1、预习 操作记录 实验报告 总评成绩大学物理实验课程实验报告学院： 电子与信息工程学院 专业： 年级：实验人姓名(学号)： 参加人姓名：日期： 2017 年 月 日 室温： 相对湿度：实验一 BJT 单管共射 电压放大电路1、实验目的1、掌握放大电路静态工作点的测试方法，分析静态工作点对放大器性能的影响。2、掌握放大电路动态性能(电压增益、输入电阻、输出电阻、最大不失真输出电压以及幅频特性等) 的测试方法。3、进一步熟练常用电子仪器的使用。2、实验原理图 1-1 为射极偏置单管放大电路。它由 Rbl 和 Rb2 组成分压电路，并在发射极中接有电阻 Re,以稳定放大器的静态工作点。当在放大电路的输
2、入端加入输入信号 Vi 后，在放大电路的输出端便可得到一个与 vi 相位相反，幅值被放大了的输出信号 vo,从而实现电压放大。coR在设计和制作放大电路前,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。实践表明，新安装的电路板，往往难于达到预期的效果。这是因为在设计时，不可能周全地考虑到电子器件性能的分散性及元件值的误差、寄生参数等各种复杂的客观因素的影响等，此外，电路板安装中仍有可能存在没有被查出来的错误。通过电路板的调整和测试，可发现利纠正设计方案的不足，并查出电路安装中的错误，然后采取措施加以纠正和改进，才能使之
3、达到预定的技术要求。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。放大电路的测前和调试一般包括: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。放大电路的测量与调试1. 通电观察对于新安装好的线路板，在确认安装正确无误后，才可把经过准确测量的电源电压接人路，电源接入电路之后，也不应急于测量数据，而应先观察有无异常现象，这包括电源输出是否正常(有无短路现象)、电路中有无冒烟、有无异常气味以及元器件是否发烫等。如出现异常现象，则应立即切断电源，检查电路，排除故障，待故障排除后方可重新接通电源，然后再进行测试。在今后的每个实验中，对于新安装的线路板，都
4、必须遵循这一操作程序。2. 静态测试(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 V=0 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 VB、VC 和 VE。一般实验中，为了避免断开集电极，所以采用测量电压 VE 或 Vc,然后算出 Ie 的方法，例如，只要测出 Ve，即可用 算出ECRVIIc (也可根据 由 VC 确定 Ie)，CRVI同时也能算出 。ECEBE，-在实验过程中，要不断将测量值与理论估算值相比较。若偏差不大，则可调整电路有关电阻，使电位值达到所需要的值；若偏差太大
5、或不正常，则应检查电路有没有故障，测量有没有错误，以及读数是否看错等。(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 VCE)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 V0 的负半周将被削底，如图 1-2(a)所示；如工作点偏低则易产生截止失真，即 VO 的正半周被缩顶(一般截止失真不如饱和失真明显)，如图 1 一 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，即在放大电路的输入端加入一定的输入交流信号电压 Vi，检查输出电压 V
6、O 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。需要指出，上面所说的静态工作点“偏高”或“偏低”不是绝对的，而是相对于信号的幅度来说的，如果输入信号幅度很小，即使工作点较高或较低也不一定会出现失真。只有在所设置的静态工作点不能满足信号幅度要求时才会出现失真。显然，如果要求信号不失真输出幅度最大，静态工作点应该选在交流负载线的中点。如果静态工作点已处于交流负载线的中点，而波形两头又出现失真，则表明在此时的电路条件已不能满足幅值要求，需要加大电源电压 VCC 并适当调整静态工作点才能解决。3. 动态指标测试放大电路的动态调试应在静态调试已完成的基础上进行。动态调试的目的是为了使放
