1、實驗三晶體管單管共射放大電路實驗報告、實驗目的:1 學習電子線路安裝、焊接技術。2 學會放大器靜態工作點的測量和調試方法，分析靜態工作點對放大器性能的影響。3 掌握放大器交流參數：電壓放大倍數、輸入電阻、輸出電阻、最大不失真輸出電壓 和頻率特性的測試方法。4 進一步熟悉常用電子儀器及模擬電路設備的使用方法和晶體管B值測試方法。實驗原理：（一）實驗電路圖3.1中為單管共射基本放大電路20KU,Ci 1QURe i20KOhN4K+ 12VlOMTlog r"pop圖2- 1共射極單管放大器實驗電路（二）理論計算公式:直流參數計算：IVCC Vbeq ；式中：Vbeq0.7 VBQRb；

2、1 CQ1 EQ1 BQVCEQVCC ICQR C 交流參數計算:rberbb'1 326(mV)I eq (mA)式中：rbb的默認值可取300QRl；beRi-AvRs RiRB rbeRcAvRl Rc / RlA vsRiRo（三）放大電路參數測試方法由于半導體元件的參數具有一定的離散性，即便是同一型號的元件，其參數往往也有 較大差異。設計和制作電路前，必須對使用的元器件參數有全面深入的了解。有些參數可 以通過查閱元器件手冊獲得；而有些參數，如晶體管的各項有關參數（最重要的是3值） 常常需要通過測試獲取，為電路設計提供依據。另一方面，即便是經過精心設計和安裝的 放大電路，在制

3、作完成后，也必須對靜態工作點和一些交流參數進行測試和調節，才能使 電路工作在最佳狀態。一個優質的電子電路必定是理論設計和實驗調試相結合的產物。因 此，我們不但要學習電子電路的分析和設計方法，還應認真學習電子調節和測試的方法。1.放大器靜態工作點的調試和測量：晶體管的靜態工作點對放大電路能否正常工作起著重要的作用。對安裝好的晶體管放大電路必須進行靜態工作點的測量和調試。靜態工作點的測量：晶體管的靜態工作點 是指Vbeq、Ibq、Vceq、Icq四個參數的值。這四個參數都是直流 量，所以應該使用萬用電表的直流電壓和直流電流檔進行測量。測量時，應該保持電路工作在“靜態”，即輸入電壓 Vi = 0。要

4、使Vi=0，對于阻容耦合電路，由于存在輸入隔直電容，所以信號源的阻不會影響放大器的靜態工作點，只要將測 試用的信號發生器與待測放大器的輸入端斷開，即可使Vi=0 ；但是輸入端開路很可能引入干擾信號，所以最好不要斷開信號發生器，而是將信號發生器的“輸出幅度”旋鈕調節至在實驗中，為了不破壞電路的真實工作狀態，在測量電路的 電流時，盡量不采用斷開測點串入電流表的方式來測量，而是通過測量有關電壓，然后換算出電流。在本實驗中，只便可計算出 Vbeq、Vceq、Icq、Ibq。計算公式如下（計算要測出Vbq、Vcq、VCC電壓值, 前，需知道Rb、Rc的值）：VbeqI CQVbq ;VcEQ VcQVC

5、C VcQ式中：Rb = R1 + RW1 BQRcVCC VbqRb“0”的位置，使Vi=0。對于直接耦合放大電路，由于信號源的阻直接影響待測放大器的靜 態工作點，所以在測量靜態工作點時必須將信號發生器連接在電路中，而將輸出幅度調節 至0。為減小測量誤差，應選用阻較高的直流電壓表。（500型萬用表的直流電壓檔阻為20KQ/ V，數字萬用表直流電壓檔的阻為10M Qo） 靜態工作點的調節方法：靜態工作點的設置是否合適，對放大器的性能有很大的影響。靜態工作點對放大器的“最大不失真輸出幅值”和電壓放大倍數有直接影響。當輸入信號較大時，如果靜態工作 點設置過低，就容易產生截止失真（NPN管的輸出波形

6、為頂部失真。見圖3.2 （a）;如果靜態工作點設置較高， 就容易出現飽和失真（NPN管的輸出波形為底部失真。見圖3.2（ b ）o當靜態工作點設置在交流負載線的中點時，如果出現失真，將是一種上下半周同時削峰的 失真（見圖3.2 （c）o這時放大器有最大的不失真輸出幅值。因此，當放大器需要處理大信號時，應將靜態工作點設置在交流負載線的中點；對于 前置放大器，由于處理的信號幅度較小，不容易出現截幅現象，而應著重考慮放大器的噪 聲、增益、輸入阻抗、穩定性等方面，所以一般設置靜態工作點在交流負載線中點以下偏 低位置。調節靜態工作點一般通過改變Rb的阻值來進行。若減小 Rb的阻值，可使Icq增大，Vce

