实验三晶体管共射极单管放大器

实验三 晶体管共射极单管放大器

一、实验目的

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A V 、输入电阻R i 、输出电阻R O 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仪的使用方法。

二、实验原理

晶体管单级放大电路有三种基本接法，即共射电路、共集电路、共基电路。三种基本接法的特点分别为：

1. 共射电路既能放大电流又能放大电压，输入电阻在三种电路中居中，输出电阻大，频带较窄；常做为低频电压放大电路的单元电路。

2. 共集电路只能放大电流不能放大电压，是三种接法中输入电阻最大、输出电阻最小的电路，具有电压跟随的特点。常用于电压放大电路的输入级和输出级，在功率放大电路中也常采用射极输出的形式。

3. 共基电路只能放大电压不能放大电流，输入电阻小，电压放大倍数和输出电阻与共射电路相当，但频率特性是三种接法中最好的电路，常用于宽频带放大器。

放大电路的主要性能指标有：放大倍数、输入电阻、输出电阻、通频带等。而保证基本放大电路处于线性工作状态（不产生非线性失真）的必要条件是设置合适的静态工作点Q ，Q 点不但影响电路输出是否失真，而且直接影响放大器的动态参数。

本实验所采用的放大电路为电阻分压式工作点稳定的单管放大电路（图3-1）。它的偏置电路采用R B1和R B2组成分压电路，因此基极电位U B 几乎仅决定于R B1与R B2对V CC 的分压，而与环境温度的变化无关；同时三极管的发射极中接有电阻R E ，它将输出电流I C 的变化引回到输入回路来影响输入量U BE ，以达到稳定静态工作点的目的。当放大器的输入端加入输入信号u i 后，在放大器的输出端便可以得到一个与u i 相位相反，幅值被放大了的输出信号u O ，从而实现了电压放大。

图3-1电路的静态工作点可用下式估算：

CC 2B 1B 1

B B R +R R ≈U Ｖ　

C E

BE

B E I ≈R U U I －=

)R R (I V ≈U E C C CC CE

+-

而电压放大倍数、输入电阻、输出电阻分别为：

　be

L

C V r R //R A β

-=

be 2B 1B i r //R //R =R

C O R ≈R

注意：测量放大器的静态工作点时，应在输入信号u i =0的条件下进行。

单管放大电路的频率响应是描述放大电路对不同频率信号的适应能力。耦合电容和旁路电容使放大器的低频段的放大倍数数值下降，且产生超前相移；晶体管的极间电容使放大器的高频段的放大倍数数值下降，并产生滞后相移。放大器的幅频特性是指放大器的增益与输入信号频率之间的关系曲线。单管阻容耦合放大电路幅频特性如图3-2所示，A VM 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电压放大倍数的1/2

时，即0.707A VM 所对应的频率分别为下限频率f L 和上限频率f H ，则通频带为：f BW =f H -f L 。

测量放大器的动态指标时，应在输出电压u O 不失真的条件下进行。

三、实验仪器与设备

1. DS1052E 型数字示波器

2. DG1022型双通道函数/任意波形发生器

3. YB2173F 智能数字交流毫伏表

4. DT9205型数字万用表

5. EL -ELA -Ⅳ型模拟电路实验仪

四、实验内容及步骤

实验电路如图3-1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接在一起，同时函数信号发生器、示波器和交流毫伏表的引线应采用专用电缆线或屏蔽线，使用屏蔽线时，其外包金属网应接在公共地线上。

L

u S

o

Ω

|A V A 0.707A

图3-1 分压式单管放大电路 图3-2 幅频特性曲线

1.测量静态工作点

在模拟电路实验仪上找到单管放大器的实验电路，使u i =0，接通+12V 电源，调节R W 使I C =2.0mA （即U E =2V ），用数字万用表的直流电压档测量U B 、U E 、U C 。然后，关断实验仪的电源开关，将电路中接通R W 的开关置于“OFF ”，即断开R B2与电路其他部分的连线，用万用表的电阻档测量R B2之值，将以上测量值记入表3-1。

其中计算值：U BE = U B -U E U CE = U C -U E I C ≈I E =

E

E

R U

表3-1 静态工作点测量记录

2.测量电压放大倍数A V

保持I C =2.0mA ，用函数信号发生器，在放大器的u S 端输入u RMS =100mV （如输出波形出现失真，可适当减小此值，直至失真消失为止）、f=10kH Z 的正弦信号，同时用示波器观察记录u S 和u O 的波形，在输出波形不失真的条件下，用交流毫伏表测量不同R C 和R L 时的u i 、u O 值，计算放大倍数A V ，并记录u i 、u O 的相位关系。将以上测量值记入表3-2。

表3-2 电压放大倍数测量记录 3.测量输入电阻R i 和输出电阻R O

使R C =2.4k Ω，R L =∞，I C =2.0mA ，在U S 端输入f=10kH Z 的正弦信号，在输出波形不失真的条件下，用交流毫伏表测量输入电压u S 、u i 和输出电压u O 。

保持输出电压u O 数值不变，接入负载电阻R L =2.4k Ω，测量此时带负载的输出电压u L ，记入表3-3中。

根据以上测量值计算输入电阻R i 和输出电阻R O ，与理论值比较。 其中，R i 、R O 根据下式计算：

S i S i

S RS i i i i R u u u R /u u i u R -===

， L L

O O R )1u u (R -= 表3-3 输入电阻R i 和输出电阻R O 测量记录