单级低频电压放大电路(基础)

东南大学电工电子实验中心实验报告课程名称：电子电路实践第三次实验实验名称：单极低频电压放大电路（基础）院（系）：自动化专业：自动化姓名：学号：实验室: 101 实验组别：同组人员：实验时间：2012年 4 月17 日评定成绩：审阅教师：实验三 单级低频电压放大电路（基础）一、实验目的1、 掌握单级放大电路的工程估算、安装和调试；2、 了解三极管各项基本器件参数、工作点、偏置电路、输入阻抗、输出阻抗、增益、幅频特性等的基本概念以及测量方法；3、 掌握基本的模拟电路的故障检查和排除方法，深化示波器、稳压电源 、交流电压表、函数发生器的使用技能训练。

二、实验原理1、 对于上图中的偏置电路，只有R 2支路中的电流I 1>>I BQ 时，才能保证V BQ 恒定实现自动稳定工作点的作用，所以工程中一般取：1(5~10)BQ I I =（硅管）1(10~20)BQ I I =（锗管）2、 为了提高电路的稳定性，一般要求V BQ >>V BE ，工程中一般取V BQ =(5~10)V BE ，即V BQ =(3～5)V （硅管），V BQ =(1～3)V （锗管） 3、 电路的静态工作点电流 BQ BECQ EV V I R -≈由于是小信号放大，所以I CQ 一般取0.5~2mA4、 I CQ 确定后通过以下公式可计算R 1和R 2的值：21(5~10)(5~10)BQ BQ BQBQCQV V V R I I I β⋅===211()CC BQCC BQ BQV V V V R R I V --≈=5、 交流电压放大倍数'''26(1)300(1)LL LV beb eCQR R R A mV r r r I βββββ⋅⋅⋅=-=-=-++++ 6、 交流输入阻抗1226////(1)300(1)i be be b e CQmVR r R R r r r I ββ=≈=++=++7、 交流输出阻抗//O o C C R r R R =≈三、预习思考 1、 器件资料：上网查询本实验所用的三极管9013的数据手册，画出三极管封装示意图，标出每个管脚的名称，将相关参数值填入下表：2、 偏置电路：教材图1-3中偏置电路的名称是什么，简单解释是如何自动调节BJT 的电流I C 以实现稳定直流工作点的作用的，如果R 1 、R 2取得过大能否再起到稳定直流工作点的作用，为什么？答：共发射极偏置电路。

此电路是分压偏置电路，Ub ≈R2/(R1+R2) ⋅Vcc,当环境温度改变时，此电路可自动调Ic 达到稳定直流工作点的作用。

如果R1，R2取得过大，则1I 减小，在温度变化时VBQ 无法保持不变，也就不能起到稳定直流工作点的作用。

3、 电压增益：(I) 对于一个低频放大器，一般希望电压增益足够大，根据您所学的理论知识，分析有哪些方法可以提高电压增益，分析这些方法各自优缺点，总结出最佳实现方案。

答：'''26(1)300(1)LL LV beb eCQR R R A mV r r r I βββββ⋅⋅⋅=-=-=-++++ 所以提高电压增益的方法有：1）增大集电极电阻RC 和负载RL 。

缺点：RC 太大，受VCC 的限制，会使电路不能正常工作。

2）Q 点适当选高，即增大ICQ 。

缺点：电路耗电大、噪声大3）选用多级放大电路级联形式来获取足够大的电压增益。

缺点：电路较复杂，输出信号易产生自激，需采取措施消除(II)实验中测量电压增益的时候用到交流毫伏表，试问如果用万用表或示波器可不可以，有什么缺点。

答：在频率低于100KHZ时万用表的交流档和交流毫伏表都可以比较精确地测量交流电压，当频率大于100KHZ小于1MHZ时，万用表的测量精度下降，只能采用交流毫伏表测量，对于更高频率的信号，必须选择高频毫伏表测量。

而示波器测量的电压精度一般比毫伏表低一个数量级,无法在需要精确测量电压值时的时候使用。

4、输入阻抗：(I)放大器的输入电阻R i反映了放大器本身消耗输人信号源功率的大小，设信号源内阻为R S，试画出图1-3中放大电路的输入等效电路图，回答下面的连线题，并做简单解释：R i = R S放大器从信号源获取较大电压R i << R S放大器从信号源吸取较大电流R i >> R S放大器从信号源获取最大功率答：根据教材图1-4可得：对Pi关于Ri求导，当Ri=Rs时，Pi=0，所以放大器从信号源获取最大功率。