7、q減小；增大Rb則作用相反。調節工作點前，應先用圖解法 根據交流負載線確定最佳工作點的值（Icq、Vceq），然后給待測放大器加電后，用萬用表測量Vceq，調節Rb ,使Vceq達到設計值。必要時，需要在放大器輸入端輸入一定幅度的正弦信號，用示波器觀察 輸出波形，并調節 Rb，使輸出信號的失真最小。實驗中，為調節靜態工作點方便，Rb采用了可變電阻RW （當然，如果改變 VCC和其它元件的數值也會影響靜態工作點，但都不如 調節Rb方便）。實際應用電路中在 Q點調節好后，將 RW換為阻值相同的固定電阻。2.放大器動態指標測試：本次實驗中要測試的動態指標如下：電壓放大倍數Av、輸入電阻Ri、輸出電阻

8、Ro、最大不失真輸出幅值和通頻帶fbw。實用放大電路常常還要測試諧波失真系數、噪聲系數、靈敏度、最大不失真輸出功率、電源效率等參數。這些參數也很重要，但限于實驗課時限制， 本次實驗不進行測試。 電壓放大倍數A v的測量：首先調節放大器靜態工作點至規定值。用低頻信號發生器（XD22型）輸出1KHz正弦波信號Vs，用屏蔽線將正弦波信號接 至放大器的輸入端（線路圖中的A點和地之間，注意將屏蔽線的外層屏蔽網接地）。調節信號發生器輸出幅度為規定值，用示波器（XJ4241型）觀察輸出電壓 Vo的波形，注意輸出不應產生失真。如果存在失真，應再次檢查靜態工作點和電路元件的數值，這些方面都正 確的話，應減小輸入

9、信號的幅值。RL圖3.3晶體管單管共射放大電路交流參數測試用電子管毫伏表（GB-9型）測量Vs、Vi、Vo，由下式計算:AvVovvsVovZ圖中Vi、Vs、Vo以電子管毫伏表測得，用示波器觀察輸出波形在不失真情況下測量。 輸入電阻R的測量： 根據輸入電阻的公式可知：Ii由于輸入電流h的直接測量比較困難（直接在輸入端 串入電流表測量li將對放大器引 入較大的干擾信號），所以在測量h時，采用了間接測量的方法。在電路輸入端串入采樣電 阻Rs，用電子管毫伏計測量 Rs兩端的電壓Vs和Vi ,由Rs上的電壓降便可換算出輸入電 流li。公式如下：liVs ViRs根據Vi和li便可計算出 Ri。 輸出電

10、阻Ro的測量： 根據輸出電阻的公式可知：VoRo - 1 RlVo式中： Vo'負載電阻Rl開路時的輸出電壓（將圖 3.1中的C、D開路） Vo 帶負載輸出電壓，連接Rl后測得。然后按公式計算Ro。在上述測量過程中注意保持輸入電壓Vi的頻率和幅值不變。 最大不失真輸出幅值的測量：（最大動態圍）放大器的靜態工作點確定之后，其“最大不失真輸出幅值”就確定了，但由于Q點不一定是在交流負載線的中點，所以不一定是該電路能夠達到的最大值。測試“最大不失真輸出幅度”的電路接線同 Av的測試電路相同。在測量過程中，將輸入信號Vs的幅值由小逐漸增大，并注意觀測 Vo的波形，當波形剛開始出現失真時，這時的

11、輸出電壓Vo的幅度就是該電路對應當前工作點的“最大不失真輸出幅度”。記錄該波形和幅值，并注意首先出現的是“截止失真”還是“飽和失真”，可分析出靜態工作點是偏低（首先出現截止失真）還是偏高（首先出現飽和失真）。參看圖3.2的失真波形。為使電路能達到最大的不失真輸 出幅度，應該將靜態工作點調節到交流負載線的中點。為此，應根據當前工作點情況， 將Q點適當調高（Q點偏低時）或調低（Q點偏高時）。同時，逐步增大輸入信號的幅度，用示 波器監視輸出波形，每當波形出現失真時，就根據失真情況微調RW,改變靜態工作點，使失真消除。當波形上下半周同時出現削峰現象時，說明靜態工作點已調節在交流負載線的 中點上，用示波