7、大电路增益、输出电压动态范围(最大不失真输出电压)、波形失真、输入、输出电阻、通频带等性能达到要求。测试过程中，不能凭感觉和印象，要始终借助仪器仔细观察，要边测量，边记录，边分析，边解决问题。（1）电压增益 AV 的测量放大电路被调整到到合适的静态工作点后，加入输入交流信号电压 vi，在输出电压v0 不失真的情况下，用交流毫伏表测出 vi 和 v。的有效值 Vi 和 Vo，则 。ioVA（2）输入电阻 Ri 的测量用伏安法测量输入电阻，为了测得放大电路的输入电流，按图 1-4 电路在被测放大电路的输入端与信号源之间串入一测量辅助电阻 R，在放大电路正常工作的情况下，用交流毫伏表测出 vs 和
8、vi，则根据输入电阻的定义可得 RVIRiSRiii 测量时应注意下列两点：由于电阻 R 两端没有电路公共接地点，而交流毫伏表是测量节点交流电压的，所以测量 R 两端电压 VR 时必须分别测出 VS 和 Vi,然后按 VR=Vs-Vi,求出 VR 值。 R 叫做测量辅助电阻，它的数值应选择适当，不宜太大或太小。R 太大，将使 Vi 的数值很小，容易受到干扰，从而加大 Ri 的测量误差; R 太小则 Vs 与 Vi 读数又十分接近，导致(Vs-Vi）的误差增大，故也使 Ri 测量误差加大。通常取 R 与 Ri 为同一数量级为好，本实验可取 R=12K。（3）输出电阻 RO 的测量在放大电路正常工
9、作条件下，测出输出端不接负载 RL 的输出电压 V 和接入负载后的输出电压 Vo，根据 OLLR即可求出 LORV)1(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 的测量(最大动态范围)P-O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)，用示波器观察 Vo,当输出波形同时出现削底和缩项现象时，说明静态工作点已调在交流负载线的中点，如图 1-5 所示。然后反复调整输入信号，使波形输出幅度最大，无明显失真时，用交流毫伏表测出 Vo (有效值)，则动
10、态范围等于 或用示波器直接读出 来。OV2P)-O(V图 1/5（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增益 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特性曲线如图 1-6 所示，Avm 为中频电压增益，通常规定电压增益随频率变化下降到中频电压增益的 倍，即 0.707Avm 所对应的频率分别称为下线频21率 和上限频率 ，则通频带LfHf LHBWff放大电路的幅频特性就是测量不同频率信号时的电压增益 Au。为此，可以采用前述测量 Au 的方法，每改变一个信号频率，测量其相对应的电压增益，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
11、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，且输出波形不能失真。三、实验设备与器件1.+12V 直流稳压电源2.函数信号发生器3.双踪示波器4.交流毫伏表5.万用电表6.频率计7.晶体三极管3DG6*1（=50100 ）或 9011*1，电阻器，电容器若干4、实验内容实验电路如图一所示。为防止干扰，各电子仪器的公共端必须接在一起，同时信号源、交流毫伏表和示波器的引线应采用专用电缆线或屏蔽线，如使用屏蔽线，则屏蔽线的外包金属网应接在公共接地端上。1. 调试静态工作点接通直流电源前，先将 Rw 调至最大，函数信号发生器输出旋钮旋至 0。接通+12V电源，调节 Rw，使 Ic=2.0
12、mA（UE=2.0V），测试获得以下数值：Ic=2.0mA测 量 值 理 论 计 算 值U B / V U E / V U C / V R B 1 / k U B E / VU C E / VI C / m A2 . 6 2 52 . 0 0 17 . 4 3 56 0 . 3 6 10 . 6 2 5 6 2表 1-1理论计算值通过获得其直流通路所得：2. 测量电压放大倍数在放大电路输入端加入频率为 1000Hz 的正弦信号 Us，调节函数信号发生器的输出旋钮使放大电路的输出电压 Ui5mV，同时用示波器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
