本文格式為Word版，下載可任意編輯——模電試驗(yàn)單級(jí)共射放大電路單極共射放大電路

一、試驗(yàn)?zāi)康?/p>

（1）把握用Multisim13仿真軟件分析單極放大電路主要性能指標(biāo)的方法。（2）熟悉把握常用電子儀器的使用方法，熟悉基本電子元器件的作用。（3）學(xué)會(huì)并熟悉“先靜態(tài)后動(dòng)態(tài)〞的電子線路的基本調(diào)試方法。

（4）分析靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)放大器性能的影響，學(xué)會(huì)調(diào)試放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)。（5）把握放大器的放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻及最大不失真輸出電壓的測(cè)試方法。

（5）測(cè)量放大電路的頻率特性。

二、試驗(yàn)原理

1.基本電路

電路在接通直流電源VCC而未參與輸入信號(hào)時(shí)（通過(guò)隔直流電容C1將輸入端接地），電路中產(chǎn)生的電流、電壓為直流量，記為VBEQ，VCEQ，IBQ，ICQ，由它們確定了電路的一個(gè)工作點(diǎn)，稱為靜態(tài)工作的Q。三極管的靜態(tài)工作點(diǎn)可用下式近似估算：

VBEQ?(0.6~0.7)V硅管；（0.2~0.3）V鍺管

VCEQ?VCC?ICQ?Rc?Re?

VBQ?R2VCC

RP?R1?R2ICQ?IEQ?VBQ?VBEQREICQ

IBQ?2.靜態(tài)工作點(diǎn)的選擇

?放大器靜態(tài)工作點(diǎn)的選擇是指對(duì)三極管集電極電流IC（或VCE）的調(diào)整與測(cè)試。

在晶體管低頻放大電路中，靜態(tài)工作點(diǎn)的選擇及穩(wěn)定具有舉足輕重的作用，直接關(guān)系到放大電路能否正常可靠地工作。若工作點(diǎn)偏高（IC放大），則放大器在參與交流信號(hào)以后易產(chǎn)生飽和失真，此時(shí)輸出信號(hào)uo的負(fù)半周將被削底；若工作點(diǎn)偏低，則易產(chǎn)生截止失真，即uo的正半周被削頂（一般截止失真不如飽和

失真明顯）。這些狀況都不符合不失真放大的要求。所以在選定工作點(diǎn)以后還必需進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)試，即在放大電路的輸入端參與一定的輸入電壓ui，并檢查輸出電壓uo的大小和波形是否滿足要求。如不滿足，則應(yīng)調(diào)理靜態(tài)工作點(diǎn)的位置。還應(yīng)說(shuō)明的是，上面所說(shuō)的工作點(diǎn)“偏高〞或“偏低〞不是絕對(duì)的，應(yīng)當(dāng)是相對(duì)信號(hào)的幅度而言。若輸入信號(hào)幅度很小，則即使工作點(diǎn)較高或較低也不一定會(huì)出現(xiàn)失真。所以確鑿地說(shuō)，產(chǎn)生波形失真是信號(hào)幅度與靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置協(xié)同不當(dāng)所致。若須滿足較大信號(hào)幅度的要求，則靜態(tài)工作點(diǎn)最好盡量靠近輸出特性曲線上交流負(fù)載線的中點(diǎn)，如圖Q點(diǎn)，使靜態(tài)VCE大致等于電源電壓的一半。這樣可使交流信號(hào)輸入時(shí)，工作點(diǎn)Q沿著交流負(fù)載線向上或向下移動(dòng)較大范圍，使得輸出電壓的動(dòng)態(tài)范圍大致在2VCEQ范圍內(nèi)變化，從而獲得較大的輸出電壓幅度，且波形上下對(duì)稱。

實(shí)際工作中往往通過(guò)調(diào)理基極偏置電阻的大小，觀測(cè)輸出波形的變化。當(dāng)輸入電阻逐漸放大時(shí)，若要輸出波形正、負(fù)同時(shí)出現(xiàn)削波現(xiàn)象，即說(shuō)明此時(shí)放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)選擇適合，此時(shí)放大電路動(dòng)態(tài)范圍最大。

依照?qǐng)D連好電路，在輸入端引入正弦信號(hào)，用示波器觀測(cè)輸出。靜態(tài)工作點(diǎn)具體的調(diào)理步驟如下：試驗(yàn)無(wú)失真出現(xiàn)截止失真出現(xiàn)飽和失真兩種失真都出現(xiàn)現(xiàn)象操作減小Rp增大Rp加大輸入信號(hào)減小輸入信號(hào)方法據(jù)示波器上觀測(cè)到的現(xiàn)象，做出不同的調(diào)整動(dòng)作，反復(fù)進(jìn)行。直到輸入信號(hào)略微增大，兩種失真同時(shí)出現(xiàn)；輸入信號(hào)略微減小，兩種失真同時(shí)消失時(shí)，可以認(rèn)為此時(shí)的靜態(tài)工作點(diǎn)正好處于交流負(fù)載線的中點(diǎn)。去掉輸入信號(hào)，測(cè)量VBEQ，