12、器測量最大不失真輸出電壓的幅值Vop-p，或用電子管毫伏表測量最大不失真輸出電壓的有效值 Vom有效。兩者之間的關系為：V op-p= 2 . 2 V om 有效。 放大器頻率特性的測量放大器頻率特性反映了放大器對不同頻率輸入信號的放大能力。放大器的頻率特性用 頻率特性曲線 來表示。頻率特性曲線直觀的反映出電壓放大倍數Av、附加相移與輸入信號的頻率f之間的關系。單管阻容耦合放大器的頻率特性曲線如圖3.4所示。Avm為中頻（信號頻率fo=1KHz ）電壓放大倍數。當輸入信號頻率的變化時， 電壓放大倍數下降 3dB（為中頻放大倍數的 1 £ -0.707倍）時對應的頻率分別稱為下限截止頻

13、率和（ fL）和上限截止頻率（fH）,并定義通 頻帶fbw為：f bw =f H - f L 由于放大器的Av不能直接測得，而是測出Vi和V。之后根據公式：Av 計算而得， Vi所以一般采用如下方法測量放大器的上、下限截止頻率：固定信號發生器的輸出 Vi的幅值不變，改變其輸出頻率，這時V。的變化即代表了 Av的變化。先將信號發生器的頻率設為1KHz，用示波器觀察放大電路的輸出波形不失真，測量這時示波器顯示的輸出幅值Vomp或用毫伏表測量放大電路的輸出有效值Vom,在保證輸出信號不失真的前提下，可微調信號發生器的輸出幅度，使放大器的輸出電壓易于讀數（指針指示某一整數值）。然后保持信號發生器的輸出

14、幅值不變，逐漸改變信號發生器的輸出頻 率，記錄對應該頻率點的放大器輸出電壓V。當信號頻率較低或較高時，V。將下降。這時應減小每次的頻率變化增量，仔細尋找使Vo=0.707VOm時的頻率值f，該頻率值就是fL或fH。為減少測量所用的時間，在中頻段，因放大電路的輸出電壓有較寬的一段基本不變，所 以調節頻率可適當粗一些，而在放大器輸出電壓發生變化時，應多測幾點，以保證測量的 準確性。測試時，必須保證輸入信號的幅值不變，只改變頻率。所以應使用雙蹤示波器同 時監視Ui和U。，當改變輸入信號頻率時，如果幅值有所改變，應調整信號發生器的輸出 幅值旋鈕使Ui幅值與初始值相同。 干擾和自激振蕩的消除：參看附錄。

15、三、實驗容：實驗電路如圖3.1所示。先畫出裝配圖，然后焊接電路。電路焊接好后，經檢查無誤， 將實驗電路與各電子儀器正確連接，再次檢查無誤后（特別要注意穩壓電源的輸出電壓和 極性、萬用電表的量程），向下進行通電調試。為防止干擾，信號發生器、示波器、毫伏表 的屏蔽線外層屏蔽網和穩壓電源的負極應接在公共地線上。（二）參數測試1. 測量靜態工作點：先將RW調至阻值最大位置，穩壓電源輸出調至12V，信號發生器的輸出幅度調節為0,再接通電源。用萬用表監視Icq（參看前面介紹測量 Icq的方法），調節RW,使lcQ=2mA （即 Vcq=6V）,用數字萬用表的直流電壓檔測量Vbq、Veq、Vcq,斷開電源后

16、，用電阻檔測量Rb2,記入表3.1中。表 3.1l cQ=2mA測量值理論計算值Vbq(V)Veq(V)Vcq(V)Rb(K Q )Vbeq(V)Vceq(V)Icq (mA)Rb ( K Q)2.7292.02407.1260K0.75.2261K2. 測量電壓放大倍數： 保持Icq = 2mA不變在放大器輸入端加入頻率為1000HZ的正弦信號Vs,調節低頻信號發生器的輸出幅度，使Vi=5mV，同時用示波器觀察放大器輸出電壓Vo的波形，在保持波形不失真的條件下，用交流毫伏表測量下述兩種情況下的Vo值，并用雙蹤示波器同時觀察 Vo和Vi的相位關系,并計算出Av，把結果記入表3.2。Rc(K Q

