1、实验二 单级共射放大电路一、实验目的1、 学会放大电路静态工作点的调试方法，分析静态工作点对放大电路性能的影响。2、 掌握放大电路电压放大倍数、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路实验设备的使用。二、实验设备与器件1、模拟电路实验装置2、双踪示波器3、交流毫伏表 4、万用表三、实验原理图 21 为电阻分压式工作点稳定单管共射放大电路实验原理图。它的偏置电路采用 RB1和 RB2组成的分压电路，并在发射极中接有电阻 RE，以稳定放大电路的静态工作点。当在放大电路的输入端加入输入信号 ui后，在放大电路的输出端便可得到一个与 ui相位相反，幅值被放大了
2、的输出信号 u0，从而实现了电压放大。47F 47FRP1100KRB114.7KRB1210KRE151510C3RC12K图 21 共射极单管放大电路实验电路在图 21 电路中，当流过偏置电阻 RB1和 RB2 的电流远大于晶体管 T 的 基极电流 IB时（一般 510 倍） ，则它的静态工作点可用下式估算:CB21BURUUCEU CCI C（R CR E）电压放大倍数beLCVrA/输入电阻 R iR B1 / RB2 / rbe输出电阻ROR C由于电子电路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电路件的参数，为电路设计提供必
3、要的依据，在完成设计和装配以后，还必须测量和调试放大电路的静态工作点和各项性能指标。一个优质放大电路，必定是理论设计与实验调整相结合的产物。因此，除了学习放大电路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。放大电路的测量和调试一般包括：放大电路静态工作点的测量与调试，消除干扰与自激振荡及放大电路各项动态参数的测量与调试等。1、放大电路静态工作点的测量与调试1)静态工作点的测量测量放大电路的静态工作点，应在输入信号 ui0 的情况下进行， 即将放大电路输入端与地端短接，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、U C和 UE
4、。一般实验中，为了避免断开集电极，所以采用测量电压 UE或 UC，然后算出 IC的方法，例如，只要测出 UE，即可用算出 IC（也可根据 ，由 UC确定 IC） ，ECRICCRIEBE同时也能算出 UBEU BU E，U CEU CU E。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)静态工作点的调试放大电路静态工作点的调试是指对管子集电极电流 IC（或 UCE）的调整与测试。静态工作点是否合适，对放大电路的性能和输出波形都有很大影响。如工作点偏高，放大电路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 22(a)所示；如工作点偏低则易产生截止失真，即 uO
5、的正半周被缩顶（一般截止失真不如饱和失真明显） ，如图 22(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，即在放大电路的输入端加入一定的输入电压 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 22 静态工作点对 uO波形失真的影响改变电路参数 UCC、R C、R B（R B1、R B2）都会引起静态工作点的变化，如图23 所示。但通常多采用调节偏置电阻 RB2的方法来改变静态工作点，如减小RB2，则可使静态工作点提高等。图 23 电路参数对静态工作点的影响最后还要说明的是，上面所说的工作点“偏高”
6、或“偏低”不是绝对的，应该是相对信号的幅度而言，如输入信号幅度很小，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。放大电路动态指标包括电压放大倍数、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的测量调整放大电路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:i0VUA2)输入电阻 Ri的测量为了测量放大电路的输入电阻，按图 24 电路在被测放大
7、电路的输入端与信号源之间串入一已知电阻 R，在放大电路正常工作的情况下， 用交流毫伏表测出 US和 Ui，则根据输入电阻的定义可得： URIiSi图 24 输入、输出电阻测量电路测量时应注意下列几点: 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，然后按 URU SU i求出 UR值。 电阻 R 的值不宜取得过大或过小，以免产生较大的测量误差，通常取 R与 Ri为同一数量级为好，本实验可取 R12K。3)输出电阻 R0的测量按图 2-4 电路，在放大电路正常工作条件下，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O
8、LLUR即可求出：LO1)U(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。4)最大不失真输出电压 UOPP的测量（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。为此在放大电路正常工作情况下，逐步增大输入信号的幅度，并同时调节RW（改变静态工作点） ，用示波电路观察 uO，当输出波形同时出现削底和缩顶现象（如图 25）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 。或用示波电路直接读出 UOPP来。0U2图 25 静态工作点正常，输入信号太大
