实验一 单级交流放大电路 实验报告

实验一单级交流放大电路

一、实验目的

1.熟悉电子元器件和模拟电路实验箱，

2.掌握放大电路静态工作点的调试方法及其对放大电路性能的影响。

3.学习测量放大电路Q点，A

V ，r

i

，r

o

的方法，了解共射极电路特性。

4.学习放大电路的动态性能。

二、实验仪器

1.示波器

2.信号发生器

3.数字万用表

三、实验原理

1.三极管及单管放大电路工作原理。

以NPN三极管的共发射极放大电路为例说明三极管放大电路的基本原理：

三极管的放大作用是：集电极电流受基极电流的控制，并且基极电流很小的变化，会引起集电极电流很大的变化，。如果将一个变化的小信号加到基极跟发射极之间，这就会引起基极电流Ib的变化，Ib的变化被放大后，导致了Ic很大的变化。如果集电极电流Ic是流过一个电阻R的，那么根据电压计算公式U=R*I可以算得，这电阻上电压就会发生很大的变化。我们将这个电阻上的电压取出来，就得到了放大后的电压信号了。

2.放大电路静态和动态测量方法。

放大电路良好工作的基础是设置正确的静态工作点。因此静态测试应该是指放大电路静态偏置的设置是否正确，以保证放大电路达到最优性能。

放大电路的动态特性指对交流小信号的放大能力。因此动态特性的测试应该指放大电路的工作频带，输入信号的幅度范围，输出信号的幅度范围等指标。

四、实验内容及步骤

1.装接电路与简单测量

图1.1 工作点稳定的放大电路

(1)用万用表判断实验箱上三极管V 的极性和好坏，电解电容C 的极性和好坏。

测三极管B 、C 和B 、E 极间正反向导通电压，可以判断好坏；测电解电容的好坏必须使用指针万用表，通过测正反向电阻。

三极管导通电压UBE=0.7V 、UBC=0.7V ，反向导通电压无穷大。

(2)按图1.1所示，连接电路(注意：接线前先测量+12V 电源，关断电源后再连线)，将RP 的阻值调到最大位置。

2.静态测量与调整

接线完毕仔细检查，确定无误后接通电源。改变R P ，记录I C 分别为0.5mA 、1mA 、1.5mA 时三极管V 的β值。

注意：I b 和I c 一般用间接测量法，即通过测V c 和V b ，R c 和R b 计算出I b 和I c 。此法虽不直观，但操作较简单，建议采用。以避免直接测量法中，若操作不当容易损坏器件和仪表的情况。

(2)按图1.1接线，调整R P 使V E =1.8V ，计算并填表1.1。

为稳定工作点，在电路中引入负反馈电阻Re ，用于稳定静态工作点，即当环境温度变化时，保持静态集电极电流ICQ 和管压降UCEQ 基本不变。

依靠于下列反馈关系：

T ↑—β↑—ICQ ↑—UE ↑—UBE ↓—IBQ ↓—ICQ ↓，反过程也一样。其中Rb2的引入是为了稳定Ub 。但此类工作电路的放大倍数由于引入负反馈而减小了，而输入电阻ri 变大了，输出电阻ro 不变。 e

be L c u R r R R A )1()(ββ++-=

，))1((21e be b b i R r R R r β++=，c o R r =

由以上公式可知，当β很大时，放大倍数约等于e

L c R R R ，不受β值变化的

影响。

表1.1

注意：图1.1中b 为支路电流。

3.动态研究

(1)按图1.2所示电路接线。

(2)将信号发生器的输出信号调到f=1KHz ，幅值为500mV ，接至放大电路的A 点，经过R 1、R 2衰减（100倍），V i 点得到5mV 的小信号，观察V i 和V O 端波形，并比较相位。

图中所示电路中，R1、R2为分压衰减电路，除R1、R2以外的电路为放大电路。由于一般信号源在输出信号小到几毫伏时，会不可避免的受到电源纹波影响出现失真，而大信号时电源纹波几乎无影响，所以采取大信号加R1、R2衰减形式。此外，观察输出波形时要调节Rb1，使输出波形最大且不失真时开始测量。输入输出波形两者反相，相差180度。

(3) 信号源频率不变，逐渐加大信号源幅度，观察V O 不失真时的最大值，并填表1.2。

分析图1.2的交流等效电路模型，由下述几个公式进行计算：

E be I mV

r 26)

1(200β++≈，be

ce c L V r r R R A β-=，c ce o be b b i R r r r R R r ==,2 表1.2 RL=∞

图1.2 小信号放大电路

（4）保持V i =5mV 不变，放大器接入负载R L ，在改变R C 数值情况下测量，并

将计算结果填表1.3。

表1.3

（5）V i =5mV ，R C =5K1，增大和减小R P ，观察V O 波形变化。若失真观察不明显可增大V i 幅值（＞50 mV ），并重测。（注意：此前必须把Q 点重新设回原值。）将结果填入表1.4。如电位器R P 调节范围不够，可改变R b1(100K 或150K)，再次调整R P 使V e =2.2V ，并重测。

RP 较大时，IC 较小，Q 点偏低，可观察到截止失真（波形上半周平顶失真），无输出。 RP 较小时，IC 较大，Q 点偏高，可观察到饱和失真（波形下半周切割失真）。

表1.4

R P V b V c V e 输出波形情况 图例

最大 合适 最小

4.测放大电路输入，输出电阻。 （1）输入电阻测量

在放大电路输入端串接一个5K1电阻如图1.4，测量V S 与V i ，即可计算r i 。

图1.4 输入电阻测量

(2)输出电阻测量 见图1.5

图1.5 输出电阻测量

在输出端接入可调电阻作为负载，选择合适的R L 值使放大电路输出不失真(接示波器监视)，测量带负载时V L 和空载时的V O ，即可计算出r O 。

将上述测量及计算结果填入表1.5中。 用c c ce o be b b i R R r r r R R r ≈==,2公式进行估算

R V V V r i

s i i ⋅-=L

L

o

o R V V r )1(-=