模拟电子技术实验-晶体管基本放大电路的研究 -

实验：晶体管基本放大电路的仿真
一、实验目的
1.掌握单管基本放大电路的静态工作点的设计和测量方法；
2.掌握放大电路主要性能指标的测量方法；
3.了解静态工作点对放大电路动态特性的影响。

二、实验仪器名称及型号
KeySight E36313A型直流稳压电源，DSOX3014T型示波器/信号源一体机。

模块化实验装置。

三、实验内容
共射基本放大电路图如图1所示。

图1 共射基本放大电路仿真图
电源Ui：“Sources”→“POWER_SOURCES”→“AC_POWER”。

电源VCC：“Sources”→“POWER_SOURCES”→“VCC”。

地：“Sources”→“POWER_SOURCES”→“GROUND”。

电阻：“Basic”→“RESISTOR”。

可变电阻：“Basic”→“VARIABLE_RESISTOR”。

电容：“Basic”→“CAPACITOR”。

三极管：“Transistors”→“BJT_NPN”→“2N3903”。

1.调整放大电路的静态工作点（SPOC实验、仿真实验）
按图1完成电路连接，调节R W，使I C ≈ 2.0mA，再测量U B、U C、U E及R B1值，记录表1中。

注意：可添加探针或者Multimeter数字万用表测量电路中的电压、电流、电阻值。

测R B1时，一定要使R B1的一端与电路断开。

静态工作点仿真截图：
表1静态工作点测量数据表I C ≈ 2.0mA
测量值计算值U B（V）U E（V）U C（V）R B1（kΩ）U BE（V）U CE（V）
2.91206 2.22920 7.20000 11
3.694 0.68286
4.9708
2.电压放大倍数的测量（SPOC实验、仿真实验）
在图1基础上接入双通道示波器，用双通道示波器同时观察输入和输出波形。

电压放大倍数测量电路图截图：
输入输出电压波形截图：
按表2内容改变电路参数，并完成实验。

注意：u i ≈10mV 为有效值，输出电压有效值可使用万用表或探针进行测量。

表2测量放大倍数数据表 I C ＝2.0mA
u i （mV ） R C （k Ω） R L (k Ω) u o (mV) 放大倍数A V 10 2.4 ∞（R L 断开） 212.34 -21.23 10 1.2 ∞（R L 断开）
105.84 -10.58 10 2.4 2.4 104.37 -10.44 10
2.4
5.1
134.52
-13.45
根据实验结果，分析在改变R L 时，对放大倍数有何影响。

改变R C 时，对放大倍数有何影响。

增大负载电阻R L 时，电压放大倍数变大，减小负载电阻R L 时，电压放大倍数变小；增大集电极电阻R C 时，电压放大倍数变大，减小集电极电阻R C 时，电压放大倍数变小。

3. 输出电阻的测量（SPOC 实验）
输出电阻测量电路如图1所示，测量有负载（电阻R L ）和空载时输出电压电压有效值u L 和u o ，并利用公式L 1)(
R u u R -=L
o
o 计算输出电阻值。

表3 测量输入电阻和输出电阻参考数据表
u i（mV）u L（mV）u o（mV）R O（kΩ）计算测量值
10mV -128.465mV -255.455mV 2.372kΩ
4.输入电阻的测量（SPOC实验）
学习SPOC输入电阻的测量实验内容，写出输入电阻的计算公式，并截图SPOC实验教学视频上的输入电阻测量原理图。

输入电阻：
输入电阻测量原理图：
5.单管共射放大电路放大倍数的研究（远程在线实验）
本实验所采用的单极晶体管基本放大电路如下图所示，为共射基本放大电路。

晶体管是一个非线性器件，在放大电路中应使放大器获得尽可能高的放大倍数，同时又不要进入非线性区而产生波形失真。

本次实验中所采用的分压式偏置放大电路，是最为常见的工作点稳定电路。

+
+
+
V1
GND
c
e
b
47μF
C3
R e
R b2
3DG6
10μF
C1
u i
u o
10μF
C2
R c
+12V
R b1
+
_
+
_
接示波器通道1
～ 500Hz 90mVpp
接示波器通道2
共射基本放大电路（远程实验）
进入远程实验操作界面
打开远程实验操作界面，主界面左上方为KeySight E36313A型直流稳压电源，右上方为KeySight DSOX3014T示波器/信号源一体机。