13、Uo 值，并用双踪示波器观察 Uo 和 Ui 的相位关系：Ic=2.0mA Ui=5.003mVR c / k R L / k U o / V U i / V2 0 . 6 7 61 3 5 . 1 21 3 4 86 9 . 5 62 3 5 6 9表 1-2Ui-t Uo-t3.观察静态工作点对电压放大倍数的影响置 Rc=2k，RL=（即将输出端短路），Ui 适量，调节 Rw，用示波器监视输出电压波形，在 Uo 不失真的条件下测量数组 Ic 和 Uo 值：Rc=2k RL= Ui=4.865mVI c / m A 1 . 6 1 . 8 2 . 0 2 . 2 2 . 4U o V 0 5
14、 8 7 0 6 3 3 0 6 7 7 0 7 1 8 0 7 5 5A u 2 1 3 0 1 3 9 1 4 8 1 5 5表 1-3测量 Ic 时，要先将信号源输出调节至 0（Ui=0 ）。4. 观察静态工作点对输出波形失真的影响置 Rc=2k，RL=2k，Ui=0，调节 Rw 使 Ic=2.0mA，测出 UCE 的值（4.185V ），再逐步加大输入信号，使输出电压 Uo 足够大但不失真。然后保持输入信号不变，分别增大和减小 Rw，使波形出现失真，绘出 Uo 的波形，并测出失真情况下的 Ic 和 UCE值：每次测 Ic 和 UCE 值时都要将信号源的输出旋钮至 0。Rc=2k RL=
15、2k Ui=5.050mVI c / m A U C E / V U o 波 形 失 真 情 况 管 子 工 作 状 态1 . 1 0 . 4 6 6 截 止 失 真 截 止 区2 0 6 7 3 未 失 真 工 作 区3 4 8 3 0 饱 和 失 真 饱 和 区5、实验总结1、列表整理测量结果，并把实测的静态工作点、电压增益、输入电阻、输出电阳之值与理论计算值比较(取一组数据进行比较 )，分析产生误差原因。2、总结 Re R.及静态工作点对放大器电压增益、输入电阻、输出电阻的影响。由表 1-2 可知 Rc 越大，Au 越大；RL 的变化几乎对 Au 无影响。而对于静态工作点，Ic 在一定范
16、围内越大，Au 越大。而由于 Rc、RL 为输出量，所以它们的变化与输入电阻无关，与输出电阻同步变化（ ）。LCOR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假设: 3DG6 的 B=100,Rb2=20KQ,Rb1=60KQ,R=2KQ,R=2K2S估算放大电路的静态工作点，电压增益 Av,输入电阻 R;和输出电阻 Ro。工作状态时 则可得 ，满足假设。此外，V7.0UBEQV39.6UA7.26ICEQBQ，Ri=15k，Ro=2k。beur1*A2、阅读实验附录中有关示波器的使用、品体管特性图示仪简介以及放大电路干扰和自激振荡消除的内容。3、能否用直流电压表
17、直接测量品体管的 Vbe?为什么实验中要采用测 Vb、Ve,再间接算出Ve 的方法?在静态工作点测量时，可考虑这种方法，但会导致较大的误差，因为 的值太小，一次电压表的接Bi入会导致明显分流，测 的方法可以减小上述误差。EBU4、怎样则量 Rb1 阻值？可在断开外电源的情况下使用欧姆表接在 Rw 两端接口直接测量。5、当调节偏置电阻 Rb1,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 Vce怎样变化?饱和失真时 ，发射结已反向接通。的 值已 达 到 外 电 源， 截 止 失 真 时太 小 直 至 CCECEBE VUU6、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
18、接电阻 RL 对输出电阻 Ro有否影响?改变静态工作点均由 Rw 的变化得到，因此在交流等效电路中 Rw 的变化会导致 Ri 同步变化。由于Ro 为电路本身性质因此 RL 的变化不会改变 Ro 而改变 Au。7、在测试 Av,Ri 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?选择几个假定值粗测试，对于其中处于中频的信号选取出作为实验频率。选 100kHz 或者更高会导致电路的频率响应进入高频失真的状态。8、测试中，如果将函数信号发生器、交流亳伏表、示波器中任一仪器的二个测试端子接线换位(即各仪器的接地端不再连在一起)，将会出现什么问题?可能使试验中某些数值反向 使电路进入截止或饱和区失去作用 仪器接入被测部分导致极大噪声。
