单管放大电路实验报告

单管放大电路实验报告
.
单管放大电路
一、实验目的
1.掌握放大电路直流工作点的调整与测量方法；
2．掌握放大电路主要性能指标的测量方法；
3．了解直流工作点对放大电路动态特性的影响；
4．掌握射极负反馈电阻对放大电路特性的影响；
5．了解射极跟随器的基本特性。

二、实验电路
实验电路如图 2.1 所示。

图中可变电阻R W是为调节晶体管静态工作点而设置的。

三、实验原理
1.静态工作点的估算
将基极偏置电路V CC，R B1和R B 2用戴维南定理等
效成电压源。

R
B 2
开路电压V BB V CC，内阻
R
B1R
B 2
R B R B1 // R B2
则I BQ
V BB V BEQ
，
(1)( R E1
R B R E2)
I CQ I BQ
V
CEQ V
CC(R C R E1
R
E2
)I
CQ
可见，静态工作点与电路元件参数及晶体管β均有关。

在实际工作中，一般是通过改变上偏置电阻RB1（调节电位器RW ）来调节静态工作点的。

RW 调大，工作点降低（ICQ 减小），RW 调小，工作点升高（ICQ 增加）。

一般为方便起见，通过间接方法测量I CQ，先测V E， I CQ I EQ V E /(R E1 R E2)。

2.放大电路的电压增益与输入、输出电阻
(R C // R L )
R i R B 1 // R B 2 // r be R O R C
u
r
be
式中晶体管的输入电阻r ＝r＋（β＋1） V /I
EQ ≈r＋（β＋ 1）× 26/I
CQ
（室温）。

be bb′T bb′
3.放大电路电压增益的幅频特性
放大电路一般含有电抗元件，使得电路对不同频率的信号具有不同的放大能力，即电压增益是频率的函数。

电压增益的大小与频率的函数关系即是幅频特性。

一般用逐点法进行测量。

测量时要保持输入信号幅度不变，改变信号的频率，逐点测量不同频率点的电压增益，以各点数据描绘出特性曲线。

由曲线确定出放大电路的上、下限
截止频率f H、f L和频带宽度BW＝ f H－ f L。

需要注意，测量放大电路的动态指标必须在输出波形不失真的条件下进行，因此输入信号不能太大，一般应使用示波器监视输出电压波形。

三、预习计算
1.当时
由实验原理知计算结果如下：
β
β
β
β
可以解出
由此可以计算出该放大电路的输入电阻
输出电阻为
β
电压增益
2.当时
由实验原理知计算结果如下：
β
β
β
β
利用回路的分压特性
可以解得
由此可以计算出该放大电路的输入电阻
输出电阻为
β
电压增益
3.当与并联时
时，可知仍然成立，而此时：
＋四、仿真结果搭建电路如下：.
XSC1
VCC
Ext Trig
Rw
38.9k Ω
+ Rc 12V
_
A
B
3.3k Ω
+
_
+
_
R
C2
36.0k Ω
2 8
C1
Q1
10μF
7
10μF
MRF9011L* Rb2
3
V2
15.0k Ω
Re1 5.1k Ω
200Ω
5mVrms
Ce
47μF
1kHz
Re2 0°
1k Ω
1.静态工作点的调整
用参数扫描找到静态时使
的电阻
用参数扫描找到静态时使的电阻如下图：总结数据如下：
38.9
8.6945 1.2077 7.4869 3.83
5.400
2.412
2.9877
2.工作点对放大电路动态特性的影响
当
时，电路如下：
XSC1
VCC
Rw
Ext Trig
38.9k Ω
+
_
A
B
3.3k Ω
+
_
+
_
R
C2
36.0k Ω
2 8
R1
Q1
10μF
7 C1
1.0k Ω
10μF
MRF9011L*
Rb2 3
Rl
.
示波器显示如下：
故放大倍数
测量输入电阻时电路如下：XSC1
VCC
Ext Trig
Rw
+ Rc 12V
_
A
B
3.3k Ω
+
_
+
_
R C2
36.0k Ω
2
C1
Q1
10μF
7
8
R1 10μF
MRF9011L* 1.0k Ω Rb2 3 Rl V2
15.0k Ω
Re1 5.1k Ω200 Ω
5mVrms
Ce
47μF
1kHz
Re2 0°
.
示波器显示如下：
故
测量输出电阻。

