1、實驗三 晶體管共射極單管放大器一、實驗目的1. 學會放大器靜態工作點的調試方法，分析靜態工作點對放大器性能的影響2. 掌握放大器電壓放大倍數AV、輸入電阻Ri、輸出電阻RO及最大不失真輸出電壓的測試方法。3. 熟悉常用電子儀器及模擬電路實驗儀的使用方法。二、實驗原理晶體管單級放大電路有三種基本接法，即共射電路、共集電路、共基電路。三種基本接法的特點分別為：1. 共射電路既能放大電流又能放大電壓，輸入電阻在三種電路中居中，輸出電阻大，頻帶較窄；常做為低頻電壓放大電路的單元電路。2. 共集電路只能放大電流不能放大電壓，是三種接法中輸入電阻最大、輸出電阻最小的電路，具有電壓跟隨的特點。常用于電壓放大

2、電路的輸入級和輸出級，在功率放大電路中也常采用射極輸出的形式。3. 共基電路只能放大電壓不能放大電流，輸入電阻小，電壓放大倍數和輸出電阻與共射電路相當，但頻率特性是三種接法中最好的電路，常用于寬頻帶放大器。放大電路的主要性能指標有：放大倍數、輸入電阻、輸出電阻、通頻帶等。而保證基本放大電路處于線性工作狀態（不產生非線性失真）的必要條件是設置合適的靜態工作點Q，Q點不但影響電路輸出是否失真，而且直接影響放大器的動態參數。本實驗所采用的放大電路為電阻分壓式工作點穩定的單管放大電路（圖3-1）。它的偏置電路采用RB1和RB2組成分壓電路，因此基極電位UB幾乎僅決定于RB1與RB2對VCC的分壓，而與

3、環境溫度的變化無關；同時三極管的發射極中接有電阻RE，它將輸出電流IC的變化引回到輸入回路來影響輸入量UBE，以達到穩定靜態工作點的目的。當放大器的輸入端加入輸入信號ui后，在放大器的輸出端便可以得到一個與ui相位相反，幅值被放大了的輸出信號uO，從而實現了電壓放大。圖3-1電路的靜態工作點可用下式估算：而電壓放大倍數、輸入電阻、輸出電阻分別為：注意：測量放大器的靜態工作點時，應在輸入信號ui=0的條件下進行。單管放大電路的頻率響應是描述放大電路對不同頻率信號的適應能力。耦合電容和旁路電容使放大器的低頻段的放大倍數數值下降，且產生超前相移；晶體管的極間電容使放大器的高頻段的放大倍數數值下降，并

4、產生滯后相移。放大器的幅頻特性是指放大器的增益與輸入信號頻率之間的關系曲線。單管阻容耦合放大電路幅頻特性如圖3-2所示，AVM為中頻電壓放大倍數，通常規定電壓放大倍數隨頻率變化下降到中頻電壓放大倍數的1/時，即0.707AVM所對應的頻率分別為下限頻率fL和上限頻率fH，則通頻帶為：fBW=fH -fL。測量放大器的動態指標時，應在輸出電壓uO不失真的條件下進行。三、實驗儀器與設備1. DS1052E型數字示波器2. DG1022型雙通道函數/任意波形發生器3. YB2173F智能數字交流毫伏表4. DT9205型數字萬用表5. EL-ELA-型模擬電路實驗儀四、實驗內容及步驟實驗電路如圖3-

5、1所示。各電子儀器可按實驗一中圖1-1所示方式連接，為防止干擾，各儀器的公共端必須連接在一起，同時函數信號發生器、示波器和交流毫伏表的引線應采用專用電纜線或屏蔽線，使用屏蔽線時，其外包金屬網應接在公共地線上。圖3-1 分壓式單管放大電路 圖3-2 幅頻特性曲線1.測量靜態工作點在模擬電路實驗儀上找到單管放大器的實驗電路，使ui=0，接通+12V電源，調節RW使IC=2.0mA（即UE=2V），用數字萬用表的直流電壓檔測量UB、UE、UC。然后，關斷實驗儀的電源開關，將電路中接通RW的開關置于“OFF”，即斷開RB2與電路其他部分的連線，用萬用表的電阻檔測量RB2之值，將以上測量值記入表3-1。

