用下式估算 Ub≈（RB12/(RB+RB12)）×Vcc Ie=（Ub-Ube）/Re≈Ic UCE=Vcc-Ic(Rc+Re) 电压放大倍数 AV =－β×（Rc//RL）/ [rbe+(1+β)Re] 输入电阻 Ri=RB//RB12//[rbe+(1+β)Re] 输出电阻 RO≈RC 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。在设计前应测量所有元器件的参数，为电路设计提供必 要的依据。在完成设计和装配后，还要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，必然是理论设计与实验调整相结合的产物。因此，除 了学习放大器理论知识与设计方法外，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和调试，消除干扰 与自激振荡及放大器动态性能指标的测量和调试等。 1、放大器静态工作点的测量和调试 （1）静态工作点的测量 测量放大器静态工作点，应在输入信号 Ui=0 的情况下进行，即将放大器输 入端接地，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，然后算出 Ic 的方法。 例如，只要测出 Ue，即可用 Ic≈Ie=Ue/Re 算出 Ic（也可据 Ic=（Vcc-Uc） /Rc，由 Uc 测定 Ic），同时也能算出 Ube =Ub-UE ，Uce=Uc-Ue。为了减少误差， 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 测量放大器静态工作点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 2（a）所示；如工作点偏低则易产生截止失真，即 Uo 的正半周将被削顶（而 截止失真不如饱和失真明显），如图 2（b）所示。所以在选定工作点以后还必须 进行动态调试，即在放大器输入端加入一定的 Ui，检查输出电压 Uo 的大小和波 形是否满足要求。如不满足，则应调整静态工作点的位置
（a）工作点偏高饱和失真(b）工作点偏低截止失真图2静态工作点对Uo波形失真的影响改变电路参数Vcc、Rc、RB（RB11+Rp1）、Rb2都会引起静态工作点的变化。但通常都采用调节偏置电阻Rp1的方法来改变静态工作点，如减少Rpl，可使静态工作点提高。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，如信号幅度小，即使工作点较高或较低也不一定会出现失真。所以确切的说，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心。2、放大器的动态指标测试放大器的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u和u。的有效值Ui和Uo，则UoAy=U,（2）输入电阻R，的测量为了测量放大器的输入电阻，按图3所示电路在放大器的输入端与信号源的之间串入一已知电阻Rs，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U,U,UiR, =RsUR"Us-Ui1Rs测量时应注意：a、由于电阻Rs两端没有电路公共接地点，所以测量Rs两端电压Urs时必需分别测出Us 和Ui，然后按Urs=Us-Ui 求出Urs 值
(a) 工作点偏高饱和失真 (b)工作点偏低截止失真 图 2 静态工作点对 Uo 波形失真的影响 改变电路参数 Vcc、Rc、RB（RB11+Rp1）、Rb2 都会引起静态工作点的变 化。但通常都采用调节偏置电阻 Rp1 的方法来改变静态工作点，如减少 Rp1，可 使静态工作点提高。 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，如信号幅度小，即使工作点较高或较低也不一定会出 现失真。所以确切的说，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心。 2、放大器的动态指标测试 放大器的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 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 o u 的有效值 Ui 和 Uo，则 i O V U U A = （2）输入电阻 Ri的测量 为了测量放大器的输入电阻，按图 3 所示电路在放大器的输入端与信号源的 之间串入一已知电阻 Rs，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 Rs Us Ui U Rs U Ui I U R i Rs i i i − = = = 测量时应注意: a、由于电阻 Rs 两端没有电路公共接地点，所以测量 Rs 两端电压 URS 时必 需分别测出 Us 和 Ui，然后按 URS =Us-Ui 求出 URS 值。 U 0 U 0 T T 0 0
