晶体管共射极单管放大器实验报告

1、 学会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、 掌握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路实验设备的使用。

二、实验原理

图2-1为电阻分压式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RB2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u0，从而实现了电压放大。

图2－1共射极单管放大器实验电路

在图2-1电路中，当流过偏置电阻RBI和RB2的电流远大于晶体管T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

R UHB1U BR+RCC

B1B2

U—U IHBBEHI ER+RC

EF1

UCE=UCC-IC(RC+RE+RF1)

电压放大倍数

A=—pC/ Vr+(1+p)R beF1

R//R

输入电阻

R

i

=B1札2%叫1]

R

+(1+

输出电阻

-可修编.

RgR

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，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UE或UC，然后算出1c的方法，例如，只要测出内，即可用

U一U

IXT£XI ER+RC

EF1

TU-U I=CCC

算出I」也可根据CR，由U。确定I)同时也能算出U.=U「U，U-=U°-Uo

CCCCBEBECECE

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

放大器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。

-可修编.

改变电路参数UCC、RC、RB（RB1、RB2）都会引起静态工作点的变化，如图2-3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。

匚

图2－3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”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。

2、放大器动态指标测试

放大器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X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和气的有效值Ui和UO，贝

U

A=0 V

U

i

-可修编.

2）输入电阻Ri的测量

为了测量放大器的输入电阻，按图2－4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

图2－4输入、输出电阻测量电路

测量时应注意下列几点:

①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

UR=US-Ui求出UR值。

②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R=1〜2KQ。

3）输出电阻R0的测量

按图2-4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

U=RLU

LR+RO

OL

即可求出

R=（U。—1）R

OUL

L

在测试中应注意，必须保持R/妾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X围）

如上所述，为了得到最大动态X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RW（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（如图2-5）时，说明静态工作点已

-可修编.

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X围等于2U0。或用示波器直接读出UOPP来。

2

5）放大器幅频特性的测量

放大器的幅频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2-6所示，Aum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1/2倍，即0.707A所对应的频率分um 别称为下限频率fL和上限频率fH，则通频带：fBW=fH-fL

放大器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，要保持输入信号的幅度不变，且输出波形不得失真。

图 2-6

幅频特性曲线

3DG 9011(NPN)

-可修编.

3CG9012(PNP)

9013(NPN)

图2－7晶体三极管管脚排列

三、实验设备与器件

1、+12V直流电源 3、双踪示波器 5、直流电压表

2、函数信号发生器 4、交流毫伏表 6、直流毫安表

7、频率计 8、万用电表

9、晶体三极管3DG6x1(B=50〜100)或9011x1(管脚排列如图2-7所示)电阻器、电容器若

干 四、实验内容

实验电路如图2－1所示。各电子仪器可按实验一中图1－1所示方式连接，为防止干扰，

各仪器的公共端必须连在一起，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零。接通+12V电源、调节RW,使IC=2.0mA(即UE=2.0V),用直流电压表测量UB、UE、UC及用万用电表测量RB2值。记入表

2-1。

表2-1Ic=2mA

测量值 U B 计算值 UE(V) UC(V) RB2(KQ) UBE(V) UCE (V) Ic (mA) (V) 2、测量电压放大倍数

在放大器输入端加入频率为1KHz的正弦信号US,调节函数信号发生器的输出旋钮使放大器输入电压Ui”10mV,同时用示波器观察放大器输出电压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，并用双踪示波器观察UO和ui的相位关系，记入表2－2。

表2-2Ic=2.0mAU=mV

i

Rc (K R L u o A(KQ) (V) V 观察记录一组UO和U1波形 -可修编.

Q) 2.48甘is

HJI

1.28

-t

2.42.4

3、观察静态工作点对电压放大倍数的影响

置RC=2.4KQ,RL=8,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，记入表2-3。

表2—3RC=2.4KQRL=8Ui=mV

IC(mA)2.0 UO(V) A

V

测量IC时，要先将信号源输出旋钮旋至零(即使Ui=0)。

4、观察静态工作点对输出波形失真的影响

置RC=2.4KQ,RL=2.4KQ,ui=0,调节RW使Ic=2.0mA,测出U,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，记入表2-4中。每次测IC和UCE值时都要将信号源

的输出旋钮旋至零。

表2—4RC=2.4KQRL=2.4KQUi=mV

管子工作状

IC(mA)UCE(V)uo波形失真情况态

-可修编.

5、测量最大不失真输出电压

置RC=2.4KQ,RL=2.4KQ,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W，用示波器和交流毫伏表测量OPP及O值，记入表2-。

R

U

U

5

表2-C=.{=水

5

2

R24K

IC(mA) Ui(mV) Uom(V) UOPP(V) *6 、测量输入电阻和输出电阻

置RC=2.4KQ,RL=2.4KQ,Ic=2.0mA。输入f=1KHz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,Ui和总记入表2-6。

保持US不变，断开RL,测量输出电压Uo,记入表2-6。 表2-6Ic=2mARc=2.4KQRL=2.4KQ

Ri(KQ) US(mv) U(mv)i 测量值 R(KQ)U L U O o 计算值 (V) (V) 测量值 计算值 *7、测量幅频特性曲线

取Ic=2.0mA,Rc=2.4KQ,RL=2.4KQ。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2-7。

表2—7U=mV

i

fff lon f(KHz) U o（V） AV=UO/Ui 为了信号源频率f取值合适，可先粗测一下，找出中频X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（取一组数据进行比较）,分析产生误差原因。

2、总结RC，RL及静态工作点对放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻的影响。 3、讨论静态工作点变化对放大器输出波形的影响。 4、分析讨论在调试过程中出现的问题。

-可修编.

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,RBI=20KQ,RB2=60KQ,RC=2.4KQ,RL=2.4KQ。

估算放大器的静态工作点，电压放大倍数〜输入电阻部输出电阻o2、阅读实验附录中有关

R

放大器干扰和自激振荡消除内容。

3、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、UE，再间接

算出UBE的方法？

4、怎样测量RB2阻值？

5、当调节偏置电阻RB2，使放大器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？

6

、改变静态工作点对放大器的输入电阻i有否影响？改变外接电阻

R

R

L对输出电阻O

R

有否影响？

7

、在测试AV，平口。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，

R

而不选100KHz或更高？

8、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（即各仪器的接地端不再连在一起），将会出现什么问题？

注：附图2－1所示为共射极单管放大器与带有负反馈的两级放大器共用实验模块。如 将K1、K2断开，则前级（I）为典型电阻分压式单管放大器；如将\\、K2接通，则前级（I）与后级（II）接通，组成带有电压串联负反馈两级放大器。

附图2－1

-可修编.