晶体管放大电路实验报告

模拟电路实验报告

实验2 晶体管放大电路

学号 姓名 实验日期 专业 一、 实验目的

1. 掌握如何调整放大电路的直流工作的。 2. 清楚放大电路主要性能指标的测量方法。 二、 实验仪器

1. 双踪示波器 1台 2. 函数发生器 1台 3. 交流毫伏表 1台 4. 直流稳压电源 1台 三、 实验原理和内容 1. 放大电路的调整

按照图1安装电路，输入频率为1kHz、峰值为5m V（由示波器测量）的正弦信号vi,观察并画出输出波形；测量静态集电极电流ICQ和集-射电压VCEQ。用你的测量数据解释你看到现象。

问题1：如何调整元件参数才能使输出不失真？如果要保证ICQ约为

2.5mA，具体的元件参数值是多少？

图1 图2 实际使用电路

在电路中换入你调整好数值的元件，保持原信号输入，记下此时的ICQ和VCEQ到表1，观察示波器显示的输出波形，验证你的调整方案，记下v0的峰值（基本不失真）。注：由于实验中器件限制我们使用图2电路 2. 放大电路性能指标的测量

1) 保持调整后的电路元件值不变，保持静态电流ICQ为原来的值，输入信号

Vim=5mV,测量输入输出电阻，计算电路增益AV，Ri,Ro,并与理论值比较。其原理如下： 输出电阻Ro：

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测量放大器输出电阻的原理电路如图 2所示，其戴维南等效电压源uo’即为空载时的输出电压，等效内阻Ro即为放大器的输出电阻。显然

2

图3 图4

输入电阻 Ri：

测量放大器输入电阻的原理电路如图3所示，由图可见

2) 保持Vim=5mV不变，改变信号频率，将信号频率从1kHz向高处调节，找出

上限频率fH;同样向地处调节，找出下限频率fL。作出幅频特性曲线，定出3dB带宽fBW。 四、 仿真 放大电路的调整

仿真电路如图4，输入频率为1kHz、峰值为5mV的正弦信号并测量ICQ和VCEQ

图5 图6

结论：

1. 示波器输出的波形如图5由图可知，电路产生饱和失真，故此时应该增大

Ib故应该增大Rb。 2. 在电路中由两个万能表测量得到：ICQ=7.214mA VCEQ=762.5mV。 3. 在饱和时，VCEQ很小接近于零。

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问题1解答：

为了使输出基本不失真应当增大Rb，在电路中不断增加Rb，直到Rb=1.24MΩ使，静态电流约为2.5mA并且电路基本不失真。 放大电路的调整实验仿真：

图7

在保证VCEQ接近5V来确保工作在放大区时测得数据：

表1调整电路数据

Vim(mV) 5 Rb(kΩ) 44 ICQ(=(VCC-VC/RC)(mA) 1.459 VCEQ(V) 5.063 Vom(mV) 184 其中交流电流取幅值。

问题2：如将电路中的NPN管换为PNP管，试问：这时电路要做哪些改动才能正常工作？如果如果出现实验图中所示的波形，又应如何调整电路元件值？ 问题2解答：由于PNP与NPN所需电压相反，电流也完全相反，电路需将+10V的VCC改为-10V即可正常工作。

若使用PNP时产生如图中所示的下部图像失真，由于PNP电流与NPN完全相反，即相位相差180。故此时应该为截止失真，应该减小Rb。 放大性能指标的测量： 1. 输入输出电阻仿真

Ri： Ro：

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图8 图9

如图8，测得VS(mV)=4.970mV，Vi(V)=3.357mV；故Ri=2.08kΩ； 如图9，测得Vo(mV)=323.19mV，Vo’(V)=178.68mV；故Ro=1.618kΩ。 2. 频率测试仿真

如图使用波特仪仿真：

图10 图11仿真结果

由图可以测得下限频率约为：4Hz；上限频率约为：17MHz 四、实验数据及分析

1、放大电路的调整

根据实际电路板将电路调整为基本不失真（即VCEQ=5V），观察示波器得到：

表2调整电路数据

Vim(mV) 5 Rb(kΩ) 49 ICQ(=(VCC-VC/RC)(mA) 1.715 VCEQ=VC(V) 5.080 Vom(mV) 265 数据分析：该数据与实验有较小的误差，但也基本符合此时的电路的工作状态，故此误差可以忽略。

误差分析：由于实验的元件和标准的数据有所偏差，而且滑动变阻器并不能调到那么标准，三极管也和仿真中的三极管有所偏差。但产生误差并不大。

2、放大电路性能指标的测量

1. 根据换算法测量得到的数据如表3

表3 性能指标测量数据

ICQ=1.715mA VSm(mV) Vom(V) 3.5 3.6 3.55 0.39 0.4 0.395 由测量数据得到的计Vom’(V) 算值 理论估算值 Vim=5mV 测量值1 测量值2 平均值 0.195 0.2 0.198 AV Ri（kΩ） Ro（kΩ） -55.77 AV 2.45 1.99 Ri（kΩ） Ro（kΩ） -56.79 2.72 2.0 数据分析：实验中使用万能表测得三极管测得β=203，算得的计算值与测量值相差不大，极为接近，故实验基本是正确的。

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误差分析：实验结果与仿真结果有着一些偏差，主要是仿真软件中找不到9013故使用2N222，但是2N222的部分参数与9013有些差别故结果有少许偏差，而且实验电路中的元件与实际标注的数据有所偏差，故结果可视为正确。 实验改进：可适当将信号源与放大器之间的电阻取大一些，产生较大的压降，以减少测量的误差。

2. 放大器幅频特性（Vim=10mV）的数据如表4

表4 放大器幅频特性（Vim=5mV时）

f(Hz) Vo(V) f(MHz) Vo(V) 50 0.12 1 0.2 60 0.13 2 0196 70 0.14 3 80 90 100 0.162 6 0.16 150 0.184 7 0.148 200 0.190 8 0.140 300 0.196 9 0.132 0.15 0.156 4 5 0.188 0.18 0.176 图中可以得出70Hz即为下限频率,8MHz即为上限频率。 数据分析：如图画出幅频特性图像：

图12

数据分析：在实验中我们取了上下限频率周围的频率进行测量。该实验数据较为符合三极管的幅频特性，而且图像也较为符合。

误差分析：由实验出的结果与仿真的结果相差较大，主要是因为模拟用的三极管与实际用的三极管有所不同造成的，但是并不能算是实验错误。

实验改进：可以在预估的上下限频率附近多取一些数据进行测量，以减少实验误差。