b、电阻Rs的值不宜取得过大过小，以免产生较大的测量误差，通常取R与Ri为一级数量级，本实验可取Rs=1-5KQ。Rs4.7kUiUsT信号源UL图3输入、输出电阻的测量电路（3）输出电阻Ro的测量按图3所示电路，在放大器正常工作条件下，测出输出端不接负载RL时的输出电压Uo和接入负载的输出电压UL，根据R,_U。U, =Ro + R,即可求出RoR。=(U。 /U, -1)R,在测试中应注意，必需保持R接入前后输入信号的大小不变。（4）最大不失真输出电压Uop-p的测量（最大动态范围）如上所示，为了得到最大动态范围，应将静态工作点最好尽量调到靠近交流负载线的中心点上。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Rp1（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削顶现象时（如图4）时，说明静态工作点已调到靠近交流负载线的中心点上。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2/2Uo，或用示波器直接读出Uop-p来，注意正弦波峰峰值是有效值的（2V2）倍。二者转换关系为：Uop-p=2.828Uo或 Uo =0.354 Uop-p。（5）放大器频率特性的测量放大器的频率特性是指放大器的电压放大倍数Av与输入信号频率f之间关系的曲线
b、电阻 Rs 的值不宜取得过大过小，以免产生较大的测量误差，通常取 R 与 Ri 为一级数量级，本实验可取 Rs=1-5KΩ。 图 3 输入、输出电阻的测量电路 (3）输出电阻 Ro 的测量 按图 3 所示电路，在放大器正常工作条件下，测出输出端不接负载 RL 时的 输出电压 Uo 和接入负载的输出电压 UL ，根据 O O L L l U R R R U + = 即可求出 Ro RO UO UL RL = ( / −1) 在测试中应注意，必需保持 RL 接入前后输入信号的大小不变。 (4）最大不失真输出电压 Uop-p 的测量（最大动态范围） 如上所示，为了得到最大动态范围，应将静态工作点最好尽量调到靠近交流 负载线的中心点上。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 Rp1（改变静态工作点），用示波器观察 Uo，当输出波形同时出现削 底和削顶现象时（如图 4）时,说明静态工作点已调到靠近交流负载线的中心点 上。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 2 Uo，或用示波器直接读出 Uop-p 来，注意正弦波峰峰值是有效值的 (2 2 )倍。二者转换关系为：Uop-p=2.828Uo 或 Uo =0.354 Uop-p。 （5）放大器频率特性的测量 放大器的频率特性是指放大器的电压放大倍数 Av 与输入信号频率 f 之间关 系的曲线。 Uo Ui Ri R s4.7k 信号源 Us Ii 放 大 器 Ro R K L Uo（UL）
图4静态工作点正常，输入信号太大引起的失真单管阻容耦合放大电路的幅频特性曲线如图5所示，Avm为中频电压放大倍数，通常规定电压放大倍数随频率的变化下降到中频放大倍数的1//2倍，即0.707Avm时所对应的频率分别称为下限频率f和上限频率fH，则通频带fBw=fit-fL.放大器的幅频特性曲线就是测量输入不同频率信号时的电压放大倍数AV。为此，可采用前述测AV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，且输出波形不失真。AAvAvm0.707AvmfLfh图5幅频特性曲线四、实验内容及方法。1、连接线路（1）按图1所示，连接电路（注意：接线前先测量+12V电源，关断电源后再连线），将Rp1的阻值调到最大位置。（2）接线完毕仔细检查，确定无误后接通电源。2、静态工作点的测试实验电路图如图1所示，使函数信号发生器输出为零，即将放大器输入端接地，调节RP1，使Ue=1.4V左右，记录用直流电压表测量Ub、Ue、Uc的值。填入表1:UbUeUc
图 4 静态工作点正常，输入信号太大引起的失真 单管阻容耦合放大电路的幅频特性曲线如图 5 所示，Avm 为中频电压放大倍 数，通常规定电压放大倍数随频率的变化下降到中频放大倍数的 1/√2 倍，即 0.707Avm 时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 fBW=fHfL。 放大器的幅频特性曲线就是测量输入不同频率信号时的电压放大倍数 Av。 为此，可采用前述测 Av 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，且输出波形不失 真。 图 5 幅频特性曲线 四、实验内容及方法。 1、连接线路 （1）按图 1 所示，连接电路（注意：接线前先测量+12V 电源，关断电源后 再连线），将 Rp1 的阻值调到最大位置。 （2）接线完毕仔细检查，确定无误后接通电源。 2、静态工作点的测试 实验电路图如图 1 所示，使函数信号发生器输出为零，即将放大器输入端接 地，调节 RP1，使 Ue=1.4V 左右，记录用直流电压表测量 Ub、Ue、Uc 的值。填 入表 1： Ub Ue Uc f B W Av f L f H Avm 0.707Avm
