晶体管共射极单管放大器实验报告

晶体管共射极单管放大器实验报告

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一、实验目的

（1）学会放大器静态工作点的调试，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（1）所示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RB1和RB2组成的分压电路，并在发射极中接有电阻RE。以稳定放大器的静态工作点。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。

图（1）共射极单管放大器实验电路

在图(1)所示的电路图中，当流过偏置电阻RB1和RB2的电流远大于晶体管T的基极电流IB 1

时（一般为5～10倍），则它的静态工作点可用下式估算

UE≈BRBRB1B1RB2BEUCC

UU IREIC

电压放大倍数为

UCEUCCIC(RCRE)

//RR ArCVbeL

式中，rbe为三极管动态输入电阻。

输入电阻为

输出电阻为

RR//RiB1B2//rbe

RRoC

由于电子技术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件的参数，为设计电路提供必要的依据；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。一个优质的放大器，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案外，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ui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电流表和直流电压表，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。一般试验中，为避免断开集电极，所以采用测量电压UE或UC,然后算出IC的方法获得。例如，只要测出UE,即可用

ICIEUERE

算出IC，也可根据

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ICUCCRUCC

由UC确定Ic。同时，也能算出

UBEUBUE, UCEUCUE

为减小误差，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。如果工作点偏高，放大器在加交流信号以后易产生饱和失真，此时uo的负半周被削底，如图（2)a所示；如果工作点偏低，则易产生截止失真，即uo的正半周被缩顶（一般截止失真不如饱和失真明显），如图（2)b所示。这些情况都不符合不失真放大的要求，因而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ui，检查输出电压uo的大小和波形是否满足。如不满足，则应调节静态工作点的位置。

图（2）静态工作点对uo波形失真的影响

改变电路参数UCC、RCC、RB(RB1、RB2)都会引起静态工作点的变化，如图（3）所示。但通常多采用调节偏置电阻RB2的方法对改变静态工作点，如减小RB2，则可使静态工作点提高等。

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的。如果输入信号幅度很小，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，静态工作点应尽量靠近交流负载线的中点

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图 (3) 电路参数对静态工作点的影响

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AU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ui，在输出电压uo不失真的情况下，用交流电流表测出ui和uo有效值Ui和Uo，则

AUo uUi2)输入电阻Ri的测量

为了测量放大器的输入电阻，按图（4)所示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Ro在放大器正常工作的情况下，用交流电流表测出Us和Ui，根据输入电阻的定义可得

RiUUUIURUUiiiiRsR

i 4

图 （４） 输入、输出电阻测量电路

测量时应注意以下几点。

由于电阻R两端没有电路公共接点，所以测量R两端电压UR时必须分别测量Us和Ui，然后按URUsUi求出值

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Ri的值在同一数量级为好，本实验可取Ｒ＝１～２。

３）输出电阻Ro的测量

按图（４）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的输出电压Uo和接入负载后的输出电压UL，根据

ULUORoRLLR

即可求出

UO1) (RORLUO在测试中应注意，必须保持RL接入前后输入信号的大小不变。

４）最大不失真输出电压UoPP的测量（最大动态范围）

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如上所述，为得到最大动态范围，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，同时调节RW（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缩顶现象时，如图（５）所示，说明静态工作点已调到交流负载线的中点。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UO（有效值），则动态范围等于22UO；或用示波器直接读出UoPP来。

图 （５） 静态工作点正常输入信号过大引起的失真

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Au与输入信号频率ƒ之间的关系曲线。单管阻容耦合放大器的幅频特性曲线如图（６）所示，Aum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12倍，即０．７０７Aum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fHfL

放大器幅率特性的测量就是测量不同频率信号时的电压放大倍数Au。为此，可采用前述测Au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。

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图 （６） 幅频特性曲线

三、实验设备及仪器

所需实验设备及仪器列于表（１）中。

表 （1）

序号 名称 1 12V直流电源 2 函数信号发生器 3 双踪示波器 4 交流电压表 5 直流电压表 6 直流电流表 7 频率计 8 万用电表 晶体三极管3DG6（β=50～100）或9 ９０１１（管脚排列如图（７）所示 10 电阻器 11 电容器 型号与规格 数量 1 若干 若干 备注 7

图 (7) 晶体三极管管脚排列

四、实验内容与步骤

1、调试静态工作点

接通直流电源前，先将RW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RW，使Ic2.0m（即UE2.0V)；用直流电压表UB、UE、UC,用万用电表测量

RB2值并记入表（2)中。

表 （2） Ic2mA

2、测量电压放大倍数

在放大器输入端加入频率为1 KHz的正弦信号us，调节函数信号发生器的输出旋钮使放大器输入端输入电压Ui10mV，同时用示波器观察放大器输出电压uo波形；在波形不

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失真的条件下，用交流电压表测量下述3种情况的UO值，用双踪示波器观察uo和ui的相位关系并记入表(3）中。

表 （3） Ic2.0mA Ui10mV

3、观察静态工作点对电压放大倍数的影响

置RC2.4k，RL,Ui适量，调节RW，用示波器监视输出电压波形，在uo不失真的条件下，测量数组Ic和UO值，记入表（4）中。

表 (4) RC2.4k RL Ui= mV

注意:测量Ic时，要先将信号源输出旋钮旋至零（即使Ui=0) 4、观察静态工作点对输出波形失真的影响

置RC2.4k，RL2.4k，ui0，调节RW使Ic2.0mA，测出UCE值，再逐步加大输入信号，使输出电压uo足够大但不失真；然后保持输入信号不变，分别增大和减小RW，使波形出现失真，绘出uo的波形，并测出失真情况下的Ic和UCE值，记入表（5）

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中，每次测Ic和UCE值时都要将信号源的输出旋钮选至零。

表 （5） RC2.4k RC Ui= mV

5、测量最大不失真输出电压

置RC2.4k，RL2.4k，调节输入信号的幅度和电位器RW，用示波器和交流电压表测量UoPP及Uo值，记入表（6）中。

表 （6） RC2.4k RL2.4k

思 考 题

1、假设:3DG6的β=100，RB1=20k，RB260k，RC2.4k,RL2.4k。 试估算放大器的静态工作点、电压放大倍数Au、输入电阻Ri和输出电阻Ro。

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2、能否用直流电压表直接测量晶体管的UBE?为什么试验中要采用测UB、UE，再间接算出UBE的方法？

3、怎么样测RB2阻值？

4、当调节偏置电阻RB2，使放大器输出波形出现饱和失真或截止失真时，晶体管的管压降

UCE怎样变化？

5、改变静态工作点对放大电器的输入电阻Ri有否影响？改变外接电阻RL对输出电Ro有否影响？

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6、在测试Av、Ri和Ro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?

7、测试中，如果将函数信号发生器、交流电压表、示波器中任一仪器的两个测试端子接线换位，将会出现什么问题？

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