(II)教材图1-4是实际工程中测量放大器输入阻抗的原理图，试根据该图简单分析为什么串接电阻R S的取值不能太大也不能太小。

答：若Rs取得过大，不满足当iRR>>条件，较小，则放大器从信号源获取较小电压，电压表测量小信号的时候由于噪声干扰等原因测量精度下降，测量误差增加。

若RS取得过小，又不满足iUiRR<<条件，则放大器从信号源获取较小电流，值将很大，同样会引入较大误差。

(III)对于小信号放大器来说一般希望输入阻抗足够高，根据您所学的理论知识，分析有哪些方法可以提高教材图1-3中放大电路的输入阻抗。

答：提高放大电路的输入阻抗方法：A ．适当增大R1，R2的电阻值B ．使用电流放大系数（β）大的三极管。

C ．降低静态工作点，在输出信号不失真的情况下。

5、 输出阻抗：(I) 放大器输出电阻R O 的大小反映了它带负载的能力，试分析教材图1-3中放大电路的输入阻抗受那些参数的影响，设负载为R L ，画出输出等效电路图，回答下面的连线题，并做简单解释。

R O = R L 负载从放大器获取较大电压 R O << R L 负载从放大器吸取较大电流 R O >> R L 负载从放大器获取最大功率 答：根据教材图1-5可得：当Ro=RL 时，负载从放大器获取最大功率。

(II) 教材图1-5是实际工程中测量放大器输出阻抗的原理图，试根据该图简单分析为什么电阻R L 的取值不能太大也不能太小。

答：若RL 取值过大，电流源的电流只有一小部分流经RL ，输出电流过小。

但若RL 过小，则通过RL 的电流即通过集电极端的电流过大，将会损坏三极管。

(III) 对于小信号放大器来说一般希望输出阻抗足够小，根据您所学的理论知识，分析有哪些方法可以减小教材图1-3中放大电路的输出阻抗。

答：适当减小Rc 的电阻值6、 计算教材图1-3中各元件参数的理论值，其中已知：V CC =12V ，V i =5mV ，R L =3K Ω，R S =50Ω， T 为9013指标要求：A V >50，R i >1 K Ω，R O <3K Ω，f L <100Hz ，f H >100kHz （建议I C 取2mA ） 答：β=263BQ BECQ EV V I R -≈取IC=2mAI CQ 确定后通过以下公式可计算R 1和R 2的值： 21(5~10)(5~10)BQ BQ BQBQCQV V V R I I I β⋅===211()CC BQCC BQ BQV V V V R R I V --≈=交流电压放大倍数'''26(1)300(1)LL LVbeb eCQR R R A mV r r r I βββββ⋅⋅⋅=-=-=-++++=-105.7 交流输入阻抗1226////(1)300(1)i be be b e CQmVR r R R r r r I ββ=≈=++=++=3.73k 交流输出阻抗//O o C C R r R R =≈=3k四、实验内容1、 除1-(1)外的全部实验（所有波形必须定量记录，包括幅度、频率等，输入和输出波形必须记录在同一坐标内）。

2、 实验修改内容(II)图1 截止失真输入输出波形图2 完全截止失真输入输出波形（实验提示：此时可以加大输入信号幅度）图3 饱和失真输入输出波形3、测量放大器的最大不失真输出电压带负载时测量V EQ= 2.358V ，Vomax = 2.9V4、选做实验1、1-(1)全部内容。

测得三极管ß = 263五、思考题1、如将实验电路中的NPN管换为PNP管，试问：（1）这时电路要作哪些改动才能正常工作？答：将+Vcc改为‐Vcc, C1，C2，CE反接（2）经过正确改动后的电路其饱和失真和截止失真波形是否和原来相同？为什么?答：不同，这时底部失真为截止失真，顶部失真为饱和失真（与NPN管相反），输入输出波形仍为反相。

对于PNP管来说出现底部失真时，表明集电极电压达到最小值，此时集电极电流很小，为截止失真；而出现顶部失真时，表明集电极电压达到最大值，此时集电极电流达到饱和，对应为饱和失真。

2、图1-3电路中上偏置串接R1’起什么作用？答：防止调整RW为零电阻时，IB上升，发射结电流过大损坏PN结3、在实验电路中，如果电容器C2漏电严重，试问当接上RL后，会对放大器性能产生哪些影响？答：电路的静态工作点ICQ,VCEQ将受到影响，输出电压V0由于漏电电阻的分压作用而使V0下降。