表 13、电压放大倍数的测试在放大器输入端加入频率为1kHz的正弦波信号Us，调节信号发生器的输出幅度旋钮使放大器输入电压Ui为100mV，同时用示波器观察放大器输出电压Uc的波形，在不失真的情况下用交流毫伏表测量下述3种情况下的Uo值，记录填入表2，并用双踪示波器观察Uo与Ui的相位关系，进行比较。（注：估算时需要上网查9013管的β，再估算电路放大倍数）实测估算给定参数实测计算RcRLUi (mV)Uo (V)AvAv82k85.1k2k2k表24、测量最大不失真输出电压信号源频率不变，同时调节信号源的幅度和电位器RP1，用万用表测试相应的静态直流电压Uc，用示波器测量输入Uip-p和输出最大不失真幅度Uop-p值，记录表3中。静态Uc/VUop-p/VUip-p/mV表35、观察静态工作点对输出波形失真的影响（4）取Rc为2k，RL为2k，ui=0，即将放大器输入端接地，调节RP1，使Ue=1.4V左右，测出Uce值。然后再接入信号，逐步增大输入信号幅度，输出幅度足够大但不失真，然后保持输入信号不变，分别增大和减小RP1，使放大器出现饱和和截止失真，并测出失真时的Ub、Uc、Ue值和波形记录表4中。Ub输出波形情况Rp1UcUe最大（饱和失真）合适最小（截止失真）表46、测放大器输入，输出电阻。置Rc为2k，RL为2k，Ue=1.4V左右。输入信号为1kHz正弦波，在输出
表 1 3、电压放大倍数的测试 在放大器输入端加入频率为 1kHz 的正弦波信号 Us，调节信号发生器的输出 幅度旋钮使放大器输入电压 Ui 为 100mV，同时用示波器观察放大器输出电压 Uo 的波形，在不失真的情况下用交流毫伏表测量下述 3 种情况下的 Uo 值，记录填 入表 2，并用双踪示波器观察 Uo 与 Ui 的相位关系，进行比较。（注：估算时， 需要上网查 9013 管的β，再估算电路放大倍数） 给定参数 实测 实测计算 估算 Rc RL Ui（mV） Uo（V） Av Av 2k ∞ 5.1k ∞ 2k 2k 表 2 4、测量最大不失真输出电压 信号源频率不变，同时调节信号源的幅度和电位器 RP1，用万用表测试相应 的静态直流电压 Uc，用示波器测量输入 Uip-p 和输出最大不失真幅度 Uop-p 值， 记录表 3 中。 静态 Uc/V Uip-p/mV Uop-p/V 表 3 5、观察静态工作点对输出波形失真的影响 （4）取 Rc 为 2k，RL 为 2k，ui=0，即将放大器输入端接地，调节 RP1，使 Ue=1.4V 左右，测出 Uce 值。然后再接入信号，逐步增大输入信号幅度，输出幅 度足够大但不失真，然后保持输入信号不变，分别增大和减小 RP1，使放大器出 现饱和和截止失真，并测出失真时的 Ub、Uc、Ue 值和波形记录表 4 中。 Rp1 Ub Uc Ue 输出波形情况 最大（饱和失 真） 合适 最小（截止失 真） 表 4 6、测放大器输入，输出电阻。 置 Rc 为 2k，RL 为 2k，Ue=1.4V 左右。输入信号为 1kHz 正弦波，在输出
幅度不失真的情况下，用示波器测量出Us、Ui和UL值。保持Us不变，断开RL测量输出电压Uo，均记录表5中，Ri/kQRo/kQ测量计算计算Ui/mVUL/VUo/VUs/mV测量值值值值表57、测量幅频特性曲线置Rc为2k，RL为2k，Ue=1.4V。保持输入信号Ui的幅度不变（一般取放大器输出幅度最大不失真时输入信号幅度的50%），改变信号源频率f，逐点测出相应的输出电压Uo，记录表6中。fof(kHz)Uo(V)Av=Uo/Ui计算出放大器的下限频率五和上限频率fH，描绘出幅频特性曲线，根据通频带的计算公式fBw-fir-fi求出通频带。测量时为了使信号源频率f取值合适，可先粗测一下，找出中频范围，然后再仔细读数。五、实验报告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、输出电阻的值与理论计算值比较（取一组数据进行比较），分析产生误差的原因。2、总结Rc、RL静态工作点对放大器电压放大倍数、输入电阻及输出电阻的影响。3、分析讨论在实验过程中出现的问题
幅度不失真的情况下，用示波器测量出 Us、Ui 和 UL值。保持 Us 不变，断开 RL， 测量输出电压 Uo，均记录表 5 中。 Us/mV Ui/mV Ri/kΩ UL/V Uo/V Ro/kΩ 测量值 计算 值 测量 值 计算 值 表 5 7、测量幅频特性曲线 置 Rc 为 2k，RL 为 2k，Ue=1.4V。保持输入信号 Ui 的幅度不变（一般取放 大器输出幅度最大不失真时输入信号幅度的 50％），改变信号源频率 f，逐点测 出相应的输出电压 Uo，记录表 6 中。 f(kHz) fo Uo（V） Av= Uo/Ui 计算出放大器的下限频率 fL 和上限频率 fH，描绘出幅频特性曲线，根据通 频带的计算公式 fBW=fH-fL 求出通频带。测量时为了使信号源频率 f 取值合适，可 先粗测一下，找出中频范围，然后再仔细读数。 五、实验报告 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、输出电阻的值与理论计算值比较（取一组数据进行比较），分析产生误差的 原因。 2、总结 Rc、RL 静态工作点对放大器电压放大倍数、输入电阻及输出电 阻的影响。 3、分析讨论在实验过程中出现的问题
实验过程与结果记录要求：如实记录实验过程和实验结果，数据表格、图像应有相应的文字说明
实验过程与结果记录： 要求：如实记录实验过程和实验结果，数据表格、图像应有相应的文字说明
实验结果分析及思考题：要求：对实验结果进行计算和分析，回答实验讲义或实验现场遇到的思考题
实验结果分析及思考题： 要求：对实验结果进行计算和分析，回答实验讲义或实验现场遇到的思考题