两个仪器中间为指导说明区，实验前应从头至尾阅读一遍指导说明。

主界面中下区域为实验操作区。

直流稳压电源的调节
主界面左上方为直流稳压电源，要求其输出+12V电压。

点击直流稳压电源进入调节界面。

点击电源开关打开电源，观察屏幕显示。

点击电源右上角的2通道选择按钮，在面板数字区输出12后再按面板上的Enter按键，设置2通道的电压为12V。

稳压电源最下面一排端子为输出通道。

点击2通道上方的“on”按键可输出2通道的电压。

点击稳压电源界面右下角的模块返回至主界面。

使用导线连线，将从直流稳压电源通道2引出的+12V和0V电压连接至电源模块。

如果电源设置错误，主界面会有提示。

连接电路图
电源模块有启动开关，拨动电源模块开关，若电源设置正确，模块对应指示灯点亮。

拖动主界面旁边的电路模块和导线，在操作台上进行连线，按所给电路图搭接电路。

由于连接自由度有限，为避免出错，接线时应参照以下步骤：
·将电源模块+12电压接在电阻Rb1上，再将电阻Rb1和Rc接在一起；
·连接三极管的基极b：连接电阻Rb1和三极管b引脚，连接电容C1右端和三极管b引脚，连接电阻Rb2和三极管的b引脚。

·连接三极管的集电极c：连接三极管c引脚和电阻Rc，连接三极管c引脚和电容C2左端。

·连接三极管的发射极e：连接三极管e引脚和电阻Re。

将电容C3并联到电阻Re两端。

·将电阻Rb2的另一端（接GND）和电阻Re的另一端（接GND）互相接在一起。

·连接电阻Rb2的接地端（GND）和电源模块的地（GND）
·连接示波器的黑夹子（GND）和电源模块的地（GND）
·信号源输入端（红夹子）接到电容C1左端。

·示波器通道2（注意必须是通道2）接到电容C1左端，测量输入。

·示波器通道1（注意必须是通道1）接到电容C2右端，测量输出。

点击电阻R C可改变其阻值。

注意：在远程实验中，如改变阻值应先断开电阻两端的连线，阻值改变后再将电阻接入至电路中。

远程实验时间只有最后20分钟时，主界面右侧会出现“一键连线”功能，操作者可对照查看参考接线和自己的连线是否一致，但“一键连线”的电路图不宜作为连线截图粘贴至报告中。

将电路接线完成后的截图粘贴至此：
观察输入和输出波形
连完后可点击主界面右上方的信号发生器/示波器一体机，调节仪器并观察波形。

首先点击信号源按键（Wave Gen）。

调节信号发生器，使之输出频率为500Hz的正弦波，峰峰值为90mV。

下图右侧的旋钮旋转较慢，在电压调节界面可直接点击此旋钮在下面的界面输入90，然后点图中的“m”即输出90mV。

在频率调节界面也可采用此方法。

关于触发源的设置：点击“Trigger”按钮，设置触发源为“1（通道）”。

遇到波形不稳定的情况可尝试调节“Trigger”按钮旁边的触发电平旋钮，调节触发电平横线使之位于波形范围内。

点击Acquire键，将采集模式设为平均模式。

调节示波器，使屏幕上显示出两个清晰的交流信号。

如初学示波器，可按照此方法调节波形：点击示波器的“AutoScale”按钮，即可显示出输入和输出的大致波形。

如波形显示不正确，则从以下两方面进行操作：
（1）连线不正确，继续在主界面进行连线的操作或检查电源供电；
（2）信号源和示波器设置不正确，在示波器界面进行操作调节。

注意事项：在本示波器的信号输出设置和每个测量通道的设置项中，均有选择50Ω或高阻（高Z）项，可都选择其中的高阻（高Z）项。

波形截图
截取Rc为1kΩ（默认值）时屏幕的波形：
记录数据
通道1的峰峰值为（4.5V），通道2的峰峰值为（90mV）。

频率为（500Hz ）。

根据峰峰值计算其放大倍数为（-50）。

改变参数
改变Rc的取值为1.5 kΩ，将得到的波形图截取在下面：
改变Rc的取值为3 kΩ，将得到的波形图截取在下面：
四、思考题
1.共射基本放大电路的电压放大倍数与集电极电阻取值是否有关？；增大或减小集电极电阻R C
时，电压放大倍数如何变化？
有关，增大集电极电阻R C时，电压放大倍数变大，减小集电极电阻R C时，电压放大倍数变小。

2.共射基本放大电路的电压放大倍数与负载电阻取值是否有关？；增大或减小负载电阻R L时，电
压放大倍数如何变化？
有关，增大负载电阻R L时，电压放大倍数变大，减小负载电阻R L时，电压放大倍数变小。