当负载电阻接入时电路如下：XSC1
VCC
Ext Trig
Rw
38.9k Ω
+
Rc12V
_
A B 3.3k Ω
__R C2
++
36.0k Ω28
C1Q110μF
7
10μF MRF9011L*
Rb23Rl V215.0k ΩRe1 5.1k Ω
200Ω
5mVrms Ce
47μF
1kHz Re2
0°1kΩ
示波器显示如下：
.
当负载电阻不接入时，电路如下：
XSC18
Ext Trig Rw 38.9k Ω+
Rc12V _
A B 3.3k Ω
__R C2
++
36.0k Ω2
C1Q110μF 7
10μF MRF9011L* Rb23
V215.0k ΩRe1 200Ω
5mVrms Ce
47μF 1kHz
Re2
0°
1kΩ
.示波器显示如下：故输出电阻
当时，电路如下：XSC1
VCC
Ext Trig
Rw
3830Ω
+Rc12V _
A B 3.3kΩ
__R
++
36.0k Ω28
C1Q110μF
7
10μF MRF9011L*
Rb23Rl
V215.0k ΩRe1 5.1k Ω200Ω
5mVrms Ce
47μF
1kHz Re2
0°1kΩ
示波器显示如下：
故放大倍数
测量输入电阻时电路如下：XSC1
VCC
Ext Trig
Rw
3830 Ω
+
Rc 12V
_
A
B
3.3k Ω
+ _
+
_
R
C2
36.0k Ω 2
C1
Q1
10μF
8
7
R1 10μF
MRF9011L*
1.0k Ω Rb2 3
Rl
V2
15.0k Ω
Re1
5.1k Ω
200Ω
5mVrms
Ce 47μF
1kHz
Re2 0°
1k Ω
示波器显示如下：故
XSC1
VCC
Ext Trig
Rw
3830Ω12V +Rc _
A B 3.3kΩ
++
36.0k Ω28
C1Q110μF
7
10μF MRF9011L*
Rb23Rl V215.0k ΩRe1 5.1k Ω200Ω
5mVrms Ce
47μF
1kHz Re2
0°1kΩ
示波器结果如下：
当负载电阻不接入时，电路如下：XSC1
Ext Trig
+
_ A B
+_
+
_
C1
7
10μF
V2
5mVrms
1kHz
0°
示波器显示如下：故输出电阻
.
Rw
3830 Ω
Rc12V
R
3.3k Ω
C2
36.0k Ω2
Q110μF
MRF9011L*
Rb23
15.0k ΩRe1
200 Ω
Ce
47μF
Re2
1kΩ
.
综上结果如下（表中电压均为最大值）：
电压增益输入电阻输出电阻
7.06 3.11
480.509-68.0 5.5917.070 3.75774.155490.642 94
7.07
884.276-125.1 4.7937.068 2.11 4.7937.068 2.11 0
3.幅频特性
由于隔直电容比较小，此处近似认为输入电压的幅值变化不大，仿真输出曲线与数
据见附图，整理如下：
时的幅频特性曲线
时的幅频特性曲线
.
数据统计如下表：
-73.3-51.83130.181.181.1
-138.05-97.60248.0172.8872.88
五、实验内容与数据记录
1.利用学习机上的晶体管输出特性测出三极管的放大倍数
β205
2. 调节，使、、，测量的值。

43.47.47
5.36 2.91
3.、情况下，测量放大电路的动态特性（电
压增益、输入电阻、输出电阻）和幅频特性。

动态特性（电压均为有效值）：
输出电阻电压增益输入电阻
5341-68.2 4.105 4.56555340 3.23 51582-116.4 3.75 2.85940579 3.18幅频特性：
﹣68-48.08146.1 3.33 3.33M
.
﹣124.4-87.96296.3 2.247 2.247M
I CQ 理论计
仿真结果实验数据
仿真与理论实验与理实验与仿算误差论误差真误差
Rw/k1mA40.838.943.4 4.657%-11.568%11.568%Ω2mA
5.12 3.83 5.3625.195%-39.948%39.948%
1mA7.57.48697.470.175%0.226%-0.226% CEQ
U /V2mA3 2.9877 2.910.410% 2.601%-2.601% Au
1mA﹣ 68.39﹣ 68.0﹣ 68.20.570%-0.294%0.294%
2mA﹣123.4﹣125.1﹣116.4-1.378% 6.954%-6.954% Ri/k1mA 4.06 3.75 4.567.635%-21.600%21.600%Ω2mA 2.55 2.11 2.8517.255%-35.071%35.071% Ro/k1mA 3.3 3.114 3.23 5.636%-
3.725% 3.725%
.
Ω2mA 3.3 2.935 3.1811.061%-8.348% 8.348%
f l
/Hz
1mA130.1146.112.298% 2mA248.01296.319.471%
f h/Hz
1mA81.1M 3.33M-95.894%
2mA72.88M 2.247M-96.917% 4.数据汇总与误差分析
由表格可以看出：
1.理论计算、仿真数据与实验数据较为接近，部分数据与理论值相差较大，主要是理论
值对于晶体管设定为理想，与实际元件有所差别。

2.比较仿真与实际实验的频率响应可以看到下限截止频率可比，而上限截止频率差别较大，这应该与两个因素有关：第一，实验中所使用的晶体管不够理想，级间电容与仿真软件中元件差别较大；第二，实验中使用实际示波器，而仿真中采用的是理想示波器，示波器的电容对于上限截止频率造成影响。

但是静态电流增加时，上限截止频率变小，下限截止频率增加，频带变窄的特性仍然不变。

3.整体上看来，理论计算和仿真实验可以在一定范围符合实际情况，指导实际实验。

【分析实验误差产生的原因】：
1.实验仪器的误差
实际试验的示波器并不理想，有内阻也有电容，测上限截止频率时，会受到示波器中电容等内部元件的影响，并且由于示波器分辨率的问题导致数据不准确；此外频率信号发生器也会给电路带来影响；用数字万用表测电阻以及静态工作点时，也会带入仪器误差。

2.实验元器件的误差
由于实际晶体管与理想晶体管有一定差别，其工作区的线性程度
也不能完全得到保证，
因此导致一定误差。

3.Rw 的理论值偏差较大分析
若考虑射极电阻的影响，Rw 的实测值和仿真值都很准确。

测量fH 时，即使探头使用*10 档，所测结果与实际仍有很大差距。

示波器输入。