VCEQ，IBQ，ICQ，就得到了該電路的最正確靜態(tài)工作點(diǎn)。3.電壓放大倍數(shù)的測(cè)量

電壓放大倍數(shù)是指輸出電壓Vo和輸入電壓Vi之比，其值與負(fù)載RL有關(guān)，是衡量放大電路放大能力的指標(biāo)。

AV?VoVi4.輸入電阻和輸出電阻的測(cè)量

（1）輸入電阻。輸入電阻是指從放大器輸入端看進(jìn)去的等效電阻，它說(shuō)明放大器對(duì)信號(hào)源的影響程度。一般采用間接法進(jìn)行測(cè)量。

當(dāng)被測(cè)電路的輸入電阻不太高時(shí)（與毫伏級(jí)電壓表內(nèi)阻相比），采用如圖的電路進(jìn)行測(cè)量。在信號(hào)源與被測(cè)放大器的輸入端之間串入一已知電阻R，

在放大器正常工作的狀況下（保證輸出電壓不失真），用交流毫伏表測(cè)出Vs和Vi，根據(jù)輸入電阻的定義可得：

ViViVi??RVIiVs?ViRR測(cè)量時(shí)應(yīng)注意，電阻R值不宜取得過(guò)大，易引入干擾；但也不宜取得過(guò)小，

Ri?否則測(cè)量誤差較大。尋常取與Ri為同一數(shù)量級(jí)比較適合，本試驗(yàn)取R=1~2kΩ。（2）輸出電阻。輸出電阻是指從放大器輸出端看進(jìn)去信號(hào)源的等效電阻，用來(lái)描述信號(hào)輸出方式和帶負(fù)載的能力。

輸出電阻也用間接法測(cè)量，原理如圖，根據(jù)戴維南定理，放大器的輸出

端可以等效為一個(gè)理想的電壓源和輸出電阻Ro相串聯(lián)。

試驗(yàn)中可以通過(guò)測(cè)量放大器空載時(shí)的輸出電壓Vo和加上已知負(fù)載后的輸出電壓VL，根據(jù)式子測(cè)試其輸出電阻Ro。

VL?RLVo

Ro?RL?Vo?由此可求輸出電阻Ro???V?1??RL（RL為阻值已知的電阻，一般狀況下

?L?為數(shù)千歐）。5.幅頻特性的測(cè)量

放大器放大的實(shí)際信號(hào)由不同的諧波組成，只有當(dāng)放大器對(duì)不同頻率信號(hào)的放大能力一致時(shí)，放大信號(hào)才能不失真。但實(shí)際上，放大器的交流放大電路含有耦合電容、旁路電容、分布電容和晶體管極間電容等電抗元件，使得放大倍數(shù)與信號(hào)的頻率有關(guān)，此關(guān)系即為放大器的頻率特性。

放大器的幅頻特性是指放大器的電壓放大倍數(shù)AV與輸入信號(hào)頻率fi之間的關(guān)系曲線，如圖。在一個(gè)較寬的頻率范圍內(nèi)，曲線平坦，放大倍數(shù)不隨頻率而變，這一段頻率范圍稱為中頻段。在中頻段以外，隨著頻率的減小或增大，放大倍數(shù)都將下降。當(dāng)放大倍數(shù)降為中頻段放大倍數(shù)的0.707時(shí)，相對(duì)應(yīng)的低頻頻率和高頻頻率分別稱為下限頻率fL和上限頻率fH。通頻帶fBW定義為

fBW?fH?fL

三、試驗(yàn)內(nèi)容及步驟

（一）仿真分析1.靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)整

（1）用示波器同時(shí)觀測(cè)圖所示電路的輸入和輸出波形。輸入信號(hào)設(shè)為正弦

波、頻率fi?1kHz、信號(hào)電壓峰值vip?100mV。

（2）進(jìn)行仿真分析。雙擊示波器XSC1圖標(biāo)，開啟示波器面板，觀測(cè)放大電路的輸入、輸出信號(hào)波形。

（3）逐漸增大輸入信號(hào)的幅度，使放大電路的輸出信號(hào)略有失真（飽和失真或截止失真），調(diào)理電位器Rp，消除失真。

（4）重復(fù)步驟（3），直到略微增大輸入信號(hào)幅值，輸出信號(hào)同時(shí)出現(xiàn)飽和和截止失真；再略微減小輸入信號(hào)的幅值，輸出信號(hào)的失真現(xiàn)象同時(shí)消失。此時(shí)得到的輸出信號(hào)電壓，即為最大不失真輸出電壓。2.靜態(tài)工作點(diǎn)測(cè)量

用萬(wàn)用表測(cè)量。將萬(wàn)用表接入電路，單擊仿真開關(guān)，進(jìn)行電路分析。此時(shí)，萬(wàn)用表顯示的數(shù)值即為放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。3.放大電路的動(dòng)態(tài)指標(biāo)測(cè)試