9、引起的失真5)放大电路幅频特性的测量放大电路的幅频特性是指放大电路的电压放大倍数 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 26 所示，A um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倍，即 0.707Aum所对应的频率分别称为下限频率 fL和上限频率 fH，则通2/1频带 f BWf Hf L放大电路的幅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 AU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
10、保持输入信号的幅度不变，且输出波形不得失真。3DG 9011(NPN)3CG 9012(PNP)9013(NPN)图 26 幅频特性曲线 图 27 晶体三极管管脚排列四、实验内容实验电路如图 21 所示。各电子仪器可按实验一中图 11 所示方式连接，为防止干扰，各仪器的公共端必须连在一起。1、调试静态工作点接通直流电源前，先将 RW调至最大， 函数信号发生电路输出旋钮旋至零。接通12V 电源、调节 Rp，使 IC2.0mA（即 UC4.0V） ， 用直流电压表测量UBE、U CE及用万用电表测量 RB （R B=RP1+RB11）值；分别用万用表测量 IB、I C填入表 21。表 2-1 IC
11、2mA测 量 值 计算数据UB（V）UE（V）UC（V） IB（A） IC（mA） RB (K) 2、测量电压放大倍数在放大电路输入端加入频率为 1KHz 的正弦信号 uS，调节函数信号发生电路的输出旋钮使放大电路输入电压 Ui 10mV，同时用示波电路观察放大电路输出电压 uO波形，在波形不失真的条件下用交流毫伏表测量下述三种情况下的 UO值，并用双踪示波电路观察 uO和 ui的相位关系，记入表 22。表 22 Ic2.0mA U i10mVRL(K) Uo(V) AV 观察记录一组 uO和 u1波形15.13、观察静态工作点对电压放大倍数的影响置 RL，U i适量，调节 RP，用示波电路监
12、视输出电压波形，在 uO不失真的条件下，测量五组数据 IC和 UO值，记入表 23。表 23 R L U i10mVIC(mA) 2.0UO(V)AV测量 IC时，要先将信号源输出旋钮旋至零（即使 Ui0） 。4、观察静态工作点对输出波形失真的影响置 RL5.1K， ui0，调节 Rp使 IC2.0mA，测出 UCE值，再逐步加大输入信号，使输出电压 u0 足够大但不失真。 然后保持输入信号不变，分别增大和减小 Rp，使波形出现失真，绘出 u0的波形，并测出失真情况下的 IC和 UCE值，记入表 24 中。每次测 IC和 UCE 值时都要将信号源的输出旋钮旋至零。表 24 R L U i10m
13、VIC(mA) UCE(V) u0波形 失真情况 管子工作状态2.05、测量最大不失真输出电压置 RL5.1K，按照实验原理 2.4 中所述方法，同时调节输入信号的幅度和电位器 Rp，用示波电路和交流毫伏表测量 UOPP及 UO值，记入表 25。表 25 R L5.1KIC(mA) Uim(mV) Uom(V) UOPP(V)*6、测量输入电阻和输出电阻置 RL5.1K，I C2.0mA。输入 f1KHz 的正弦信号，在输出电压 uo不失真的情况下，用交流毫伏表测出 US，U i和 UL记入表 2-6。保持 US不变，断开 RL，测量输出电压 Uo，记入表 2-6。表 2-6 I c2mA R
14、 L5.1KRi（K） R0（K）US(mv)Ui(mv) 测量值 计算值UL（V）UO（V） 测量值 计算值*7、测量幅频特性曲线取 IC2.0mA，R L5.1K。 保持输入信号 ui的幅度不变，改变信号源频率 f，逐点测出相应的输出电压 UO，记入表 27。表 27 U i10mVfL fo fn f（KHz）UO（V）AVU O/Ui为了信号源频率 f 取值合适，可先粗测一下，找出中频范围， 然后再仔细读数。说明：本实验内容较多，其中 6、7 可作为选作内容。五、实验总结1、 列表整理测量结果，并把实测的静态工作点、电压放大倍数、输入电阻、输出电阻之值与理论计算值比较（取一组数据进行比
15、较） ，分析产生误差原因。2、总结 RC，R L及静态工作点对放大电路电压放大倍数、输入电阻、输出电阻的影响。3、讨论静态工作点变化对放大电路输出波形的影响。4、分析讨论在调试过程中出现的问题。六、预习要求1、阅读教材中有关单管放大电路的内容并估算实验电路的性能指标。估算放大电路的静态工作点，电压放大倍数 AV，输入电阻 Ri和输出电阻 RO2、能否用直流电压表直接测量晶体管的 UBE？ 为什么实验中要采用测UB、U E，再间接算出 UBE的方法？3、怎样测量 RB阻值？4、当调节偏置电阻 RB2，使放大电路输出波形出现饱和或截止失真时，晶体管的管压降 UCE怎样变化？5、改变静态工作点对放大电路的输入电阻 Ri有否影响？改变外接电阻 RL对输出电阻 RO有否影响？6、在测试 AV，R i和 RO时怎样选择输入信号的大小和频率？为什么信号频率一般选 1KHz，而不选 100KHz 或更高？7、测 试 中 ， 如 果 将 函 数 信 号 发 生 器 、 交 流 毫 伏 表 、 示 波 器 中 任 一 仪 器 的 二个 测 试 端 子 接 线 换 位 （ 即 各 仪 电 路 的 接 地 端 不 再 连 在 一 起 ） ， 将 会 出 现 什 么 问 题 ？