6、其中計算值：UBE = UB-UE UCE = UC-UE ICIE=表3-1 靜態工作點測量記錄測 量 值計 算 值IC（mA）UB（V）UE（V）UC（V）RB2（K）UBE（V）UCE（V）2.測量電壓放大倍數AV 保持IC=2.0mA，用函數信號發生器，在放大器的uS端輸入uRMS=100mV（如輸出波形出現失真，可適當減小此值，直至失真消失為止）、f=10kHZ的正弦信號，同時用示波器觀察記錄uS和uO的波形，在輸出波形不失真的條件下，用交流毫伏表測量不同RC和RL時的ui、uO值，計算放大倍數AV，并記錄ui、uO的相位關系。將以上測量值記入表3-2。表3-2 電壓放大倍數測量記錄

7、RC（k）RL（k）ui（mV）uO（V）AV記 錄 波 形2.4 2.4/2.4 2.4 2.4 3.測量輸入電阻Ri和輸出電阻RO使RC=2.4k，RL=，IC=2.0mA，在US端輸入f=10kHZ的正弦信號，在輸出波形不失真的條件下，用交流毫伏表測量輸入電壓uS、ui和輸出電壓uO。保持輸出電壓uO數值不變，接入負載電阻RL=2.4k，測量此時帶負載的輸出電壓uL，記入表3-3中。根據以上測量值計算輸入電阻Ri和輸出電阻RO，與理論值比較。其中，Ri、RO根據下式計算：， 表3-3 輸入電阻Ri和輸出電阻RO測量記錄uS（mV）ui（mV）Ri（k）uL（V）uO（V）RO（k）測量值

8、理論值測量值理論值4.測量最大不失真輸出電壓UOPP使RC=2.4k，RL=2.4k，在放大器的uS端輸入頻率為f=10kHZ的正弦信號，用示波器觀察輸出端uO的波形，調節輸入信號的幅度，并同時調節電位器RW（改變靜態工作點），當輸出波形同時出現削底和削頂現象時（如圖3-3所示），說明靜態工作點已調在交流負載線的中點。然后反復調整輸入信號uS的大小，在輸出波形幅度最大，且無明顯失真時，用交流毫伏表測量此時的uO，即為最大不失真輸出電壓uOmax，則動態范圍為uOPP=2uO；再用示波器直接測量uOPP（峰-峰值）。同時，測量集電極電流IC、輸入允許最大電壓uim，將以上測量 圖3-3 靜態工作

9、點正常， 結果記入表3-4中。 輸入信號過大引起的失真表3-4 最大不失真輸出電壓測量記錄IC（mA）uim（mV）uUOmax（V）uOPP（V）5.觀察靜態工作點對輸出波形失真的影響使RC=2.4k，RL=， IC=2.0mA，在放大器的uS端輸入頻率為f=10kHZ的正弦信號，用示波器觀察輸出端uO的波形，然后逐步加大uS的幅度，使輸出電壓uO足夠大但不失真。保持輸入信號uS不變，分別增大和減小RW之值（可根據電流IC的大小判斷），使輸出波形出現明顯失真，描繪兩種失真波形，記錄相應的IC (ICIE=UE/RE)和UCE值，將測試結果記入表3-5中。6.測量幅頻特性曲線使RC=2.4k，

10、RL=，IC=2.0mA，在放大器的uS端輸入f=10kHZ的正弦信號，用示波器觀察輸出波形不失真，用交流毫伏表測量并記錄相應的輸出電壓uO；改變輸入信號的頻率，記錄不同頻率時所對應的輸出電壓，分別找出fL、fH，將結果記錄于表3-6中，然后根據所測數據繪出幅頻特性曲線。注意：為了保證曲線的準確性，在fL、fH附近測量點應密集一些。五、預習報告要求回答思考題：1. 調節偏置電阻RB2，使放大器輸出波形出現飽和或截止失真時，晶體管的管壓降UCE將怎樣變化？2. 改變靜態工作點對放大器的輸入電阻Ri有無影響？改變外接電阻RL對輸出電阻RO有無影響？表3-5 靜態工作點對輸出波形失真的影響測量記錄RWIC（mA）UCE（V）輸出波形uO三極管 工作狀態RW增大RW減小表3-6 幅頻特性曲線測量記錄ffL（kHZ）f1（kHZ）f2（kHZ）f3（kHZ）f4（kHZ）