（1）電壓放大倍數(shù)測(cè)量。調(diào)整放大器到適合的靜態(tài)工作點(diǎn)，在圖示電路中，閉合開關(guān)J1，J2，調(diào)整輸入電壓vip?100mV，頻率fi?1kHz。單擊仿真開關(guān)進(jìn)行仿真，開啟示波器，觀測(cè)輸入、輸出電壓波形。在輸出波形不失真的狀況下，用萬(wàn)用表測(cè)出vi和vo的有效值Vi和Vo，根據(jù)式子計(jì)算電壓放大倍數(shù)。

（2）輸入電阻測(cè)量。在圖示電路中，斷開開關(guān)J1，閉合開關(guān)J2，調(diào)整輸入電壓vip?100mV，頻率fi?1kHz。單擊仿真開關(guān)進(jìn)行仿真，開啟示波器，觀測(cè)輸入、輸出電壓波形。在輸出波形不失真的狀況下，用萬(wàn)用表測(cè)出電阻R兩端電壓vs，vi的有效值Vs和Vi，根據(jù)式子計(jì)算輸入電阻Ri。

（3）輸出電阻測(cè)量。在圖示電路中，閉合開關(guān)J1，調(diào)整輸入電壓vip?100mV，頻率fi?1kHz。單擊仿真開關(guān)進(jìn)行仿真，開啟示波器，觀測(cè)輸入、輸出電壓波形。在輸出波形不失真的狀況下，用萬(wàn)用表測(cè)出開關(guān)J2開啟和閉合兩種狀況下電壓

vo，vL的有效值Vo和VL，根據(jù)式子計(jì)算輸出電阻Ro。

（4）放大電路的幅頻特性測(cè)量。直接測(cè)量法。將波特圖儀連接在電路中。雙擊波特圖儀，設(shè)置其參數(shù)：垂直F=100MHz，I=1Hz，水平F=100dB，I=-100dB，單擊仿真開關(guān)進(jìn)行仿真。放大電路的幅頻響應(yīng)和相頻響應(yīng)分別如圖。（二）試驗(yàn)室操作1.靜態(tài)工作點(diǎn)的測(cè)量

（1）依照試驗(yàn)原理圖連接電路，布線要整齊、均勻、便于檢查，經(jīng)檢查無(wú)誤接通12V直流電源。

（2）在放大電路的輸入端參與1kHz、峰值為100mV的正弦波，將放大電路的輸出端接示波器。調(diào)理電位器，使示波器所顯示的輸出波形最大不失真。關(guān)掉函

數(shù)信號(hào)發(fā)生器電源，使輸入電壓vi?0，用萬(wàn)用表分別測(cè)量三極管三個(gè)級(jí)對(duì)地的電壓（VBQ，VCQ，VEQ），VCEQ和ICQ。并將測(cè)量結(jié)果記錄于表，與估算值進(jìn)行比較。

3.靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)輸出波形的影響

將頻率為1kHz的正弦波信號(hào)加到放大器的輸入端、調(diào)理輸入信號(hào)幅值，使輸出波形不失真的正弦波。

（1）將電位器Rp的阻值調(diào)為最大，此時(shí)靜態(tài)電流ICQ下降，用示波器觀測(cè)輸出波形是否出現(xiàn)失真，并畫下此時(shí)的波形。若失真不夠明顯，可適當(dāng)增大輸入信號(hào)幅值。

（2）將電位器Rp的阻值調(diào)為最小，此時(shí)靜態(tài)電流ICQ增大，觀測(cè)輸出波形的變化狀況，畫下此時(shí)的波形，并將相應(yīng)結(jié)果記錄于表。4.電壓放大倍數(shù)測(cè)量

（1）開啟函數(shù)信號(hào)發(fā)生器電源，輸入1kHz，峰值為100mV的正弦波信號(hào)。當(dāng)輸出開路（RL??）時(shí)，測(cè)量輸入輸出電壓vi輸和vo的有效值Vi和Vo的大小，并根據(jù)式子計(jì)算電壓放大倍數(shù)。

（2）放大電路輸出端接入RL?2k?的負(fù)載電阻，保持輸入電壓vi不變，測(cè)量輸出電壓vo，計(jì)算此時(shí)的電壓放大倍數(shù)，并分析負(fù)載對(duì)放大電路電壓放大倍數(shù)的影響。

（3）用雙蹤示波器觀測(cè)vi和vo的波形，比較兩波形之間的相位關(guān)系。5.輸入電阻和輸出電阻測(cè)量

（1)依照試驗(yàn)原理圖連接電路，斷開J1，用示波器分別測(cè)出電阻R兩端電壓vs，

vi的有效值Vs和Vi，根據(jù)式子計(jì)算該放大電路輸入電阻Ri。

（2)閉合J1，測(cè)量負(fù)載開路（J2斷開）時(shí)的輸出電壓Vo和接上2kΩ負(fù)載（J2閉合）時(shí)的輸出電壓VL，根據(jù)式子