实验二 晶体管共射极单管放大器

实验二 晶体管共射极单管放大器

一、实验目的

1. 掌握放大器静态工作点的调试方法，分析静态工作点对放大器性能的影响; 2. 学会放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻及最大不失真输出电压的测试方法; 3. 熟悉常用电子仪器及模拟电子技术实验箱的使用。

二、实验原理

图2-1为电阻分压工作点稳定单管放大器实验电路图。它的偏置电路采用Rb1和Rb组成的分压电路，并在发射极中接有电阻Re，以稳定放大器的静态工作点。当在放大器的输入端加入输入信号ui后，在放大器的输出端便可得到一个与ui相位相反，幅值被放大了的输出信号uo，从而实现了电压放大。

图2-1

在图2-1电路中,当流过偏置电阻Rb1和Rb的电流远大于晶体管的基极电流IB时(一般5～10倍)，则它的静态工作点可用下式估算：

UB=IE=Rb1?VccRb1?Rb

UB?UBE?ICReUCE=VCC?IC(RC+Re)电压放大倍数 AV???Rc//RLrbe输入电阻 ri=R2//Rb1//Rb//rbe 输出电阻 ro?Rc由于电子器件性能的分散性比较大，因此在设计和制作晶体管放大电路时，离不开测量和调试技术。在设计前应测量所用元器件的参数，为电路设计提供必要的依据，在完成设计和装配以后，还必须测量和调试放大器的静态工作点和各项性能指标。一个优质放大器，必定是理论设计与实验调整相结合的产物。因此，除了学习放大器的理论知识和设计方法外，还必须掌握必要的测量和调试技术。

放大器的测量和调试一般包括：放大器静态工作点的测量与调试，消除干扰与自激振荡及放大器各项动态参数的测量与调试等。

1. 放大器静态工作点的测量与调试 1) 静态工作点的测量

测量放大器的静态工作点，应在输入信号ui?0的情况下进行，即将放大器输入端与地端短接，在阻容耦合放大器中，不接入信号源即可，然后选用量程合适的直流毫安表和直流电压表，分别测量晶体管的集电极电流IC以及各电极对地的电位UB、UC和UE。一般实验中，为了避免断开集电极，所以采用测量电压，然后算出IC的方法，例如，只要测出UE，即可用IC?IE?UBE=UB-UEUERe算出IC(也可根据IC?Vcc?UCRc，由UC确定IC)，同时也能算出

，

UCE=UC-UE。为了减小误差，提高测量精度，应选用内阻较高的直流电压表。

2) 静态工作点的调试

静态工作点是否合适，对放大器的性能和输出波形都有很大影响。如工作点偏高，放大器在加入交流信号以后易产生饱和失真，此时uo的负半周将被削底，如图2-2(a)所示; 如工作点偏低则易产生截止失真，即uo的正半周被缩顶(一般截止失真不如饱和失真明显)，如图2-2(b)所示。这些情况都不符合不失真放大的要求。所以在选定工作点以后还必须进行动态调试，即在放大器的输入端加入一定的ui，检查输出电压uo的大小和波形是否满足要求。如不满足，则应调节静态工作点的位置。

(a) (b) 图2—2

(c)

改变电路参数VCC、RC、Rb 、Rb1都会引起静态工作点的变化。但通常多采用调节偏电阻Rb的方法来改变静态工作点，如减小Rb，则可使静态工作点提高等。

最后还要说明的是，上面所说的工作点“偏高”或“偏低”不是绝对的，应该是相对信号的幅度而言，如信号幅度很小，即使工作点较高或较低也不一定会出现失真。所以确切地说，产生波形失真是信号幅度与静态工作点设置配合不当所致。如需满足较大信号幅度的要求，静态工作点最好尽量靠近交流负载线的中点。

2. 放大器动态指标测试

放大器动态指标测试有电压放大倍数、输入电阻、输出电阻、最大不失真输出电压(动态范围)和通频带等。

1) 电压放大倍数AV的测量

调整放大器到合适的静态工作点，然后加入输入电压ui，在输出电压uo不失真的情况下，用交流毫伏表测出ui和uo的有效值Ui和Uo，则

UAU=o

Ui2)输入电阻的测量

为了测量放大器的输入电阻，按图2-3电路在被测放大器的输入端与信号源之间串入一已知电阻R，在放大器正常工作的情况下，用交流毫伏表测出Us和Ui，则根据输入电阻的定义可得

Uri?Ui?RRUi?R

US?Ui

图2-3

测量时应注意：由于电阻R两端没有电路公共接地点，所以测量R两端电压UR时必须分别测出Us和Ui，然后接UR?Us?Ui求出UR值。

3) 输出电阻的测量

按图2-3电路，在放大器正常工作条件下，测出输出端不接负载RL的输出电压Uo和接入负载后的输出电压UL，根据

UL=RLUO

ro?RL即可求出ro：

?U?ro??O?1??RL

?UL?在测试中应注意，必须保持RL接入前后输入信号的大小不变，且放大电路输出不失真。

4) 最大不失真输出电压Uopp的测试(最大动态范围)

如上所述，为了得到最大动态范围，应将静态工作点调在交流负载线的中点。为此在放大器正常工作情况下，逐步增大输入信号的幅度，并同时调节RP(改变静态工作点),用示波器观察uo，当输出波形同时出现削底和缩顶现象时，说明静态工作点已调在交流负载线的中点。然后反复调整输入信号，使波形输出幅度最大，且无明显失真时，用交流毫伏表测出Uo (有效值)，则动态范围等于25) 放大器频率特性的测量

放大器的频率特性是指放大器的电压放大倍数AU与输入信号频率f之间的关系曲线。单管阻容耦合放大电路的幅频特性曲线如图2-4所示，Avm为中频电压放大倍数，通常规定电压放大倍数随频率变化下降到中频放大倍数的1/别称为下限频率fL和上限频率fH，则通频带

倍，即0.707Avm所对应的频率分

Uo，或用示波器直接读出Uopp来。

BW?fH?fL

放大器的频率特性就是测量不同频率信号时的电压放大倍数AU。为此，可采用前述测AV的方法，每改变一个信号频率，测量其相应的电压放大倍数，测量时应注意取点要恰当，在低频段与高频段应多测几点，在中频段可以少测几点。此外，在改变频率时，要保持输入信号的幅度不变。

三、实验设备与器件

1. 模拟电子实验箱 2. 信号源 3. 示波器 4. 交流毫伏表 5. 数字万用表

6. 晶体三极管3DG6×1(?=50～100)或9011×1(管脚排列如图2-5所示)以及若干电阻、电容

图2—5 图2—6