17、 )Rl(K Q)vqv)Av2.4<a0.93393.32.42.40.46946.9記錄Vi和Vo的波形。3 .觀察靜態工作點對電壓放大倍數的影響置Rc=3K Q, Rl= a, Vi適當（ 10mV ）,調節RW，用示波器監視輸出電壓波形，在 Vo不失真的條件下， 通過調節Rb改變Icq的值，測量Icq為1mA和3mA時Vo的值，記入 表3.3，并計算出Av，與2mA的Av值比較。表 3.3 Rc=3K Q Rl= aIcq (mA)123Vi (mV)10.010.010.0Vo(V)0.490/9331.22Av49.093.3122測量Icq時，注意將低頻信號發生器的輸出幅度

18、調到0。4. 觀察靜態工作點對輸出波形失真的影響置 Rc=3K Q，Rl=3K Q，Vi=0，調節 RW 使 IcQ=3mA，測出 Vceq值，記入表 3.4 中。 再逐步加大輸入信號 Vi，使輸出幅值最大但不失真，然后保持輸入信號幅值不變，分別增 大和減小RW，使波形出現失真，畫出Vo的波形，并測出失真情況下的Icq和Vceq值，把結果記入表3.4中。每次測Icq和Vceq時，注意應使輸入信號為0。表 3.4Rc=3K QRL=aVi=mVlcQ(mA)Vceq(V)Vo波形失真類型Q點位置0.830.68截止失真截止2.00.847不失真放大3.11.203飽和失真飽和6 測量輸入電阻和輸

19、出電阻置Rc=3K Q，Rl=3K Q，IcQ=2mA。輸入1KHZ正弦信號，在輸出電壓 Vo不失真的情 況下，用交流毫伏表測出Vs，Vi，和Vo,記入表3-6;然后，保持Vi不變，斷開Rl，測得Vo，記入表3-6中，并計算得到 Ri、Ro的計算值。表中的理論值是指根據電路圖計算得到 的值。計算時，疏，可取100 Qo表 3-6Rc=3K QRl=3K Ql cQ=2mAVS(mV)Vi(mA)Ri (K Q )Vo'(V)Vo(V)Ro(K Q )測量計算值理論值測量計算值理論值3606802.1K0.950.482.534K*7 .測量幅頻特性曲線200.455000.520000

20、0.55300000.6700000.651000000.76000000.7110000000.7220000000.7240000000.7260000000.770000000.6980000000.6885000000.657. QU. iA 廣F B Vr 1-Uv b 1U. 4C QU. JC i-lU. M - 11jiliSeriesl置Rc=3K Q, Rl=3K Q, lcQ=2mA，保持輸入信號的幅值不變（ Vs或Vi約10mV ）,改 變信號頻率f，逐點測出相應-2E+002E+06 4E+06 6E+06 8E+C 1E+076的輸出電壓記入表 3-7 。表 3-7

21、Vi= 2 mV四、實驗設備與器件：1 晶體管直流穩壓電源（型號DH1718 ）:調節輸出電壓為+ 12V ;2低頻信號發生器（型號 XD22 ）;3 雙蹤示波器（型號 XJ4241）;4 .交流毫伏表（型號 GB-9）;5. 萬用電表（型號 500）;6 .數字萬用表（型號 D803或D809）;7 電烙鐵、焊錫、松香&晶體三極管（型號 9011、9013或3DG6 ）;9 電位器（可變電阻）2M Q ;10 電阻、電解電容器。1 直流負載線方程：Vceq Vcc IcqRc2.交流負載線方程：Vce lc r'l3 負載線圖： 當Icq = 2mA時，圖見F3.1。Vceq

22、 VCC IcqRc 122 3K 6VV' Vceq IcqR'l 6 2 (3K II 3K) 9V式中V '是交流負載線在 Vce軸上 的輔助點由圖中可知Q點位于交流負載線 較低位置，最大輸出幅度為：VOm=|CQRL 3V。 求最大不失真幅值 公式：當Q點位于交流負載線中點時，由交流負載線圖可知，應有：V CEQ1 CQ R L因此可由下式聯立求得V CEQ和Icq :V CEQ1 CQ R LV CEQVCC I cq R cVceqI cq (3K II 3K)Vceq 12 Icq3K即：1.5 I CQ 123 I CQ解得：Vceq4VIcq 2.67 mAV '8 V當取此工作點時，Q點位于交流 負載線中點，放大器有最大的“最大 不失真輸出幅度”。見圖F3.2。這時，最大輸出幅度為：V Om =V CEQ=I CQRL '=4V4. Rb的計算：根據：VCC VbeRb|BQ設三極管B =150 當 lc