单极管放大电路实验报告

实验三晶体管单管共射放大电路实验报告

一、实验目的：

1．学习电子线路安装、焊接技术。

2．学会放大器静态工作点的测量和调试方法，分析静态工作点对放大器性能的影响。

3．掌握放大器交流参数：电压放大倍数、输入电阻、输出电阻、最大不失真输出电压和频率特性的测试方法。

4．进一步熟悉常用电子仪器及模拟电路设备的使用方法和晶体管β值测试方法。

二、实验原理：

（一）实验电路

图3.1中为单管共射基本放大电路。

（二）理论计算公式：

①直流参数计算：

C

CQ

CEQ

BQ

EQ

CQ

BEQ

B

BEQ

BQ

R

I

VCC

V

I

I

I

V

7.0

V

;

R

V

VCC

I

-

=

β?

=

≈

≈

-

≈式中：

图2－1 共射极单管放大器实验电路

② 交流参数计算：

()C

O be

B i V i S i VS L

C L be 'L V 'bb EQ 'bb be R R r //R R A R R R A R R R ;r R A 300r (mA)I (mV)26β

1r r ≈=*+=='*β-=++≈∥Ω的默认值可取式中：

（三）放大电路参数测试方法

由于半导体元件的参数具有一定的离散性，即便是同一型号的元件，其参数往往也有较大差异。设计和制作电路前，必须对使用的元器件参数有全面深入的了解。有些参数可以通过查阅元器件手册获得；而有些参数，如晶体管的各项有关参数（最重要的是β值），常常需要通过测试获取，为电路设计提供依据。另一方面，即便是经过精心设计和安装的放大电路，在制作完成后，也必须对静态工作点和一些交流参数进行测试和调节，才能使电路工作在最佳状态。一个优质的电子电路必定是理论设计和实验调试相结合的产物。因此，我们不但要学习电子电路的分析和设计方法，还应认真学习电子调节和测试的方法。

1． 放大器静态工作点的调试和测量：

晶体管的静态工作点对放大电路能否正常工作起着重要的作用。对安装好的晶体管放大电路必须进行静态工作点的测量和调试。

① 静态工作点的测量：

晶体管的静态工作点是指V BEQ 、I BQ 、V CEQ 、I CQ 四个参数的值。这四个参数都是直流量，所以应该使用万用电表的直流电压和直流电流档进行测量。

测量时，应该保持电路工作在“静态”，即输入电压V i ＝0。要使V i =0，对于阻容耦合电路，由于存在输入隔直电容，所以信号源的阻不会影响放大器的静态工作点，只要将测试用的信号发生器与待测放大器的输入端断开，即可使V i =0；但是输入端开路很可能引入干扰信号，所以最好不要断开信号发生器，而是将信号发生器的“输出幅度”旋钮调节至“0”的位置，使V i =0。对于直接耦合放大电路，由于信号源的阻直接影响待测放大器的静态工作点，所以在测量静态工作点时必须将信号发生器连接在电路中，而将输出幅度调节至0。

在实验中，为了不破坏电路的真实工作状态，在测量电路的电流时，尽量不采用断开测点串入电流表的方式来测量，而是通过测量有关电压，然后换算出电流。在本实验中，只要测出V BQ 、V CQ 、VCC 电压值，

便可计算出V BEQ 、V CEQ 、I CQ 、I BQ 。

计算公式如下（计算前，需知道

R B 、R C 的值）：

式中：R B = R 1 + RW

为减小测量误差，应选用阻较高的直流电压表。（500型万用表的直流电压档阻为20K Ω／V ，数字万用表直流电压档的阻为10M Ω。）

② 静态工作点的调节方法：

静态工作点的设置是否合适，对放大器的性能有很大的影响。静态工作点对放大器的“最大不失真输出幅值”和电压放大倍数有直接影响。当输入信号较大时，如果静态工作点设置过低，就容易产生截止失真（NPN 管的输出波形为顶部失真。见图3.2（a ））；如果静态工作点设置较高，就容易出现饱和失真（NPN 管的输出波形为底部失真。见图3.2（b ））。

失真（见图3.2（c ））。这时放大器有最大的不失真输出幅值。

因此，当放大器需要处理大信号时，应将静态工作点设置在交流负载线的中点；对于前置放大器，由于处理的信号幅度较小，不容易出现截幅现象，而应着重考虑放大器的噪

B BQ BQ

C CQ CQ CQ

CEQ BQ BEQ R V VCC I R V VCC I V V ;V V -=-===

声、增益、输入阻抗、稳定性等方面，所以一般设置静态工作点在交流负载线中点以下偏低位置。

调节静态工作点一般通过改变R B的阻值来进行。若减小R B的阻值，可使I CQ增大，V CEQ减小；增大R B则作用相反。调节工作点前，应先用图解法根据交流负载线确定最佳工作点的值（I CQ、V CEQ），然后给待测放大器加电后，用万用表测量V CEQ，调节R B ，使V CEQ 达到设计值。必要时，需要在放大器输入端输入一定幅度的正弦信号，用示波器观察输出波形，并调节R B，使输出信号的失真最小。实验中，为调节静态工作点方便，R B采用了可变电阻RW（当然，如果改变VCC和其它元件的数值也会影响静态工作点，但都不如调节R B方便）。实际应用电路中在Q点调节好后，将RW换为阻值相同的固定电阻。

2．放大器动态指标测试：

本次实验中要测试的动态指标如下：电压放大倍数A V、输入电阻R i、输出电阻R o、最大不失真输出幅值和通频带f bw 。实用放大电路常常还要测试谐波失真系数、噪声系数、灵敏度、最大不失真输出功率、电源效率等参数。这些参数也很重要，但限于实验课时限制，本次实验不进行测试。

①电压放大倍数A V的测量：

首先调节放大器静态工作点至规定值。

用低频信号发生器（XD22型）输出1KHz正弦波信号V S ，用屏蔽线将正弦波信号接至放大器的输入端（线路图中的A点和地之间，注意将屏蔽线的外层屏蔽网接地）。调节信号发生器输出幅度为规定值，用示波器（XJ4241型）观察输出电压V O的波形，注意输出不应产生失真。如果存在失真，应再次检查静态工作点和电路元件的数值，这些方面都正确的话，应减小输入信号的幅值。

s i o S O VS i O V V V A V V A ==

图中V i 、V s 、V o 以电子管毫伏表测得，用示波器观察输出波形在不失真情况下测量。 ② 输入电阻R i 的测量：

根据输入电阻的公式可知：

i

i i I V R = 由于输入电流I i 的直接测量比较困难（直接在输入端串入电流表测量I i 将对放大器引入较大的干扰信号），所以在测量 I i 时，采用了间接测量的方法。在电路输入端串入采样电阻R S ，用电子管毫伏计测量R S 两端的电压V s 和V i ，由R S 上的电压降便可换算出输入电流I i 。公式如下：

s

i S i R V V I -= 根据V i 和I i 便可计算出R i 。

③ 输出电阻R O 的测量：

根据输出电阻的公式可知：

L O 'O O R 1V V R ????

? ??-= 式中： V O ’—负载电阻R L 开路时的输出电压（将图3.1中的C 、D 开路）

V O —带负载输出电压，连接R L 后测得。